Электропневматическое устройство для управления высоковольтными выключателями

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 272413 Сова Советскил Социалнстическик Республик. 21 с,-40/5092097624-7вки Заявлено 17.1 Х.1964с присоединением за Комитет па делам забретений и открытий при Совете Министров СССРДата опубликования описания 17,1 Х.197.вторы зобрете В, А, Башлай,И. Иванов и Ю. С. Потимко краинское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского институтаГидропроект имени С, Я. Жука3 аявител ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИИзобретение относится к области управления высоковольтными выключателями, например воздушными, и может быть использовано на всех выключателях или других устройствах, управляемых с помощью пневматического привода. В настоящее время для воздушных выключателей, управляемых от пневматического привода, требуются установки мощных аккумуляторных батарей из-за значительного потребления мощности оперативными катушками (электромагнитами). При этом оперативные катушки работают только на постоянном токе,При известных пневматических приводах нельзя управлять воздушными выключателями от маломощных источников питания, потому что требуются прокладки кабелей для подачи питания с жилами большого сечения.Для управления воздушными выключателями от маломощных источников питания, в том числе и на переменном токе, и для уменьшения сечения жил питающих кабелей требуется создать устройство с малым потреблением мощности и с очень малым собственным временем срабатывания и временем возврата, чтобы все характеристики выключателя не изменились. Указанная цель достигается при замене заводской электрической схемы управления быстродействующей электропневматической - электропневматическим устройством такой конструкции, которая обеспечивала бы минимальное потребление мощности. питание от маломощных источников, работу на переменном илн постоянном (выпрямленном) токе 5 при сохранении всех характеристик выключателя.На фиг. 1 дана принципиальная схема электропневматического устройства; на фиг. 2 - схема пускового клапана устройства; па 10 фиг. 3 - пневматический сервомотор.В качестве примера дано устройство дляуправления трехфазным воздушным выключателем высокого напряжения, которое содержит электропневматический блок управления 15 1, и пневматические сервомоторы 2 пусковыхклапанов фаз выключателя.Злектропневлатический блок управлениявключает электромагниты включения 3 и отключения 4, пусковые клапаны включения б и 20 отключения б, Он размещен в специальномшкафу или в шкафу управления, расположенном у среднего полюса выключателя,Пневматические сервомоторы 2 смонтированы в шкафах управления полюсов выклю чателя.От резервуара 7 средней фазы выключателя по трубке 8 к устройству подводится сжатый воздух. Соединение пневматических сервомоторов с пусковыми клапанами выполнено 30 трубками 9, Подключение электромагнитов 8(4) производится в соответствии с полной схемой монтажной единицы.Пусковой клапан б устройства состоит изкорпуса 10, крышки 11, штока-клапана 12,поршня-клапана 13, сбросного (верхнего) клапана 14, пружины поршня-клапана 15, пружины шток-клапана 1 б,Подсоединение трубки 8 к двум пусковымклапанам б, б осуществлено с помощью соединительной трубки 17.10Корпус пускового клапана внутри разделенна три полости. Полость 18 соединена с резервуаром 7 сжатого воздуха. Полость 19 отделена от полости 18 поршнем-клапаном 13. Онасоединена тремя трубками 9 с пневматическими сервомоторами 2 полюсов выключателя.Шток-клапан 12 отделяет полость 20 и полость 18 от атмосферы.Уплотнение в месте соприкосновения тарелок клапанов и седел обеспечивается тем, что 20тарелки притерты к седлу.Поршень-клапан имеет канал 21, соединяющий полость 20 под поршнем-клапаном с полостью 18 над ним.Каналы 21 перекрываются штоком 22 штока-клапана 12 при срабатывании последнего.