устройство для защиты модулей преобразователя

Формула изобретения

1. Устройство (1), имеющее последовательную схему подмодулей (7), которые имеют схему (T1, T2, D1, D2) силового полупроводникового прибора и накопитель (8) электроэнергии, соединенный параллельно со схемой (T1, T2, D1, D2) силового полупроводникового прибора, при этом каждый подмодуль (7) имеет ассоциированное закорачивающее устройство для закорачивания подмодуля (7), отличающееся тем, что закорачивающее устройство является трубкой (100) вакуумного прерывателя; при этом устройство (1) содержит отключающее и фиксирующее устройство (300) для фиксации трубки (100) вакуумного прерывателя в разъединенном положении и для устранения фиксатора; и замыкающую пружину для перемещения трубки (100) вакуумного прерывателя в ее контактное положение; при этом трубка (100) вакуумного прерывателя выполнена так, что она может двигаться без возбуждения из разъединенного положения в контактное положение, в котором подмодуль закорочен, когда фиксатор удален.

2. Устройство (1) по п.1, отличающееся тем, что отключающее и фиксирующее устройство (300) имеет постоянный магнит (330), который создает фиксирующую силу, и отключающее средство (340), которое противодействует удерживающей силе, чтобы освободить фиксатор.

3. Устройство (1) по п.2, отличающееся тем, что отключающим средством является электрическая обмотка (340).

4. Устройство (1) по п.3, отличающееся тем, что отключающее и фиксирующее устройство (300) имеет магнитное ярмо (320) и якорь (310), который направляется так, что он может перемещаться, в котором ярмо (320) соединено с постоянным магнитом (330), и якорь (310) замыкает магнитную схему в разъединенном положении.

5. Устройство (1) по п.4, отличающееся тем, что электрическая обмотка (340) предназначена, чтобы ослаблять магнитное поле постоянного магнита (330) в магнитной схеме.

6. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что схема силового полупроводникового прибора является полномостовой схемой.

7. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что схема (T1, T2, D1, D2) силового полупроводникового прибора является полумостовой схемой.

8. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что устройство (1) является преобразователем, который имеет соединение напряжения переменного тока для соединения системы (5) подачи энергии напряжения переменного тока.

9. Устройство (1) по п.1 или 2, отличающееся тем, что содержит устройство возбуждения для переключения трубки (100) вакуумного прерывателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству, имеющему последовательную схему подмодулей, которая имеет схему силового полупроводникового прибора и накопитель электроэнергии, соединенный параллельно со схемой силового полупроводникового прибора, при этом каждый подмодуль имеет ассоциированное закорачивающее устройство для закорачивания подмодуля.

В случае промежуточных преобразователей напряжения, подключенных последовательно, и, в частности, в случае преобразователей для передачи постоянного тока высокого напряжения для распределения и передачи электроэнергии силовые полупроводниковые приборы, которые могут быть выключены, используются, чтобы преобразовывать напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, и наоборот. Уровень напряжения в этом случае простирается от нескольких десятков кВ до нескольких сотен кВ. Чтобы достичь соответствующего высокого напряжения, большое число полупроводниковых модулей, снабженных интегральными микросхемами с силовыми полупроводниковыми приборами, должно быть соединено последовательно из-за ограниченного выдерживаемого напряжения силовых полупроводниковых приборов. Различные полупроводниковые модули могут также быть соединены друг с другом, формируя схему силового полупроводникового прибора. В отдельности, в случае так называемых многоуровневых преобразователей, схемы силовых полупроводниковых приборов, такие как эти, являются частью подмодуля, который имеет два полюса, при этом подмодули соединены последовательно. Во время непрерывной работы для одного из этих полупроводниковых модулей или всего подмодуля возможен пробой диэлектрика и формирование внутреннего короткого замыкания. Чтобы предотвратить отказ всей установки в случае отказа одного полупроводникового модуля или одного подмодуля, поврежденный полупроводниковый модуль или подмодуль шунтируется. Закорачивающее устройство используется для этой цели. Это закорачивающее устройство должно иметь выдерживаемое напряжение, соответствующее уровню рабочего напряжения полупроводникового модуля на всем протяжении срока эксплуатации установки и также должно иметь возможность выдерживать перенапряжения, которые иногда происходят во время работы. Допустимая нагрузка по току закорачивающего устройства должна быть запланирована для максимального среднего рабочего тока, который может быть выработан подмодулем. Это в типичном варианте от 100 А до приблизительно 1000 А.

