Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_218
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_171009.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=171009&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB171009A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
91 Дата подачи заявки: сентябрь. 16, 1920. Нет, 26.577/20.
Слева полностью видна дюна 15. 1921.
Complete Accented: 10 ноября 1921 г.
Технические характеристики сигнала P10 GY I.
Усовершенствования в области систем распределения электроэнергии и связанные с ними вопросы.
009 Компания TH, L:H BITIsri Tmi(k)ISOX-HOUSTOX COMiPAiX1 LIAMITED, британская компания,
зарегистрированный офис которой находится по адресу: 8, C'nttiion Street, London, L.C. 4, заявляет 5) о
характере данного изобретения (сообщения от General Electric OMPLIV, корпорации, зарегистрированной в
соответствии с законами штата Нью-Йорк, Шотландии, графства Нью-Йорк, США), а именно: наше
изобретение относится к системам распределения электроэнергии и, в частности, к управлению устройствами
прерывания цепи, и его целью является создание системы для автоматического управления повторным
включением устройств прерывания цепи в ответ на условия. в цепях, управляемых указанными устройствами.
Согласно одному из вариантов осуществления нашего изобретения, мы используем вспомогательный
источник напряжения, обычно с более низким потенциалом, чем основной источник питания, для
осуществления автоматического повторного включения автоматического выключателя после его размыкания
в ответ на перегрузку или аналогичную неисправность в цепи нагрузки.
Состояние цепи нагрузки может быть определено путем приложения к ней потенциала вспомогательной цепи
и, следовательно, результирующего тока, который зависит от импеданса цепи нагрузки.
Когда цепь нагрузки находится в заданном состоянии, механизм автоматически приводится в действие для
повторного замыкания автоматического выключателя.
Особенности конструкции и принцип работы будут описаны также со ссылкой на следующее описание,
приведенное в сочетании с прилагаемым чертежом, который демонстрирует предпочтительный вариант
осуществления нашего изобретения и в котором:
На фиг. 1 схематически показано наше изобретение, примененное для управления устройством отключения
цепи в системе распределения переменного тока; фиг. 2 аналогична фиг. 1, но воплощает особенности нашей
системы управления в более наглядной форме; фиг. 3 представляет собой схематическую иллюстрацию
применения принципов нашего изобретения к трехфазной системе переменного тока; и фиг. 4 показывает
схематическое изображение применения принципов нашего изобретения к устройству управления цепью в
системе распределения постоянного тока. На фиг. 1 мы схематически показываем однофазную систему
распределения переменного тока, в которой генератор 1 питает шины 2 и 3, к которым подключены одна или
несколько цепей нагрузки. Для наглядности мы показали одну цепь нагрузки, которая может питать либо
силовую, либо осветительную нагрузку, включающую проводники 4 и 5, соединенные с шинами 2 и 3 через
автоматический выключатель 6.
Под термином «автоматический выключатель» мы подразумеваем любое устройство, прерывающее цепь и
предназначенное для автоматического размыкания и замыкания электрической цепи. Автоматический
выключатель 6 может быть любого известного типа, например, масляный автоматический выключатель с
контактами, погруженными в изолирующую жидкость. Автоматический выключатель размыкается катушкой
отключения 7, которая освобождает удерживающую защелку автоматического выключателя, и замыкается
катушкой замыкания 75 или соленоидом 8; обе эти катушки питаются от любого подходящего источника,
такого как прямые шины 9 и 10. Схема катушки отключения 7 управляется устройством, реагирующим на
заданные 80 аномальных параметров, которое, в качестве иллюстрации, показано как реле перегрузки 11,
подключенное к цепи нагрузки 4 и 0 либо непосредственно последовательно, либо через трансформатор
напряжения 12. 85 С автоматическим выключателем 6 171,009, управляемым им, связан двухпозиционный
вспомогательный переключатель, включающий пару контактов 1:3, другую пару контактов 14 и перемычку 1.5,
причем контакты 1:3 перемычиваются, когда автоматический выключатель замкнут, а контакты 14
перемычиваются, когда автоматический выключатель разомкнут.
Этот двухпозиционный вспомогательный переключатель управляет цепями индикаторных ламп и обычными
кнопочными переключателями дистанционного управления, не показанными на рисунке, а также цепью
катушки отключения 7, поскольку контакты 13 должны быть замкнуты, чтобы замыкать цепь катушки
отключения реле перегрузки 11. Вспомогательный переключатель, связанный с автоматическим
выключателем и включающий пару контактов 16 и соединительный провод 17, управляет цепью повторного
включения автоматического выключателя, как будет описано далее.
Когда автоматический выключатель 6 размыкается в ответ на аномальные условия, подача энергии в катушку
генератора S и, следовательно, повторное включение автоматического выключателя 2.5 6 происходит
автоматически в ответ на условия в цепи нагрузки, и особенно когда импеданс цепи нагрузки имеет заданную
величину.
