Блок управління швидкодіючим автоматичним вимикачем

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Блок управления быстродействующим автоматическим выключателем, содержащий пары входных клемм с индексами полярности "+" и "-", предназначенных для подключения: первая - источника питания постоянного напряжения, вторая - катушки электромагнитного привода (ЭМП), третья - катушки индукционно-динамического привода (ИДП), четвертая - батареи импульсных конденсаторов, пятая - выводов магнитоуправляемых контактов датчика тока, шестая -размыкающегося вспомогательного контакта выключателя, седьмая - кнопки "ВКЛ", восьмая - кнопки "ОТКЛ", преобразователь постоянного напряжения источника питания в повышенное переменное напряжение, выполненный на базе транзисторного инвертора и двух трансформаторов, подключенный зажимом "-" к первой клемме "-", первый выпрямитель, подключенный входными зажимами к вторичной обмотке второго трансформатора, первичная обмотка которого подключена к первой вторичной обмотке первого трансформатора, и выходными зажимами через зарядный резистор к четвертым клеммам, реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах, подключенное входными зажимами к четвертым клеммам, ключ которого присоединен одним выводом к первой клемме "-" и четвертой клемме "-", первый тиристор, включенный последовательно в цепи с катушкой ИДП и импульсными конденсаторами, управляющий электрод которого соединен со схемой формирования импульса включения, содержащей пятые клеммы датчика тока, второй тиристор, подключенный анодом к второй клемме "-", контактор, главные замыкающиеся контакты которого включены между второй клеммой "+" и первой клеммой "+", катушка подключена одним выводом к шестой клемме "-", первые вспомогательные замыкающие контакты подключены одним зажимом к аноду первого диода и выводу первого резистора, а вторым - к катоду второго тиристора, первый конденсатор, соединенный одним выводом с катодом первого диода и вторым - с катодом второго тиристора, соединенные между собой первую клемму "+" и шестую клемму "+", отличающийся тем, что на первом трансформаторе преобразователя введена дополнительная обмотка, подключенная к входу второго выпрямителя, вывод"+" которого подключен к второй клемме"+", а вывод "-" к первой клемме "-", третья клемма "+" соединена с катодом второго тиристора, а третья клемма "-" - с первой клеммой "-", к третьей клемме"-" присоединен катод силового диода, анод которого соединен с третьей клеммой"+", восьмые клеммы включены межу первой клеммой "+" и схемой блока управления, к которым подключена кнопка "ОТКЛ" с размыкающимися контактами, катод первого диода через вторые вспомогательные контакты контактора соединен с управляющим электродом второго тиристора, с третьей клеммой "+" соединен анод второго диода, катод которого через второй резистор соединен с первым выводом катушки электромагнитного реле блокировки, который через последовательно включенные замыкающийся контакт реле блокировки, третий диод и третий резистор соединен с восьмой клеммой "-", а второй вывод катушки реле блокировки соединен с первой клеммой "-", реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах выполнено на базе полупроводникового ключа, к входу управления которого присоединены последовательно включенные первый переменный резистор и группа стабилитронов, катод последнего из них соединен с четвертой клеммой "+'', а к второму, выводу ключа присоединен второй вывод катушки контактов, между первой клеммой "-" и седьмой клеммой "-" включена катушка реле включения блока, первые замыкающиеся контакты которого присоединены параллельно седьмым клеммам, а вторые включены между восьмой клеммой "-" и входом "+" преобразователя, седьмая клемма "+" через размыкающиеся контакты реле блокировки соединена с восьмой клеммой "-", параллельно вторым клеммам присоединен варистор, схема формирования импульса включения первого тиристора выполнена в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющего электрода тиристора, пятых клемм, четвертого резистора, катода-анода пятого диода, катода стабилитрона реле уровня напряжения, анод которого соединен с выводом первого переменного резистора, и второго конденсатора, включенного между катодом пятого диода и третьей клеммой "-", между первой вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной обмоткой второго трансформатора включен стабилизатор тока с выпрямителем, между вторым выводом ключа и восьмой клеммой"-" подключена катушка реле включения стабилизатора тока, замыкающиеся контакты которого включены параллельно выпрямителю стабилизатора тока.