Каналы 21 в поршне-клапане 13 и шток 22образуют пневматическую отсечку, котораяиспользуется для быстрой подачи воздуха подпоршень-клапан 13 при освобождении штокаклапана 12,Диаметр тарелки 23 штока-клапана 12 выбран на основании соотношения, чтооы суммастатического и динамического усилия электромагнита включения 3 (отключения 4) превы- З 5шала силу максимального статического давления при минимальном напряжении надежной работы электромагнитов:Рэ,ст+ Рэ.двн Ъ Ка ( в.макс да + Рпр 16+ Рсист)з гдеРэ.ст 1 Рэ.двн - СтатИЧЕСКОЕ И ДИНаМИЧЕСКОЕусилия электромагнита приминимальном напряжении 45надежной работы;Рв.макс - МаКСИМаЛЬНОЕ ДаВЛЕНИЕ ВОЗдуха в системе;1 аа - площадь тарелки 23 штокаклапана 12; 50Рр - сила сжатия пружинышток-клапана 1 б;Р, - силы веса и инерции подвижных частей электромагнита 3 (4) штока-клапана 12;Ка - коэффициент запаса (не менее 1,5).Начиная с хода сердечника электромагнита 3 (4), равного 0,1 возможного его перемещения, бо сумма с статического и динамического усилий имеет максимальную величину и почти не изменяется с перемещением сердечника. В то же время истребление мощности электромагнита 11 ОИ таком .Оде близко к минимальной вели чине, Диаметры тарелок и отверстий клапанов пусковых клапанов должны быть выбраныпо этому условию.Перемещение а поршня-клапана 13 должнобыть равно ходу б электромагнита 3 (4), таккак от этого зависит количество пропускаемого через клапан воздуха.Использование динамического усилия и темсамым минимальное потребление мощностиобеспечивают также наличие зазора в междусердечником электромагнита 3 (4) и головкой24 штока-клапана 12,Зазор в устанавливается равным 0,1 хода бэлектромагнита 3 (4) подвижной системы пускового клапана б (или б).Диаметр полости 19 корпуса 10 пусковогоклапана б (б) выбран таким образом, чтобыдостигалось равенство плошади боковой поверхности цилиндра с диаметром полости 19и высотой, равной перемещению а поршняклапана (ходу сердечника электромагнита)и общей площади соединительных трубок.Диаметр внутренней кромки тарелки сбросного клапана 14 должен быть равен диаметруполости 19.Это обеспечивает минимальное собственноевремя срабатывания пускового клапана б (б),подачу рабочего тела (струи сжатого воздуха) с начального момснта движения поршняклапана 13 к пусковым сервомоторам 2, передачу командного пневмоимпульса со скоростью движения ударной волны сжатого воздуха, заполнение при рабочем ходе пусковогоклапана б (б) соответственно.Подача рабочего тела одновременно с началом рабочего хода пускового клапана Б (б)обеспечивается также взаимным расположением штока-клапана 12, сбросного клапана 14,поршня-клапана 13, электромагнита 3 (4) наодной вертикальной оси.Пневматический сервомотор 2 представляетсобой диафрагменный клапан и состоит изкорпуса 2 б, крышки 2 б, штока 27, поршня 28,резиновой диафрагмы 29, пружины 30.Особенностью пневматических сервомоторов2 является наличие резиновых диафрагм 29,которые в данной конструкции применены дляустранения завихрений и зависания поршня28 при рабочем ходе, что обеспечивает быстродействие. Диафрагма 29 позволяет также устранить перекосы и затирания штока 27 из-задействия силы давления воздуха строго пооси сервомотора, что обеспечивает надежностьработы.Угол прогиба резиновой диафрагмы 29 взятне более 15 для достижения ее долговечностипри 5000 срабатываний и более,Во фланце крышки имеются три отверстия 31, угол наклона их к оси сервомотора 30.Отверстия расположены под углом 120 одно относительно другого. Все указанное обеспечивает равномерность распределения давления при ударном действии струи рабочего тела.Крышка сервомотора имеет два дополнительных отверстия 32, сообщающих полость 33 сервомотора с наружным пространством. Диаметр отверстий 32 выбирается из соотношения 5 Г Р сбр.отв сбр, отв 0 75 под.отв тр где 1 сбр,отв - 1 вод,отв -суммарное сечение отверстий 32 сброса воздуха;суммарное сечение отверстий 31 для подачи воздуха в полость сервомотора;сечение трубки 9, по которой подается воздух.тр Такое соотношение сечений обеспечивает практически одновременный возврат поршня 28 сервомотора 2 в исходцос положение вме сте с пусковым клапаном б (б) и электромагнитом 3 (4) после снятия командного электрического импульса.