Устройство защиты

(5 Н 5 Н 01 Н 79/О ИТЕТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ЕТЕНИЯ техно- тного,Н. 73 0 1984.Намитоков К ский И.Г. Аппарат никовых устрой с, 92-94. 4 3 Фц ПИСАНИЕ И ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 843017, кл, Н 01 Н 73/00, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1238172, кл. Н 01 Н 71/43, Н 01КИльина Н.А Шкловы для защиты полупроводтв. - М,: Энергия, 1988,А(57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения является повышение надежности защиты и снижение габаритов, Устройство содержит изоляционный корпус 1, узел защиты, состоящий из контактодержателей 2 главных подвижных контактов с дугогаси 1 ельными рогами, контактных накладок 3, контактодержателей 4 главных неподвижных контактов, подвижной изоляционной рамки 5, ее оси 6 вращения, входных шин 7, контактных пружин 8, гибких соединений 9, выводных шин 10, пружин 11 сжатия, подвижных осей 12 вращения опор пружин 11 сжатия, неподвижных осей 13 вращения опор пружин 11 сжатия пружины 14 растяжения, подвижного рычага с ручкой 16 управления, упоров 17, блока 34 свободны кон актов и сигнализации,1576928 10 15 20 светового табло 35, дугогасительных камер 36. Узел короткозамыкателя состоит из катушки 18 индукцион но-динамического привода, якоря 19,толкателей 20,направляющих 21 толкателей 20, подвижных плоских контактов 22 узла короткозамыкателя, П-обИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты тири сторных преобразователей,Цель изобретения - повышение надежности защиты и снижение габаритов,На фиг. 1 представлено устройство защиты, общий вид. разрез; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг. 1; на фиг, 3 - часть узла подвижной изоляционной рамки С главными по движными контактами; на фиг. 4 - якорьиндукционного динамического йривода; нафиг. 5 - положение пружинной защелки вовключенном состоянии устройства; на.фиг. 6 - то же, в отключенном состоянииустройства; на фиг. 7-9 - кинематическиесхемы устройства при различных его состояниях; на фиг, 10 - принципиальная элект рическая схема устройства,Устройство защиты содержит изоляционный корпус 1, контактодержэтель 2 главного подвижного контакта с дугогасительным рогом, контактные накладки 3, контактодержатель 4 главного неподвиж. ного контакта, подвижную изоляционную рамку 5, ось 6 вращения подвижной изоляционной рамки 5 и контактодержателей 2 главных, подвижных контактов, входную шину 7, контактные пружины 8, гибкое соединение 9, выводную шину 10, пружины 11 сжатия, подвижную ось 12 вращения опоры -пружины 11 сжатия, неподвижную ось 13 второй опоры пружины 11 сжатия, пружину 14 растяжения, подвижный рычаг 15, ручку 16 управления, упор 17, катушку 18 и якорь 19 индукционно-динамического привода, толкатели 20, направляющие 21 толкателей 20, подвижные плоские контакты 22 узла короткозамыкателя, неподвижные контакты 23 узла короткозамыкателя, П-образную скобу 24, неподвижные части 25 эащелок, подвижные части 26 защелок, ось 27 вращения подвижных частей 26 эащелок, пружину 28 сжатия защелки, пружины 29 сжатия, трансформаторы 30 тока, конденсаторы 31 импульсного питания индукционно-динамического привода. блок 32 максимальной токовой защиты, блок 33 заряда конденсаторов и защиты от снижения 25 30 35 40 разных скоб 23, пружинных скоб 24, неподвижных 25 и подвижных 26 частей защелок, оси 27 вращения зэщелок, пружин 28 защелок, пружин 29 сжатия, трансформаторов 30 тока, конденсаторов 31, блока 33 максимальной токовой защить. 