Текст

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующи х автоматических выключателях постоянного тока. Известен быстродействующий автоматический выключатель, применяемый в основном для защиты тиристорных преобразователей стационарного и транспортного исполнения [1]. Для уменьшения времени размыкания контактов при отключении токов короткого замыкания в эти х выключателях применяются индукционно-динамическке привода (ИДП). Повышение механической износостойкости достигается путем использования электромагнитных приводов (ЭМП) прямого действия, т.е. непосредственно воздействующи х на контактную систему без промежуточных механических звеньев. В эти х выключателях применены отдельные блоки управления, выполненные на базе контактных и полупроводниковых элементов, которые обеспечивают включение и отключение в режимах оперативной и аварийной коммутации при изменениях параметров входных сигналов и источников питания. Недостатками этого блока управления, в особенности применяемого для выключателей ВАТ-48 [1], являются: - повышенная сложность схемы и большое количество элементов, что существенно снижает надежность и повышает затраты в производстве и эксплуатации, - ухудшенные условия безопасности при эксплуатации выключателей и снижение помехоустойчивости из-за применения в выключателе датчика тока, выполненного на базе активного шунта, включенного последовательно в силовую цепь и находящегося под напряжением сети, вследствие чего часть схемы блока управления находится под напряжением сети. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому блоку является блок управления выключателя ВА41-39 [2], применяемого для защиты электрооборудования вагонов метрополитена. В выключателе использованы датчики тока, выполненные в виде магнитоуправляемых контактов, расположенных вместе с магнитной системой на токоведущей шине, но изолированных от нее, что существенно повышает безопасность и упрощает схему блока управления. Блок управления содержит: - пары входных клемм с индексами полярности "+" и "-", предназначенных для подключения: первая - источника питания постоянного напряжения, вторая - катушка электромагнитного привода (ЭМП), третья катушки индукционно-динамического привода (ИДП); четвертая батареи импульсных конденсаторов пятая выводов магнитоуправляемых контактов (МК) да тчика тока, шестая - размыкающегося вспомогательного контакта выключателя седьмая - кнопки "ВКЛ", восьмая - кнопки "ОТКЛ"; преобразователь постоянного напряжения источника питания в повышенное переменное напряжение, выполненный на базе транзисторного инвертора (транзисторы и цепь запуска - конденсатор резистор и двух трансформаторов и преобразователь подключен зажимом "-" к первой клемме "-"; - выпрямитель подключенный выходными зажимами через зарядный резистор Rз к клеммам четвертой пары; - два полупроводниковых реле и уровня напряжения, срабатывающих при напряжениях и на конденсаторах реле выполнены на базе операционных усилителей, оптотранзисторов и др. элементов и имеют выходные транзисторные ключи - замыкающийся и размыкающийся первый тиристор включенный последовательно в цепи с катушкой ИДП и импульсными конденсаторами (через диод - второй тиристор, подключенный анодом к второй клемме "-"; первый контактор главные замыкающиеся контакты которого включены последовательно с резистором между первой клеммой "+" и второй клеммой "+", первые вспомогательные замыкающие контакты контактора включены между анодом первого диода и первой клеммой "-", вторые - параллельно кнопке ВКЛ, третьи последовательно с шестыми клеммами, катушка контактора подключена одним выводом через последовательно соединенные седьмые и восьмые клеммы к первой клемме "+", а вторым через ключ к первой клемме "-"; - второй контактор главные контакты которого включены параллельно и первые вспомогательные контакты - между управляющим электродом второго тиристора и катодом первого диода катушка подключена последовательно с контактами и шестыми клеммами между первыми клеммами "+" и "-", - первый конденсатор предназначенный для включения тиристора включенный между катодом первого диода и катодом - схему формирования импульса включения первого тиристора, состоящую из