Таким образом, автоматический выключатель 6 повторно включается только тогда, когда исчезают нештатные
ситуации, вызвавшие его размыкание. По нашему мнению, состояние цепи нагрузки определяется с помощью
вспомогательного источника, потенциал которого может быть таким (наиболее подходящим) для определения
импеданса цепи нагрузки, и предпочтительно таким, чтобы даже незначительные изменения импеданса
нагрузки вызывали существенные изменения испытательного тока, протекающего в цепи нагрузки. Мы
предпочитаем использовать вспомогательный источник снабжения со значительно низким потенциалом, чем
целевой источник. Этот вспомогательный источник электродвижущей силы для системы распределения
переменного тока, как показано на рис. 1, может представлять собой преобразовательное средство,
предпочтительно индуктивно связанное с внутренним источником питания и подключенное к основным
питающим клеммам 2 и 3 или к проводникам 4 и 5 на стороне питания выключателя 6. Трансформатор 18
является понижающим и, следовательно, служит источником низкого потенциала, который в основном
постоянен.
Когда автоматический выключатель 6 замкнут и соединяет цепи нагрузки 4, 5 с основным источником питания
2, 3, мы выводим вспомогательный источник 18 из строя, но 6 (при отключении основного источника от цепи
нагрузки) мы обеспечиваем средства для автоматического включения вспомогательного источника в работу.
Также предусмотрено средство для последующего подключения вспомогательного источника к цепи нагрузки
вместо основного источника (65). Вспомогательная цепь питания, включающая вторичную обмотку
трансформатора 18, проходит от одной стороны вторичной обмотки трансформатора по проводнику 19, через
контакты вспомогательного выключателя 70 16, проводник 20, через средство управления или реле
повторного включения 21, резистивный элемент 22, конденсатор 2:, контакты 24, проводник 25, к главной
шине 2, а затем по проводнику 26 к другой стороне 75 вторичной обмотки трансформатора. Этот
вспомогательный источник питания или вторичная цепь трансформатора 18 обычно разомкнута на контактах
вспомогательного выключателя 16, чтобы сделать вспомогательный источник неэффективным, когда
трансформатор 8 (0) замкнут для подключения цепи нагрузки к основному источнику.
При размыкании выключателя 6 замыкание контактов вспомогательного выключателя 16 замыкает вторичную
цепь питания и делает вспомогательный источник эффективным для пропускания тока низкого потенциала
через описанную выше вторичную цепь.
Следующий шаг — подключить вспомогательный источник IS к нагрузочной цепи, чтобы заменить основной
источник питания на 90°. Это акроинплишиш (с помощью средств управления или реле повторного включения
21, которое входит во вспомогательную цепь питания). Данное средство управления управляет двумя
наборами cOllta.ts 27 95 aiid 28. Контакты 27 разомкнуты, а контакты 28 разомкнуты, когда реле обесточено.
Когда управляющий элемент 21 подается на вспомогательный источник 18, контакты 27 размыкаются, а
контакты 28 (G0) замыкаются, чтобы подключить вспомогательный источник к цепи нагрузки следующим
образом: от одной стороны вторичной обмотки трансформатора 18, проводника 19, через контакты
вспомогательного выключателя 16, проводник 20, управляющий элемент 105 21, резистивный элемент 22,
проводник 29, контакты вспомогательного выключателя 28, проводник 80 к нагрузочному проводнику 5 на
нагрузочной стороне трансформатора 6, через проводник 4 к проводнику 2 и обратно к другой стороне
трансформатора, проводник 26. Наблюдается, что замыкание контактов 28 теперь приводит к повторному
замыканию связи 21 последовательно с цепью нагрузки, питаемой от вспомогательного источника низкого
напряжения 1;5.
Устройство управления 21 должно быть снабжено устройством задержки 32, которое позволяет устройству
управления мгновенно перемещаться при включении для замыкания контактов 28, но при выключении 120 для
замыкания контактов 27 с задержкой по времени.
При желании резистивный элемент 99 можно опустить, но предпочтительно использовать его для корреляции
с изменениями коэффициента мощности, которые могут существовать между цепью нагрузки и
вспомогательным источником, а не в качестве средства ограничения тока.
К средствам управления 21 оперативно относится вспомогательное средство управления b или реле 33,
управляющее контактами 24 и 34.
