Автоматический выключатель

Автоматический выключатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты полупроводниковых преобразователей. Целью изобретения является расширение области применения. Автоматический выключатель содержит в каждом полюсе контактную систему преимущественно мостикового типа, включающую подвижные контакты 1, закрепленные на подвижном контактодержателе 2, и неподвижные контакты 3, закрепленные на неподвижных контактодержателях в виде токоведущих шин 4 и 5, дугогасительные камеры 14, подводящие выводы 6, отводящие выводы 7, механизм свободного расцепления 11 с рукояткой 27, расцепитель максимального тока 16, первый коммутирующий электрод (КЭ), состоящий из подвижной части (ПЧ) 18 и неподвижной части (НЧ) 17, второй КЭ 19, электрод поджига 23, индуктор 24 высокого напряжения. ПЧ 18 и НЧ 17 электрически соединены между собой, причем НЧ 17 соединена с отводящим выводом 7, а ПЧ 18 установлена с возможностью электрического контактирования со вторым КЭ 19 в месте, выполненном из материала, устойчивого к свариванию. Вторые КЭ 19 всех полюсов соединены электрически между собой и с отводящим выводом 7 полюса, свободного от КЭ, а также электродом 23 поджига электрической дуги, расположенным между КЭ. Индуктор 24 высокого напряжения включен в каждом полюсе между электродом 23 поджига и вторым КЭ 19. КЭ вместе с электродами поджига 23 всех полюсов установлены в нише 21 изоляционного корпуса. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

<..О»ОЗ С(ЗГ(Г ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИ »I:CKIAX

РЕСПУБЛИК (sI>s Н 01 Н 73/38, 77/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ KOMVITF »

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

5(" ((1!,".qg" "

»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ / (21) 4737027/07 (22) 13.09.89 (46) 15,08.91, Бюл.%30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) А.С.Кобозев, В.М.Гайдаенко. Г,Н.Гапоненко, В.Н.Постольник, И.Н.Недайвода (53) 621,316,549.9 (088,8) (56) Кузнецов P.Ñ.Аппараты распределения электрической энергии до 1000В. -M. Энергия, 1970, с.217 — 227.

Дзежбицкии ., Rani,ч r. Е, Т(! к(>о» раничиваю(цие выклю (ат(.ли г:еоеменного Гока.

-Л.:Энергоизда(, 19с2 (.. 3 .;5. (54) ABTOMATVIVI:Cr,V!le BI-)IKJlрС»ЧАТГЛ1-, (57) Иэобоетение стноси»(. < электр;,техн,ке и может быть испо.:ьзс(»-.но для,»:, ит:. полупроводниковых преобразо(»ате IEé.

Целью иэобре1ения вляс Гся р-.;.-.»»и»: ение области применени-. Авто: „т. чес» i-й вы ключатель cop-:.ð>,ит в ка-:до (.Ion((, .е контдКТН j(O СИСТЕЛ, > П р(»ИМ yÙ(;СтВЕН р(О

МОСтИКОВОГО "Иоа, В Л.ОчаЮщyio 1-»даиж; ь конта(1ы 1. закрепленнtlе на подВижнср( контактодер кателе 2, и . соor. .,вижн..»е конИзобретен lå относится к электротехнике, а именно к ав,оматиче:ким выкл,о»атьлям, и может быть исгlollьзовано для защи ы полупроводникоьых преобразователеи и подобных устройств, Цель изобретен (я -- расин»иоение области применения, Нафиг.1покаэан вы:(ттк» »атель во включе(-ном положении; на Фиг.2 вп включенном

„„5U „„1670714 А1 такты 3, закрепленные на неподвижных контактодержателях в виде токоведущих шин 4 и 5, ду(огасительные камеры 14, подводя»цие выводы 6, отводящие выводы 7 механизм свободного расцепления 11 с рукояткой 27, расцепитель максимального тока 16, первый коммутирующий электрод (КЭ), состоящий из подвижной части (ПЧ) 18 и неподвижной части (НЧ) 17, второй КЭ 19, электрод поджига 23, индуктор 24 высокого напряжения. ПЧ 18 и НЧ 17 электрически соединены между собой, причем НЧ 17 соединен., с отвод. »Цим в (водом 7. -. Пс» 8 устан(В,ен:1 с ьозможностью элек ри ес»".— го ксн-актирования со (Toрым КЭ,(т В л1с,1е н.; полне »ном из матер(ал". Ус о : иве к (;(з»1 ва» ию. Вторн,е КЭ 19 (.."". ".оло .;.;единень .лектри-.ески между с бсй о(водя(ци; выводори 7 пол.ос . т -",(.: ь»,; и(;ГоТ Э а также электродом 23 поджи(а эл. п. ьеской дуг:к рас lonoæ(.÷íl.lì еж;Э кЭ, !

1н.:,,ктор 24 вь»сокогс напряжения вклю .:н г ° ,< ).лЛОрl l!O»<ЮСЕ МЕ К г(тт ЕК(рпде (, (I,1.