трансформатора второго конденсатора и пятых клемм. Принцип работы блока управления следующий. На первые зажимы блока с помощью внешних аппаратов подается напряжение источника питания (в основном от аккумуляторов на 24 - 75В в зависимости от параметров защищаемой сети). Начинается генерация преобразователя и заряд конденсаторов через выпрямитель В и резистор При достижении напряжения величины достаточной для надежного размыкания контактов выключателя под действием ИДП, включается реле которое замыкает свой выходной ключ чем разрешается включение выключателя. При дальнейшем заряде конденсаторов и увеличении напряжения до величины равной максимально-допустимой величине напряжения на конденсаторах в продолжительном режиме работы, включается реле которое размыкает свой выходной ключ и отключает этим преобразователь. После замедленного разряда и через цепи и и сопротивления утечки и до уровня которое выбирается выше опять включается ключ и т.д., т.е. осуществляется стабилизация напряжения в условиях номинальных изменений напряжения источника питания (например, 70 - 130% для транспорта), Одновременно заряжаются первый конденсатор через резистор и - через (быстрее чем Оперативное включение выключателя выполняется замыканием кнопки "ВКЛ" (после окончания заряда до через 15 - 20с). Включается катушка КМ1 по цепи: кнопка "ОТКЛ", кнопка "ВКЛ", ключ Замыкаются контакты чем достигается подача напряжения на запертый тиристор Контакты отключают от напряжения питания. Контакты шунтируют кнопку "ВКЛ". Контакты включают катушку через контакты Контакты разряжают на вход управления включая его, что приводит к протеканию форсированного тока через катушку ЭМП и контакты и включению выключателя. Размыкаются отключается катушка размыкаются и через катушку ЭМП проходит ток, ограниченный резистором и достаточный для удержания ЭМП и, соответственно, главных контактов выключателя во включенном состоянии. Оперативное отключение выключателя выполняется размыканием кнопки "ОТКЛ", чем достигается отключение катушки размыкание и отключение ЭМП и выключателя. Однако преобразователь не отключается и конденсаторы остаются заряженными. При возникновении в защищаемой сети тока, превышающего ток уставки датчика тока, замыкаются его контакты МК между пятыми клеммами, конденсатор разряжается на первичную обмотку трансформатора ток во вторичной обмотке выключает тиристор Конденсаторы разряжаются током протекающим по цепи: диод катушка ИДП, тиристор ИДП создает импульс силы, действующий на подвижные главные контакты выключателя и вызывающий их отброс, образовавшаяся на главных контактах электрическая дуга с помощью магнитного дутья направляется в дугогасительные камеры, где происходит полное отключение тока аварийного режима. Падение напряжение на диоде от тока вызывает запирание тиристора Ток катушки ЭМП проходит по цепи: +1, ЭМП, пока т.е. ток катушки ЭМП не меняется и ЭМП удерживается во включенном состоянии. При уменьшении тока разряда когда диод запирается и под действием ЭДС самоиндукции катушек ИДП и ЭМП ток будет проходить по цепи: +1, ЭМП, ИДП, вызывая перезаряд конденсатора до обратного напряжения. При равным току отпуска ЭМП, его якорь отпадает, на главные контакты начинает действовать возвращающая пружина, которая препятствует повторному замыканию контактов после окончания импульса силы ИДП. Отсюда следует, что величина емкости должна быть достаточной, чтобы удерживать контакты в разомкнутом положении до отпадания ЭМП. Из-за разряда ниже напряжения реле размыкает ключ который отключает катушку контакты размыкаются, ключ остается замкнутым и происходит генерация преобразователя и повторный заряд Схема блока управления выключателя ВА41 39 по сравнению с аналогом [1] имеет более простой алгоритм функционирования, меньшее число элементов, не связана гальванически с токоведущими шинами. Это обеспечивает повышение надежности и безопасности обслуживания. Однако, как выяснилось в процессе эксплуатации и производства, в схеме блока имеются следующие существенные недостатки: излишняя сложность и повышенное число элементов, что снижает надежность и вызывает отказы выключателя из-за повышенной общей суммы интенсивности отказов элементов и