Патент на изобретение №2208867

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для управления выключателями, имеющими электромагнитный привод, снабженный магнитной защелкой и единой катушкой управления на включение и отключение выключателя. Технический результат – повышение надежности функционирования устройства управления выключателем путем введения в схему дополнительных элементов и соединением их новыми связями с известными элементами. Устройство управления выключателем содержит выводы к электромагниту выключателя, к вспомогательному блок-контакту, к источнику питания, к управляющим контактам, реле и отключающий конденсатор. Новым в устройстве является применение двух дополнительных реле, одно из которых силовое, двух конденсаторов, четырех диодов и трех резисторов. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления выключателями, имеющими электромагнитный привод, снабженный магнитной защелкой, с единой катушкой управления на включение и отключение выключателя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство управления вакуумным выключателем (1), выполненное, как правило, в виде отдельного блока и содержащее выводы подключения к электромагнитам управления выключателем, выводы к вспомогательному блок-контакту выключателя, выводы к источнику питания, выводы к управляющим контактам. Устройство также содержит реле и отключающий конденсатор.

Устройство обеспечивает включение выключателя путем замыкания выводов управления кнопкой, подтягиванием контакта реле и прохождением сигнала через замкнутый блок-контакт на катушку электромагнита выключателя. Отключение выключателя производится путем замыкания других выводов управления кнопкой и разряда отключающего конденсатора на катушку электромагнита выключателя.

Недостатки известного устройства заключаются в следующем. При прохождении тока включения через блок-контакт (или контакт-повторитель вспомогательного слаботочного реле), в момент его переключения в разомкнутое положение, в силу недостаточной искрозащищенности, в нем возникает дуга, способствующая в процессе коммутаций либо свариванию контактов, либо их подгоранию и отказу устройства.

Кроме того, в силу особенностей конденсаторного способа отключения (источник ограниченной мощности) и наличия вихревых токов в магнитопроводе привода выключателя, сразу после сброса импульса на включение, выключатель может не отработать цикл ВО (включение – отключение) в случае, если отключающий сигнал будет подан сразу же после окончания сигнала на включение.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства управления выключателем.

Указанная цель достигается тем, что в схему устройства дополнительно введены два реле, причем одно реле выбрано силовым так, что его коммутационная способность достаточна для тока через катушку электромагнита выключателя, нормально разомкнутые контакты силового реле соединены с выводами для подключения к управляющей катушке выключателя и выводами для подключения к источнику питания. Второе реле соединено с выводом для подключения к блок-контакту и с отрицательным выводом источника питания. Цепь из нормально замкнутых контактов обоих реле соединена с выводом к кнопке управления отключением и с первым выводом катушки реле, второй вывод которого через резистор подключен к минусу источника питания. Нормально разомкнутая пара переключающего контакта этого реле подключена к выводу на кнопку управления включением и первому выводу катушки самого реле. Нормально замкнутая пара этого контакта через нормально разомкнутый контакт второго реле соединена с первым выводом катушки силового реле, второй вывод которой соединен с минусовым выводом источника питания. Два переключающих контакта реле соединены с разными обкладками отключающего конденсатора, причем нормально замкнутая пара одного из этих контактов через разделительный диод соединена с плюсовым выводом источника питания, а нормально разомкнутая пара через разделительный диод – с выводом к управляющей катушке электромагнита выключателя, соединенной через нормально разомкнутый контакт силового реле с выводом к минусу источника питания. Нормально замкнутая пара второго контакта через токоограничивающий резистор соединена с выводом к минусу источника питания, а нормально разомкнутая пара – с другим выводом управляющей катушки электромагнита выключателя, соединенным через нормально разомкнутый контакт силового реле с плюсовым выводом к источнику питания. Параллельно выводам к управляющей катушке электромагнита выключателя подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора и переключающего контакта реле, причем нормально замкнутая пара этого контакта соединена с катодом первого диода, анод которого соединен с выводом управляющей катушки электромагнита выключателя, а нормально разомкнутая пара соединена с анодом второго диода, катод которого подключен к тому же выводу управляющей катушки электромагнита выключателя. Параллельно катушке реле в цепи отключения через нормально замкнутую пару переключающего контакта подключен конденсатор, а нормально разомкнутая пара этого контакта соединена с выводом дополнительного резистора, второй вывод которого соединен с другой обкладкой конденсатора, при этом указанная цепь подведена к выводу на минус источника питания.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов в схеме и их новыми связями с известными элементами, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию изобретения “новизна”.

