устройство защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее аксиально расположенные кольцевые электроды с воздушным промежутком между ними, предназначенные для соединения с проводами питающей линии через катушки сериесного магнитного дутья, отличающееся тем, что оно снабжено открытым плавким элементом, один конец которого предназначен для подключения к одному из проводов питающей линии, а другой к защищаемому объекту, причем плавкий элемент расположен в центре воздушного промежутка, образованного кольцевыми электродами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано как в высоковольтных, так и низковольтных сильноточных цепях постоянного и переменного тока для защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений электро-и радиоустановок.

Известны устройства (предохранители) защиты от токов короткого замыкания [1] содержащие открытый плавкий элемент.

Известно также устройство защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений [2] содержащее аксиально расположенные кольцевые электроды с воздушным промежутком между ними, которые подключаются к питающей линии через катушки сеpиесного магнитного дутья.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство [3] основным назначением которого является закорачивание питающей линии при возникновении перенапряжений, амплитуды которых превышают уставку порогового элемента. При этом защищаемый объект остается подключенным к питающей линии и на него ток короткого замыкания может оказывать термические и динамические воздействия.

Изобретение направлено на решение задачи отключения защищаемого объекта от питающей линии, снижения термических и динамических воздействий тока короткого замыкания на защищаемый объект, а также исключения возникновений коммутационных перенапряжений, связанных с отключением защищаемого объекта от питающей линии.

Для решения поставленной задачи устройство защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений, содержащее аксиально расположенные кольцевые электроды с воздушным промежутком между ними, предназначенные для соединения с проводами питающей линии через катушки сериесного магнитного дутья, снабжено открытым плавким элементом, один конец которого предназначен для подключения к одному из проводов питающей линии, а другой к защищаемому объекту, причем плавкий элемент расположен в центре воздушного промежутка, образованного кольцевыми электродами.

Предлагаемое устройство, обладая указанными ограничительными признаками, позволяет закоротить питающую линию, благодаря отличительным признакам дает возможность отключить защищаемый объект от питающей линии, уменьшить термическое и динамическое воздействия на него и исключить возникновение коммутационных перенапряжений.

Отличительные признаки предлагаемого устройства характеризуются тем, что благодаря наличию открытого плавкого элемента, один конец которого предназначен для подключения к одному из проводов питающей линии, а другой к защищаемому объекту, и расположению его в центре воздушного промежутка, образованного кольцевыми электродами, обеспечивается большое быстродействие в закорачивании питающей линии при перегорании плавкого элемента, отключение защищаемого объекта от питающей линии, исключение термического и динамического воздействий тока короткого замыкания на защищаемый объект и исключение возникновения коммутационных перенапряжений.

Указанными свойствами не обладает ни одно устройство защиты от токов короткого замыкания и перенапряжений. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит аксиально расположенные кольцевые электроды 1, образующие воздушный промежуток 2. Кольцевые электроды 1 через катушки 3 сериесного магнитного дутья подключены к проводам 4 питающей линии. К одному из проводов 4 питающей линии через открытый плавкий элемент 5 подключен защищаемый объект 6, гальванически связанный с другим проводом 4 питающей линии. Плавкий элемент 5 расположен в центре воздушного промежутка 2, величина которого определяется классом напряжения питающей линии.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении короткого замыкания в защищаемом объекте 6 ток в плавком элементе 5 начинает увеличиваться. В момент перегорания плавкого элемента 5 возникает электрическая дуга, напряжение на которой резко возрастает. При отсутствии кольцевых электродов 1 процесс отключения защищаемого объекта 6 закончился бы в момент погасания дуги как в обычных предохранителях. Причем процесс этот длится десятки миллисекунд, особенно при отключении индуктивных цепей постоянного тока, и сопровождается значительными по амплитуде коммутационными перенапряжениями. При наличии кольцевых электродов 1 возникновение мощной электрической дуги в момент перегорания плавкого элемента 5 вызывает сильную ионизацию воздушного промежутка 2 и его перекрытие. С этого момента защищаемый объект 6 отключается от провода 4 питающей линии, а ток короткого замыкания, проходя по катушкам 3 сериесного магнитного дутья, создает сильное радиальное магнитное поле в воздушном промежутке 2. Под действием этого поля дуга начинает быстро перемещаться по кольцевым электродам 1, предупреждая их оплавление, что позволяет пропускать значительные по амплитуде и длительности токи короткого замыкания до отключения их токовыми защитами питающей линии.

Испытания предлагаемого устройства, проведенные при напряжении 30-110 В постоянного тока и 127-380 В переменного, показали, что оно позволяет на 2-3 порядка сократить время термического и динамического воздействия на защищаемый объект, отключает его и полностью исключает возникновение коммутационных перенапряжений.