неизбежных дефектов производства; повышенные потери мощности в резисторе ограничивающем ток в катушке ЭМП в продолжительном режиме (более 50Вт), что повышает температуру элементов схемы и снижает надежность (в особенности это относится к сложным схемам реле напряжения и где применяются операционные усилители и оптотранзисторы с повышенной величиной интенсивности отказов при увеличении температуры окружающей среды); при удержании оператором кнопки ВКЛ во включенном состоянии после отключения тока короткого замыкания происходит повторное включении и отключение тока короткого замыкания, что может вызвать разрушение дугогасительных камер и повреждение защищаемого электрооборудования, в т.ч. пожары; необходимость в повышенной величине и, соответственно, количестве и стоимости конденсаторов из-за запаздывания отключения ЭМП при срабатывании ИДП; повышенная сложность и, соответственно, меньшая надежность схемы ключа из-за необходимости его повышенной коммутационной способности при отключении полного входного тока преобразователя; снижение надежности вследствие того, что в отключенном состоянии после воздействия кнопки ОТКЛ преобразователь, реле и и конденсаторы постоянно находятся под напряжением. В основу изобретения поставлена задача создания такого блока управления быстродействующим автоматическим выключателем, в котором благодаря введению новой схемы питания катушки ЭМП в продолжительном режиме работы, существенному упрощению схемы реле напряжения, новой схемы отключения катушки ЭМП в аварийном режиме, введению в схему реле блокировки достигается снижение мощности потерь и нагрева блока, уменьшение количества комплектующи х элементов, снижение времени отключения катушки ЭМП, исключение возможности повторных частых включений выключателя на аварийный режим сети, что позволит за счет этого повысить надежность блока управления и, соответственно, выключателя, снизить его стоимость, улучши ть эксплуатационные характеристики, уменьшить трудоемкость изготовления. Поставленная задача решается следующим образом. Блок управления быстродействующим автоматическим выключателем содержит: - пары входных клемм с индексации полярности "+" и "-", предназначенных для подключения: первая - источника питания постоянного напряжения, вторая - катушки электромагнитного привода (ЭМП), третья катушки индукционно-динамического привода, четвертая - батареи импульсных конденсаторов, пятая - выводов магнитоуправляемых контактов датчика тока, шестая размыкающегося вспомогательного контакта выключателя, седьмая - кнопки - "ВКЛ", восьмая - кнопки "ОТКЛ"; - преобразователь постоянного напряжения источника питания в повышенное переменное напряжение, выполненный на базе транзисторного инвертора и двух трансформаторов, подключенный зажимом "-" к первой клемме "-"; первый выпрямитель, подключенный входными зажимами к вторичной обмотке второго трансформатора, первичная обмотка которого подключена к первой вторичной обмотке первого трансформатора, и выходными зажимами через зарядный резистор к четвертым клеммам; - реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах, подключенные входными зажимами к клеммам четвертой пары, ключ которого соединен с одним выводом с первой клеммой"-" и четвертой клеммой"-"; первый тиристор, включенный последовательно в цепи с катушкой ИДП и импульсными конденсаторами, управляющий электрод которого соединен со схемой формирования импульса включения, содержащей пятые клеммы датчика тока; - второй тиристор, подключенный анодом ко второй клемме"-"; - контактор, главные замыкающиеся контакты которого включены между второй клеммой "+" и первой клеммой "+" катушка подключена одним выводом к шестой клемме "-", первые вспомогательные замыкающиеся контакты подключены одним зажимом к аноду первого диода и выводу первого резистора, а вторым - к катоду второго тиристора; - первый конденсатор, соединенный одним выводом к катоду первого диода и вторым - к катоду второго тиристора; - соединенные между собой первую клемму "+" и шестую клемму "+". Согласно изобретению: - на первом трансформаторе преобразователя введена дополнительная обмотка, подключенная ко входу второго выпрямителя, вывод "+" которого подключен к второй