Введение новых вышеописанных элементов в указанной связи с остальными элементами в заявляемом техническом решении, позволяет получить качественно новые режимы работы устройства, что приводит к повышению надежности функционирования устройства в целом. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию “существенные отличия”.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства управления выключателем.

Устройство работает следующим образом. При подаче оперативного питания на выводы 1 и 2, срабатывает реле 6, контакты 11 и 12 которого замыкаются, подготавливая цепь включения выключателя, контакт 18 размыкается, не позволяя пройти сигналу на отключение выключателя, при этом реле 20 обесточено, а нормально разомкнутая пара контактов 22 замыкается, обеспечивая разряд конденсатора 23 на резистор 24. Конденсатор 38 через нормально замкнутые контакты 37 и 39 заряжается до уровня напряжения источника питания, подготавливая устройство к последующему после включения отключению выключателя. Таким образом, блок готов к включению выключателя.

При подаче команды на включение через кнопку 14 и выводы 9 и 15, срабатывает силовое реле 13, обеспечивая прохождение тока через замкнувшиеся контакты 30, 31 и 35, а также через выводы 32 и 34 и катушку электромагнита выключателя 33.

В процессе включения выключателя блок-контакт 4 размыкается, обесточивая реле 6, при этом его контакты 11 и 12 размыкаются и обесточивается реле 13. Контакты 30, 31 и 35 разрывают ток включения выключателя, а контакт 19, замыкаясь, подготавливает цепь отключения выключателя. После размыкания контактов 30, 31 и 35, индуктивный ток катушки электромагнита 33 перебрасывается через диод 28 и нормально замкнутую пару переключающего контакта 27 на емкость 25. Варистор 26 ограничивает амплитудное значение напряжения, до которого заряжается емкость 25.

Отключение выключателя осуществляется путем замыкания цепи через выводы 15 и 17 кнопкой 16. При этом реле 20 срабатывает не сразу, а через время, определяемое сопротивлениями обмотки 20, резистора 21 и емкостью 23. Срабатывание реле 20 обеспечивает разряд конденсатора 38 на катушку электромагнита выключателя 33 через замкнувшиеся контакты 37 и 39. Одновременно происходит переключение контакта 27 реле 20 и через диод 29 сонаправлено с током конденсатора 38, емкость 25 разряжается на катушку электромагнита 33. Ток в катушке электромагнита 33 имеет направление, противоположное току включения, в результате чего выключатель сбрасывается с магнитной защелки и отключается.

Диод 28 не позволяет емкости 25 зарядиться в процессе включения выключателя. Диоды 29 и 36 электрически развязывают между собой емкости 25 и 38. Диод 40 развязывает емкость 38 от источника питания. Резистор 41 ограничивает зарядный ток емкости 38.

Таким образом, емкость 25 запасает в себе электромагнитную энергию катушки 33, высвобождающуюся в процессе снятия включающего сигнала, а варистор 26 ограничивает рост напряжения на емкости 25 на безопасном уровне. Эта же энергия способствует успешному выполнению цикла ВО.

В статическом режиме работы емкость 25 разряжена, а отключение осуществляется за счет энергии емкости 38.

Устройство обеспечивает также возможность работы в режиме блокировки против повторного включения.

При наличии на выводе 17 постоянного сигнала на отключение, выключатель находится в отключенном положении, а блок-контакт 4 замкнут, обмотки 13 и 20 обесточены, а цепь включения подготовлена к работе, при этом контакты 22 и 12 замкнуты, а контакт 18 разомкнут.