Контакты 24, входящие в цепь вспомогательного питания и соединенные последовательно с управляющим
устройством 21, обычно замкнуты. Включение управляющего устройства 21 приводит к перемещению
вспомогательного реле 33 в положение под напряжением, при этом контакты 24 разомкнуты, а контакты 34
замкнуты. Эта функция средства управления 21 может быть реализована различными способами, но в
показанной схеме перемещение якоря средства управления при подаче напряжения механически
перемещает якорь вспомогательного реле в положение, позволяющее зацепить контакты.34. Срабатывание
вспомогательного реле размыкает цепь от вспомогательной цепи питания, находящейся в параллельном
соединении с цепью нагрузки, включающей проводники 2,5 и 23, в то время как замыкание контактов 34
замыкает цепь питания вспомогательного реле от отрицательной управляющей шины 10, через контакты
вспомогательного реле 14, теперь замкнутые проводником 16, вдоль проводника 35 через контакты 34,
обмотку реле 33, проводники 36 и 37 к положительной управляющей шине 9.
Вспомогательный реле остается под напряжением и удерживает контакты 24 разомкнутыми, а контакты 34
замкнутыми до тех пор, пока его цепь не будет разорвана на контакте вспомогательного выключателя 14
замыканием выключателя 6.
Вспомогательный источник, подключенный к нагрузке, подает низкое напряжение на цепь нагрузки через
средства управления 21. Этот потенциал существенно ниже потенциала основного источника и создает
тестовый или «щуповой» ток, проходящий через цепь нагрузки и средства управления, который является
мерой импеданса нагрузки. Если импеданс цепи нагрузки окажется низким из-за короткого замыкания, то ток,
протекающий через управляющее устройство 21, будет достаточен для удержания контактов 28 замкнутыми,
а контактов 27 разомкнутыми. По мере увеличения импеданса нагрузки, указывающего на исчезновение
короткого замыкания, ток, протекающий через цепь нагрузки и средства управления, прекращается до тех пор,
пока импеданс не станет таким, что можно безопасно замыкать автоматический выключатель 6. Когда
импеданс достигает этой заданной величины, ток через управляющее устройство 21 становится
недостаточным для поддержания его в рабочем состоянии, и управляющее устройство работает как
быстродействующее устройство, размыкая контакты 28 и замыкая контакты 27 с задержкой по времени.
Вследствие существующей связи между вспомогательным источником низкого потенциала и импедансом
цепи нагрузки, небольшие изменения импеданса нагрузки вызывают изменения тока, протекающего через
средства управления с достаточной точностью, чтобы позволить средствам управления с достаточной
точностью определить, когда исчезло ненормальное состояние, вызывающее открытие реле.
После проверки цепи нагрузки через вспомогательный источник питания и определения возможности
безопасного повторного подключения нагрузки 75 к основному источнику питания, размыкание контактов 28 с
помощью управляющего устройства 21 служит для автоматического отключения вспомогательного источника
напряжения 18 от цепи нагрузки. Устройство управления 80 21 также замыкает свои контакты 27, чтобы
замкнуть цепь от отрицательной управляющей шины 10 через контакты вспомогательного переключателя 14,
проводник 3,5, контакты 34, удерживаемые в замкнутом состоянии вспомогательным 3-3, через контакты 27,
замкнутые устройством управления 21, через проводник 39, через реле 40 и проводник 37 к положительной
управляющей шине 9. Завершение работы этой цепи активирует реле 40, которое мгновенно срабатывает на
90 (освобождает свои контакты 41). Замыкание контактов 41 завершает цепь питания катушки 8, которая
затем приводит в действие автоматический выключатель в замкнутое положение, чтобы повторно подключить
цепь нагрузки 5 к основному источнику питания.
Замыкание выключателя 6 размыкает контакты вспомогательного выключателя 14, обесточивая
вспомогательное реле 3:3 и реле 40.
Для обеспечения надежного замыкания выключателя 6 вводится временная задержка между включением
реле 40 и размыканием его контактов 41.
Таким образом, из приведенного выше описания становится очевидно, что мы можем эффективно управлять
автоматическим повторным включением автоматического выключателя в ответ на условия цепи нагрузки,
которую он контролирует, благодаря чему выключатель будет оставаться открытым до тех пор, пока
существуют нештатные ситуации, но автоматически отключается, когда нештатные ситуации исчезают.
Размыкание автоматического выключателя отключает цепь нагрузки от основного источника питания и
заменяет основной источник питания вспомогательным источником с существенно более низким
потенциалом, который подключен к цепи нагрузки. Затем этот вспомогательный источник создает небольшой
ток, проходящий через цепь нагрузки и последовательно включенное средство управления. Устройство
управления измеряет импеданс цепи нагрузки, и когда импеданс нагрузки достигает заданного значения 125,
устройство управления автоматически отключает вспомогательный источник и замыкает автоматический
выключатель, чтобы повторно подключить нагрузку к основному источнику питания.
На рис. 2 показана система управления, воплощающая модифицированную форму нашего изобретения,
примененную к системе, изображенной на рис.
1.
В данной конфигурации вместо управления средствами управления 21 для подключения вспомогательного
источника питания 18 к цепи нагрузки от этого вспомогательного источника питания, мы устанавливаем на
средства управления вспомогательную обмотку 42, которая питается от постоянного тока или отдельного
источника управления.