10 ил,напряжения на конденсаторах 31, блок 34 свободных. контактов и сигнализации, световое табло 35, дугогасительные камеры.36 с решеткой, тиристоры 37. Контактодержэтели 2 и контактные накладки 3 образуют главные подвижные контакты, а контактодержатели 4 и контактные накладки 3 - главные неподвижные контакты, Контактные пружины 8, пружины 11 сжатия, подвижная ось 12 вращения опоры пружины 11 сжатия, неподвижная ось 13 второй опоры пружины 11 сжатия, пружина 14 растяжения, подвижный рычаг 15 и ручка 16 управления образуют механизм ручного управления,Контактодержатели 2 и подвижная изоляционная рамка 5 имеют общую ось 6, которая имеет изоляционные перешейки (не показаны) для исключения гальваническойсвязи контактодержателей. Концы оси 6 входят в отверстия корпуса 1. В подвижной, изоляционной рамке 5 укреплены пружины 8 сжатия, осуществляющие контактные нажатия между контактными накладками 3 во включенном положении устройства. Пружины 11 сжатия предназначены для фиксации контактов во включенном и отключенном положениях устройства. Они имеют по две опорные шайбы, одни иэ которых укреплены на подвижных осях 12, расположенных на выступах подвижной изоляционной рамки 5, а другие - на неподвижных осях 13, укрепленных нэ изоляционном корпусе 1. При этом во включенном положении подвижная ось 12 расположена слева (фиг, 1 и 7) от линии, соединяющей оси 6 и 13, а в отключенном (фиг, 9) - справа, Подвижный рычаг 15 также вращается относительно оси 6. Пружина 14 растяжения одним концом соединенас ручкой 16 управления, а другой ее конец укреплен на оси в подвижной изоляционной рамке 5 аналогично подвижной оси 12 вращения опоры ггружины 11 сжатия. Один конец подвижного рычага 15, расположенный против конца подвижной части 26 защелки, выполнен изогнутым (фиг. 5 и 6), Катушка 18 индукционно-динамического привода жестко укреплена в изоляционном,.55 корпусе 1. Она выполнена в виде отдельного изоляционного корпуса, в котором расположена медная лента, залитая эпоксидной смолой, Она выполнена прямоугольной формы со скругленными углами, такую же форму имеет якорь 19, выполненный из меди или бронзы. На якоре 19 жестко укреплены три толкателя 20 и три подвижных плоских металло керамических контакта 22 короткозамыкателя, причем толкатели 20 расположены перпендикулярно поверхности якоря 19 и против контактодеркателей 2 главных подвижных контактов каждого полюса, а плоскости подвижного плоского контакта 22 перпендикулярны общей оси 6 вращения главных контактов, На выводных шинах 10 жестко укреплены неподвижныее контакты короткозамы кателя, выполненные в виде П-образных скоб 23 иэ электропроводящего материала (меди, бронзы). Их охватывают стальные скобы 24, выполняющие функции пружин,С целью надежного контактирования щель в П-образных скобах 23 выполнена меньше толщины подвижных плоских контактов 22, а для плавной раздвижки при входе в них подвижных плоских контактов 22 концы П-образных скоб 23 закруглены (фиг. 2). На боковой стороне якоря 19, параллельнойи ближней общей оси 6 вращения. укреплена неподвижная часть 25 защелки, выполненная в виде двух накладок из прочной к истиранию стали, Подвижная часть 26 защелки выполнена в виде двух рычагов с воэможностью вращения на оси 27, установленной в изоляционном корпусе 1. Концы рычагов, входящие в зацепление с неподвижной частью 25 защелки, зафиксированы пружинами 28 сжатия защелки. Применение двух рычагов обусловлено требованием повышенной надежности, исключающим воэможность несрабатывания защелок.В разомкнутом состоянии главных контактов, при котором исключены повторные пробои после гашения дуги, защелки удерживают якорь 19 и, соответственно, подвижные главные контакты в отключенном положении. Пружины 29 сжатия предназначены для возврата якоря 19 в исходное положение после. освобождения защелок, Значение зазора между подвижными пло-, скими контактами 22 и П-образными скобами 23 должно быть минимальным, исходя из требования минимального времени их размыкания и, следовательно, максимального ограничения тока в нагрузке. Ограничением является условие отсутствия электрического пробоя между ними при испытательном напряжении изоляции (например, для сети 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 с номинальным напряжением 380 В оно равно 2500 В, а значение минимального зазора должно быть 2-3 мм). Значение зазора между какдым толкателем 20 и нижней поверхностью кондактодержателя 2 главного подвижного контакта выполнено большим (ориентировочно на 1-3 мм) с целью исключения замедления входа подвижных плоских контактов 22 в П-образные скобы 23 при ударах толкателей 20 и исключения вибраций. Со стороны рогов главных контактов расположены в изоляционном корпусе 1 в к аждол 1 пол ю се дугогасител ьн ые камеры 33, в частном случае с решеткой, Возможны и другие исполнения камер(например, с магнитным гашением дуги).