После поступления на вывод 9 сигнала на включение, срабатывает силовое реле 13 и включает выключатель 33 замыканием контактов 30, 31 и 35. После включения выключателя размыкается блок-контакт 4, контакты 11 и 12 и реле 13 обесточиваются, контакты 18 и 19 замыкаются, подготавливая реле 20 к включению.

При наличии на выводе 17 сигнала на отключение через время задержки, которое проходит с момента замыкания контактов 18 и 19 и определяется параметрами реле 20, резистора 21 и емкости 23, срабатывает реле 20, отключая выключатель емкостями 25 и 38. Если на выходе 9 сигнал на включение остается поданным, реле 20 становится на самоблокировку через переключившийся контакт 10 и препятствует повторному включению. Повторное включение окажется возможным только после снятия сигнала на включение и возврата схемы в исходное состояние.

При наличии на выводе 9 постоянного сигнала на включение, выключатель включен, блок-контакт 4 разомкнут, контакты 11 и 12 также разомкнуты, контакт 18 замкнут. При этом дальнейшее поступление сигнала на включение заблокировано, а цепи отключения подготовлены к работе.

При подаче сигнала на отключение на вывод 17, срабатывает реле 20, обеспечивая отключение выключателя конденсаторами 25 и 38 и становясь на самоблокировку при сохранении ранее поданного сигнала на включение на вывод 9. Выключатель остается в отключенном положении и может быть включен повторно только после снятия сигнала на отключение с вывода 17.

Заявляемое устройство было опробовано экспериментально и изготовлена опытная партия. Устройства в течение двух лет эксплуатировались с вакуумными выключателями серии TEL в наиболее нагруженных участках распределительных сетей и зарекомендовали себя как помехоустойчивые и надежные.

Источник информации
1. Патент Российской Федерации 2020631, МПК Н 01 Н 33/66 от 30.09.94 г.

Формула изобретения

Устройство управления выключателем, содержащее выводы для подключения к источнику питания, параллельно которым подключена цепь, содержащая блок-контакт выключателя, который разомкнут при включенном выключателе, и обмотку первого реле, отличающееся тем, что параллельно выводам подключены цепь, содержащая кнопку включения, нормально замкнутый контакт переключающего контакта (10) второго реле, нормально разомкнутый контакт которого подключен к первому выводу обмотки второго реле, нормально разомкнутые контакты (11) и (12) первого реле, катушку силового реле, и последовательная цепь из диода (7) и резистора 8, включенная параллельно катушке силового реле; цепь, содержащая кнопку выключения, нормально замкнутый контакт 18 первого реле, нормально замкнутый контакт силового реле, обмотку второго реле и резистор (21), причем параллельно обмотке второго реле подключена последовательная цепь из конденсатора (23) и нормально замкнутого контакта переключающегося контакта (22) второго реле, нормально разомкнутый контакт которого через резистор (24) соединен с отрицательной обкладкой конденсатора (23); цепь, содержащая нормально разомкнутые контакты (30), (31) и (35) силового реле, катушку электромагнита выключателя, параллельно которой подключена цепь из последовательно включенных конденсатора (25) и переключающего контакта (27) второго реле, нормально замкнутый контакт которого подключен к катоду диода (28), анод которого подключен к одному выводу, а нормально разомкнутый контакт которого соединен с анодом диода (29), катод которого соединен с другим выводом катушки электромагнита; цепь, содержащая диод (40), нормально замкнутые пары переключающих контактов (37) и (39) второго реле, подключенный между ними отключающий конденсатор (38) и последовательно соединенный резистор (41), причем нормально разомкнутая пара переключающих контактов (37) через диод (36) соединена с другим выводом катушки электромагнита, а другая нормально разомкнутая пара переключающих контактов (39) соединена с одним выводом катушки электромагнита.

РИСУНКИ