Когда автоматический выключатель 6 размыкается в ответ на нештатные ситуации, вспомогательный
переключатель 1,5 размыкает контакты 13 и замыкает контакты 14.
Контакты 14, замыкая цепь, замыкают цепь от отрицательной управляющей шины 10 через контакты 14,
проводник 43, обмотку 42 управляющего элемента 21, проводник 44, резистор 45, проводник 37 к
положительной управляющей шине 9. Замыкание этой цепи при размыкании выключателя 6 приводит к
подаче напряжения на обмотку 42, в результате чего она перемещает управляющее устройство 21 для
замыкания контактов 28 и размыкания контактов 27.
Эта операция управляющего устройства 21 посредством обмотки 42 соединяет вспомогательный источник 18
низкого потенциала с цепью нагрузки 4, 5 через основную обмотку управляющего устройства 21. Затем
управляющее устройство получает питание через свою основную обмотку 3S5, чтобы удерживать контакты 28
замкнутыми, а контакты 27 разомкнутыми. Замыкание контактов 28 соединяет вспомогательный источник с
нагрузкой путем замыкания цепи от одной стороны вторичной обмотки трансформатора IX, проводника 46,
средства управления 21, резистора 22, контактов 28, проводника 30, предохранителя 47 к проводнику
нагрузки 5, затем через нагрузку 31 к проводнику 4, главной шине 2 и проводнику 26 к другой стороне
вторичной обмотки.
Предохранитель 47 предназначен для защиты оборудования, работающего от источника низкого напряжения,
от воздействия высокого потенциала от основного источника. Аналогичным образом этот предохранитель
может использоваться в системе, показанной на рис. 1.
В данной модификации вспомогательное реле 33 срабатывает тем же способом, что и в системе на рис. 1,
замыкая свои контакты 34 при подаче напряжения на управляющее устройство 21 5. В модифицированной
схеме вспомогательные контакты реле 24 не требуются, поскольку устройство управления изначально не
запитано от вспомогательного источника I S. Замыкание контактов 234 замыкает цепь питания
вспомогательного реле 33, подключенного к обмотке 42 от проводника 43, через проводник 48, контакты 34,
реле 33 к проводнику 44, и поскольку обмотка 42 имеет высокое сопротивление по сравнению с обмоткой реле
65, замыкание контактов 34 служит для закорачивания обмотки 42. Таким образом, реле 33 удерживается под
напряжением через свои контакты 34 до тех пор, пока вспомогательный выключатель 15 не разомкнет свои
контакты 14 замыканием выключателя 70 6.
В системе, показанной на рис. 1, когда импеданс нагрузки достигает заданного значения, ток через основную
обмотку управляющего элемента 217,5 падает до значения, недостаточного для поддержания контактов 27 в
разомкнутом состоянии, и поэтому управляющий элемент срабатывает, замыкая контакты 27 и размыкая
контакты 2 с задержкой по времени, как описано ранее. Размыкание контактов 28 отключает вспомогательный
источник 18 от цепи нагрузки, а замыкание контактов 27 замыкает цепь включения реле 40, что приводит к
повторному включению выключателя 6, как было описано ранее в пункте 8.5.
В системе управления, показанной на фиг. 1 и 2, вместо обеспечения задержки времени при срабатывании
управляющего элемента 21 для замыкания его контактов 27, контакты 90 27 могут быть замыканы мгновенно,
чтобы замкнуть цепь питания отдельного реле задержки времени, которое по истечении определенного
временного интервала замкнет цепь питания реле 40. 95 На рис. 3 представлена схема, иллюстрирующая
принципы работы нашей системы управления автоматическими выключателями, изменяющими давление
масла в системах трехфазного тока.
Для большей ясности мы обозначили лишь часть нашей системы управления, подразумевая, что она состоит
из оборудования для каждой фазы, аналогичного схеме, показанной на рис. 1 или 2. В системе, изображенной
на рис. n3, основным источником трехфазного переменного тока j o является генератор 49, питающий шины
50, 51 и 52, к которым через масляный выключатель 56 подключены цепи нагрузки 5, 54, 55. Вспомогательный
источник низкого напряжения 110 В включает трансформатор 57, который может быть подключен к основному
источнику питания любым способом; один из способов показан на рисунке, где первичная обмотка соединена
по схеме «треугольник», а вторичная — по схеме «звезда». Устройство управления 115 21, соответствующее
каждой фазе, предназначено для подключения вспомогательного источника к току нагрузки через контакты 28
при размыкании выключателя и для управления повторным включением выключателя через контакты 120 27,
как было описано ранее. Автоматический выключатель 56 размыкается при возникновении неисправности в
любой фазе и повторно замыкается управляющим устройством, контролирующим эту фазу, причем цепь
повторного замыкания включает контакты 27 из 12,5 каждого управляющего устройства последовательно.