Из предшествующего уровня техники, в частности, для преобразователей постоянного тока высокого напряжения силовые полупроводниковые приборы обычно используются в форме так называемых пресс-паков, в которых внутреннее короткое замыкание одного полупроводникового компонента ведет к короткому замыканию с небольшим импедансом только с небольшим количеством производимого тепла. Неисправный полупроводниковый модуль, другими словами, отказывает, в результате чего не требуется дополнительная защита в форме закорачивающего устройства.

При использовании недорогих связанных силовых полупроводниковых приборов модульной конструкции внутренний отказ полупроводникового модуля ведет к формированию электрической дуги, которая должна быть разъединена за короткое время, типично около 1 мс, чтобы предотвратить дополнительное повреждение и возникновение огня.

Устройство этого обобщенного типа уже известно из DE 10323220 A1. Этот документ описывает преобразователь, который предназначен для соединения с линией напряжения переменного тока, имеющей множество фаз. Преобразователь имеет фазовые модули, которые имеют центральное соединение с напряжением переменного тока и два внешних соединения с напряжением переменного тока. Ветвь фазового модуля протягивается между центральным соединением с напряжением переменного тока и каждым внешним соединением с напряжением переменного тока, где каждая ветвь фазового модуля содержит последовательную схему подмодулей. Каждый подмодуль имеет свой собственный конденсатор, параллельно с которым соединена схема силового полупроводникового прибора. Схема силового полупроводникового прибора имеет силовые полупроводниковые приборы, которые могут быть выключены, каждый из которых соединен встречно-параллельно с диодом свободного хода. Каждый силовой полупроводниковый прибор, который может быть выключен, и диод свободного хода, соответственно ассоциированный с ним, объединены, чтобы сформировать полупроводниковый модуль. Множество полупроводниковых модулей соединено друг с другом и формирует так называемую полномостовую схему, в результате чего либо напряжение, которое пропускается через конденсатор, либо нулевое напряжение или обратное напряжение конденсатора пропускается между двумя соединяющими контактами соответствующего подмодуля. Преобразователь, такой как этот, также называется многоуровневым преобразователем. Силовые полупроводниковые приборы в полупроводниковом модуле не соединены друг с другом прямым контактом. В действительности, они являются дешевыми связанными полупроводниковыми модулями, в результате чего короткое замыкание в полупроводниковом модуле или подмодуле может в результате привести к возникновению электрической дуги с взрывоопасными газами и т.п. Чтобы устранить возбуждающее напряжение от электрической дуги, неисправный подмодуль закорачивается и таким образом шунтируется в последовательную схему. Для короткого замыкания закорачивающее устройство соединяется параллельно с подмодулем и содержит защитный компонент, состоящий из полупроводников, или иначе тиристор. Защитный компонент пробивается в случае аварии, разрушаясь в процессе. В случае аварии тиристор срабатывает и переносит значительную часть тока короткого замыкания. Уже известное устройство, однако, является дорогим из-за силовых полупроводниковых приборов, которые используются дополнительно.

Устройство для закорачивания подмодулей известно из документа PCT/DE2006/000344, который еще не был опубликован, в котором оборудование имеет закорачивающее устройство, которое является пиротехническим/механическим элементом. В случае короткого замыкания срабатывает пиротехнический/механический элемент, например, с помощью взрывного заряда, мгновенно ускоряющего переключающий контактный штырь таким образом, что неисправный подмодуль шунтируется.

Целью изобретения является предоставление устройства упомянутого первоначально типа, которое является недорогим и в то же время позволяет выполнять надежное шунтирование отказавшего подмодуля.

Изобретение достигает этой цели посредством закорачивающего устройства, являющегося трубкой вакуумного прерывателя.

Согласно изобретению и в противоположность предшествующему уровню техники используется не полупроводник или токопроводящая дорожка с воздушным зазором, а трубка вакуумного прерывателя. Трубки вакуумного прерывателя и им подобные изготавливаются в больших количествах и, следовательно, являются коммерчески доступными по низкой цене. Коммерчески доступные трубки вакуумного прерывателя для низкого напряжения, в частности, имеют требуемые электрические параметры и также подходят в качестве закорачивающих устройств для подмодулей преобразователя из-за их физического размера.

Трубки вакуумного прерывателя имеют очень высокую характеристику диэлектрической изоляции, в результате чего переключение пути между контактами трубки вакуумного прерывателя может оставаться очень коротким. Это означает, что ускоряющие силы для того, чтобы перемещать трубку вакуумного прерывателя из разъединенного положения в контактное положение, могут точно также быть небольшими.

Отключающее и фиксирующее устройство полезно предусмотрено для фиксации трубки вакуумного прерывателя в разъединенном положении и для устранения фиксатора. Отключающее и фиксирующее устройство содержит движущийся контакт, который направляется так, что он может двигаться для трубки вакуумного прерывателя в разъединенном положении, в котором ток через вакуумный прерыватель прерывается.

Наоборот, когда это отключающее и фиксирующее устройство срабатывает, трубка вакуумного прерывателя переходит в свое контактное положение, в котором она шунтирует подмодуль.

Дополнительно предусмотрена замыкающая пружина, которая сжата в разъединенном положении трубки вакуумного прерывателя, в результате чего отпускание фиксатора дает в результате упругую силу отпускаемой замыкающей пружины для перемещения трубки вакуумного прерывателя в ее контактное положение.

Отключающее и фиксирующее устройство полезно имеет постоянный магнит, который создает фиксирующую силу, и отключающее средство, которое противодействует удерживающей силе во время освобождения фиксатора.

Отключающее средство полезно является электрической обмоткой. Ток проходит через электрическую обмотку, чтобы замыкать трубку вакуумного прерывателя. Ток через электрическую обмотку дает в результате магнитное поле, которое противодействует магнитному полю постоянного магнита. Другими словами, ток через электрическую обмотку ослабляет удерживающую силу постоянного магнита, в результате чего трубка вакуумного прерывателя переходит в свое контактное положение из-за замыкающих сил.

Согласно одному дополнительному варианту, который целесообразен в этом контексте, отключающее и фиксирующее устройство имеет ярмо магнита и якорь, который управляется так, что он может двигаться, при этом ярмо соединяется с постоянным магнитом, и якорь замыкает магнитную цепь в разъединенное положение. Ярмо, постоянный магнит и якорь формируют магнитную цепь в точке фиксации. В этом случае якорь шунтирует воздушный зазор и остальное прочно на ярмо или на постоянный магнит. В этом положении магнитное поле постоянного магнита распространяется в ярме, которое преимущественно выполнено из магнитно-мягкого материала, и якоре, который движется относительно него. Замыкание магнитной цепи в разъединенное положение дает в результате замкнутую магнитную цепь и создает более лучшее энергетическое состояние по сравнению с магнитной цепью, которая имеет воздушные зазоры, таким образом обеспечивая магнитную блокировку якоря. В этом случае якорь надлежащим образом соединен с движущимся контактом трубки вакуумного прерывателя, напрямую или через подходящий рычажный механизм. Перемещение якоря, таким образом, применяется непосредственно к движущемуся контакту трубки вакуумного прерывателя.

Согласно одному дополнительному варианту, который целесообразен в этом контексте, электрическая обмотка предназначена, чтобы ослаблять магнитную силу постоянного магнита в магнитной цепи. Если магнитная сила постоянного магнита ослабляется, силы, которые противодействуют магнитной силе и направлены, чтобы перемещать движущийся контакт в контактное положение, являются более сильными, чем магнитная сила. Следовательно, в результате этого трубка вакуумного прерывателя замыкается, и, таким образом, подмодуль закорачиваются.

Схема силового полупроводникового прибора целесообразно является полномостовой схемой. В качестве примера, четыре силовых полупроводниковых прибора, которые могут быть выключены, используются в этом случае, например, IGBT, GTO или IGCT. Диод свободного хода соединен встречно-параллельно с каждым из этих силовых полупроводниковых приборов, которые могут быть выключены. Каждый подмодуль существует в форме двухполюсника. В случае полномостовой схемы, как уже описано в отношении предшествующего уровня техники, либо напряжение, которое пропускается через накопитель энергии, нулевое напряжение, либо обратное напряжение накопителя энергии может быть создано между соединяющими контактами каждого подмодуля.

В противоположность этому схема силового полупроводникового прибора является полумостовой схемой. Полумостовые схемы, такие как эти, имеют только два силовых полупроводниковых прибора, которые могут быть выключены, каждый из которых, в свою очередь, имеет диод свободного хода, соединенный встречно-параллельно с ним. Полумостовая схема, которая, например, также стала известной как схема Маркуарта, позволяет либо напряжению, которое пропускается в накопителе энергии подмодуля, либо, иначе, нулевому напряжению создаваться между двумя соединяющими контактами каждого подмодуля.

Устройство полезно является преобразователем, который имеет соединение с напряжением переменного тока для соединения системы подачи энергии с напряжением переменного тока. Возможные применения устройств, таких как эти, лежат в области так называемых "гибких систем передачи переменного тока", или FACTS для краткости, или в области передачи постоянного тока высокого напряжения HVDCT.

Трубка вакуумного прерывателя целесообразно сконструирована так, что она может двигаться без возбуждения из разъединенного положения в контактное положение, в котором подмодуль закорачивается, когда фиксатор убран. Согласно этому полезному дополнительному варианту трубка вакуумного прерывателя перемещается из своего разъединенного положения в контактное положение, по существу, сама по себе в результате разности давления, которая возникает между внутренностью трубки вакуумного прерывателя и окружающей атмосферой. Ток может протекать через трубку вакуумного прерывателя в контактном положении, тогда как, в противоположность, ток через трубку вакуумного прерывателя прерывается в разъединенном положении. Сила нажатия сильфонов, которые соединены с движущимся контактом, как правило, возникает также в дополнение к силе, которая получается в результате упомянутой разности давления. В коммерчески доступных трубках вакуумного прерывателя давление внутри трубки вакуумного прерывателя приблизительно равно 10 ^-6 Па. Согласно одному дополнительному варианту в этом контексте предусмотрена небольшая вспомогательная пружина, которая создает дополнительную вспомогательную силу, чтобы замкнуть контакт.

В определенных случаях полезно предоставлять возбуждающее устройство. Возбуждающее устройство позволяет выполнять преднамеренное переключение трубки вакуумного прерывателя.

Дополнительные целесообразные усовершенствования и преимущества изобретения являются предметом изучения последующего описания примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на изображения на чертежах, на которых одинаковые ссылочные символы ссылаются на компоненты, имеющие одинаковое действие, и на которых:

фиг.1 показывает один примерный вариант осуществления устройства согласно изобретению,

фиг.2 показывает ветвь фазового модуля с последовательной схемой подмодулей,

фиг.3 показывает один примерный вариант осуществления трубки вакуумного прерывателя в форме бокового вида в разрезе,

фиг.4 показывает трубку вакуумного прерывателя, которая показана на фиг.3, с отключающим и фиксирующим устройством,

фиг.5 показывает электронный привод для управления обмоткой выключающего и фиксирующего устройства, показанного на фиг.4, и

фиг.6 показывает дополнительный примерный вариант осуществления электронного привода для электрической обмотки, показанной на фиг.4.

Фиг.1 показывает один примерный вариант осуществления устройства 1 согласно изобретению, которое сформировано из трех фазовых модулей 2a, 2b и 2c. Каждый фазовый модуль 2a, 2b и 2c соединен с линией p положительного напряжения постоянного тока и с линией n отрицательного напряжения постоянного тока, в результате чего каждый фазовый модуль 2a, 2b, 2c имеет два соединения p и n напряжения постоянного тока. Кроме того, соответствующее соединение 3₁, 3₂ и 3₃ с напряжением переменного тока предусмотрено для каждого фазового модуля 2a, 2b и 2c. Соединения 3₁ , 3₂ и 3₃ с напряжением переменного тока соединены через трансформатор 4 с трехфазной системой 5 подачи энергии напряжения переменного тока. Фазными напряжениями между фазами системы 5 подачи энергии напряжения переменного тока являются U1, U2 и U3, при этом токами системы подачи электроэнергии, которые протекают, являются In1, In2 и In3. Фазный ток на стороне напряжения переменного тока каждого фазового модуля обозначается I1, I2 и I3. Током с напряжением постоянного тока является I_d . Ветви 6p1, 6p2 и 6p3 фазовых модулей протягиваются между каждым из соединений 3₁, 3₂ или 3₃ с напряжением переменного тока и линией p положительного напряжения постоянного тока. Ветви 6n1, 6n2 и 6n3 фазовых модулей сформированы между каждым соединением 3₁, 3₂ и 3 ₃ с напряжением переменного тока и линией n отрицательного напряжения постоянного тока. Каждая ветвь 6p1, 6p2, 6p3, 6n1, 6n2 и 6n3 фазового модуля содержит последовательную схему подмодулей, хотя они не иллюстрированы подробно на фиг.1, и индуктивность, которая обозначена L_Kr на фиг.1.

Фиг.2 показывает последовательную схему подмодулей 7 и, в частности, конструкцию подмодулей более подробно посредством электрической эквивалентной схемы только с ветвью 6p1 фазового модуля, выбранной на фиг.2. Оставшиеся ветви фазового модуля, однако, имеют идентичную структуру. Как может быть видно, каждый подмодуль 7 имеет два последовательно-соединенных силовых полупроводниковых прибора T1 и T2, которые могут быть выключены. В качестве примера, силовыми полупроводниковыми приборами, которые могут быть выключены, являются так называемые IGBT, GTO, IGCT или т.п. Они известны сами по себе специалисту в области техники, и, следовательно, нет необходимости описывать их подробно в этом документе. Каждый силовой полупроводниковый прибор T1, T2, который может быть выключен, имеет диод D1, D2 свободного хода, соединенный встречно-параллельно с ним. Конденсатор 8 соединен в качестве накопителя энергии параллельно с последовательной схемой, сформированной силовыми полупроводниковыми приборами T1, T2, которые могут быть выключены, и диодами D1 и D2 свободного хода. Каждый конденсатор 8 заряжается на однополярной основе. Два состояния напряжения теперь могут создаваться между соединяющими контактами X1 и X2 каждого подмодуля 7. Если, например, возбуждающее устройство 9 создает возбуждающий сигнал, посредством которого силовой полупроводниковый прибор T2, который может быть выключен, изменяется в свое включенное положение, в котором ток может протекать через силовой полупроводниковый прибор T2, падение напряжения между контактами X1, X2 подмодуля 7 равно нулю. В этом случае силовой полупроводниковый прибор T1, который может быть выключен, находится в своем блокирующем положении, в котором ток через силовой полупроводниковый прибор T1, который может быть выключен, прерывается. Это предотвращает разряд конденсатора 8. Если, в противоположность, силовой полупроводниковый прибор T1, который может быть выключен, находится в своем включенном положении, а силовой полупроводниковый прибор T2, который может быть выключен, изменился в свое блокирующее положение, полное напряжение U _C конденсатора создается между контактами X1, X2 подмодуля 7.

Примерный вариант осуществления устройства согласно изобретению, как показано на фиг.1 и 2, также именуется так называемым многоуровневым преобразователем. В качестве примера, многоуровневый преобразователь, такой как этот, подходит для использования в качестве привода электрических машин, таких как электродвигатели или т.п. Более того, многоуровневый преобразователь, такой как этот, также подходит для использования в области распределения и передачи электроэнергии. Устройство согласно изобретению, следовательно, используется, например, как встречное соединение, которое содержит два преобразователя, которые соединены друг с другом со стороны напряжения постоянного тока, при этом каждый преобразователь соединяется с системой подачи энергии с напряжением переменного тока. Встречные соединения, такие как эти, используются, чтобы обмениваться энергией между двумя системами распределения электроэнергии, например, с системами распределения электроэнергии, имеющими разную частоту, разность фаз, применение нулевой точки или т.п. Кроме того, применения могут рассматриваться в области компенсации коэффициента мощности как так называемые FACTS (гибкие системы передачи переменного тока). Многоуровневые преобразователи, такие как эти, могут также использоваться для передачи постоянного тока высокого напряжения на длинные расстояния. Из-за широкого диапазона разных вариантов применения существует большое число различных рабочих напряжений, которым может подходить соответствующее устройство согласно изобретению. По этой причине число подмодулей может изменяться от нескольких до сотен подмодулей 7.

Как уже было упомянуто дополнительно выше, неисправный подмодуль полезно закоротить в течение нескольких миллисекунд после возникновения сбоя. Любая электрическая дуга, которая происходит в случае отказа, тогда подавляется прежде, чем сможет произойти большее повреждение. Чтобы закоротить подмодули, трубка 100 вакуумного прерывателя соединяется в качестве закорачивающего устройства между соединяющими контактами X1 и X2 каждого подмодуля 7. Во время нормальной работы только схематически иллюстрированная трубка 100 вакуумного прерывателя находится в своем разъединенном положении, таким образом избегая любого короткого замыкания между соединяющими контактами X1 и X2 ассоциированного подмодуля 7.

Фиг.3 показывает вид сбоку в разрезе трубки 100 вакуумного прерывателя. Трубка 100 вакуумного прерывателя имеет герметичный корпус, который сформирован первой металлической частью 141 корпуса, второй металлической частью 142 корпуса и кольцеобразным керамическим изолятором, так же как и металлическими сильфонами. Внутреннее давление внутри трубки 100 вакуумного прерывателя, которая ограничена упомянутыми компонентами, равно приблизительно 10^-6 Па. Другими словами, существует вакуум внутри трубки 100 вакуумного прерывателя.

Фиксированный контактный стержень 111 проходит через вторую металлическую часть 142 корпуса и вставляется в фиксированный контакт 101 на своем свободном конце, который размещен внутри трубки 100 вакуумного прерывателя. Фиксированный контакт 101 имеет ассоциированный движущийся контакт 102, который расположен напротив первого в продольном направлении и прочно соединен с движущимся контактным стержнем 112. Движущийся контактный стержень 112 направляется так, что он может двигаться продольно относительно фиксированного контакта 101, хотя движущийся контактный стержень 112 соединен герметичным образом с металлическими сильфонами 120. На своем конце, удаленном от движущегося контактного стержня 112, металлические сильфоны 120 прикреплены герметичным образом к первой металлической части 141 корпуса. Фиксированный контактный стержень 101 имеет внутреннюю резьбу, которая указана на фиг.3, и используется для электрического соединения первого соединяющего контакта ассоциированного подмодуля. Соответствующим образом, движущийся контактный стержень 112 также имеет внутреннюю резьбу для электропроводного присоединения второго соединяющего контакта подмодуля.

Фиг.3 показывает трубку 100 вакуумного прерывателя в разъединенном положении, в котором движущийся контакт 102 отделен от фиксированного контакта 101 контактным зазором 150. В этом случае вакуум, который присутствует, имеет высокую характеристику электрической изоляции, в результате чего небольшой контактный зазор 150, который показан, достаточен, чтобы обеспечить необходимое выдерживаемое напряжение для трубки 100 вакуумного прерывателя в разъединенном положении, когда прикладывается высокое напряжение.

