Токоограничивающее устройство для цепи переменного ока

Патент 604078

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (}}) 604078

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (5}) М. Кл.

Н 02 Н 9/02

Н 02 J 3/04 (22) Заявлено 29,03,76 (2}) 2339477/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.04.78. Бюллетень № 15(53) УДК

621,316.925 (088.8) (4б) Дата опубликования описания бб.0ю. 73 (72) Авторы изобретения

А. А. Рабочий и В. А. Рабочий (71) Заявитель

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический иисттетут имени Серго Орджоникидзе (54) ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение касается электроэнергетики и мо жет применяться для автоматического ограничения токов короткого замыкания в сетях переменного тока любого напряжения, а также в качестве бездугового выключателя цепи переменного тока. 5

Известны токоограничивающие устройства, состоящие из последовательного резонансного контура и шунтирующего элеяента, включенного парал. лельно конденсатору (!1и(2). В нормальном режиме емкостное и индуктивное сопротивления компен-10 сируют друг друга и сопротивление устройства мало

В аварийном режиме при "срабатывании" шунтирующего элемента нарушается резонанс напряжений и сопротивление всего устройства резко возрастает.

Одним из основных недостатков известных 15 устройств является большая мощность конденсаторной батареи, затраты на сооружение которой составляют значительную долю стоимости устройства. Кроме того, повреждение в цепи шунтирующего элемента, например короткое замыкание на его выводах, 20 будет сопровождаться мощным броском тока от конденсаторной батареи, величина которого будет ограничиваться лишь сопротивлением проводов, сое.

> диняющих зажимы батареи и шунтирующего элемени. Шунтирующий элемент должен быть рассчитан 25

HR полное напряжение конденсаторной батареи, которое s сетях высокого. напряжения достигает значительной величины. Укаэанные факторы снижают надежность таких устройств.

Целью изобретения является увеличение надеж. ности работы устройства.

Эта цель достигается тем, что катушки индуктнвности выполнены с выводами от средних точек, а конденсатор подключен к этим выводам.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства. Устройство содержит катушку индуктивности с выводами от средней точки, На фиг. 2 показана схема замещения устройства, когда шунтирующий элемент находится в "сработанном" состоянии и обладает при этом активны у сопротивлением. Устройство содержит индуктивные сопротивления 5, 6 лучей схемы замещения, опре деляющих сквозное сопротивление катушки индуктивности 1; индуктивное сопротивление 7 луча схемы замещения катушки индуктивности 1, присоединенного к выводу от средней точки катушки; резистор 8 шунтирующего элемента 3; индуктивные сопротивления 9, 10 лучей схемы замещения, опре.деляющих сквозное сопротивление катушки индуктивностн 4;

604078

25 ГДе а) х,1

1XcRJ-- е, 14 К имеем х„) = х,) индуктивное сопротивление 11 луча схемы замещения катушки индуктивности 4, присоединенного к выводу от средней точки этой катушки.

Для упрощения анализа полагаем, что в качестве катушек индуктивности 1 и 4 применяются одинаковые сдвоенные реакторы, хотя идентичность. параметров реакторов вовсе не является обязательным условием обеспечения работоспособности устройства. В аналитических выражениях соответствующие индуктивные сопротивления имеют те же ин- 1О дексы, что и номера элементов на фиг. 2. Пренебре гаем активными сопротивлениями реакторов, тогда сопротивления лучей схемы замещения определятся следующим образом:

Х5 =уу =Xq=Х =X (1+К)

Х, = Х11 =-КХ4 где X> вЂ” индуктивное сопротивление рассеяния одной ветви;

К вЂ” коэффициент связи, учитывающий 20 взаимную индукцию между ветвями.

В нормальном режиме емкостное солротивле ние Х. конденсатора 2 должно быть скомпенсиро вано индуктивными сопротивлениями в цепи А2Б (см. фиг. 2), то есть

1 "са1=21Х,1 (К)-2 Х„! К = 2! Х„

В аварийном режиме * срабатывает" шунтирующий элемент, подключая резистор 8 между индук тивными сопротивлениями 6 и 9 (см. фиг. 2). В этом случае эквивалентное сопротивление схемы определяется следующим образом

В;1 „(1+К)+Ц(-21Xj,К -2 Х„)

2 Х (< K)t3-2 ° Х,К-2. Х„

4x (i+a)

7 где R вЂ” активное сопротивление резистора 8 шунтирующего элемента 3.