В случаях 171,009, когда трехфазная цепь нагрузки управляется автоматическим выключателем в каждой
фазе, будут использоваться три дублирующие системы управления, аналогичные случаям 1 или 2.
Хотя мы продемонстрировали применение нашей системы управления к системам распределения
переменного тока, эта система в равной степени применима и к системам распределения постоянного тока.
На рис. 4 10 шин 58 и 59 подключены к основному источнику постоянного напряжения и соединены с этим
основным источником через автоматический выключатель G0 цепью нагрузки 61, 62.
Для наглядности мы показали автоматический выключатель 60 в виде резистора, который удерживается в
замкнутом положении рабочим затвором или катушкой 63. Цепь включения катушки 60 проходит от одной
стороны основного источника питания или стороны питания выключателя 60, например, по проводнику 61,
через рабочую или замыкающую катушку 63, контакты 64 реле 65, через проводник 66, контакты 27
управляющего устройства 21, через проводник 67 к другой стороне основного источника питания, например,
по проводнику 62. В нормальных условиях, когда выключатель 60 замкнут, контакты 63 замыкаются реле, а
контакты 27 замыкаются управляющим устройством 21, так что катушка 63 находится под напряжением, и
выключатель остается замкнутым. Автоматический выключатель 60 управляет вспомогательным
выключателем 68, который размыкается при замыкании выключателя.
При возникновении условий abtnorlna i con35) в цепи нагрузки 61, 62 реле 630 срабатывает, размыкая
контакты 64.
При этом цепь (потерянной катушки 63) размыкается, и автоматический выключатель 60 срабатывает,
отключая нагрузку 70 от основного источника питания 58,59. Согласно нашему изобретению, основной
источник питания теперь заменяется вспомогательным источником питания со значительно более низким
напряжением, чем основной источник, и этот вспомогательный источник подключен к цепи нагрузки через
средство управления, которое измеряет импеданс нагрузки.
Вспомогательным источником низкого потенциала может быть батарея или, как показано на рисунке,
мотор-генераторная установка -i, обмотки 72 и 78 которой могут быть подключены к основным шинам питания
58 и 59 для поддержания определенной связи между полярностями основного и вспомогательного
источников. Якорь генератора также подключен к основным шинам питания предпочтительно через
переключатель 74, который при желании может автоматически управляться работой выключателя X80.
Когда автоматический выключатель 60 размыкается, как показано на рис. 4, вспомогательный выключатель 68
замыкается, и цепь замыкается с одной стороны вспомогательного источника через проводник 75,
вспомогательный выключатель 68, проводник 76, к средствам управления 21, 65, затем через проводник 77,
через контакты 24, замкнутые вспомогательным реле 83, проводники 78 и 79, к другой стороне
вспомогательного источника. Как было описано ранее, замыкание этой цепи активирует управляющие
элементы 21, которые размыкают контакты 27' и замыкают контакты 28.
Замыкание контактов 28 соединяет вспомогательный источник 71 с цепью нагрузки через средство
управления 221 следующим образом: 75 от вспомогательного источника 71, проводника 75, вспомогательного
выключателя 68, проводника 76, средства управления 21, контактов 28, проводника 80, нагрузочного
проводника 61, нагрузки 70, нагрузочного проводника 62, проводника 79, обратно к вспомогательному
источнику 80. Включение средства управления 21 активирует вспомогательное реле 33, как и прежде, для
размыкания контактов 24 и размыкания контактов 34. Контакты 24 размыкают ту часть цепи от
вспомогательного источника J.P5 i1, включая проводники 77 и 79, которая подключена к нагрузке, а замыкание
контактов 34 замыкает ток питания вспомогательного реле 33, удерживая его в незаряженном положении. Эта
цепь 1 (проводится от одной стороны вспомогательного источника 71 к проводнику 79, проводнику J8,
контактам реле 3: 834, проводнику 76, через переключатель вспомогательного источника 68, к другой стороне
вспомогательного источника.
Низковольтный вспомогательный источник 71 теперь работает таким образом, что через цепь нагрузки и
последовательно включенные средства управления 21 проходит измерительный или тактильный ток для
измерения импеданса цепи нагрузки. В данном случае импеданс цепи нагрузки представляет собой
исключительно промежуточное омическое сопротивление, поскольку реактивная составляющая практически
равна нулю. Когда импеданс цепи нагрузки 105 достигает заданного значения, ток, протекающий через
средство управления 21, падает до значения, при котором контакты 27 размыкаются, а контакты 28
размыкаются либо мгновенно, либо с задержкой. Эта операция управления 110 автоматически замыкает цепь
питания катушки замыкания 68, описанную через контакты 64, которые замыкаются реле 65, как только
размыкается выключатель, и контакты 27, которые замыкаются при срабатывании устройства управления.
