[go: up one dir, main page]

WO2017034444A1 - Method for preventing arcing between contacts of switching equipment - Google Patents

Method for preventing arcing between contacts of switching equipment Download PDF

Info

Publication number
WO2017034444A1
WO2017034444A1 PCT/RU2016/050025 RU2016050025W WO2017034444A1 WO 2017034444 A1 WO2017034444 A1 WO 2017034444A1 RU 2016050025 W RU2016050025 W RU 2016050025W WO 2017034444 A1 WO2017034444 A1 WO 2017034444A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contacts
circuit
capacitor
switching equipment
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2016/050025
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович ШПИТАЛЬНЫЙ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2017034444A1 publication Critical patent/WO2017034444A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02Details
    • H01H33/59Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switch and not otherwise provided for, e.g. for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the AC cycle

Definitions

  • the invention relates to the fields electrical engineering, electroautomatics, telemechanics and designed to protect the switching contacts equipment from arc discharges during short circuit and opening electrical circuits.
  • Technical result from application of the invention is to reduce dimensions of switching equipment, in use faster devices in increasing reliability and longer contact life switching equipment up to the maximum mechanical wear of switching mechanisms devices.
  • Switching equipment special designs, for example, with reinforced contacts
  • the first two methods guarantee high reliability through design measures during development switching equipment, but quite exotic, roads are characterized by increased dimensions and increased power coil control.
  • the third method is inferior in reliability due to application of semiconductor devices in switching circuits.
  • Combined circuits for example, a varistor plus an RC circuit.
  • Protective circuits may include:
  • spark suppression chains has the following disadvantages. Spark protection circuits are under continuous operation. Operating voltage, resulting in circuit reliability protection falls over time. Short circuit in spark chain protection likely to disrupt protected circuit. Application of protection circuit with diode involves the inclusion of a certain polarity in the circuit, and the reliability of such a scheme will depend on the reliability semiconductor element, that is, a diode.
  • the prototype and the claimed invention have following similar salient features, two groups pins, a capacitor that is used as spark chain, the circuit that connects to capacitor to discharge before the next cycle switching load.
  • Inductive load circuits required the use of a large capacitor rated high voltage.
  • the purpose of the invention to reduce or eliminate destructive arc discharge (spark) between contacts switching device switching active or inductive loads in the DC circuit and so way to significantly increase the service life switching device, improve EMC, increase reliability of the protection circuit due to exclusion semiconductor elements in contact circuits, increase reliability due to the fact that protection circuits are under voltage only during transients during switching time, ensure non-polar inclusion of the circuit protection, reduce the size of the protection elements.
  • spark destructive arc discharge
  • the method prevent arcing between contacts switching equipment, proceed as follows.
  • the load circuit include inductance (inductor), if the load is not inductive or inductance not enough to fulfill the goal, this circuit element is required in order to prevent damage to contacts of switching equipment during their short circuit.
  • Inductance in the load circuit delays development of an arc discharge when conditions for breakdown of the gap between contacts when they approach each other and bounce.
  • Use an additional device, changeover contact which connects the protective circuit parallel to the main contacts of the switching hardware after switching contacts equipment reliably closed.
  • Use a protective circuit consisting of a parallel capacitor and voltage protection element.
  • the protective circuit is connected parallel to the main contacts of the switching devices after the contacts of the main device have already been reliably closed so that the protective capacity circuit did not work on the destruction of contacts at the time of their short circuits, for the same reason, at the time of connection contacts of the additional device, protective capacity The circuit must be discharged.
  • Protective circuit capacitor starts to fulfill its function at the moment of opening contacts of protected switching equipment, such so that the voltage across the capacitor of the protection circuit grows slower than the voltage value, which required for the breakdown of the increasing gap between breakable contacts. Slew rate on the capacitor depends on the current in the circuit and the capacitance capacitor and does not depend on the magnitude of the inductance in load circuit. Capacitor Resistance worsens its work, which is taken into account when choosing the type capacitor in the protection circuit.
  • a protection element is used according to voltage that limits the voltage to capacitor and on the contacts of the switching equipment in permissible working limits.
  • Security Feature voltage absorbs all remaining energy inductance after part of the energy the inductance is expended on the charge capacitor circuit protection and dissipation in the core inductance.
  • higher voltage at which the limitation occurs in protection chains the faster transients end at the stage of disconnecting the load. From protection element to voltage does not require high speed thanks to a parallel capacitor.
  • Changeover contact additional devices disconnect (open) from the circuit power supply at zero or low current in the circuit load and at zero or low voltage on contacts of the additional device. After shutdown (open) from the power circuit of the changeover contact option device, changeover contact option device closes the capacitor circuit protection through the discharge circuit. Discharge Circuit Parameters chosen so that the capacitor protection circuit completely discharged until the next connection protection to the contacts of switching equipment. An additional device is chosen so that his contacts were transient current resistant in the protection circuit.
  • FV1 - voltage protection element preferably a varistor
  • R1 is a bit chain, preferably resistor or series resistor and inductor;
  • L1 is the inductance for the load circuit.
  • the load may include a combination of resistive, inductive loads and engines. Circuit elements are switched in sequences as described.
  • inductance choke
  • steel core if load is not is inductive or its inductance is not enough to achieve the goal.
  • additional contacts may be used switching equipment and RC chains, type devices timers installed on contactors, software control through controllers.
  • varistors As a voltage protection element suppressors, varistors, arresters can be used.
  • Relay contacts cannot be bridged. In equipment relays are placed on blocks in an amount of up to 32 pieces, maybe more. Relay performance affects hardware parameter as channel delay command transfers. Relay contacts are used in circuits. DC 220V.
  • the load may be the control coil of a powerful switch is used, steel core coil inductance can reach values of 50H. The current in the coil can be up to 0.25A. Without protection, with a steady current of 0.125A through load with inductance 50H, relay contacts fully fail after 700 shifts. Without protection, when steady current 0.25A through load inductance 50H, relay contacts completely fail after 10 switchings.
  • a protection circuit consisting of from a capacitor with a capacity of 0.2 ⁇ F, a varistor with a working voltage for direct current 350V, discharge circuit in the form of a 0.25W resistor and a nominal value of 200kOhm.
  • the protection circuits are respectively switched by contacts of the second similar relay, delays on switching off which formed by RC chains.
  • With protection circuit with steady current 1.0A through a load of inductance 50H, after 4000 switching, on the contacts of both relays damage is not observed. Contact damage was evaluated electrically, i.e. resistance was measured contacts with an ohmmeter, as well as a visual way through microscope after complete disassembly of the tested relays.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Relay Circuits (AREA)
  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

