SU760230A1 - Automatic switch - Google Patents

Description

Изобретение относится к низковольтным коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям.The invention relates to low-voltage switching devices, in particular to automatic switches.

Известен автоматический выключатель, содержащий токоведущие шины, главные контакты, механизм электродинамического разве- ⁵ дения главных контактов в каждом полюсе, привод, механизм свободного расцепления с электромагнитным расцепителем, дугогасительные камеры 11}.Known circuit breaker comprising a current-carrying bus, main contacts, electrodynamic mechanism ⁵ dilutions Denia main contacts for each pole, drive, trip-free mechanism with an electromagnetic trip unit, interrupters 11}.

В этих выключателях силы, возникающие ¹⁰ в электродинамических контурах, используются для ввода электрической дуги в цепь раньше, чем произошло бы размыкание контактов при воздействии на механизм свободного расцепления максимального расцепителя тока.In these switches, the forces arising ¹⁰ in the electrodynamic circuits are used to introduce an electric arc into the circuit earlier than the contact would open if the maximum current release tripped on the mechanism of free tripping.

Такие токоограничивающие выключатели имеют высокую предельную коммутационную способность, но не могут использоваться для построения избирательной зашиты от токов коротко- & то замыкания мощных цепей, так как длительная задержка времени срабатывания механизма для них недопустима, а величина пропускаемого тока, на которую реагирует максималь2Such current-limiting switches have a high limiting switching capacity, but cannot be used to construct selective protection against short-circuit currents of high-power circuits, since the long response time of the mechanism for them is unacceptable, and the magnitude of the transmitted current to which the maximum 2 responds

ный расцепитель тока, не может быть критерием оценки места короткого замыкания в системе.current release, can not be a criterion for assessing the short circuit location in the system.

Параметр, который может служить критерием оценки места короткого замыкания, должен удовлетворять следующим условиям: мало изменяться прй отключении одним выключателем цепей с изменяющимися в широком диапазоне значений ожидаемого тока βοδψ или постоянной времени и в то же время существенно изменяться при совместном отключении цепи двумя токоограничивающими выключателями. Исследования показали, что указанным требованиям в лучшей степени отвечает энергия отключения, выделяющаяся в цепи при отключении цепей с токами короткого замыкания токоограничивающими выключателями, Характерной особенностью зависимости энергии дуги отключения от значения ожидаемого тока является то, что энергия отключения достигает своего наибольшего значения при некотором значении ожидаемого тока и при дальнейшем его увеличении энергия отключения практически не увеличивается. В то жеThe parameter that can serve as a criterion for assessing the short circuit location must satisfy the following conditions: the circuit breaker changes slightly with a single circuit breaker with varying values of the expected current βοδψ or a time constant at the same time, and significantly changes when the circuit breaker simultaneously disconnects two current-limiting switches. Studies have shown that the cut-off energy released in the circuit when the cuts with short-circuit currents with current-limiting switches best meet these requirements. A characteristic feature of the dependence of the shut-off arc energy on the expected current is that the cut-off energy reaches its highest value at some expected value current and with a further increase in its energy off virtually no increase. At the same

з 760230h 760230

время значение энергии отключения практически не изменяется при варьировании в широком диапазоне значений постоянной времени цзпи или коэффициента мощности Соз ψ. При совместном отключении цепи двумя последовательно соединенными токоограничивающими выключателями одного типоисполнения „энергия отключения в каждом из [аппаратов уменьшается в три-четыре раза.time, the value of the switching-off energy practically does not change when varying over a wide range of values of the time constant zspi or power factor Cs ψ. When a circuit is switched off together by two series-connected current-limiting switches of the same performance type, the switch-off energy in each of the [apparatuses decreases by three to four times.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей выключателя..The purpose of the invention is to expand the functionality of the switch ..

Поставленная цель достигается тем, что выключатель снабжен в каждом полюсе максимальным расцепителем, реагирующим на величину энергии дуги отключения, состоящим из блока питания, подключенного к главным контактам, датчика Холла, интегратора, порогового элемента и резистора, причем датчик Холла расположен в полюсном пространстве в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токоведущей шины, входные электроды датчика Холла через резистор подключены к главным контактам, а выходные электроды датчика Холла подсоединены ко входу интегратора, выход которого подключен к пороговому элементу, воздействующему на механизм свободного расцепления выключателя.This goal is achieved by the fact that the switch is equipped at each pole with a maximum release device that reacts to the magnitude of the arc energy, consisting of a power supply connected to the main contacts, a Hall sensor, an integrator, a threshold element and a resistor, the Hall sensor located in the pole space in the plane perpendicular to the magnetic field of the busbar, the input electrodes of the Hall sensor through a resistor are connected to the main contacts, and the output electrodes of the Hall sensor are connected to the input of the integrat Ora, the output of which is connected to the threshold element acting on the mechanism of free trip of the switch.