Вспомогательный источник 7I отключается от цепи нагрузки, и основной источник питания снова
подключается к нагрузке посредством автоматического включения автоматического выключателя 60.
Датировано 14 сентября 1920 года.
ДЖИОИН ГРЕЙ, Кэннон-стрит, 83, Лондон, E.C. 1, 125, агент заявителей.
- 171 009 ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области систем распределения электроэнергии и связанные с ними вопросы.
Мы, компания «Британская Томсон-Хьюстон Лимитед», британская компания, зарегистрированный офис
которой находится по адресу: Кэннон-стрит, 83, Лондон, Восточный округ 4, настоящим заявляем о характере
данного изобретения (сообщение от компании «Генеральная электроника», корпорации, учрежденной в
соответствии с законами штата Нью-Йорк, Шенектади, округ Шенектади, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты
Америки), и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем
заявлении:
Наше изобретение относится к системам распределения электроэнергии, и в частности к управлению
устройствами отключения цепи, и его целью является создание усовершенствованной системы для
автоматического управления повторным включением устройств отключения цепи в ответ на условия в цепях,
управляемых указанными устройствами.
Согласно одному из вариантов осуществления нашего изобретения, мы используем вспомогательный
источник напряжения, обычно с более низким потенциалом, чем основной источник питания, для
автоматического повторного включения автоматического выключателя после его размыкания в ответ на
перегрузку или аналогичную неисправность в цепи нагрузки.
Состояние цепи нагрузки можно определить, подав на нее потенциал вспомогательного источника и
зафиксировав результирующий ток, который зависит от импеданса цепи нагрузки.
Когда цепь нагрузки находится в заданном состоянии, механизм автоматически приводится в действие для
повторного замыкания автоматического выключателя.
Особенности конструкции и способ работы будут понятны из следующего описания, приведенного в сочетании
с чертежом, прилагаемым к предварительному описанию, на котором показан предпочтительный вариант
осуществления нашего изобретения, и в котором:
На фиг. 1 схематически показано наше изобретение, примененное для управления устройством отключения
цепи в системе распределения переменного тока; фиг.
2
Подобен рис. 1, но воплощает в себе особенности нашей системы управления в модифицированной форме.
На фиг. 3 представлена схематическая иллюстрация применения принципов нашего изобретения к
трехфазной системе переменного тока; а на фиг. 4 схематически показано применение принципов нашего
изобретения к устройству управления цепью системы распределения постоянного тока.
На рис. 1 схематически показана однофазная система распределения переменного тока, в которой генератор
1 питает шины 2 и 3, к которым подключена одна или несколько цепей нагрузки. Для наглядности показана
схема 6, представляющая собой цепь нагрузки, которая может питать либо силовую, либо осветительную
нагрузку, состоящую из проводников 4 и подключенную к шинам 2 и 3 через автоматический выключатель 6.
Под термином «автоматический выключатель» мы подразумеваем устройство автоматического отключения
цепи, предназначенное для автоматического размыкания и замыкания электрической цепи. Автоматический
выключатель 6 может быть любого хорошо известного типа, например, полностью масляный автоматический
выключатель с контактами, погруженными в 7 изолирующую жидкость. Автоматический выключатель
размыкается катушкой отключения 7, которая освобождает удерживающую защелку автоматического
выключателя, и замыкается катушкой отключения или соленоидом 8, причем обе эти катушки 80 питаются от
любого подходящего источника, такого как шины постоянного тока 9 и 10. Цепь катушки отключения 7
управляется устройством, реагирующим на заданные аномальные условия, которое, как показано на
иллюстрации 85, представляет собой реле перегрузки 11, подключенное к цепям нагрузки 4 и 5 либо
непосредственно последовательно, либо через трансформатор тока 12.
С автоматическим выключателем 6 9j, управляемым им, связан двухпозиционный вспомогательный
переключатель, включающий пару контактов 13, другую пару контактов 14 и перемычку 15, при этом контакты
1-3 перемычиваются, когда автоматический выключатель 9g замкнут, а контакты 14 перемычиваются, когда
автоматический выключатель разомкнут.
Этот двухпозиционный вспомогательный переключатель управляет цепями индикаторных ламп и обычными
кнопочными переключателями дистанционного управления 1(0), которые не показаны, а также цепью катушки
отключения 7, поскольку контакты 13 должны быть замкнуты, чтобы реле перегрузки 11 могло замкнуть цепь
катушки отключения. Вторичный вспомогательный выключатель, связанный с автоматическим выключателем
и включающий пару контактов 16 и соединительный элемент 17, управляет цепью повторного включения
автоматического выключателя, как будет описано далее. 110 Когда автоматический выключатель 6
размыкается в ответ на нештатные условия, происходит автоматическое включение замыкающей катушки S и,
следовательно, повторное включение автоматического выключателя 6 в ответ на условия в цепи нагрузки,
особенно когда импеданс цепи нагрузки имеет заданную величину.