::s. а и вторым К -» 19. КЭ вме.(е (-:npi . и л»ии ."с жи(1 23 всех,"Голк сов ус . а НРВ -., »-. в . :иш» 21 иэоля(ь::оь»н(»г l Ko(.-а, з.п ф

nil l, 4 ил. поло .ении выключатель с устройством для злектродинамического о-броса подвижного контакта при токах КЗ; ia (риг.3 — электрическая схема трехполюсного Выключатсля и подключение к нему нижесто(цих выключателей и н; груз ки; на фиг.4 — положение контактов выключателя, в момент отключения тока КЗ.

1670714

Выключатель содержит (фиг.1) в каждом полюсе подви>;ные > oHTBKTbl 1, закрепленные на подвижном кон1актодержателе 2 мостикового >ипа, неподвижные контакты 3, закрепленньlе на неподвижHblx контактодержателяк, выполненных в виде токоведущих шин 4 и 5, оканчивающихся подводящим вь:водом 6 и отводящим выводом 7. Контактодержатель 2 с помощью направляющих 8 подвижно закреплен на траверсе 9, соединенной шарниром 10 с механизмом свободного расцепления 11 (показан частично). Между траверсой 9 и контактодержателем 2 расположены контактные пружины 12. Против каждой пары контактов: подвижного контакта1 и неподвижного контакта 3 в основании 13 пластмассово о корпуса выключателя установлены ду о>асительные камеры 14 деионного типа. На >оковедущих шинах 4 и

5 распого.кены измерительные органы— датчики гока 15 расцепителя максимального тока 1>::, выход которого электрически соединен с органом (не показан), расцеп»я>ощи>л механизм свободного расцепления 11 K токоведущей шине 5 между измерительным органом l5 и отводящим выводом 7 присоединен первый коммутирующий эл .ктрод, состоящий из неподвижной части 17 и подвижной части 18, расположенной с возможностью контактирования со вторь м коммутирующил элек1родом 19, который соединен электрически с аналогичными алек родами других полюсов и отводяшим нывод0M 7 полюса, не имеющего ко>лмутирую>цих электродов. Места возможного контак1ирования подвижной части

18 первого электрода и второго электрода

19 оснащены накладками 20 из материала, устойчивого к свариванию. Воэможность контактирования подвижной части 18 первого электрода со вторым коммутирующим электродом 19 обеспечена за счет размещения ее E, непосредственной близости от неподвижной части 17 первого коммутирующего электрода, ч го обуславливает противоположное направление электрического тока в этих частях первого комл1/ти 01 юще>0 алек pода

Оба ко>лмутирующих электрода, кроме их частей, соединяющихся с выводами или другими полюсами, расположены в нише 21 основания 13, закрытой вспомогательной колодкой 22, В нишу 21 введен электрод 23 поджига, между которым >1 B10p>l÷ к;>ммутирующим электродом 19 подкл>олен индук1ор 24 высокого напр кения иод кига Ду и. Ниша 21, при необходимо> и >л»к .> -,Ообщаться че5

55 рез отверстие 25 с остальной внутренней полостью основания 13.

Со стороны механизма 11 и дугогасительных камер 14 выключатель закрыт крышкой 26, в прорези которой перемещается рукоятка управления 27. Токоведущая шина 4 и подводящий вывод 6, а также токоведущая шина 5 и отводящий вывод 7 образуют П-образные контуры 28 (фиг.2,4). На фиг.3 показана электрическая схема предлагаемого выключателя, являющегося линейным, и включающая потребитель 29, преимущественно полупроводниковый преобразователь. подключенный к сети через фидерный выключатель 30.

Выключатель работает следующим образом.

При токах перегрузки сигнал на индуктор 24 высокого напряжения не поступает и выключатель срабатывает традиционным способом эа счет расцепления механизма свободного расцепления 11 от расцепителя максимального тока 16. При этом траверса

9 перемещается вместе с подвижными контактами 1 в отключенное положение. Между контактами 1 и 3 возникают электрические дуги, которые втягиваю1ся в дугогасительные камеры 14, в результате чего и происходит отключение цепи.