клемме"+", а вывод"-" - к первой клемме"-"; - третья клемма "-+" соединена с катодом второго тиристора, а третья клемма "-" - с первой клеммой "-"; - к третьей клемме "-" присоединен катод силового диода, анод которого соединен с третьей клеммой "+"; - между первой клеммой "+" и схемой блока управления включены восьмые клеммы, к которым подключена кнопка "ОТКЛ" с размыкающимися контактами; - катод первого диода через вторые вспомогательные контакты контактора соединен с управляющим электродом второго тиристора; - с третьей клеммой "+" соединен анод второго диода, катод которого через второй резистор соединен с первым выводом катушки электромагнитного реле блокировки, который через последовательно включенные замыкающийся контакт реле блокировки, третий диод и третий резистор соединен с восьмой клеммой "-", а второй вывод катушки реле блокировки соединен с первой клеммой "-"; - реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах выполнено на базе полупроводникового ключа, к входу управления которого присоединены последовательно включенные первый переменный резистор и группа стабилитронов, катод последнего из них соединен с четвертой клеммой "+", а к второму выводу ключа присоединен второй вывод катушки контактора; - между первой клеммой "-" и седьмой клеммой "-" включена катушка реле включения блока, первые замыкающиеся контакты которого присоединены параллельно седьмым клеммам, а вторые включены между восьмой клеммой "-" и входом "+" преобразователя, седьмая клемма "+11 через размыкающиеся контакты реле блокировки соединена с восьмой клеммой "-"; - параллельно вторым клеммам присоединен варистор; - схема формирования импульса включения первого тиристора выполнена в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных: управляющего электрода тиристора, пятых клемм, четвертого резистора, катода-анода пятого диода, катода стабилитрона реле уровня напряжения, анод которого соединен с выводом первого переменного резистора, и второго конденсатора, включенного между катодом пятого диода и третьей клеммой "-"; - между первой вторичной обмоткой первого трансформатора и первичной обмоткой второго трансформатора включен стабилизатор тока с выпрямителем; - между вторым выводом ключа и восьмой клеммой "-" включена катушка реле включения стабилизатора тока, замыкающиеся контакты которого включены параллельно выпрямителю стабилизатора тока. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достижением технического результата заключается в следующем. Выполнение блока управления быстродействующим автоматическим выключателем указанным выше образом обеспечивает получение следующего технического результата: - уменьшение мощности тепловых потерь, поскольку питание катушки ЭМП во включенном состоянии выключателя осуществляется от напряжения дополнительной обмотки трансформатора, которое выполняется меньшим напряжения питания и равным только напряжению надежного удержания ЭМП во включенном состоянии, благодаря чему отпадает необходимость в резисторе для ограничения тока в катушке, что в целом уменьшает нагрев блока и повышает его надежность работы; - уменьшение времени пребывания тока в катушке ЭМП при отключении выключателя от сигнала от датчика тока за счет включения в цепь катода второго тиристора катушки ИДП, что обеспечивает ускоренное запирание тиристора и благодаря этому уменьшает количество импульсных конденсаторов; - исключение возможности частых повторных включений выключателя при аварийных режимах сети при удерживании кнопки ВКЛ во включенном состоянии за счет введения реле блокировки, что предотвращает возможность повреждения выключателя и защищаемого электрооборудования; - уменьшение количества и стоимости комплектующи х элементов за счет создания одного простого реле напряжения вместо двух, применения вместо двух контакторов одного, что в целом позволяет повысит надежность выключателя. Сущность изобретения представлена на фиг.1; а на фи г.2 приведен пример схемы стабилизатора тока на биполярном транзисторе. Блок управления быстродействующим автоматическим выключателем содержит - входные клеммы 1 - 8 с индексами их полярности "+" и "-", к которым присоединены: к клеммам 1 - источник питания