Таким образом, автоматический выключатель 6i отключается только после устранения нештатных ситуаций,
вызвавших его срабатывание. В нашем изобретении состояние цепи нагрузки определяется с помощью
вспомогательного источника, потенциал которого может быть выбран таким образом, чтобы он был наиболее
подходящим для определения импеданса цепи нагрузки, и предпочтительно таким, чтобы небольшие
изменения импеданса нагрузки вызывали существенные изменения испытательного тока, протекающего в
цепи нагрузки. Мы предпочитаем использовать вспомогательный источник снабжения со значительно
меньшим потенциалом, чем основной источник. Этот вспомогательный источник электродвижущей силы для
всех систем распределения переменного тока, таких как показано на рис. 1, может представлять собой
трансформатор, предпочтительно индуктивно связанный с основным источником питания и соединенный с
другими шинами питания и:3 или с проводниками 4 и 5 на стороне питания выключателя 6. Трансформатор 18
является понижающим и, следовательно, служит источником низкого потенциала, который остается
практически постоянным.
Когда автоматический выключатель G находится близко к цепи нагрузки 4, 5 и основному источнику питания 2,
3, мы делаем вспомогательный источник 18 неэффективным, но при отключении основного источника от цепи
нагрузки мы обеспечиваем средства для автоматического отключения, делая вспомогательный источник
эффективным. Также предусмотрены средства для подключения вспомогательного источника к цепи нагрузки
вместо основного источника. Вспомогательная цепь питания, включающая вторую обмотку трансформатора
18, проходит от одной стороны вторичной обмотки трансформатора вдоль проводника 19, через контакты
вспомогательного выключателя 16, проводник 20, средство управления или реле 21, резистивный элемент 22,
проводник 23), контакты 24, проводник 25, к главной шине 2, а затем по проводнику 26 к другой стороне
вторичной обмотки трансформатора. Эта вспомогательная цепь питания 5,5 или вторичная цепь
трансформатора 18 обычно разомкнута на контактах вспомогательного выключателя 16, что делает
вспомогательный источник неэффективным, когда выключатель 6 замкнут для подключения цепи нагрузки
(50) к основному источнику.
При открытии E! В случае с выключателем 6, замыкание контактов вспомогательного выключателя 16
замыкает вторичную или вспомогательную цепь питания и делает вспомогательный источник эффективным
для циркуляции тока низкого потенциала через 65 во вторичной цепи, описанной выше.
Следующий шаг — подключение вспомогательного источника 18 к цепи нагрузки для замены основного
источника. Это достигается с помощью средств управления или повторного включения резистора 70 Ом (21
В), который входит во вспомогательную цепь питания. Данное средство управления управляет двумя
группами контактов 27, 2-м и 28. При обесточивании реле контакты 27 замыкаются, а контакты 28
размыкаются. Когда управляющее устройство 21 активируется от вспомогательного источника 18, контакты 27
размыкаются, а контакты 28 размыкаются для подключения вспомогательного источника к цепи нагрузки
следующим образом: с одной стороны 80 вторичной обмотки трансформатора 18, конденсатора 19, через
контакты 16 вспомогательного выключателя, проводник 20(, управляющее устройство 21, резистивный
элемент 22, проводник 29, контакты 28, проводник 30 к цепи нагрузки 8.
Проводник 5 проходит со стороны нагрузки выключателя 6, затем через нагрузку 31 к проводнику 4, к шине 2 и
обратно к другой стороне вторичной обмотки трансформатора по проводнику 26. Замечено, что замыкание
контактов 28 на 90° теперь соединяет реле повторного включения 21 последовательно с цепью нагрузки,
питаемой от вспомогательного источника низкого напряжения. Устройство управления 21 максимально
снабжено замедляющим устройством 93 312, позволяющим устройству управления мгновенно перемещаться
при подаче напряжения для замыкания контактов 28, но при отключении напряжения — для замыкания
контактов 27 с задержкой по времени.
При желании резистивный элемент 22 100 можно опустить, но предпочтительно использовать его для
коррекции колебаний коэффициента мощности, которые могут существовать между цепью нагрузки и
вспомогательным источником, а не в качестве средства ограничения тока 105.
К средствам управления 21 функционально относятся вспомогательные средства управления или контакты
управления реле 3)3 24 и 34.
Контакты 24 находятся во вспомогательной цепи питания последовательно с управляющим устройством 21 и
нормально замкнуты. Включение управляющего устройства 21 приводит к перемещению вспомогательного
реле W3 в положение включения, при котором контакты 24 разомкнуты, а контакты 34 замкнуты. Эта функция
средства управления 21 может быть реализована различными способами, но в показанной схеме
перемещение якоря средства управления, когда 120 заряжен, механически перемещает якорь
вспомогательного реле в положение, позволяющее задействовать контакты 24. Эта работа вспомогательных
реле открывает путь от вспомогательной цепи питания 125, которая шунтирована к цепи нагрузки 11, включая
проводники 925 и 23, в то время как замыкание контактов 34 замыкает цепь питания вспомогательного реле от
отрицательной управляющей шины 10, через контакты вспомогательного реле 14, теперь замкнутые
контактами 16, вдоль проводника 3a, через контакты 34, обмотку реле 33, проводники 36 и 37 к положительной
управляющей шине 9.