При коротком замыкании в цепи, например в потребителе 29 (фиг. 3). от фидерного выключателя 30 поступает управляющий сигнал на индуктор 24 высокого напряжения поджига дуги. Укаэанный управляющий сигнал может формироваться и в самом предлагаемом выключателе, например, в его расцепителе максимального тока 16, при достижении током КЗ заданной величины, В обоих случаях индуктор 24 формирует высоковольтный (1,5 — 2,5 кВ) импульс напряжения, который прикладывается между электродом 23 поджига и вторым коммутирующим электродом 19, На них возникает электрическая дуга, которая поджигает электрическую дугу между вторым коммутирующим электродом 19 и подвижной частью

18 первого коммутирующего электрода. При перемыкании указанных электродов короткой электрической дугой начинается быстрое увеличение тока КЗ через выключатель при одновременном быстром прекращении его в защищаемо9 цепи. Под воздействием электродинамических усилий, возникающих при протекании этого тока между подвижной частью 18 и неподвижной частью

17 первого коммутирующего электрода, подвижная часть 18 быстро перемещается и прижимается ко второму коммутирующему электроду 19(фиг.4). При этом дуговое замыкание в цепи: неподвижная часть 17 первого

1670714 коммутирующего электрода, подвижная часть 18 указанного электрода, второй коммутирующий электрод 19 — превращается в металлическое, что обеспечивает условия для еще более эффективного отсекания тока в поврежденном потребителе 29 и способствует уменьшению энергии, выделяемой в нише 21. При нарастании тока К3 в главной цепи выключателя до значения, равного установке тока срабатывания расцепителя максимального тока 16, последний вызывает срабатывание механизма свободного расцепления 11. Дальнейшее отключение выключателя происходит аналогично описанному срабатыванию под действием тока перегрузки. Быстрое шунтирование в процессе отключения участка цепи, включающего выключатель 30 и потребитель 29, резко снижает воздействие тока К3 на них.

Энергия дуги отключения, выделяющаяся в выключателе 30, и джоулев интеграл как через этот выключатель. так и через потребитель 29 будут существенно меньше, чем s случае, ко да в качестве вышестоящего выключателя используются известные выключатели. Тем самым расширяется область использования предлагаемого выключателя, который может быть применен, например, для защиты тиристорных преобразователей и полупроводниковых модулей с низкой устойчивостью к токам короткого замыкания.

Работа предлагаемого выключателя, представленного на фиг,2, отличается некоторыми особенностями.

При токах перегрузки выключатель работает аналогично описанному. При токах

КЗ, когда возникает электродинамический отброс подвижного контактодержателя 2, момент начала движения траверсы 9 наступает позже, чем начинается перемещение контактодержателя 2 (фиг.4). Возникающая на подвижных контактах 1 и неподвижных контактах 3 электрическая дуга под действием электромагнитного поля, создаваемого токоведущими шинами 4 и 5 и подвижным контактодержателем 2, более эффективно входит в дугогасительные камеры 14. Все это обеспечивает высокое токоограничение при отключении выключателем токов КЗ, тем более появляющихся после замыкания коммутирующих электродов, При этом с увеличением значения ожидаемого тока КЗ величина энергии дуги отключения в токоограничивающих выключателях растет лишь до определенного значения. В дальнейшем она или остается неизменной или может даже снижаться, Поэтому в предлагаемом выключателе (фиг.2) 5

55 при перемыкании электрической дугой пеп ваго коммутирующего электрода и второ о коммутирующего электрода 19 и возника T режим отключения, практически, предельно возможноготока КЗ, при которомсоздаются условия для снижения энергии, выделяемой в выключателе при отключении. Газы, создающиеся при этом, выходят через отверстие

25 уже охлажденными в полость основания

13.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый выключатель имеет более широкую область применения, обеспечивая эффективную защиту различных потребителей с пониженной устойчивостью к воздействию токов короткого замыкания, преимущественно полупроводниковых преобразователей.

Формула изобретения

1, Автоматический выключатель, содержащий крышку и изоляционный корпус, образующие внутреннюю полость выключателя, в которой размещены п полюсов, и имеющий в каждом полюсе контактную систему, состоящую из подвижного и неподвижных контактодержателей с контактами, дугогасительные камеры, подводящие и отводящие выводы, механизм свободного расцепления с рукояткой, расцепитель максимального тока, о т л ич а ю шийся тем, что, с цел ю расширения области применения, каждый из и-1 полюсов снабжен двумя коммутирующими электродами, электродом поджига электрическои дуги и индуктором высокого напряжения, один из коммутирующих электродов состоит иэ электрически соединенных подвижной и неподвижной частей, причем неподвижная часть соединена с отводящим выводом, а подвижная часть установлена с воэможностью электрического контактирования со вторым коммутирующим электродом в месте, выполненном из материала, устойчивого к свари вани ю, а вторые коммутирующие электроды электрически соединены между собой и с отводящим выводом и-го полюса, свободного от коммутирущих электродов. электрод поджига электрической дуги расположен между коммутирующими электродами, а индуктор высокого напряжения включен между электродом поджига электрической дуги и вторым коммутирующим электродом, при этом в изоляционном корпусе выполнено поднутрение, в котором размещены коммутирующие электроды и электроды поджига электрической дуги, 2. Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что поднутрение изоляционного корпуса соединено каналом с внутренней полостью выключателя.

167071 1

27

13

lpuz 1

13

74 71 18 5

1670714

1670714

Составитель В.Коносов

Редактор Н.Каменская текред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Ìýêcèìèøèíåö

Заказ 2753 Тираж 341 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите; а по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москвл. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101