постоянного напряжения, к клеммам 2 катушка электромагнитного привода (ЭМП) 9, к клеммам 3 катушка индукционно-динамического привода (ИДП) 10, к клеммам 4 - батарея импульсных конденсаторов 11, к клеммам 5 - выводы контактов датчика тока 12, к клеммам 9 - размыкающиеся вспомогательные контакты выключателя 13, к клеммам 7 - замыкающиеся контакты кнопки "ВКЛ" 14, к клеммам 8 - размыкающиеся контакты кнопки "ОТКЛ" 15; - преобразователь постоянного напряжения источника питания в повышенное переменное напряжение 16, выполненный на базе транзисторного инвертора, первого 17 и второго 18 трансформаторов; - стабилизатор тока с выпрямителем 19; - первый 20 и второй 21 выпрямители; - зарядный резистор 22, предназначенный для ограничения тока при включении преобразователя 16 на разряженные конденсаторы 11; - первый 23 и второй 24 тиристоры; - стабилитроны 25 реле уровня напряжения на конденсаторах 11; - стабилитрон 26, являющийся источником напряжения управления тиристора 23; - первый переменный резистор 27; - первый 28, второй 29, третий 30 и четвертый 31 резисторы; - первый 32, второй 33, третий 34, четвертый 35 и пятый 36 диоды; - силовой диод 36; - варистор 37; - первый 38 и второй 39 конденсаторы. Контактор, состоящий из катушки 40, главных замыкающих контактов 41 и вспомогательных первых 42 и вторых 43 замыкающих контактов; - ключ (полупроводниковый) или контактный 44, управляемый током, проходящим через стабилитроны 25 и 26 и имеющий стабильную уставку по току с величиной не менее тока стабилизации стабилитронов (выполняется на базе стандартных схем [3, с.93 - 98]; - реле блокировки, состоящее из катушки 45, замыкающегося 46 и размыкающегося 47 контактов; - реле включения блока, состоящее из катушки 48 и первых 49 и вторых 50 замыкающихся контактов; - реле включения стабилизатора тока, состоящее из катушки 51 и размыкающихся контактов 52. Стабилизатор тока выполнен на базе стандартных схем источников стабильного тока, выполненных на биполярных или полевых транзисторах [3, с.42 - 43, 62 - 64]. На фиг.2 приведен пример схемы стабилизатора тока на биполярном транзисторе 53, где ограничение тока достигается при превышении падения напряжения на втором переменном резисторе 54 величины уровня стабилизации стабилитрона 55. В состав схемы блока входят, не показанные на фиг.2 предохранители, сигнализация, устройства защиты от перегрева и перенапряжений, помехозащитные цепи и др. В заявляемом блоке управления быстродействующим автоматическим выключателем к входным клеммам 1 подсоединен источник питания постоянного напряжения (на схеме не показан), к клеммам 2 - катушка электромагнитного привода (ЭМП) 9, к клеммам 3 катушка индукционно-динамического привода (ИДП) 10, к клеммам 4 - батарея импульсных конденсаторов 11, к клеммам 5 - выводы контактов датчика тока 12, к клеммам 6 - размыкающиеся вспомогательные контакты выключателя 13, к клеммам 7 -замыкающиеся контакты кнопки "ВКЛ" 14, к клеммам8-размыкающиеся контакты кнопки "ОТКЛ" 15. Преобразователь постоянного напряжения источника питания в повышенное переменное напряжение 16, выполненный на базе транзисторного инвертора и двух трансформаторов 17,18, первый выпрямитель 20, подключенный входными зажимами ко вторичной обмотке второго трансформатора 18, первичная обмотка которого подключена к первой вторичной обмотке первого трансформатора 17, и выходными зажимами через зарядный резистор 22 к четвертым клеммам 4, реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах 11, подключенного входными зажимами к четвертым клеммам 4, ключ которого соединен одним выводом к первой и четвертой клеммам "-", тиристор 23, включенный последовательно в цепи с катушкой ИДП 10 и импульсными конденсаторами 11, управляющий электрод которого соединен со схемой формирования импульса включения, содержащей пятые клеммы 5 датчика тока, второй тиристор 24, подключенный анодом к второй клемме "-", контактор, главные замыкающиеся контакты 41 которого включены между второй клеммой 2 "+" и первой клеммой 1 "+", катушка 40 одним выводом - к шестой клемме 6"-", первые вспомогательные замыкающиеся контакты 42 - одним зажимом к аноду первого диода 32 к выводу первого резистора 28, а вторым - к