A method for preventing arcing between contacts of switching equipment requires the use of an additional switching device. The additional switching device has switching contacts and switches a protective circuit. The protective circuit consists of, connected in-parallel, a capacitor, a voltage protection device and a discharge circuit to be switched. The connection and disconnection of the protection circuit, in-parallel to the switching equipment contacts to be protected, is carried out in a strict sequence. In order to enhance protection effectiveness, an inductance is introduced into load circuits.

Description

Способ предотвращения образования дуги между контактами коммутационной аппаратуры A method of preventing arcing between             switching equipment contacts

Изобретение относится к областям электротехники, электроавтоматики, телемеханики и предназначено для защиты контактов коммутационной аппаратуры от дуговых разрядов при замыкании и размыкании электрических цепей. Технический результат от применения изобретения заключается в уменьшении габаритов коммутационной аппаратуры, в использовании более быстродействующих устройств, в повышении надежности и увеличении срока службы контактов коммутационной аппаратуры вплоть до максимального механического износа механизмов коммутационного устройства. The invention relates to the fields                 electrical engineering, electroautomatics, telemechanics and                 designed to protect the switching contacts                 equipment from arc discharges during short circuit and                 opening electrical circuits. Technical result from                 application of the invention is to reduce                 dimensions of switching equipment, in use                 faster devices in increasing                 reliability and longer contact life                 switching equipment up to the maximum                 mechanical wear of switching mechanisms                 devices.

Для увеличения срока службы коммутационной аппаратуры применяют: To increase the switching life                 equipment used:

1. Коммутационную аппаратуру специальной конструкции, например, с усиленными контактами; 1. Switching equipment special                 designs, for example, with reinforced contacts;

2. Магнитный обдув контактов коммутационной аппаратуры; 2. Magnetic blowing of contacts of switching equipment;

3. Включение полупроводниковых приборов в цепь контактов; 3. The inclusion of semiconductor devices in                 circuit of contacts;

4. Искрогасящие цепи, устанавливаемые параллельно контактам реле или параллельно нагрузке. 4. Spark suppression chains installed                 parallel to relay contacts or parallel to load.

Первые два способа гарантируют высокую надежность за счет конструктивных мер при разработке коммутационной аппаратуры, но достаточно экзотичны, дороги, отличаются увеличенными размерами и увеличенной мощностью катушки управления. The first two methods guarantee high                 reliability through design measures during development                 switching equipment, but quite exotic,                 roads are characterized by increased dimensions and increased                 power coil control.

Третий способ уступает по надёжности из-за применения полупроводниковых приборов в цепях коммутации. The third method is inferior in reliability due to                 application of semiconductor devices in switching circuits.

Промышленная электротехника ориентируется на не дорогую, стандартную коммутационную аппаратуру, поэтому применение искрогасящих цепей является наиболее распространенным способом гашения дуговых разрядов на контактах.Industrial electrical engineering focuses on                 not expensive, standard switching equipment,                 therefore the use of spark suppression chains is the most                 A common way to suppress arc discharges at contacts.

Эффективная защита существенно продлевает жизнь коммутационной аппаратуре. Effective protection extends significantly                 life switching equipment.

На практике находят применение следующие эффективные и экономичные схемы: In practice, the following                 effective and economical schemes:

1. C-цепи. 1. C-chains.

2. RC-цепи.  2. RC circuit.

3. Обратные диоды. 3. Reverse diodes.

4. Варисторы. 4. Varistors.