Как видно из выражения эквивалентного сопротивления, оно является чисто активным (при принятых ранее допущениях) и при R 0,2экв- о то есть устройство может вьпголнять функцию бездугового выключателя, если шунтирующнй элемент будет иметь малое сопротивление.

Сравним свойства схемы предлагаемого устройства и прототипа.

Для устройства-прототипа в нормальном режиме сопротивление конденсатора Хс компенсиру ется двумя индуктивными сопротивлениями Х у где Х вЂ” индуктивное сопротивление катушки 55 индуктивности (реактора) в схеме прототипа;

Х вЂ” емкостное сопротивление конденсатора в схеме прототипа.

Эквивалентное сопротивление такого устройства при "срабатывании" шунтирующего элемента, полагая, как и прежде, что шунтирующий элемент

4 обладает лишь активным сопротивлением R, определяется следующим образом:

7ЯХ ) 4Я Х

" R-j, и т4хтр Йе4хй

Чодуль этого сопротивления а

Предложим, что предлагаемое устройство и прототип обладают сопротивлениями с одинаковыми мо. рулями, тр еете(Хя ) ° jK „)

4x„(i к1 4х

М Р -4Ха

Из последнего равенства следует, что для обеспечения одинакового токоограничения предлагаемое устройство должно иметь сопротивление ветви х, Х х„=

1+К 1 К

Тогда, учитывая, что в нормальном режиме

)х„ =а)х„), а)х„ = х„, откуда следует

1 К

С2 =C1 вЂ”

И где С вЂ” емкость конденсатора в предлагаемой схеме;

C> вЂ” емкость конденсатора в схеме прото типа.

Отношение модулей напряжений на емкостях определяется как

Uñ, ьК

3L сд. где 0С1 вЂ” модуль напряжения на емкости в схеме прототипа в нормальном режиме;

0С вЂ” модуль напряжения на емкости в схеме предлагаемого устройства в нормальном режиме.

С учетом сказанного, отношение энергий, эапасаемых в электрическом поле емкостей конденсаторов в нормальном режиме

Ч/ CU то есть Ч/ с Ч( где M/2 вЂ” энергия электрического поля конденсатора в предлагаемом устройстве;

60407.8 фиг. 1

Составитель Л. Васькова

Техред О.Андрейко

Корректор д. Мельниченко

Редактор А. Маркович .

Заказ. 2437/39

Тираж 892 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьпнй

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф вЂ” энергия электрического поля конденсатора в схеме прототипа.

Таким образом, при одном и том же токоограничении предлагаемое устройство позволяет использовать конденсаторную батарею значительно меньшей мощности. Надежность такого устройства будет выше, так как рабочее напряжение на зажимах шунтирующего элемента меньше, чем напряжение на конденсаторной батарее, а повреждения в цепи шунтирующего элемента будут сопровождат ся токами, ограниченными сопротивлениями ветвей реактора. Устройство не вносит искажений в основную сеть в аварийном режиме, так как при соответству1с цей настройке его сопротивление является активным. Устройство может выполнять функцию бездугового выключателя цепи переменного тока.

Формула изобретения

1. Токоограничивающее устройство для цсли переменного тока, содержащее резонансный контур, выполненный на конденсаторе и двух катушках индуктивности, межлу которыми включен шунтирующий элемент, о тлича ющ ее с я тем, что, с цельюповышения надежности работы, в нем катушки индуктивности выполнены с выводами от средних точек, к которым подключен упомянутый конденсатор.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что катушки индуктивности с выводами от средних точек выполнены в виде сдвоенных реакторов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент СССР Н 299084, МКИ Н 02 Н 9/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР Р 276224, МКИ Н 02 J 3/18, 1968.