СИНХРОННОЕ КОНТАКТНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Настоящее изобретение относиться к области электротехники и может быть использовано в коммутационных аппаратах переменного тока.
уп
уп
Из существующего уровня техники известно бездуговое контактное коммутирующее устройство [А.с. СССР №410477, H01H 33/44, заявл. 28.06.1971, опубл. 05.01.1974], которое содержит силовые контакты и шунтирующий их синхронный узел, состоящий из электромагнита и синхронных контактов, из которых подвижный контакт жестко связан с якорем электромагнита. Недостатком данного технического решения является узкий диапазон синхронно отключаемых токов. При увеличении отключаемого тока момент размыкания контактов при неизменном токе трогания якоря электромагнита приближается к моменту перехода тока через нуль. В результате при некотором токе время упреждения моментом размыкания контактов t момента перехода отключаемого тока через нуль станет меньше допустимого значения t из условия превышения восстанавливающийся прочности контактного зазора над восстанавливающимся на контактах напряжением и произойдет отказ в синхронном отключении.
Известно бездуговое контактное коммутирующее устройство [А.с. СССР №445939, H01H 33/44, заявл. 28.04.1972, опубл. 05.10.1975], содержащее силовые контакты, шунтирующий их синхронизирующий узел, включающий в себя магнитопровод с зазором, расположенную на нем обмотку и синхронный контакт, укрепленный на электропроводной упругой пластине, расположенной в воздушном зазоре магнитопровода, и второй магнитопровод, охватывающий токопровод, шунтирующий силовые контакты, с намотанной на нем катушкой и дополнительной катушкой, расположенной на первом магнитопроводе, соединенной последовательно с катушкой второго магнитопровода. Недостатком данного технического решения является сложность и громоздкость синхронного узла, содержащего два сердечника с двумя обмотками на каждом и соединенные между собой и упругую пластину с синхронным контактом.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является синхронное контактное коммутирующее устройство [А.с. СССР №522526, H01H 33/44, заявл. 13.02.1975, опубл. 25.07.1976], содержащее силовые контакты, шунтирующие их синхронные контакты с приводом в виде электромагнита, трансформатор тока с зазором и фазосдвигающим резистором, а обмотка привода подключена к вторичной обмотке трансформатора ток, первичная обмотка которого включена последовательно с силовыми контактами. Недостатком данного технического решения является ненадежность и повышенные массы и габариты синхронного узла, состоящего из синхронных контактов, электромагнитного привода и фазосдвигающего трансформатора тока с резистором, и недостаточная стабильность работы устройства в расширенном диапазоне синхронно отключаемых токов.
Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является улучшение массогабаритных показателей, повышение надежности и стабильности работы устройства в расширенном диапазоне отключаемых токов.
Данная задача решается за счет того, что заявляемое синхронное контактное устройство переменного тока, содержащее силовые контакты и электромагнит с фазосдвигающим элементом, отличается тем, что электромагнит является дополнительным синхронизирующим приводом силовых контактов, а фазосдвигающий элемент выполнен в виде индуктивного шунта, обмотка которого включена последовательно с силовыми контактами, а обмотка электромагнита включена параллельно обмотке шунта.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является исключение специальных синхронных контактов, что уменьшает массу и габариты устройства и повышает его надежность. Дополнительные контакты - это всегда ненадежно. Индуктивный шунт с одной обмоткой более простое устройство, позволяющее выполнить его с меньшими массой и габаритами, чем трансформатор тока с повышенной угловой погрешностью к фазосдвигающим резисторам во вторичной цепи.
об
от
Индуктивный шунт позволяет в большей степени стабилизировать угол опережения тока и магнитного потока синхронизирующего электромагнита. Обмотка синхронизирующего электромагнита в заявляемом устройстве работает в режиме обмотки тока, магнитный поток который создается непосредственно частью отключаемого тока, что исключает погрешность, вносимую трансформацией отключаемого тока. Кроме того, угол опережения тока I обмотки синхронизирующего электромагнита относительно отключаемого тока I равен (фиг. 2):
,
об
ш
где k - коэффициент, зависящий от отношения комплексных амплитуд I и I.
от
ш
об
ш
об
ш
об
от
ш
об
оп
При изменении отключаемого тока I в широких пределах углы φ и φ будут изменяться за счет изменения индуктивных сопротивлений X шунта и X обмотки электромагнита, вызванных изменений проводимостей магнитных систем вследствие их насыщения. Несложно оптимизировать магнитные системы шунта и электромагнита при притянутом положении якоря из условия изменения X и X по одному закону. В результате при изменении отключаемого I углы φ и φ тоже будут изменяться по одному закону, а разность углов и, следовательно, угол опережения φ будет оставаться постоянным, что стабилизирует работу устройства в широком диапазоне отключения токов.
На фиг. 1 приведена кон структивная схема заявляемого синхронного контактного коммутирующего устройства.
На фиг. 2 показана векторная диаграмма индуктивного шунта.
Синхронное контактное коммутирующее устройство содержит силовые контакты 1 и 2, якорь 3, сердечник 4, контактную 5 и возвратную 6 пружины и обмотку 7 синхронизирующего электромагнита, индуктивный шунт 8, выполненный на ферромагнитном сердечнике с воздушным зазором, шток 9, жестко связанный с якорем основного привода 10 с возвратной пружиной 11.
об
от
оп
Работает устройство следующим образом. При включении основной привод 10 замыкает главные контакты 1 и 2, преодолевая противодействующие усилия возвратных пружин 6 и 11 и контактной пружины 5. По силовым контактам и параллельно соединенным обмоткам индуктивного шунта и синхронизирующего электромагнита начинает протекать ток. Если индуктивность обмотки шунта больше индуктивности обмотки синхонизирующего электромагнита, то ток I будет опережать отключаемый ток I на угол φ (фиг. 2).
об
При отключении шток 9 под действием возвратной пружины 11 отходит вверх. В результате основной привод перестает удерживать контакты 1 и 2 в замкнутом состоянии. Однако контакты остаются замкнутыми под действием электромагнитной силы синхронизирующего электромагнита. Перед переходом через нуль тока I обмотки синхронизирующего электромагнита его электромагнитная сила резко снижается и возвратная пружина 6 отбрасывает якорь 3 с подвижными контактами 2 вверх, осуществляя синхронное отключение цепи.
оп
от
уп
Угол опережения φ отстраивается путем регулировки индуктивности обмотки шунта равным минимально допустимому значению из условия превышения восстанавливающейся прочности контактного промежутка над восстанавливающимся на контактах напряжением. При увеличении отключаемого тока I время упреждения t моментом размыкания контактов момента перехода тока через нуль будет уменьшаться, но оно станет меньше допустимого значения . В результате устройство будет осуществлять синхронное отключение цепи при изменении отключаемого тока в широком диапазоне. Фазосдвигающий элемент на базе индуктивного шунта проще, а угол опережения стабильнее, чем фазосдвигающий элемент на базе трансформатора тока с большой угловой погрешностью.
Таким образом, исключение специальных синхронных контактов и выполнение фазосдвигающего элемента в виде индуктивного шунта позволяют упростить синхронное контактное коммутирующее устройство, снизить габариты, повысить надежность и стабилизировать работу устройства в широком диапазоне отключаемых токов.