УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ДУГИ НЕПОЛЯРИЗОВАННОГО АППАРАТА ДУТЬЕМ НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам, и предназначена для отключения аварийных токов.
Гашение дуги постоянного тока при помощи устройств магнитного дутья известно, например, из следующих источников:
1. Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. Ч.1. -М.: Госэнергоиздат, 1954, стр.214-231.
2. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. - М. - Л.: Энергия, 1964, стр.130-150.
3. «Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог» (сборник справочных материалов) ОАО «РЖД» филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог». - М.: «ТРАНСИЗДАТ», 2004, стр.219-222.
Во втором источнике (А.И.Голубев Быстродействующие автоматические выключатели) указывается, что самым простым и эффективным способом для растягивания дуги, а также для сообщения ей большой скорости движения является магнитное дутье. Устройство магнитного дутья - это катушка с определенным числом витков. Такая катушка включается последовательно с главными контактами аппарата. При размыкании контактов образуется дуга, которая затягивается в камеру под воздействием магнитного поля, создаваемого катушкой магнитного дутья. Катушка магнитного дутья возбуждается током, протекающим через дугу.
В источнике «Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог» (сборник справочных материалов) приведен пример выключателя с магнитным дутьем, выполненным аналогичным способом. При отключении аварийного тока в таком выключателе сначала размыкаются главные контакты, последовательно с которыми закреплена катушка магнитного дутья, а потом дугогасительные. При отключении аппарата дуга, образующаяся на контактах под действием магнитного поля катушки магнитного дутья, перемещается на дугогасительные рога, а затем в область дугогасительной камеры, охлаждается и гаснет.
Преимуществом магнитного дутья является то, что дуга, образовавшаяся при размыкании контактов, не задерживается на поверхности контактов, а мгновенно выдувается в объем камеры - это способствует защите главных контактов от обгорания.
В первом источнике приведена организация работы магнитного дутья на постоянных магнитах. Это наиболее преимущественный способ магнитного дутья, так как нет необходимости делать дугогасительные катушки, тратить на них медь и заботиться об изоляции, а также не требуется расхода энергии на катушки, что снижает нагрев аппарата. Кроме того, колебания напряжения сети не отражаются на работе магнитного дутья.
Применение постоянных магнитов позволяет уменьшить величину раствора контактов, что свидетельствует об уменьшении массогабаритных показателях аппарата и, как следствие, увеличении скорости работы автоматических приводов.
Недостатком устройства магнитного дутья на постоянных магнитах является невозможность смены направления коммутируемого тока. Применение постоянных магнитов возможно только в поляризованных аппаратах, а неправильное включение их (постоянных магнитов) может привести к аварии. Чаще же встречаются установки с рекуперацией энергии, которая сопровождается изменением направления тока. При гашении обратного тока магнитное дутье на постоянных магнитах обеспечивает дутье не в дугогасительную камеру, а в противоположную сторону (в нижнюю часть контактного блока и в магнитную систему), что приводит к перекрытию и недопустимой аварии.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является эффективное гашение дуги дутьем на постоянных магнитах в режиме рекуперации.
Технический результат полезной модели - надежное гашение дуги токов любого направления с помощью дутья на постоянных магнитах.
Это достигается тем, что устройство дополнительно содержит поворотный механизм, электрически связанный с датчиком тока, и корпус в форме полого цилиндра, который закреплен с возможностью вращательного движения вокруг своей оси, при этом неподвижный контакт размещен внутри корпуса, а постоянные магниты установлены на внутренней поверхности этого корпуса с противоположных сторон и направлены разными полюсами навстречу друг другу, как можно ближе к области соприкосновения неподвижного и подвижного контактов.
Сущность полезной модели состоит в том, что при указанных отличиях ток коммутируемого аппарата любого направления будет выдуваться строго в область дугогасительной камеры за счет возможности поворота корпуса, на котором закреплены магниты. Смена полярности магнитов в соответствии с направлением тока, определяемым датчиком тока, обеспечит строго направленное дутье. Это позволяет исключить попадание дуги в рабочую область аппарата, не предназначенную для ее гашения.
Полезная модель поясняется фиг.1, 2 и 3, на которых схематично изображен эскиз патентуемого устройства. На фиг.1 изображен общий вид патентуемого устройства в изометрии; на фиг.2 - вид устройства спереди; на фиг.3 - то же на виде сверху, на фиг.4 - вид слева.
Устройство для гашения дуги неполяризованного аппарата дутьем на постоянных магнитах содержит подвижный контакт 1, неподвижный контакт 2, постоянные магниты 3 и 4, привод 5 для управления подвижным контактом 1, датчик тока 6. Датчик тока 6 электрически связан с поворотным механизмом 7, работа которого направлена на обеспечение вращательного движения корпуса 8 вокруг своей оси, выполненного в форме полого цилиндра. На внутренней поверхности корпуса 8 с противоположных сторон закреплены постоянные магниты 3 и 4, причем направлены навстречу друг другу противоположными полюсами и как можно ближе к области соприкосновения неподвижного и подвижного контактов. Неподвижный контакт 2 размещен внутри корпуса 8.
Устройство для гашения дуги неполяризованного аппарата дутьем на постоянных магнитах работает следующим образом.
В момент протекания в защищаемой цепи тока короткого замыкания на датчик тока 6 поступает сигнал о направлении тока, а на электронную систему управления (на фигурах не показана) приходит сигнал с датчика тока 6 на отключение аппарата. При этом в зависимости от направления тока, согласно правилу левой руки для определения направления электродинамических усилий, с помощью поворотного механизма, корпус 8 вращается в заданное положение, при котором полюса магнитов 3 и 4 расположены так, что движение дуги будет направлено строго в дугогасительную камеру (на фигурах не показана) аппарата. Контакты 1 и 2 под действием привода 5 размыкаются. Электрическая дуга эффективно затягивается магнитным дутьем на постоянных магнитах в камеру, растягивается, охлаждается и надежно гаснет.
Таким образом, применяя патентуемое устройство для гашения дуги неполяризованного аппарата дутьем на постоянных магнитах, обеспечивается надежное гашение дуги токов любого направления. Поэтому применение дутья на постоянных магнитах со всеми его вышеперечисленными преимуществами становится возможным как в поляризованных, так и в неполяризованных аппаратах.