Вспомогательное реле теперь остается под напряжением, удерживая контакты 24 разомкнутыми, а контакты
34 замкнутыми, до тех пор, пока его цепь не будет разорвана на контакте вспомогательного выключателя 14
замыканием выключателя 6.
Вспомогательный источник 1S, подключенный теперь к нагрузке, подает низкий потенциал в цепь нагрузки
через последовательно соединенные средства управления 21. Этот потенциал значительно ниже потенциала
основного источника и вызывает прохождение контрольного или «щупового» тока через цепь нагрузки,
который является мерой импеданса нагрузки. Если импеданс цепи нагрузки окажется низким (2,5 Ом) из-за
короткого замыкания, то ток, протекающий через управляющее устройство 21, будет достаточен для
удержания контактов 28 замкнутыми, а контактов 27 разомкнутыми. По мере увеличения импеданса нагрузки,
указывающего на исчезновение короткого замыкания, ток, протекающий через цепь нагрузки и средства
управления, уменьшается до тех пор, пока импеданс не станет таким, что можно безопасно замыкать
автоматический выключатель 6. Когда импеданс достигает заданного значения, ток через управляющее
устройство 21 становится недостаточным для поддержания его в рабочем состоянии, и управляющее
устройство работает как устройство, реагирующее на пониженный ток, размыкая свои контакты 28 и замыкая
контакты 27 с небольшой задержкой.
Вследствие существующей зависимости между вспомогательным источником низкого потенциала и
импедансом нагрузочной цепи, небольшие изменения импеданса нагрузки вызывают изменения тока,
протекающего через средства управления, достаточно значительные, чтобы позволить средствам управления
с точностью определить момент исчезновения неисправного состояния, вызвавшего срабатывание
выключателя.
Проверив цепь нагрузки через вспомогательный источник питания и определив, что безопасно повторно
подключить нагрузку к основному источнику питания, размыкание контактов 28 управляющим устройством 21
служит для автоматического отключения вспомогательного источника потенциала 18 от цепи нагрузки.
Управляющий элемент 21 также замыкает свои контакты 27, чтобы замкнуть цепь от отрицательной
управляющей шины 10 через контакты вспомогательного переключателя 14, контакты проводника 35) 34;
удерживаемые в замкнутом состоянии вспомогательным элементом 33, через контакты 27, замкнутые
управляющим элементом 21, через проводник 39, через реле 40 65 и проводник 37 к положительной
управляющей шине 9. Замыкание этой цепи активирует реле 40, которое мгновенно замыкает свои контакты
41. Замыкание контактов 41 замыкает цепь питания катушки 8, которая затем приводит в действие
автоматический выключатель в замкнутое положение, чтобы повторно подключить цепь нагрузки к основному
источнику питания.
Замыкание выключателя 6 размыкает 75 контактов вспомогательного выключателя 14, обесточивая
вспомогательное реле 33 и реле 40. Для обеспечения надежного замыкания выключателя 6 между
отключением реле 80 40 и размыканием его контактов l1 вводится временная задержка.
Таким образом, из приведенного выше описания следует, что мы можем эффективно управлять
автоматическим повторным включением автоматического выключателя в ответ на условия цепи нагрузки,
которую он контролирует, благодаря чему выключатель будет оставаться разомкнутым до тех пор, пока
существуют нештатные ситуации, но автоматически повторно включаться, когда нештатные ситуации
исчезнут. Размыкание автоматического выключателя отключает цепь нагрузки от основного источника
питания и заменяет основной источник питания вспомогательным источником с существенно более низким
потенциалом, который подключен к цепи нагрузки. Затем этот вспомогательный источник вызывает
прохождение аналогичного тока через цепь нагрузки и последовательно включенное средство управления.
Устройство управления измеряет импеданс цепи нагрузки, и когда импеданс нагрузки достигает заданной
величины, устройство управления автоматически отключает вспомогательный источник и замыкает
автоматический выключатель, чтобы повторно подключить нагрузку к основному источнику питания.
На рис. 2 показана система управления, воплощающая модифицированную форму нашего изобретения,
примененную к системе 1i--.
1. В данном случае, для управления средствами управления, 21, для подключения вспомогательного
источника питания IS к цепи нагрузки, перед вспомогательным низковольтным источником питания мы
устанавливаем вспомогательную обмотку 42 на средствах управления, которые питаются от прямого тока или
Соседние файлы в папке патенты