В части изоляционного корпуса 1, расположенной со стороны якоря 19, противоположной стороне, на которой установлены толкатели 20 и подвижные плоские контакты 22 короткоэамыкателя, установлены конденсаторы 31, блок 32 максимальной токовой защиты и блок 33 заряда конденсаторов и защиты от снижения напряжения на конденсаторах 31. Возможно также расположение конденсаторов вне изоляционного, корпуса 1. В изоляционном корпусе 1 со стороны, на которой укреплена ручка 16 управления, установлен блок 34, в котором располокены свободные контакты для дистанционной передачи сигналов о состоянии устройства. На этой же части изоляционного корпуса 1 установлено сигнальное табло 35, на котором расположены светодиоды или другие элементы, передающие обслуживающему персоналу сигналы "Отключено", "Отключено аварийно", "Включено", "Номинальное напряжение на конденсаторах" и др, На входных шинах 7 в корпусе устройства укреплены трансформаторы 30 тока, предназначенные для передачи сигналов, пропорциональных току в сети, в блак 32.На схеме устройства (фиг, 10) показано, что блок 32 максимально-токовой защиты и блок 33 заряда конденсаторов связаны с цепью управления тиристора 37, который при включении вызывает разряд конденсаторов 31 на катушку 18 индукционно-дина. мического привода,Устройство защиты работает следующим образом,В номинальном режиме работы во включенном положении устройства защиты и при протекании по полюсам тока, не более номинального значения, выходной, сигнал блока максил 1 альной токовой защиты равен нулю и тиристор 37 заперт, Конденсаторы 31 заряжены от блока 33 заряда конденса 157692840 до упора 17, При этом после отпускания 45 ручки 16 управления рычаг 15 занимает положение по линии, включающей оси б и 12,В этом положении также конец подвижного рычага 15 не соприкасается с подвижной частью 26 защелки.Оперативное включение устройства выполняется путем перевода ручки 16 управпения против часовой стрелки да положения, при котором пружина 14 растяжения перебрасывает подвижную ось 12 в левое положение до замыкания контактных накладок 3.При возникновении короткого замыка.- ния в преобразователе (пробой тиристоров, лажное включение тиристоров в реверсивторов и до номинального стабилизированного значения.Контактные накладки 3 замкнуты под действием пружины 11 сжатия, Поскольку подвижная ось 12 (фиг, 1 и 7) находится слева от линии, соединяющей оси 6 и 13, та сила сжатия пружин 11 сжатия имеет составляющую, направленную на поворот контактодержателя 2 главного подвижного контакта против часовой стрелки. Параметры пружин и конструкции выбраны из условия превышения момента сил от пружин 11 сжатия над моментом сил ат контактных пружин 8, благодаря чему обеспечивается необходимое нажатие в контактных накладках 3. Якорь 19 под действием пружин 29 сжатия прижат к корпусу катушки 18, вследствие чего неподвижная 25 и подвижная 26 части защелок не входят в зацепление,Рычаг 15 под действим пружины 14 растяжения занимает полокение па линии, включающей оси 6 и 12, т.е. соответствующее минимальной длине пружины 14 растяжения. При этом конец подвижного рычага 15 не соприкасается с подвижной частью 26 защелки(фиг,5), Ручка 16 управления находится в крайнем левом (фиг. 1) положении.