катоду второго тиристора 24, первый конденсатор 38, соединенный между катодом первого диода 32 и катодом второго тиристора 24. Новым в блоке управления является то, что на первом трансформаторе преобразователя 16 введена дополнительная обмотка, подключенная к входу второго выпрямителя 21. вывод "+" которого подключен к второй клемме 2 "+", а вывод "-" к первой клемме 1 "-". Цепь, состоящая из катушки ЭМП 9, второго тиристора 24 и катушки ИДП 10, включена между клеммой "-" кнопки "ОТКЛ" 15, клемма "+" которой соединена с первой клеммой "+" и первой клеммой "-". Параллельно катушке ЭМП 9 присоединен варистор 37. Параллельно катушке ИДП 10 через диод 33 и резистор 29 включена катушка реле блокировки 45, которая также включена через свой замыкающийся контакт 43 на напряжение управления. Размыкающийся контакт 47 реле блокировки включен последовательно с кнопкой "ВКЛ" 14 и катушкой 48 реле включения блока, замыкающийся. контакт 50 которого включен в цепь питания преобразователя 16. Реле уровня напряжения на импульсных конденсаторах 11 выполнено на базе полупроводникового ключа, к входу управления которого присоединены последовательно включенные переменный резистор и группа стабилитронов 25, катод последнего из них соединен с четвертой клеммой 4 "+", а к второму выводу ключа 44 присоединены в цепь: катушка контактора 40, шестые клеммы 6 и восьмая клемма 8 "-" и цепь из катушки 51 реле включения стабилизатора тока, восьмая клемма 8 "-". Между первой вторичной обмоткой первого трансформатора 17 и первичной обмоткой второго трансформатора 18 включен стабилизатор тока с выпрямителем 19, параллельно которому подключены замыкающиеся контакты 52 реле включения стабилизатора. Схема формирования импульса включения первого тиристора 23 выполнена в виде цепи, состоящей из последовательно соединенных управляющего электрода тиристора 23, пятых клемм, резистора 31, катод-анод диода 36, катод стабилитрона 26, реле управления напряжения, анод которого соединен с выводом переменного резистора 27, и конденсатора 39, включенного между катодом диода 36 и третьей клеммой 3 "-". Принцип работы блока управления следующий. В отключенном состоянии выключателя и наличии напряжения на клеммах 1 все цепи обесточены, потери мощности отсутствуют и конденсаторы 11 не заряжены. Оперативное включение выключателя выполняют путем кратковременного нажатия кнопки "ВКЛ" 14, чем достигается подача напряжения на катушку 48 реле включения блока по цепи; клемма 1 "+", кнопка "ОТКЛ" 15, контакты реле блокировки 47, кнопка "ВКЛ" 14, клемма 1 "-". Реле включается и его контакты 49 шунтир уют кнопку "ВКЛ", а контакты 50 подают напряжение на вход"+" преобразователя 16, вход "-" которого присоединен к клемме 1 "-". Преобразователь осуществляет ускоренный заряд конденсаторов 11, поскольку стабилизатор тока 19 зашунтирован размыкающимися контактами 52. Одновременно заряжается конденсатор 38 через диод 35 и резистор 28, и от выпрямителя 21 подается напряжение на цепь катушки ЭМП9, запертого тиристора 24 и катушки ИДП10. После достижения напряжения на конденсаторах 11 величины, превышающей сумму напряжений стабилизации стабилитронов 25 и 26, через них начинает проходить увеличивающийся ток. Когда он превысит ток включения ключа 44, он срабатывает и на катушку 40 подается напряжение питания через кнопку "ОТКЛ" 15 и вспомогательные контакты J3 выключателя. Контактор срабатывает, замыкаются его главные контакты 41 и на цепи: катушка ЭМП9, тиристор 24, катушка ИДП10, теперь подается напряжение источника питания, которое больше напряжения от выпрямителя 21, что приводит к запиранию его диодов. Замыкающиеся кон такты 43 разряжает конденсатор 38 на цепь управления тиристора 24 и включает его. Контакты 42, шунтир уя цепь заряда конденсатора, обеспечивают кратковременность импульса включений. Через главные контакты 41 контактора, катушку ЭМП9, тиристор 24 и катушку ИДП10 проходит ток форсировки ЭМП, осуществляя включение ЭМП и, соответственно, выключателя. ИДП при этом не срабатывает, поскольку ток форсировки и скорость его роста значительно меньше, чем при разряде конденсаторов 11 на катушк у ИДП (более чем в 100 раз). После включения выключателя катушка 40 контактора