С целью исключения гальванической связи при отключенном положении выключателя и повышения надежности, максимальный расцепитель, реагирующий на величину энергии дуги отключения подключен в каждом полюсе к главным контактам через вспомогательные замыкающие контакт.In order to exclude galvanic coupling when the circuit breaker is in the off position and increase reliability, the maximum tripping device reacting to the magnitude of the shutdown arc energy is connected in each pole to the main contacts via an auxiliary closing contact.

На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого выключателя в оДнофазном исполнений.The drawing shows a schematic diagram of the proposed switch in a single-phase versions.

Автоматический выключатель имеет главные контакты 1 и механизм 2 электродинамического разведения контактов в каждом полюсе, механизм 3 свободного расцепления главных контактов с электромагнитным расцепителем 4 и максимальные расцепители, реагирующие на веливину энергии дуги отключения в каждом полюсе, которые состоят из блока 5 питания, подключейного к главным контактам, датчика Холла 6, интегратора 7 и порогового элемента 8. Датчик Холла расположен в полюсном пространстве в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токоведущей шины. Входные электрода датчика Холла через резистор 9 подсоединены 'к главным контактам выключателя, а выходные его электроды подсоединены ко входу интегратора 7, выход которого подключен к пороговому элементу 8, который коммутирует цепь катушки электро-" магнитного расцепителя 4. Блок 5 питания вырабатывает напряжение на конденсаторе 10, необходимое для срабатывания электромагнит4The circuit breaker has main contacts 1 and a mechanism 2 for electrodynamic dilution of contacts in each pole, mechanism 3 for free tripping of main contacts with an electromagnetic release 4 and maximum trips reacting to the power of the arc of a trip arc in each pole, which consist of a power supply unit 5 contacts, the Hall sensor 6, the integrator 7 and the threshold element 8. The Hall sensor is located in the pole space in a plane perpendicular to the magnetic field of the busbar. The input electrode of the Hall sensor through a resistor 9 is connected to the main contacts of the switch, and its output electrodes are connected to the input of the integrator 7, the output of which is connected to the threshold element 8, which switches the coil circuit of the electro magnetic release 4. The power supply unit 5 produces a voltage on the capacitor 10, required for the operation of electromagnet4

ного расцепителя, и два симметричных относительно общей точки схемы и гальванически не связанных с главными контактами напряжения для питания логической части расцелителя.a two-way trip, and two symmetrical with respect to the common point of the circuit and not galvanically connected to the main contacts of the voltage for powering the logical part of the scavenger.

Пороговый элемент 8 содержит входное реле 11 на операционном усилителе и выходное реле 12 на оптроне.The threshold element 8 contains the input relay 11 on the operational amplifier and the output relay 12 on the optocoupler.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состоянии главные контакты 1 замкнуты и элементы, максимального расцепителя, реагирующего на величину" энергий дуги отключения, обесточены. При коротком замыкании под влиянием электродинамичес15 кйх сил гйавные контакты расходятся и в . контур вводится дуга, ограничивающая ток короткого замыкания. Напряжение на дуге используется, для питания расцепителя, при этом время формирования напряжения для 20 питания логической части расцепителя должно быть минимально возможным.In the initial state, the main contacts 1 are closed and the elements of the maximum release responsive to the magnitude of the energies of the shutdown arc are de-energized. In the event of a short circuit under the influence of electrodynamic forces, the jaw contacts diverge and the arc is injected into the circuit, which limits the short-circuit current. The arc voltage is used for supplying the release, at the same time, the formation time of the voltage for supplying the logic part of the release must be as low as possible.

Поскольку магнитный поток, пронизывающий датчик Холла, пропорционален току короткого замыкания, а ток, протекающий 25 через входные электроды датчика Холла, пропорционален напряжению дуги, то на выходе датчика Холла формируется сигнал, пропорциональный мгновенному значению мощности, выделяемой в дуге, а на выходе инте30 гратора 7 - сигнал, пропорциональный энергии Дуги на главных контактах.Since the magnetic flux penetrating the Hall sensor is proportional to the short circuit current, and the current flowing 25 through the Hall electrode input electrodes is proportional to the arc voltage, the output of the Hall sensor produces a signal proportional to the instantaneous power output in the arc, and the integral output 7 is a signal proportional to the arc energy at the main contacts.