5. Комбинированные схемы, например, варистор плюс RC-цепь. 5. Combined circuits, for example, a varistor                 plus an RC circuit.

Защитные цепи можно включать: Protective circuits may include:

1. Параллельно нагрузке. 1. Parallel to the load.

2. Параллельно контактам реле. 2. Parallel to relay contacts.

3. Параллельно контактам и нагрузке одновременно. 3. Parallel to contacts and load at the same time.

Большинство известных схем включения искрогасящих цепей обладает следующими недостатками. Искрогасящие цепи защиты находятся длительное время под рабочим напряжением, в результате чего надёжность цепи защиты со временем падает. Короткое замыкание в искрогасящей цепи защиты вероятнее всего нарушит работу защищаемой цепи. Применение цепи защиты с диодом предполагает включение в цепь определённой полярности, и надёжность такой схемы будет зависеть от надёжности полупроводникового элемента, то есть диода. Most known switching schemes                 spark suppression chains has the following disadvantages.                 Spark protection circuits are under continuous operation.                 operating voltage, resulting in circuit reliability                 protection falls over time. Short circuit in                 spark chain protection likely to disrupt                 protected circuit. Application of protection circuit with diode                 involves the inclusion of a certain polarity in the circuit, and                 the reliability of such a scheme will depend on the reliability                 semiconductor element, that is, a diode.

Общепринятым считается, что неблагоприятным режимом работы контактов является переключение (разрыв) цепи постоянного тока в особенности при индуктивной нагрузке, так как при этом создаются условия для возникновения и поддержания дуги (Дмитриев B.C., Серганов И.Г. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для техникумов ж.д. транспорта. - М.: Транспорт, 1988, с 43.) /1/. It is generally accepted that adverse                 contact mode is switching (breaking)                 DC circuits especially with inductive                 load, as this creates conditions for                 occurrence and maintenance of the arc (Dmitriev B.C.,                 Serganov I.G. The basics of railway automation and                 telemechanics. The textbook for technical schools. transport. -                 M .: Transport, 1988, p. 43.) / 1 /.

В то же самое время считается, что при замыкании цепи с индуктивной нагрузкой эрозия незначительна (Автор: Мицун В. В., Ленская Л. Н., Голуб В. И. Издание: Вопросы радиоэлектроники, серия ТПС, 1973, вып. 4. УДК 621.316.015.4 с 61.) /2/.  At the same time, it is believed that with                 short circuit with inductive load erosion                 insignificant (Author: Mitsun V.V., Lenskaya L.N., Golub                 V. I. Edition: Radio Electronics Issues, TPN Series,                 1973, no. 4. UDC 621.316.015.4 with 61.) / 2 /.

В схеме защиты, где контакт шунтируется конденсатором, (Дмитриев B.C., Серганов И.Г. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для техникумов ж.д. транспорта. - М.: Транспорт, 1988, с 45.) /1/ при размыкании цепи, энергия, вместо пробоя воздушного промежутка, расходуется на заряд конденсатора. Однако, при очередном замыкании контакта, конденсатор разряжается через малое сопротивление контакта, что ухудшает условия работы последнего, то есть существенно увеличивается эрозия контакта.  In the protection circuit, where the contact is bridged                 capacitor, (Dmitriev B.C., Serganov I.G. Basics                 railway automation and telemechanics. Tutorial for                 technical schools transport. - M.: Transport, 1988, s                 45.) / 1 / when opening the circuit, energy, instead of breakdown                 air gap spent on charge                 capacitor. However, at the next contact closure,                 capacitor discharges through low resistance                 contact, which worsens the working conditions of the latter, then                 there is significantly increased erosion of contact.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная в качестве прототипа схема искрогашения (DC circuit breaking spark suppressor device. Патент №US 5764459) /3/, содержащая две последовательные группы контактов. Параллельно первой группе контактов включена искрогасящая цепочка, состоящая из последовательно включенных конденсатора и схемы, состоящей из резистора и дросселя, включенной параллельно с диодом. При этом вторая пара контактов обеспечивает размыкание цепи. Сначала размыкается первая пара контактов, при этом разрядный ток замыкается через искрогасящую цепочку. Вторая группа контактов размыкает цепь нагрузки после того, как в цепи прекратятся все токи. Тем самым исключается искровой разряд между контактами. В то же самое время первая группа контактов замыкает конденсатор через резистор и дроссель, тем самым разряжая конденсатор.Closest in technical essence to                 the claimed invention is selected as                 prototype DC circuit breaking spark                 suppressor device. Patent No. US 5764459) / 3 /, containing                 two consecutive contact groups. Parallel                 the first group of contacts includes a spark chain                 consisting of a series capacitor and                 circuit consisting of resistor and inductor included                 parallel to the diode. In this case, the second pair of contacts                 provides circuit opening. First opens                 a pair of contacts, while the discharge current closes through                 sparkling chain. The second group of contacts opens                 load circuit after everything has stopped in the circuit                 currents. This eliminates spark discharge between                 contacts. At the same time, the first group of contacts                 closes the capacitor through the resistor and inductor,                 thereby discharging the capacitor.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки, две группы контактов, конденсатор, который используется в качестве искрогасящей цепочки, цепь которая подключается к конденсатору для его разряда перед следующим циклом коммутации нагрузки.The prototype and the claimed invention have                 following similar salient features, two groups                 pins, a capacitor that is used as                 spark chain, the circuit that connects to                 capacitor to discharge before the next cycle                 switching load.