На световом табло 35 горят светодиоды возле надписей "Включено" и "Номинальное напряжение на конденсаторах", что сигнализирует о положении устройства и заряде конденсаторов 31 через блок 33 заряда конденсаторов от напряжения силовой сети. Возможен также вариант эааяда от независимой сети переменного или постоянного тока,Для оперативного отключения устройства ручку 16 управления отводят по часовой стрелке, что приводит к растяжениюпружины 14. Когда момент силы пружины 14 растяжения относительно оси б превысит моменты сил от пружин 11 сжатия также относительно оси б, происходит скачкоабразный переброс подвижной оси 12 вправо 5 10 15 20 25 30 35 ной схеме) происходит рост тока в полюсах устройства и при превышении его заданной в блоке 32 максимальной таковой защиты уставки с его выхода подается импульсный сигнал на включение тиристара 37, Конденсаторы 31 разряжаются на катушку 18 индукционна-динамического привода. Якорь 19 под действием электродинамических сил между токами в катушке 18 и якоре 19 начинает двигаться, удаляясь от катушки 18 и сжимая вначале только относительно слабые пружины 29 сжатия, Далее подвижные плоские контакты 22 входят в щель между П-абраэными скобами 23, что приводит к металлическому замыканию выводных зажимов устройства защиты и вследствие этого к почти полному прекращению протекания тока короткого замыкания от источника питания сети в преобразователе, поскольку сопротивление цепи контактов коротказамыкателя значительно меньше падения напряжения на тиристорах преобразователя, Токи, протекающие по сторонам П-образных скоб 24, вызывают притяжение их, компенсируя их отталкивание под действием злектродинамических сил в точках контактирования. Кроме того, сила, возникающая от магнитного поля стальных пружинных скоб 24, также способствует сохранению надежного контактирования между подвижными плоскими контактами 22 и П-образными скобами 24, исключающего их вибрацию и сваривание. По мере продвижения плоских контактов 22 в П-образных скобах 24 происходит взаимное скольжение частей 25 и 26 защелак, а затем их сцепление под действием пружин 28 сжатия защелок. Далее происходит соударение толкателей 20 с контактодержателями 2 подвижных главных контактов, вследствие чего последние начинают поворачиваться по часовой стрелке, сжимая контактные пружины 8, растягивая пружину 14 и поворачивая подвижную рамку 5 до ее переброса в отключенное положение (Фиг, 9), После этого ручка 16 управления с рычагом 15 под действием пружины 14 растякения переходит в правое положение. Если даже удерживать ручку 16 управления в левом положении, то главные контакты останутся в разомкнутом положении за счет фиксации якоря 19 защелкой. После окончания срабатывания на световом табло 35 включаются светодиоды возле надписей "Отключено аварийно",Для включения устройства после аварийного отключения необходимо отвести ручку 16 управления вправо до положения рычага 15. когда ега конец повернет подвижные части 26 защелок против часовой10 15 20 30 35 40 45 50 55 стрелки и выведет их из зацепления с неподвижными частями 25. Якорь 19 вместе с толкателями 20 под действием пружин 29 сжатия отойдет к катушке 18, Дл,я последующего включения главных контактов необходимс перевести ручку 16 управления с рычагам 15 по часовой стрелке; как при оперативном включении, Возможны иные конструктивные решения механизма управления тлавными подвижными контактами.За счет того, что в устройстве защиты на якорь индукционно-динамического при-.вода установлены толкатели главных подвижных контактов и подвижные контакты узла короткозамыкателя, достигается почти одновременное замыкание входных зажимов преобразователя, т.е. резкое ограничение тока в преобразователе, и размыкание главных контактов, т,е. начало ограНичения тока короткого замыкания в сети и источнике питания, что в целом позволяет повысить надежность защиты преобразователя и уменьшить габариты устройства защиты, поскольку главные подвижные контакты 2 размыкают ток короткого замыкания в начале его роста после замыкания контактов узла короткозамыкателя, а не установившийся ток короткого замыкания, причем используется один общий привод с конденсаторами для движения главных подвижных контактов и подвижных контактов узла короткозамыкателя, тогда как у известного устройства необходимы два привода и почти удвоенное количество конденсаторов.Повышению надежности защиты в части устранения отказов вследствие сваривания контактов короткозамыкателя способствует выполнение подвижных контактов плоской формы, а неподвижных контактов в виде П-образных скоб с охваты- .