отключается вспомогательными контактами 13 выключателя, что приводит к размыканию контактов 41 и переходу питания катушки ЭМП 9 от пониженного напряжения выпрямителя 21. Его величина выбирается большей, чем это необходимо для надежного удержания ЭМП во включенном состоянии при минимальном напряжении питания, наличии внешних механических воздействий и др. При включении ключа 44 также срабатывает реле включения блока 51, которое размыкает свои контакты 52 и включает стабилизатор тока 19, ограничивая ток в цепи стабилитронов 25 и 26 до уровня, близкого, но превышающего ток срабатывания ключа 44. Это обеспечивает ограничение напряжения на конденсаторах 11 и мощности потерь в стабилитронах 25 и 26. Регулирование тока для компенсации разбросов параметров элементов осуществляется при наладке резистором 27. Оперативное отключение выключателя выполняется путем нажатия кнопки "ОТКЛ" 15, что приводит к отключению реле 48 и, соответственно, преобразователя его контактами 50. После снижения тока в цепи ЭМП9 он отпадает и отключает выключатель. Конденсаторы 11 замедленно разряжаются через токи утечки стабилитронов. В аварийном режиме работы при превышении тока цепи главных контактов выключателя значения тока уставки датчика тока его контакты 12 замыкаются и через них проходит ток разряда конденсатора 39 на цепь управления тиристора 23 через резистор 31 и катушку ИДП10. Конденсаторы 11 разряжаются на катушку ИДП10. Под действием импульса силы ИДП расходятся главные контакты выключателя. Апериодический разряд конденсаторов 11 за счет включения диода 36 обеспечивает повышение КПД ИДП, что позволяет уменьшить количество конденсаторов на 15 - 20% по сравнению с прототипом. Одновременно под действием импульса напряжения на катушке ИДП через цепь: тиристор 24, варистор 37, емкость фильтра выпрямителя 21 проходит импульс обратного по отношению к тиристору 24 тока, вызывая его запирание. После этого снижение тока в цепи катушки ЭМП9 происходит под действием почти прямоугольного импульса напряжения на варисторе 37 независимо от перезаряда конденсаторов 11, что обеспечивает ускорение отпадания ЭМП и размыкания главных контактов. Вследствие разряда конденсаторов 11 запирается ключ 44, что приводит к отключению реле 51 и, следовательно, преобразователя контактами 50. Запирание ключа 44 предотвращает включение катушки контактора 40 после замыкания контактов 13. Под действием импульса напряжения на катушке ИДП срабатывает через диод 33 и резистор 29 реле блокировки 45 и в дальнейшем удерживается во включенном положении путем подачи напряжения питания через свои контакты 46, диод 34 и резистор 30. Контакты реле 47 отключают цепь включения катушки реле 48 через кнопку "ВКЛ" 14, что позволяет исключить возможность повторного включения выключателя на аварийный режим путем удерживания или нажатия кнопки "ВКЛ" 14. Дополнительные контакты реле блокировки 45, не показанные на фиг.1, включают сигнализацию об аварийном режиме отключения. Повторное включение выключателя возможно только путем отключения напряжения питания кнопкой "ОТКЛ" и возврата реле блокировки в отключенное состояние. Таким образом, новая схема блока управления в выключателях позволяет: - уменьшить тепловые потери, - снизить время отключения ЭМП в аварийном режиме, уменьшить количество импульсных конденсаторов, - исключить возможность частых повторных включений в аварийных режимах, - уменьшить количество комплектующих элементов на 25%, - повысить надежность работы блока.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Control unit for high-speed circuit breaker

Автори англійською

Mohylevskyi Hennadii Viktorovych, Daleka Vasyl Khomych, Maltsev Vasyl Illich

Назва патенту російською

Блок управления быстродействующим выключателем

Автори російською

Могилевский Геннадий Викторович, Далека Василий Фомич, Мальцев Василий Ильич

МПК / Мітки

МПК: H02H 7/00

Мітки: швидкодіючим, автоматичним, управління, вимикачем, блок

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-14986-blok-upravlinnya-shvidkodiyuchim-avtomatichnim-vimikachem.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Блок управління швидкодіючим автоматичним вимикачем</a>

Подібні патенти