Прототип имеет следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:

1. Контакты первой и второй группы должны быть равноценны по токовой нагрузке и пробивному напряжению. 1. Contacts of the first and second groups should                 be equivalent in current load and breakdown voltage.

2. Включение схемы требует соблюдения полярности.  2. The inclusion of the scheme requires compliance                 polarity.

3. В схемах с индуктивной нагрузкой требуется применение конденсатора большой емкости, рассчитанного на высокое напряжение. 3. Inductive load circuits required                 the use of a large capacitor rated                 high voltage.

4. Пониженное быстродействие схемы. 4. The reduced speed of the circuit.

5. При коммутации (при замыкании контактов) в цепи с резистивной нагрузкой будет иметь место эрозия контакта. 5. When switching (when closing the contacts) in                 resistive loads will erode contact.

6. При коммутации (при замыкании контактов) в цепи с резистивной нагрузкой возникновение дуги ухудшает ЭМС. 6. When switching (when closing the contacts) in                 resistive load circuits arcing worsens EMC.

7. Ограниченная надёжность схемы. 7. Limited reliability of the circuit.

Указанные недостатки обусловлены тем, что в схеме контакты первой и второй групп включены последовательно, применяется диод и полярный конденсатор, не используется элемент защиты по напряжению, и поэтому конденсатор в схеме выбирают величиной способной накопить всю энергию индуктивности нагрузки, в противном случае напряжение на конденсаторе может превысить напряжение пробоя конденсатора, из за большой ёмкости конденсатора понижается быстродействие схемы, при коммутации (при замыкании контактов) в цепи с резистивной нагрузкой не предусмотрены средства для предотвращения образования дугового разряда, который возникает при сближении контактов, когда пробивное напряжение для зазора между контактами окажется меньше напряжения питания в цепи, и дуговой разряд будет поддерживаться во время дребезга контактов. В цепи контактов применяется полупроводниковый элемент. These disadvantages are due to the fact that in                 the circuit contacts of the first and second groups are included                 sequentially, applied diode and polar                 capacitor, no protection element                 voltage, and therefore the capacitor in the circuit is chosen                 the value capable of storing all the inductance energy                 load, otherwise the voltage across the capacitor                 may exceed the capacitor breakdown voltage due to                 high capacitance decreases performance                 circuit, when switching (when closing the contacts) in the circuit with                 resistive load means are not provided for                 prevent arcing, which                 occurs when contacts are brought together when punching                 the voltage for the gap between the contacts will be less                 supply voltage in the circuit, and the arc discharge will                 maintained during bounce of contacts. In chain                 A semiconductor element is used.

Цель изобретения уменьшить или исключить разрушительный дуговой разряд (искру) между контактами коммутационного устройства коммутирующего активную или индуктивную нагрузки в цепи постоянного тока и таким образом значительно увеличить срок службы коммутационного устройства, улучшить ЭМС, повысить надежность схемы защиты за счет исключения полупроводниковых элементов в цепях контактов, повысить надежность за счёт того, что цепи защиты находятся под напряжением только на время переходных процессов во время коммутаций, обеспечить неполярное включение схемы защиты, уменьшить габариты элементов защиты.The purpose of the invention to reduce or eliminate                 destructive arc discharge (spark) between contacts                 switching device switching active or                 inductive loads in the DC circuit and so                 way to significantly increase the service life                 switching device, improve EMC, increase                 reliability of the protection circuit due to exclusion                 semiconductor elements in contact circuits, increase                 reliability due to the fact that protection circuits are under                 voltage only during transients during                 switching time, ensure non-polar inclusion of the circuit                 protection, reduce the size of the protection elements.