При подаче импульса ца включение (отключение) электромагнит включения (отключе ция) срабатывает и приподнимает тарелку 23 шток-клапана 12.Полость 20 под поршнем-клапаном 13 сообщается с атмосферой, давление под поршнем- клапаном 13 падает, и он под действием сжа- ЗО того воздуха опускается, сжимая пружину 15 и открывая доступ воздуху в верхнюю полость 19. Наружное отверстие последней перекрывается клапаном 14.Сжатый воздух из верхней полости 19 по ступает по трубкам 9 в сервомоторы включепия (отключения) полюсов.Поступающий под крышку 2 б сжатый воздух перемещает диафрагму 29 и поршень 28 со штоком 27 и вызывает срабатывание пуско вого клапана выключателя.Площадь поршня 28 выбрана таким образом, чтобы работа выключателя, начиная с давления в трубках пневматического управления 10 - 12 ат,ч, обеспечивала срабатывание 45 выключателя при достижении струей сжатого воздуха полости 33 сервомотора 2.После выполнения операций выключатель своими блок-контактами размыкает цепь электромагнита включения (отключенця) 50 3 (4)Под действием давления воздуха и пружины 16 шток-клапан 12 возвращается в исходное положение, открывая канал 21 в поршне- клапане 13 и перекрывая сообщение нижней 55 полости 20 с атмосферой.По каналу 21 в поршне-клапане 13 происходит быстрое уравповешивацие давлений воздуха в полостях 18 и 20. Пружина поршня- клапана 15 возвращает поршень-клапан 13 в 60 исходное положение. Полость 19 с системой трубок 9 и сервомоторами 2 фаз выключателя сообщается с атмосферой. Воздух из всей системы пневматического управления поступает в атмосферу через отверстие сбросного клапана 14 и через отверстия 32 в крышке сервомоторов 2.Предмет изобретения1. Злектропневматическое устройство для управления высоковольтными выключателями, например воздушными или с пневматическим приводом, содержащее пусковые клапаны, каждый из которых снабжен поршнем-клапаном, штоком-клапаном и сбросным клапаном, электромагниты с сердечником, пневматические сервомоторы, снабженные крышкой с отверстиями для подачи воздуха, резиновой диафрагмой и поршнем со штоком, и соединительные трубки, от,гачающееся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, диаметры тарелок и отверстий поршня-клапана, штока-клапана и сбросного клапана выбраны исходя из соотношения хода сердечника электромагнита к возможному его перемещению, равного 1: 10, причем перемещение поршпяклапана равно величине хода электромагнита, а между сердечником электромагнита и штоком-клапаном, предусмотрен зазор, равный 0,1 хода электромагнита.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия путем использования пневматического импульса при расстоянии до управляемого обьекта в несколько метров, диаметр тарелки поршня-клапана выбран таким, чтобы отношение живого сечения полости, закрываемой поршнем-клапаном, к общему сечению соединительных трубок це было больше двух.3, Устройство по пп. 1 и 2, от,гичающееся тем, что диаметр внутренней кромки тарелки сбросного клапана равен диаметру полости над поршнем-клапаном.4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что, с целью снятия пневматического импульса одновременно со снятием электрического импульса, в пусковом клапане предусмотрела пневматическая отсечка, выполненная в виде штока и канала в поршне-клапане, а в крышке пневматического сервомотора предусмотрены дополнительные отверстия, сообщающие полость под его крышкой с наружным пространством, прц отношении общей площади этих отверстий к площади отверстий для подачи воздуха не более 0,75.5. Устройство по пп, 1 - 4, отличающееся тем, что, с целью уменьшения собственного времени срабатывания пневматического сервомотора ц устранения перекоса, затцранця поршня со штоком, резиновая диафрагма имеет прогиб не более 15, а три подающих воздух отверстия в крышке сервомотора наклонены к ее оси под углом в 30 и расположены под углом в 120 одно к другому,пография, пр, Сапуно Заказ 2543/17ЦНИИПИ Комитета по делМос изобр , Жираж 480ий и открытий при СовеРаушская наб д. 4/5 ПодписноМинистров ССС