УСТРОЙСТВО ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА КОНТАКТНЫМ КОММУТАЦИОННЫМ АППАРАТОМ
DEVICE FOR DIRECT CURRENT INTERRUPTION WITH CONTACT SWITCHING UNIT

Изобретение 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 от токов короткого замыкания.
Устройства отключения постоянного тока известны из следующих источников.
В источнике О.Б. Брон, «Электрическая дуга в аппаратах управления». - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1954 г., стр.214-222, описаны два устройства. Первое содержит полюс, имеющий размыкаемый контакт, дугогасительную камеру и катушку, по которой протекает ток коммутируемой цепи. Второе устройство отличается тем, что вместо катушки, по которой протекает ток коммутируемой цепи, оно содержит катушку, подключенную на полное напряжение цепи. Первое устройство можно применять для отключения тока в цепях, где изменяется направление протекания тока, но оно недостаточно эффективно при отключении малых токов. Второе устройство более эффективно при отключении малых токов, но применимо только в цепях, где не изменяется направление протекания тока. Наиболее близким аналогом к патентуемому устройству можно считать устройство отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом, описанное в книге Таев И.С. Электрические аппараты управления: Учебник для вузов по спец. «Электрические аппараты». 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984, §3-2. Это устройство содержит включенные в главную цепь контакты, дугогасительную камеру и катушку параллельного магнитного дутья. Катушка параллельного магнитного дутья подключена к источнику питания главной цепи. Недостатками указанного устройства являются зависимость от направления протекания тока в главной цепи, что не позволяет отключать ток при изменении его направления. Кроме того, отсутствие гальванической развязки между контактами в отключенном положении контактов, что создает угрозу поражения электрическим током в эксплуатации.
Эти недостатки устраняются в устройстве по патенту на полезную модель RU №35923, Н01Н 33/62, 2003 г. 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 тем, что напряжение на катушку параллельного магнитного дутья подается независимым источником питания только при размыкании контактов, что замедляет процесс гашения дуги в начальный момент размыкания контактов, ввиду отсутствия магнитного поля катушки параллельного магнитного дутья.
Изобретением решается задача создания устройства надежного и безопасного в эксплуатации.
Технический результат, который создается изобретением, состоит в уменьшении времени горения дуги и в исключении зависимости от направления протекания тока в главной цепи.
Это достигается за счет того, что катушка параллельного магнитного дутья подключена к независимому источнику питания через блок управления катушкой параллельного магнитного дутья, а в главную цепь включен датчик тока и датчик направления тока. Управление полярностью независимого источника питания осуществляется с помощью датчика направления тока. Непрерывное же протекание тока, обеспечиваемое блоком управления катушки параллельного магнитного дутья, создает магнитное поле в области контактов как в замкнутом, так и в разомкнутом их состоянии. Поэтому в начальный момент размыкания контактов магнитное поле катушки параллельного магнитного дутья незамедлительно выдувает дугу в камеру.
Патентуемое устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема устройства.
Устройство отключения постоянного тока контактным коммутационным аппаратом содержит включенные в главную цепь контакты 1, дугогасительную камеру (не показана), катушку 2 параллельного магнитного дутья, подключенную к независимому источнику питания 3 через блок управления 4, датчик тока 5 и датчик направления тока 6 для управления полярностью. Устройство служит для отключения изменяемой нагрузки 7. Блок управления 4 выполнен с возможностью протекания тока в цепи катушки 2 параллельного магнитного дутья непрерывно как при разомкнутых, так и при замкнутых контактах 1.
Устройство работает следующим образом.
При работе устройства катушка 2 параллельного магнитного дутья работает в непрерывном режиме, что способствует присутствию магнитного поля катушки 2 параллельного магнитного дутья уже в начальный момент размыкания контактов 1. По сигналу отключения с датчика тока 5 контакты 1 размыкаются и между ними образуется дуга, которая незамедлительно затягивается магнитным полем катушки 2 в область дугогасительной камеры. При этом полярность независимого источника питания 3 определяется датчиком направления тока 6. Полярность должна быть такой, чтобы магнитное поле, созданное катушкой 2 параллельного магнитного дутья, обеспечивало усилие для перемещения образовавшейся между контактами 1 дуги в дугогасительную камеру. Это способствует гашению дуги при протекании тока главной цепи в любом направлении. После гашения дуги напряжение с катушки 2 не снимается, что способствует незамедлительному гашению дуги при последующем размыкании контактов и увеличивает надежность устройства ввиду уменьшения количества управляющих элементов.
Таким образом, в созданном устройстве исключена зависимость от направления протекания тока и достигнуто уменьшение времени горения дуги.