Для достижения поставленной цели в соответствии с заявляемым изобретением способ предотвращения образования дуги между контактами коммутационной аппаратуры, поступают следующим образом. В цепи нагрузки включают индуктивность (дроссель), если нагрузка не является индуктивной или её индуктивности недостаточно для выполнения поставленной цели, этот элемент схемы требуется для того, чтобы предотвратить повреждение контактов коммутационной аппаратуры при их замыкании. Индуктивность в цепи нагрузки задерживает развитие дугового разряда, когда появляются условия для пробоя промежутка между контактами при их сближении и дребезге. Используют дополнительное устройство, перекидной контакт которого подключает защитную цепь параллельно основным контактам коммутационной аппаратуры, после того как контакты коммутационной аппаратуры надёжно замкнулись. Используют защитную цепь, состоящую из параллельно включенных конденсатора и элемента защиты по напряжению. Защитную цепь подключают параллельно основным контактам коммутационного устройства после того, как контакты основного устройства уже оказались надёжно замкнутыми, чтобы ёмкость защитной цепи не работала на разрушение контактов в момент их замыкания, по этой же причине, на момент подключения контактов дополнительного устройства, ёмкость защитной цепи должна быть разряжена. Конденсатор защитной цепи начинает выполнять свою функцию в момент размыкания контактов защищаемой коммутационной аппаратуры, таким образом, что напряжение на конденсаторе цепи защиты нарастает медленнее, чем значение напряжения, которое требуется для пробоя увеличивающегося промежутка между размыкаемыми контактами. Скорость нарастания напряжения на конденсаторе зависит от тока в цепи и ёмкости конденсатора и не зависит от величины индуктивности в цепи нагрузки. Активное сопротивление конденсатора ухудшает его работу, что учитывают при выборе типа конденсатора в цепи защиты. Скорость увеличения пробивного зазора при размыкании контактов коммутационного устройства зависит только от его конструкции. В схеме защиты применяют элемент защиты по напряжению, который ограничивает напряжение на конденсаторе и на контактах коммутационной аппаратуры в допустимых рабочих пределах. Элемент защиты по напряжению поглощает всю оставшуюся энергию индуктивности, после того как часть энергии индуктивности затрачивается на заряд конденсатора цепи защиты и на рассеивание в сердечнике индуктивности. Чем выше напряжение, при котором происходит ограничение в цепи защиты, тем быстрее закончатся переходные процессы на этапе отключения нагрузки. От элемента защиты по напряжению не требуется высокого быстродействия благодаря включенному параллельно конденсатору. После завершения переходных процессов в цепи питания, отключают (размыкают) перекидной контакт дополнительного устройства от цепи питания, для этого выполняют достаточную задержку между размыканием контактов коммутационной аппаратуры и размыканием перекидных контактов дополнительного устройства. Перекидной контакт дополнительного устройства отключают (размыкают) от цепи питания при нулевом или незначительном токе в цепи нагрузки и при нулевом или незначительном напряжении на контактах дополнительного устройства. После отключения (размыкания) от цепи питания перекидного контакта дополнительного устройства, перекидной контакт дополнительного устройства замыкает конденсатор цепи защиты через цепь разряда. Параметры цепи разряда выбирают таким образом, чтобы конденсатор цепи защиты полностью разрядился до следующего подключения цепи защиты к контактам коммутационной аппаратуры. Дополнительное устройство выбирают таким образом, чтобы его контакты были устойчивы к токам переходных процессов в цепи защиты.To achieve the goal in                 in accordance with the claimed invention, the method                 prevent arcing between contacts                 switching equipment, proceed as follows.                 In the load circuit include inductance (inductor), if                 the load is not inductive or inductance                 not enough to fulfill the goal, this                 circuit element is required in order to prevent                 damage to contacts of switching equipment during their                 short circuit. Inductance in the load circuit delays                 development of an arc discharge when conditions for                 breakdown of the gap between contacts when they approach each other and                 bounce. Use an additional device,                 changeover contact which connects the protective circuit                 parallel to the main contacts of the switching                 hardware after switching contacts                 equipment reliably closed. Use a protective circuit,                 consisting of a parallel capacitor and                 voltage protection element. The protective circuit is connected                 parallel to the main contacts of the switching                 devices after the contacts of the main device                 have already been reliably closed so that the protective capacity                 circuit did not work on the destruction of contacts at the time of their                 short circuits, for the same reason, at the time of connection                 contacts of the additional device, protective capacity                 The circuit must be discharged. Protective circuit capacitor                 starts to fulfill its function at the moment of opening                 contacts of protected switching equipment, such                 so that the voltage across the capacitor of the protection circuit                 grows slower than the voltage value, which                 required for the breakdown of the increasing gap between                 breakable contacts. Slew rate                 on the capacitor depends on the current in the circuit and the capacitance                 capacitor and does not depend on the magnitude of the inductance in                 load circuit. Capacitor Resistance                 worsens its work, which is taken into account when choosing the type                 capacitor in the protection circuit. Increase rate                 breakdown gap when opening contacts                 switching device depends only on its                 designs. In the protection circuit, a protection element is used according to                 voltage that limits the voltage to                 capacitor and on the contacts of the switching equipment in                 permissible working limits. Security Feature                 voltage absorbs all remaining energy                 inductance after part of the energy                 the inductance is expended on the charge capacitor circuit                 protection and dissipation in the core inductance. Than                 higher voltage at which the limitation occurs in                 protection chains, the faster transients end                 at the stage of disconnecting the load. From protection element to                 voltage does not require high speed                 thanks to a parallel capacitor. After                 completion of transients in the power circuit,                 disconnect (open) the changeover contact of the additional                 devices from the power circuit, to do this                 sufficient delay between opening contacts                 switching equipment and opening of cross over                 contacts of the additional device. Changeover contact                 additional devices disconnect (open) from the circuit                 power supply at zero or low current in the circuit                 load and at zero or low voltage on                 contacts of the additional device. After shutdown                 (open) from the power circuit of the changeover contact                 option device, changeover contact                 option device closes the capacitor circuit                 protection through the discharge circuit. Discharge Circuit Parameters                 chosen so that the capacitor protection circuit                 completely discharged until the next connection                 protection to the contacts of switching equipment.                 An additional device is chosen so that                 his contacts were transient current resistant                 in the protection circuit.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На [Fig.1], [Fig.2] используются следующие обозначения: The following notation is used on [Fig.1], [Fig.2]:

K1 – контакты коммутационной аппаратуры;K1 - contacts of switching equipment;

K2 – контакты дополнительного устройства, предназначенные для коммутации цепи защиты; K2 - contacts of an additional device,                 protection circuits intended for switching;

С1 – конденсатор цепи защиты; C1 - capacitor of the protection circuit;

FV1 – элемент защиты по напряжению, предпочтительно варистор; FV1 - voltage protection element,                 preferably a varistor;

R1 – разрядная цепочка, предпочтительно резистор или последовательно включенные резистор и дроссель; R1 is a bit chain, preferably                 resistor or series resistor and inductor;

L1 – индуктивность для цепи нагрузки. L1 is the inductance for the load circuit.

Последовательно со схемой включаются не показанные на чертеже последовательно соединенные источник питания и нагрузка. Нагрузка может включать в себя комбинацию резистивных, индуктивных нагрузок и двигателей. Элементы схемы коммутируются в последовательности как указано в описании.In series with the circuit, they do not turn on                 shown in the drawing in series                 power source and load. The load may include                 a combination of resistive, inductive loads and                 engines. Circuit elements are switched in                 sequences as described.

Fig.1Fig. 1

представляет собой часть функциональной схемы, иллюстрирующей принцип по первому предпочтительному варианту осуществления изобретения. is part of the functional                     diagram illustrating the principle of the first                     preferred embodiment of the invention.

Fig.2Fig. 2

представляет собой часть функциональной схемы, иллюстрирующей принцип по второму предпочтительному варианту осуществления изобретения. is part of the functional                     diagram illustrating the principle of the second                     preferred embodiment of the invention.

В цепи нагрузки включают индуктивность (дроссель) со стальным сердечником, если нагрузка не является индуктивной или её индуктивности недостаточно для выполнения поставленной цели. In the load circuit include inductance                 (choke) with steel core if load is not                 is inductive or its inductance is not enough                 to achieve the goal.

Для управления дополнительным устройством могут быть использованы дополнительные контакты коммутационной аппаратуры и RC цепочки, устройства типа таймеров, устанавливаемых на контакторы, программное управление посредством контроллеров. To control an optional device                 additional contacts may be used                 switching equipment and RC chains, type devices                 timers installed on contactors, software                 control through controllers.

В качестве элемента защиты по напряжению могут быть использованы супрессоры, варисторы, разрядники. As a voltage protection element                 suppressors, varistors, arresters can be used.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

В аппаратуре противоаварийной автоматики применяют малогабаритные быстродействующие реле. Контакты реле не могут быть зашунтированы. В аппаратуре реле размещаются на блоках в количестве до 32 штук, возможно и более. Быстродействие реле влияет на такой параметр аппаратуры как задержка сигналов в канале передачи команд. Контакты реле используются в цепях постоянного тока 220В. В качестве нагрузки может быть использована катушка управления мощного коммутатора, индуктивность катушки на стальном сердечнике может достигать значений 50Гн. Ток в катушке может быть до 0,25А. Без защиты, при установившемся токе 0,125А через нагрузку индуктивностью 50Гн, контакты реле полностью выходят из строя после 700 переключений. Без защиты, при установившемся токе 0,25А через нагрузку индуктивностью 50Гн, контакты реле полностью выходят из строя после 10 переключений. Была использована цепь защиты, состоящая из конденсатора ёмкостью 0,2мкФ, варистора с рабочим напряжением для постоянного тока 350В, разрядной цепочки в виде резистора мощностью 0,25вт и номиналом 200кОм. Цепи защиты соответственно коммутировались при помощи контактов второго аналогичного реле, задержки на включение выключение которого формировались при помощи RC цепочки. С цепью защиты, при установившемся токе 1,0А через нагрузку индуктивностью 50Гн, после 4000 переключений, на контактах обоих реле повреждений не наблюдалось. Оценка повреждений контактов осуществлялась электрическим способом, то есть измерялось сопротивление контактов омметром, а также визуальным способом через микроскоп после полной разборки испытываемых реле. In emergency equipment                 small-sized high-speed relays are used.                 Relay contacts cannot be bridged. In equipment                 relays are placed on blocks in an amount of up to 32 pieces,                 maybe more. Relay performance affects                 hardware parameter as channel delay                 command transfers. Relay contacts are used in circuits.                 DC 220V. The load may be                 the control coil of a powerful switch is used,                 steel core coil inductance can                 reach values of 50H. The current in the coil can be up to                 0.25A. Without protection, with a steady current of 0.125A through                 load with inductance 50H, relay contacts fully                 fail after 700 shifts. Without protection, when                 steady current 0.25A through load inductance                 50H, relay contacts completely fail after 10                 switchings. A protection circuit consisting of                 from a capacitor with a capacity of 0.2 μF, a varistor with a working                 voltage for direct current 350V, discharge circuit                 in the form of a 0.25W resistor and a nominal value of 200kOhm.                 The protection circuits are respectively switched by                 contacts of the second similar relay, delays on                 switching off which formed by                 RC chains. With protection circuit, with steady current 1.0A                 through a load of inductance 50H, after 4000                 switching, on the contacts of both relays damage is not                 observed. Contact damage was evaluated                 electrically, i.e. resistance was measured                 contacts with an ohmmeter, as well as a visual way through                 microscope after complete disassembly of the tested relays.