Если за время существования дуги сигнал на выходе интегратора 7 достигает порога ₃₅ срабатывания реле 11, то включается оптрон , и подается команда на расцепление механизма 3. В противном случае срабатывание расцепителя не происходит.If during the lifetime of the arc, the signal at the output of the integrator 7 reaches the threshold _{35 of} the relay 11, then the optocoupler turns on and the command is issued to trip the mechanism 3. Otherwise, the release does not occur.

Таким образом, при выборе порога сра_4θ батыв.ания реле 12 на оптроне в соответствии с местом установки выключателя в распределительной сети (головной выключатель должен иметь существенно более высокий порог срабатывания реле 12) обеспечивается избира45 тельное действие защиты, построенной на токоограничивающих выключателях.Thus, when choosing the threshold _cp 4θ for the relay 12 on the optocoupler in accordance with the installation location of the switch in the distribution network (the main switch must have a significantly higher response threshold of the relay 12), the protective action built on the current-limiting switches is selected.

Для исключения гальванической связи между главными контактами через расцепитель при отключенном состоянии выключателя мак50 симальный расцепитель, реагирующий на величину энергии дуги отключения, может быть подсоединен к главным контактам" через вспомогательные замыкающие контакты выключателя 13, кинематически связанные с главными и настроенные на опережение при замыкании. Это также существенно повышает надежность максимального расцепителя, который находится под напряжением только в момент коммутации главных контактов.To exclude galvanic coupling between the main contacts through the release when the circuit breaker is open, a maximum release that reacts to the magnitude of the arc energy can be connected to the main contacts via the auxiliary make contacts of the switch 13, kinematically connected to the main ones and set to close ahead of the circuit. also significantly increases the reliability of the maximum release, which is energized only at the time of switching the main contacts.

760230760230

Таким образом, введение в токоограничивающий выключатель максимального расцепителя реагирующего на величину энергии дуги отключения, значительно расширяет функциональные возможности этих выключателей и позволяет 5 заменить ими более дорогие селективные выключатели, а также существенно уменьшает нагрузки на защищаемую цепь, что позволяет снизить размеры и материалоемкость шинопроводов. 10Thus, the introduction of a maximum trip unit that reacts to the magnitude of the arc of an arc to a current-limiting switch significantly expands the functionality of these switches and allows 5 to replace more expensive selective switches with them, and also significantly reduces the load on the protected circuit, which reduces the size and consumption of busbars. ten

Claims (2)

Формула изобретенияClaim 1. Автоматический выключатель, содержащий токоведущие шины, главные контакты, механизм электродинамического разведения глав- 15 ных контактов в каждом полюсе, привод, механизм свободного расцепления с электромагнитным расцепителем, дугогасительные камеры, отличающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возмож- 20 ностей, он снабжен в каждом полюсе максимальным расцепителем, реагирующим на величину энергии дуги отключения, состоящим из блока питания, подключённого к главным1. Circuit breaker containing busbars, main contacts, electrodynamic dilution mechanism of the main contacts at each pole, drive, free tripping mechanism with electromagnetic release device, arcing chambers, characterized in that, in order to expand its functional capabilities , it is equipped in each pole with a maximum release device that reacts to the magnitude of the shutdown arc energy, consisting of a power supply connected to the main контактам, датчика Холла, интегратора, порогового элемента и резистора, причем датчик Холла расположен в полюсном пространстве в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токоведущей шины, входные электроды датчика .Холла через резистор подключены к главным контактам, а выходные электроды датчика Холла подсоединены ко входу интегратора, выход которого подключен к пороговому элементу, воздействующему, на механизм свободного расцепления выключателя.contacts, Hall sensor, integrator, threshold element and resistor, the Hall sensor is located in the pole space in a plane perpendicular to the busbar magnetic field, the input electrodes of the Hall. Through the resistor are connected to the main contacts, and the output electrodes of the Hall sensor are connected to the input of the integrator, the output of which is connected to the threshold element acting on the mechanism of free trip of the switch. 2. Выключатель по π. 1, о т л и чающий с я .тем, что, с целью исключения гальванической связи при отключенном положений выключателя и повышения надежности, максимальный расцепитель, реагирующий на велйчйну энергии дуги отключения подключен в каждом полюсе к главным контактам через вспомогательные замыкающие контакты.2. Switch on π. 1, so that, in order to exclude galvanic coupling with the circuit breaker open and increase reliability, the maximum release device that responds to the arc energy of the shutdown arc is connected at each pole to the main contacts via auxiliary make contacts.