вающими их пружинными скобами. поскольку благодаря такой конструкции устраняются вибрации контактов вследствие их плавного соприкосновения и дополнительного сжатияза счет взаимодействия токов в параллельных частях П-образныхскоб, усиленных магнитным полем пружинных скоб.Повышению надежности защиты в части устранения отказов вследствие сваривания способствует исключение вибрации контактов короткозамыкателя при ударах толкателей об подвижные главные контакты за счет того, что воздушный зазор между толкателем и подвижным главным контактом выбран больше, чем воздушный зазор между контактами короткозамыкателя. Повышению надежности защиты в части уменьшения времени начала ограничения тока короткого замыкания в преобразователе и сети способствует выбор минимальной величины воздушного зазорамежду подвижными и неподвижными контактами коротксэамыкателя, выбираемого иэ условия отсутствия электрического пробоя при испытательном напряжении изоляции устройства.Повышению надежности защиты в части устранения отказов из-за повторнцх включений главных контактов способствуетудержание их в разомкнутом положении после аварийного отключения с помощЬюпредлагаемой конструкции.защелки.Таким образом, па сравнение с известным предлагаемое устройство защиты позволяет достичь повышения надежностизащиты тиристорных преобразователей,обеспечить необходимое быстродействие иуменьшить габариты устройства.Основное преимущество прдлагаемогоустройства защиты тиристорных преобраэователей заключается в почти одновременном закорачивании вводных зажимов тиристорного преобразователя и начале токоограничения в главной цепи, что достигается совмещением в одной конструкцииузлов защиты и короткозамыкателя,Формула изобретения Устройство защиты, содержащее узел защиты, состоящий из корпуса, главных подвижныхх контактов с общей осью вращения, главных неподвижных контактов, дугогасительных камер, механизма ручного управления главными подвижными контактами с ручкой .управления, блока максимальной токовой защиты, узел короткозамыкателя, состоящий из корпуса, индукционно-динамического привода с управляющей обмоткой, конденсаторов импульсного питания индукционно-динамического привода, ключевого элемента, подвижных и неподвижных.контактов, входных и выходные шины,о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты и снижения габаритов, оно снабжено толкателями, пружинными скобами и пружинными защелками с осями, узлы защиты и короткозамыкателя размещены в одном корпусе,толкатель и подвижный контакт узла короткозамыкателя установлены в каждом полюсе на якоре индукционно-динамического привода перпендикулярно его поверхности, при этом толкатель установлен с зазором относительно главного подвижного контакта, подвижный контакт узла короткозамыкателя выполнен плоским и установ1576928 12 22 5 2 лен своими плоскостями перпендикулярно общей оси вращения главных подвижных контактов, неподвижный контакт узла короткозамыкэтеля установлен на выводной шине в каждом полюсе и выполнен в виде 5 П-образной скобы из злектропроводящего материала с охватывающей ее пружинной скобой, а каждая пружинная защелка выполнена состоящей из подвижной и неподвижной частей, неподвижная часть 10 пружинной защелки установлена на боковой стороне якоря индукционно-динамиче- ского привода, обращенной к общей оси вращения главных подвижных контактов, а подвижная часть пружинной защелки с 158 пружиной установлена на оси, закрепленной в корпусе, причем один конец подвижной части пружинной защелки в отключенном аварийном состоянии устройства защиты сцеплен с неподвижной частью пружинной защелки, а против другого конца подвижной части пружинной защелки расположен конец механизма ручного управления главными подвижными контактами, при этом зазор между толкателем и главным подвижным контактом выполнен больше зазора между подвижным и неподвижным контактами узла короткозамыкателя при включенном состоянии устройства защиты.;О,ф 7Составитель В.Коносоведактор И.Шулла . Техред М.Моргентал Коррект бру и аж 463 м при ГКНТ С ого комитета по осква, Ж, Рау роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Заказ 1848 т р ВНИИПИ Государственн 113035, М