1. Дмитриев B.C., Серганов И.Г. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учебник для техникумов ж.д. транспорта. - М.: Транспорт, 1988, с.43 и 45. 1. Dmitriev B.C., Serganov I.G. The basics                 railway automation and telemechanics. Textbook                 for technical schools transport. - M .: Transport, 1988,                 p. 43 and 45.

2. Автор: Мицун В. В., Ленская Л. Н., Голуб В. И. Издание: Вопросы радиоэлектроники, серия ТПС, 1973, вып. 4. УДК 621.316.015.4 с.61. 2. Author: Mitsun V. V., Lenskaya L. N.,                 Golub V. I. Edition: Issues of Radio Electronics, Series                 TPN, 1973, no. 4. UDC 621.316.015.4 p.61.

3. DC circuit breaking spark suppressor device. Патент №US 5764459. 3. DC circuit breaking spark suppressor                 device. Patent No. US 5764459.

Claims (2)

Способ предотвращения образования дуги между контактами коммутационной аппаратуры, в котором в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой, кроме защищаемых контактов коммутационной аппаратуры используют контакты дополнительного устройства, и на момент размыкания контактов коммутационной аппаратуры, параллельно контактам коммутационной аппаратуры включен конденсатор, а после того как конденсатор цепи защиты отключают от цепи питания, его разряжают через цепь разряда, отличающийся тем, что цепь защиты состоящая из параллельно включенных конденсатора и элемента защиты по напряжению подключают параллельно контактам коммутационной аппаратуры через перекидной контакт дополнительного устройства, и при замыкании размыкании контактов коммутационной аппаратуры и контактов дополнительного устройства соблюдают следующую последовательность, когда контакты коммутационной аппаратуры коммутируют (замыкают) цепь питания, только после этого параллельно контактам коммутационной аппаратуры через контакты дополнительного устройства подключают цепь защиты с полностью разряженным конденсатором, когда контакты коммутационной аппаратуры размыкаются, цепь питания оказывается замкнутой через последовательно включенные контакты дополнительного устройства и защитную цепь, состоящую из параллельно включенных конденсатора и элемента защиты по напряжению, при этом должно выполняться условие, что нарастающее напряжение на конденсаторе в цепи защиты в каждый момент времени меньше пробивного напряжения в увеличивающемся зазоре между контактами коммутационной аппаратуры, элемент защиты по напряжению ограничивает напряжение на конденсаторе и на контактах коммутационной аппаратуры в рабочих пределах и гасит энергию накопленную в индуктивности, после того как в цепи нагрузки переходные процессы завершатся до приемлемых значений, то есть ток упадёт до ноля или до приемлемой величины, отключают цепь защиты (размыкают) от цепи питания, и посредством перекидного контакта дополнительного устройства подключают цепь разряда параллельно конденсатору цепи защиты, при этом до следующего цикла включения отключения коммутационной аппаратуры выдерживают время, таким образом, чтобы конденсатор цепи защиты разрядился до ноля или до приемлемой величины, при выборе конденсаторов цепи защиты в расчёт принимают, что скорость нарастания напряжения на конденсаторе зависит от ёмкости конденсатора и тока в цепи нагрузки, скорость увеличения зазора между контактами коммутационной аппаратуры зависит только от конструкции коммутационной аппаратуры.A method of preventing arcing between                 contacts of switching equipment in which in the circuit                 direct current with inductive load, except                 protected contacts of switching equipment                 use the contacts of the additional device, and on                 the moment of opening the contacts of switching equipment,                 parallel to the contacts of the switching equipment is on                 capacitor, and after the capacitor protection circuit                 disconnected from the power circuit, it is discharged through the circuit                 discharge, characterized in that the protection circuit consisting of                 parallel connected capacitor and protection element according                 voltage is connected parallel to the contacts                 switching equipment via changeover contact                 additional device, and when shorted open                 contacts of switching equipment and contacts                 optional device observe the following                 sequence when switching contacts                 the equipment commutes (closes) the power circuit, only                 then parallel to the switching contacts                 equipment through the contacts of an additional device                 connect the protection circuit with a fully discharged                 capacitor when switching equipment contacts                 open, the power circuit is closed through                 series contacts of additional                 devices and protective circuit consisting of parallel                 included capacitor and voltage protection element,                 while the condition that increasing                 voltage across the capacitor in the protection circuit at every moment                 time less breakdown voltage in increasing                 the gap between the contacts of the switching equipment,                 a voltage protection element limits the voltage to                 capacitor and on the contacts of the switching equipment in                 operating limits and extinguishes the energy stored in                 inductance after transient loads in the circuit                 processes will end to acceptable values, i.e. current                 drops to zero or to an acceptable value, turn off                 protection circuit (open) from the supply circuit, and by                 changeover contact of an additional device                 connect the discharge circuit parallel to the circuit capacitor                 protection, while up to the next switching cycle                 disconnection of switching equipment withstand time,                 so that the capacitor of the protection circuit is discharged                 to zero or to an acceptable value, when choosing                 protection circuit capacitors take into account that                 the voltage rise rate across the capacitor depends                 from capacitor capacitance and current in the load circuit, speed                 increase the clearance between switching contacts                 equipment depends only on the design of switching equipment. Способ по п.1, отличающийся тем, что в цепи нагрузки включают индуктивность достаточную для эффективного предотвращения образования дуги между контактами коммутационной аппаратуры на момент их замыкания. The method according to claim 1, characterized in that in the chain                 loads include inductance sufficient for                 effectively preventing arcing between                 contacts of switching equipment at the time of their closure.
PCT/RU2016/050025 2015-08-27 2016-08-01 Method for preventing arcing between contacts of switching equipment Ceased WO2017034444A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136193A RU2015136193A (en) 2015-08-27 2015-08-27 METHOD FOR PREVENTING ARC FORMATION BETWEEN CONTACTS OF SWITCHING EQUIPMENT
RU2015136193 2015-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017034444A1 true WO2017034444A1 (en) 2017-03-02

