УСТРОЙСТВО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА КОНТАКТНЫМ КОММУТАЦИОННЫМ АППАРАТОМ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам, в частности, к сильноточным аппаратам и предназначено для отключения как больших, так и малых токов, например, для выключателей, защищающих электрооборудование городского электротранспорта.
Устройства отключения постоянного тока известны, например, из следующих источников.
В книге Таев И.С. Электрические аппараты управления: Учебник для вузов по специальности «электрические аппараты». 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984., §3-2 описано устройство, которое содержит включенные в главную цепь контакты, дугогасительную камеру и катушку параллельного магнитного дутья. Катушка параллельного магнитного дутья подключена к источнику питания в главной цепи. Недостатками указанного устройства являются: зависимость от направления протекания тока в главной цепи, что не позволяет отключать ток при изменении его направления; отсутствие гальванической развязки между контактами в отключенном положении контактов, что создает угрозу поражения электрическим током в эксплуатации; повышенное потребление электроэнергии из-за постоянного включения в главную цепь катушки параллельного магнитного дутья.
Эти недостатки устраняются в устройстве по полезной модели РФ №35923, Н 01 Н 33/62, 2005 г. (прототип).
Оно содержит включенные в главную цепь контакты, дугогасительную камеру, катушку параллельного магнитного дутья, независимый источник питания, к которому подключена катушка параллельного магнитного дутья, и датчик тока для управления независимым источником питания. В качестве датчика тока могут использоваться различные по принципу работы датчики, в том числе основанные на преобразователе Холла.
Однако, это устройство недостаточно надежно при гашении дуги в момент отключения. Это связано с возможностью выхода из строя катушки параллельного магнитного дутья или неисправностью независимого источника питания. Неисправность системы магнитного дутья при отключении может привести к возгоранию всего устройства, то есть к отказу.
Патентуемая полезная модель направлена на повышение ресурса работы устройства и уменьшения времени гашения дуги.
Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в повышении надежности гашения дуги между контактами при отключении устройства.
Это достигается тем, что патентуемое устройство отключения постоянного тока дополнительно снабжено катушкой последовательного магнитного дутья, включенной последовательно с контактами, при этом независимый источник питания имеет возможность подключения катушки
параллельного магнитного дутья при протекании через контакты тока меньше номинального тока устройства отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом, и возможность отключения катушки параллельного магнитного дутья при протекании тока в цепи, равного или превышающего номинальный ток этого устройства.
При наличии указанной катушки последовательного магнитного дутья обеспечивается гашение дуги даже при неисправной катушке параллельного магнитного дутья или выходе из строя независимого источника питания, что обеспечивает надежность патентуемого устройства. При токах выше номинального тока, протекающего через контакты устройства, сила, действующая на дугу при протекании тока по катушке последовательного магнитного дутья, достаточна для гашения дуги. В этом случае при совместной работе катушка параллельного магнитного дутья и катушка последовательного магнитного дутья создадут силу, действующую на дугу, большего значения, чем требуется для гашения дуги. Это может привести к выходу дуги за пределы дугогасительного устройства, что является аварийной ситуацией, то есть происходит снижение надежности устройства. Поэтому существенным является применение независимого источника питания с возможностью подключения катушки параллельного магнитного дутья при протекании через контакты тока, меньшего номинального тока устройства отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом, и с возможностью отключения катушки параллельного
магнитного дутья при протекании через контакты тока, равного или превышающего номинальный ток этого устройства.
Кроме того, указанное подключение (отключение) катушки параллельного магнитного дутья способствует снижению потребления электроэнергии патентуемым устройством.
Патентуемое устройство поясняется чертежом, где на его фигуре показана блок схема устройства.
Устройство отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом содержит включенные в главную цепь контакты 1, дугогасительную камеру 2, катушку параллельного магнитного дутья 3, независимый источник питания 4, датчик тока 5 для управления независимым источником питания 4. Последовательно с контактами дополнительно включена катушка последовательного магнитного дутья 6.
В цепи между датчиком тока и независимым источником питания встроен электронный ключ (на чертеже показан в виде управляемого контакта в независимом источнике питания).
Благодаря этому электронному ключу независимый источник питания может запитывать катушку параллельного магнитного дутья при протекании через контакты тока меньшего номинального тока устройства, и обесточивать катушку параллельного магнитного дутья при протекании через контакты тока, равного или превышающего номинальный ток этого устройства.
Датчик тока управляет как полярностью, так и определяет величину значения тока. В качестве датчика в разработанном устройстве применен преобразователь Холла. Источник питания 7 предназначен для питания независимого источника питания 4 и датчика тока 5. Независимый источник питания может быть выполнен на конденсаторной батарее или возобновляемых химических источниках тока, например аккумуляторах. Этот источник способен самостоятельно питать катушку параллельного магнитного дутья в течении времени необходимого для гашения дуги. В качестве источника питания 7 может быть использована низковольтная сеть питания собственных нужд городского электротранспорта. Для обеспечения минимальных габаритов патентуемого устройства предпочтительно чтобы датчик тока был пространственно расположен так, чтобы магнитное поле катушки параллельного магнитного дутья создавало положительную обратную связь между датчиком тока и катушкой параллельного магнитного дутья. Катушка последовательного магнитного дутья включена последовательно с контактами 1. Выход датчика тока сигнала тока в цепи меньше номинального (<Iном) подключен к одноименному входу независимого источника питания. Направление тока в катушке параллельного магнитного дутья обеспечивается датчиком тока так, чтобы сила, действующая на дугу, была направлена в сторону дугогасительной камеры.
Устройство служит для отключения изменяемой нагрузки 8.
Устройство работает следующим образом.
При работе устройства катушка последовательного магнитного дутья работает в непрерывном режиме.
По сигналу тока уставки (Iуст) с датчика тока 5 размыкаются контакты 1, сигнал начала размыкания контактов подается на вход «пуск» независимого источника питания. По сигналу «Пуск» на катушку параллельного магнитного дутья 3 поступает питание полярностью соответствующей сигналу «направления тока» с датчика тока 5. По сигналу «тока меньше номинального» (<Iном) с датчика тока электронный ключ коммутирует сигнал «Пуск», обеспечивая питание катушки параллельного магнитного дутья только при токе в цепи меньше номинального. После истечения времени, достаточного для гашения дуги в дугогасительном устройстве катушка параллельного магнитного дутья обесточивается.
В случае отказа катушки параллельного магнитного дутья или независимого источника питания гашение дуги обеспечивается с помощью катушки последовательного магнитного дутья.
Таким образом обеспечивается надежность устройства отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом.