автоматический выключатель с расцепителем минимального напряжения

Формула изобретения

Автоматический выключатель с расцепителем минимального напряжения, содержащий силовые контакты, выводы для подключения к питающей сети с выводом нулевого провода, выводы для подключения защищаемой установки, токоограничивающий резистор и катушку расцепителя минимального напряжения, шунтируемую диодом, отличающийся тем, что в него введен пороговый узел, состоящий из тиристора и подстроечного резистора, вспомогательный замыкающий контакт с кнопкой для его опережающего включения и второй диод, причем пороговый узел подключен параллельно катушке расцепителя минимального напряжения последовательно с первым диодом, один из выводов катушки расцепителя минимального напряжения через токоограничивающий резистор соединен с выводом нулевого провода, а другой вывод катушки минимального напряжения подключен к катоду второго диода, анод которого через упомянутый вспомогательный замыкающий контакт подключен к выводу фазового провода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автоматическим выключателям, и может быть использовано для защиты электроустановок переменного тока от снижения питающего напряжения.

В автоматическом выключателе для защиты электрических цепей при снижении напряжения ниже допустимого используется расцепитель минимального напряжения, который срабатывает, когда контролируемое напряжение на катушке расцепителя становится меньше заданного.

Известен автоматический выключатель с расцепителем минимального напряжения, содержащий силовые контакты, выводы для подключения питающей сети с нулевым проводом, выводы для подключения защищаемой установки, токоограничивающий резистор и катушку расцепителя минимального напряжения, шунтируемую диодом (А. С. Горобец, И. Х. Евзеров. "Автоматические выключатели серии А 3700. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 15).

Недостатками известного автоматического выключателя являются недостаточно высокая точность и надежность срабатывания расцепителя минимального напряжения, разброс и нестабильность параметров, вызванных остаточной намагниченностью магнитной системы.

Задачей изобретения является повышение точности и надежности срабатывания защиты при снижении питающего напряжения, обеспечение регулировки параметров расцепителя.

Для решения этой задачи в автоматический выключатель с расцепителем минимального напряжения, содержащий силовые контакты, выводы для подключения питающей сети с нулевым проводом, выводы для подключения защищаемой установки, токоограничивающий резистор и катушку расцепителя минимального напряжения, шунтируемую диодом, введен пороговый узел, состоящий из тиристора и подстроечного резистора, вспомогательный замыкающий контакт с кнопкой для его опережающего включения и второй диод, причем пороговый узел подключен параллельно катушке расцепителя минимального напряжения через шунтирующий диод, один из выводов катушки соединен с нулевым проводом через токоограничивающий резистор, а другой подключен к катоду второго диода, анод которого через упомянутый вспомогательный замыкающий контакт подключен к фазовому проводу.

Использование порогового узла, содержащего тиристор и подстроечный резистор, и включенного параллельно катушке распылителя минимального напряжения позволяет обеспечить регулировку параметров расцепителя током, вызванным ЭДС самоиндукции катушки, и повысить точность срабатывания защиты.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет уменьшить влияние гистерезиса, что повышает надежность защиты.

На фиг. 1 показана принципиальная схема автоматического выключателя; на фиг. 2 кривая изменения тока в катушке расцепителя минимального напряжения при однополупериодном выпрямлении при открытом тиристоре, где J_к ток в цепи катушки расцепителя, J_с-а периодическая составляющая тока, обусловленная ЭДС, самоиндукции катушки; на фиг. 3 кривая изменения тока в катушке расцепителя минимального напряжения при закрытом тиристоре.

Автоматический выключатель содержит выпрямительный диод 1, вспомогательный замыкающий контакт с кнопкой для его опережающего включения 2, токоограничивающий резистор 3, исполнительный орган катушку расцепителя минимального напряжения 4, шунтируемую диодом 5, пороговый узел, состоящий из тиристора 6 и подстроечного резистора 7, силовые контакты 8, выводы для подключения питающей сети с нулевым проводом 9 и выводы для подключения защищаемой установки 10.

Первый вывод катушки расцепителя 4 соединен с нулевым проводом через токоограничивающий резистор 3, а второй вывод подключен к катоду диода 1. Анод диода 1 подключен к фазовому проводу через вспомогательный замыкающий контакт 2.

Для поддержки во втором полупериоде тока, вызванного ЭДС самоиндукции от запасенной в катушке 4 энергии, цепочка из диода 5 и порогового узла, состоящего из тиристора 6 и подстроечного резистора 7, подключена параллельно катушке 4.

Устройство работает следующим образом. При нажатой кнопке 2 (вспомогательный замыкающий контакт замкнут) и положительном полупериоде напряжения в сети (плюс на фазе С) диод 5 и тиристор 6 закрыты.

Ток протекает через диод 1, катушку расцепителя 4 и токоограничивающий резистор 3. При отрицательном полупериоде диод 1 закрыт.

Подстроечный резистором 7 регулируем напряжение включения тиристора 6 и, соответственно, контролируемое входное напряжение, отличающееся величиной падения напряжения на токограничивающем резисторе 7.

Это напряжение можно рассчитать по формуле

U_{вкл. п.у} U_у.э+J_{вкл. у.э}R

где U_{вкл. п.у} напряжение включения порогового узла, В;

U _у.э падение напряжения на управляющем переходе тиристора, В;

J_{вкл. у.э} ток включения по управляющему переходу, А;

R сопротивление подстроечного резистора, Ом.

Как только тиристор 6 открывается, ток самоиндукции J с катушки расцепителя 4, протекая через открытый тиристор 6 и диод 5, поддерживает расцепитель минимального напряжения во включенном состоянии (фиг. 2).

При включении выключателя рукояткой (не показана) замыкаются силовые контакты 8, а вспомогательный замыкающий контакт 2 фиксируется во включенном состоянии.

Так как тиристор 6 включен в цепь пульсирующего напряжения, то выключение его происходит в каждый из периодов при уменьшении напряжения и тока через тиристор 6 до значения, при котором не может поддерживаться включенное состояние структуры.

При снижении контролируемого напряжения ниже порогового тиристора 6 закрывается. Ток в цепи тиристора 6 (т. е. ток самоиндукции J_с) падает практически до нуля (фиг. 3) и через катушку расцепителя минимального напряжения 4 протекает только однополупериодный ток, пропускаемый диодом 1.

При этом расцепитель минимального напряжения срабатывает, выключатель отключается, силовые контакты 8 и вспомогательный замыкающий контакт 2 размыкаются.

Если контролируемое напряжение находится выше порога срабатывания тиристора 6, а через катушку расцепителя 4 протекает пульсирующий ток (однополупериодный ток, подпитываемый во втором полупериоде током самоиндукции), то расцепитель минимального напряжения удерживается во включенном состоянии и выключатель включается.

Лабораторные испытания автоматических выключателей с расцепителем минимального напряжения и пороговым узлом, включенным параллельно катушке, показали, что они обладают более высокой стабильностью параметров, чем аналогичные выключатели без порогового узла и возможностью регулировки параметров в условиях производства.