Family

ID=58100526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/050025 Ceased WO2017034444A1 (en) 2015-08-27 2016-08-01 Method for preventing arcing between contacts of switching equipment

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2015136193A (en)
WO (1) WO2017034444A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368135A (en) * 1964-12-30 1968-02-06 Atomic Energy Commission Usa Overvoltage protection circuit for condenser discharge system
US5764459A (en) * 1994-10-18 1998-06-09 Yang; Tai-Her DC circuit breaking spark suppressor device
RU2391735C1 (en) * 2009-03-17 2010-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" Device for arcless disconnection of direct current by contact switching device
US20140232485A1 (en) * 2011-07-08 2014-08-21 Kemet Electronics Corporation Discharge Capacitor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3368135A (en) * 1964-12-30 1968-02-06 Atomic Energy Commission Usa Overvoltage protection circuit for condenser discharge system
US5764459A (en) * 1994-10-18 1998-06-09 Yang; Tai-Her DC circuit breaking spark suppressor device
RU2391735C1 (en) * 2009-03-17 2010-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Технос" Device for arcless disconnection of direct current by contact switching device
US20140232485A1 (en) * 2011-07-08 2014-08-21 Kemet Electronics Corporation Discharge Capacitor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Moschnye elektromagnitnye rele.", SPRAVOCHNIK INZHENERA, 2001, Sankt-Peterburg, Retrieved from the Internet <URL:http://rele-ua.com/documentation.html> *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015136193A (en) 2017-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101550374B1 (en) High-voltage DC circuit breaker
EP3041016B1 (en) Dc circuit breaker and circuit breaking method of the dc circuit breaker
EP3568915B1 (en) Dc power switching assembly and method
US5473494A (en) Electrical power supply system
KR20180097616A (en) Apparatus, system, and method for blocking current
CN102780200A (en) Circuit arrangement and method for interrupting a current flow in a DC current path
KR102840335B1 (en) Current circuit breaker device for high voltage direct current with capacitive buffer circuit and control method
EP3568914B1 (en) Power supply system and method
WO2015166600A1 (en) Direct current shutoff device
CN113396539A (en) Safety electric switch
US3786337A (en) Thyristors for effecting tap changing on transformers and including current limiting resistors and standby trigger system
KR102840336B1 (en) Current circuit breaker device for high voltage direct current having an adaptive oscillator circuit and control method
US7583047B2 (en) Quenching device for a converter bridge with line regeneration
WO2017034444A1 (en) Method for preventing arcing between contacts of switching equipment
Hofmann et al. Inductive test circuit for a fast acting HVDC interrupter
Zhang et al. Thyristor working as arc eliminator protecting electrical apparatus in low voltage power system
GB2487918A (en) DC power network protection system
CN209981042U (en) Arc suppression circuit for electric direct current contact
KR20110035758A (en) Current-limiting device
Singh et al. A DC circuit breaker with artificial zero current interruption
JPH07302674A (en) Lightning arrester with switch
US20250343404A1 (en) Circuit breaker with a passive clamping circuit including capacitors, operation method, dc network and aircraft
SU928500A1 (en) Device for second step of protection of network with insulated neutral wire from single-phase earth leakage
RU2211527C2 (en) Electrical machine field suppression device
SU210228A1 (en) DEVICE FOR UNKEBELERY AC LOAD LOAD COMMUTATION

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16839695

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018111010

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16839695

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1