способ отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом путем размыкания контактов по крайней мере одной пары последовательно соединенных полюсов и перемещения образовавшихся дуг в дугогасительные камеры под воздействием магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, отличающийся тем, что создают дополнительное магнитное поле, направление которого в одном из полюсов совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, а в другом полюсе направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи.

2. Устройство отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом, содержащее по крайней мере одну пару последовательно соединенных полюсов, каждый из которых имеет размыкаемый контакт, дугогасительную камеру и катушку, по которой протекает ток коммутируемой цепи, создающий магнитное поле, предназначенное для перемещения дуги в дугогасительную камеру, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит одну или несколько катушек или один или несколько постоянных магнитов для создания дополнительного магнитного поля, направление которого в одном из полюсов совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, а в другом полюсе направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи.

Описание изобретения к патенту

Изобретения, объединенные единым изобретательским замыслом, относятся к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам, в частности к сильноточным аппаратам, и предназначены для отключения как больших, так и малых токов, например, для выключателей, защищающих электрооборудование городского электротранспорта.

Способы отключения постоянного тока известны, например, из следующих источников.

В источнике О.Б. Брон, “Электрическая дуга в аппаратах управления”, Государственное энергетическое издательство, 1954 г., с. 214-222, указывается, что дуга, образовавшаяся при размыкании контактов, может перемещаться в дугогасительную камеру под воздействием магнитного поля, создаваемого либо сериесным возбуждением, то есть за счет тока коммутируемой цепи, либо шунтовым возбуждением, то есть катушкой, непосредственно подключенной к источнику питания, либо постоянным магнитом. При этом отмечается, что применение шунтового возбуждения, так же как и постоянного магнита, более эффективно при отключении постоянного тока, особенно тока малой величины, но применимо только в цепях, где не меняется направление протекания тока, то есть не может быть применено в неполяризованном аппарате.

В источнике Таев И.С., Электрические аппараты управления: Учебник для вузов по спец. “Электрические аппараты”. 2-е изд. Перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984, § 3-2 описываются две системы магнитного дутья: последовательное магнитное дутье, при котором магнитное поле, предназначенное для перемещения дуги в дугогасительную камеру, создается током коммутируемой цепи, и параллельное магнитное дутье, при котором магнитное поле, предназначенное для перемещения дуги в дугогасительную камеру, создается катушкой, включенной на полное напряжение цепи. Здесь также отмечается, что при гашении малых токов предпочтительней параллельное магнитное дутье, а при больших токах - последовательное магнитное дутье.

В источнике Чунихин А.А. “Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 313-317, описаны устройства для отключения постоянного тока сильноточными контакторами, в которых магнитное поле, предназначенное для перемещения дуги в дугогасительную камеру, создается током коммутируемой цепи. Указано (см. 316), что для более надежного отключения применяется двухполюсная контактная система.

Подводя итоги, можно отметить следующее.

Известны два способа электромагнитного воздействия на дугу при отключении постоянного тока. Первый способ заключается в том, что образовавшуюся после размыкания контактов дугу перемещают в дугогасительную камеру под воздействием магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи (последовательное магнитное дутье). По второму способу дугу перемещают в дугогасительную камеру под воздействием магнитного поля, создаваемого током катушки, подключенной на полное напряжение цепи (параллельное магнитное дутье). Создание магнитного поля для воздействия на дугу при помощи постоянного магнита можно рассматривать как разновидность второго способа.

Недостатком первого способа является низкая эффективность при отключении малых токов, поэтому его обычно применяют в сильноточных аппаратах.

Второй способ применим только для поляризованных аппаратов, в которых ток не меняет своего направления, так как при смене направления тока дуга под воздействием магнитного поля будет перемещаться в сторону, противоположную дугогасительной камере.

В качестве прототипа способа можно рассматривать способ отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом по источнику Чунихин А.А. “Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 313-317. Способ заключается в том, что после размыкания контактов одной пары последовательно соединенных полюсов образовавшиеся дуги перемещаются в дугогасительные камеры под воздействием магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи.

Недостатком данного способа является длительное гашение дуги при отключении малых токов. Причем, при определенных параметрах цепи возможно стабильное горение дуги между контактами. Это объясняется тем, что при малом значении тока коммутируемой цепи магнитное поле, воздействующее на дугу для перемещения ее в дугогасительную камеру, также имеет малое значение.

Устройства отключения постоянного тока известны из следующих источников.

В источнике О.Б. Брон, “Электрическая дуга в аппаратах управления”, Государственное энергетическое издательство, 1954 г., с. 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 неполяризованным сильноточным контактным аппаратом по источнику Чунихин А.А. “Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 313-317. Это устройство содержит одну пару последовательно соединенных полюсов, каждый из которых имеет размыкаемый контакт, дугогасительную камеру и катушку, по которой протекает ток коммутируемой цепи, создающий магнитное поле, предназначенное для перемещения дуги в дугогасительную камеру.