Из-за высокой разности давления между внутренностью трубки 100 вакуумного прерывателя и окружающей атмосферой возникает действие 200 силы, которая действует в продольном направлении движущегося контактного стержня 112 и воздействует на движущийся контакт 102 против фиксированного контакта 101. Действию силы 200 помогает упругая сила металлических сильфонов 120, которые предварительно напряжены в иллюстрированном разъединенном положении, и также воздействует на движущийся контакт 102 в направлении фиксированного контакта 101. Следовательно требуется удерживающая сила 240, чтобы переместить трубку 100 вакуумного прерывателя в ее разъединенное положение, причем эта удерживающая сила 240 противодействует результирующей силе, получающейся в результате разности давления и получающейся в результате предварительного напряжения металлических сильфонов.

Фиг.4 показывает трубку 100 вакуумного прерывателя с ее фиксированным контактным стержнем 111 и ее движущимся контактным стержнем 112, где движущийся контактный стержень 112 прочно соединен с якорем 310 отключающего и фиксирующего устройства 300. Отключающее и фиксирующее устройство 300 содержит постоянный магнит 330, магнитно-мягкое ярмо 320, которое соединено с постоянным магнитом 330, упомянутый якорь 310 и электрическую обмотку 340. Магнитное поле, которое создано постоянным магнитом 330, пытается распространиться в материале, чье магнитное сопротивление настолько низко, насколько возможно. Магнитное сопротивление якоря 310 и ярма 320 меньше, чем сопротивление воздуха. Чтобы достичь настолько низкого энергетического состояния, насколько возможно, якорь 310, следовательно, пытается закрыть воздушный зазор 335, который может быть виден между ярмом 320 и/или постоянным магнитом 330 и якорем 310. Другими словами, движущийся контактный стержень 112 и, следовательно, движущийся контакт 102 удерживаются в разъединенном положении силой постоянного магнита 330. Ток, проходящий надлежащим образом через электрическую обмотку 340, приводит в результате к силе постоянного магнита 330, ослабевающей до тех пор, пока, в конечном счете, результирующая сила не станет больше, чем удерживающая сила постоянного магнита 330, в результате чего якорь 310 отрывается от мягко-магнитного ярма 320 и от постоянного магнита 330. В процессе трубка 100 вакуумного прерывателя перемещается из своего контактного положения, в котором ток может течь через трубку 100 вакуумного прерывателя. Ток, проходящий через электрическую обмотку 340, следовательно, позволяет включить трубку 100 вакуумного прерывателя, таким образом позволяя шунтироваться ассоциированному подмодулю.

Фиг.5 показывает электрический привод 400 для электрической обмотки 340, показанной на фиг.4. Электрический привод 400 содержит устройство 410 подачи электроэнергии, электрически возбуждаемый замыкающий переключатель 420, соединение для отключения замыкающего переключателя 420 и накопитель 430 электроэнергии. В качестве примера, замыкающий переключатель 420 является мощным полупроводниковым прибором, который может управляться, например, тиристором или IGBT. Когда замыкающий переключатель 420 замкнут или перемещается в свое включенное положение, накопитель 430 электроэнергии разряжается, получая в результате ток короткого замыкания, текущий через электрическую обмотку 340. Ток короткого замыкания заставляет электрическую обмотку 340 создавать достаточно высокое магнитное поле такое, что якорь 310 отрывается от магнитного ярма.

Фиг.6 показывает другой примерный вариант осуществления отключающего и фиксирующего устройства 300, в котором отключающее и фиксирующее устройство 300, которое показано на фиг.6, не имеет постоянных магнитов. Вместо этого удерживающая сила, которая требуется, чтобы удержать движущийся контактный стержень, создается исключительно магнитной силой обмотки. Обмотка, следовательно, пропускает ток во время обычной работы. Однако чтобы шунтировать подмодуль 7, переключатель 420 переключается в свое разъединенное положение, таким образом предотвращая любой ток через электрическую обмотку 340. Удерживающая сила, следовательно, теряется, таким образом, приводя к отрыву якоря и, следовательно, к замыканию трубки 100 вакуумного прерывателя в результате замыкающей силы, которая описана выше.