Недостатком данного устройства является длительное гашение дуги при отключении малых токов. Причем, при определенных параметрах цепи возможно стабильное горение дуги между контактами. Это объясняется тем, что при малом значении тока коммутируемой цепи магнитное поле, воздействующее на дугу для перемещения ее в дугогасительную камеру, также имеет малое значение.

Группа патентуемых изобретений направлена на решение задачи по повышению надежности отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом.

Технический результат, который при этом достигается, состоит в том, что достигается отключение как больших, так и малых токов неполяризованным сильноточным контактным аппаратом.

Это обеспечивается в способе отключения постоянного тока тем, что создают дополнительное магнитное поле, направление которого в одном из полюсов совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, а в другом полюсе направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи.

Сущность способа заключается в том, что при протекании тока в любом направлении в одном из полюсов за счет дополнительного магнитного поля создается усиление магнитного поля, воздействующего на дугу для перемещения ее в дугогасительную камеру.

Технический результат, который достигается патентуемым устройством, также состоит в том, что достигается отключение как больших, так и малых токов неполяризованным сильноточным контактным аппаратом.

Это обеспечивается тем, что устройство дополнительно содержит одну или несколько катушек или один или несколько постоянных магнитов для создания дополнительного магнитного поля, направление которого в одном из полюсов совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, а в другом полюсе направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи.

Наличие дополнительной катушки или нескольких катушек или постоянных магнитов создает в одном из полюсов усиление магнитного поля, воздействующего на дугу для перемещения ее в дугогасительную камеру, при протекании тока в любом направлении.

Патентуемые способ и устройство поясняются схемой устройства отключения.

Показанное на чертеже устройство отключения постоянного тока неполяризованным сильноточным контактным аппаратом содержит одну пару последовательно соединенных полюсов. Первый полюс имеет размыкаемый контакт 1, дугогасительную камеру (не показана), катушку 2, по которой протекает ток коммутируемой цепи, и катушку 3. Второй полюс имеет размыкаемый контакт 4, дугогасительную камеру (не показана), катушку 5, по которой протекает ток коммутируемой цепи, и катушку 6. Катушки 3 и 6 подключены к источнику питания таким образом, чтобы создаваемое ими магнитное поле в одном полюсе совпадало с магнитным полем, создаваемым током коммутируемой цепи, а в другом полюсе было направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи. Катушки 3 и 6 могут быть подключены к тому же источнику питания, что и коммутируемая цепь, или к независимому источнику питания, как показано на чертеже. Вместо двух катушек 3 и 6 может быть использована одна катушка, создающая дополнительное магнитное поле, направление которого в одном из полюсов совпадает с направлением магнитного поля, создаваемого током коммутируемой цепи, а в другом полюсе направлено встречно магнитному полю, создаваемому током коммутируемой цепи.

Для создания дополнительного магнитного поля вместо катушек могут использоваться один или несколько постоянных магнитов.

Аппарат служит для отключения изменяемой нагрузки 7.

При протекании постоянного тока в каком-либо направлении катушки 2 и 5 создают магнитное поле, предназначенное для перемещения дуг в дугогасительные камеры. Катушки 3 и 6 создают дополнительное магнитное поле, которое в одном из полюсов, например в первом, совпадает с магнитным полем, создаваемым током коммутируемой цепи. В данном случае при размыкании контактов обоих полюсов в первом полюсе на образовавшуюся дугу будет создаваться более сильное воздействие для перемещения ее в дугогасительную камеру. Поэтому дуга перемещается в дугогасительную камеру этого полюса даже при малых токах. При малых токах отключение обеспечивается за счет быстрого гашения дуги в дугогасительной камере одного полюса. При больших токах величина дополнительного магнитного поля невелика по сравнению с магнитным полем, создаваемым током коммутируемой цепи, поэтому отключение постоянного тока большой величины происходит за счет перемещения образовавшихся дуг в дугогасительные камеры обоих полюсов магнитным полем, создаваемым током коммутируемой цепи.

При изменении направления протекания постоянного тока дополнительное магнитное поле совпадет по направлению с магнитным полем, создаваемым током коммутируемой цепи, во втором полюсе, где при другой полярности эти поля были встречны. При размыкании контактов обоих полюсов во втором полюсе на образовавшуюся дугу будет создаваться более сильное воздействие для перемещения ее в дугогасительную камеру, что обеспечивает отключение малых токов за счет быстрого гашения дуги в дугогасительной камере второго полюса. Отключение больших токов происходит аналогично вышеописанному.

Из сущности изобретения понятно, что для реализации способа и устройства могут использоваться не одна, а несколько пар полюсов.

Таким образом, за счет дополнительного магнитного дутья обеспечивается надежное отключение как больших, так и малых токов одним устройством при протекании токов в любом направлении.