ВЫКЛЮЧЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ (ДО ДЕСЯТКОВ КА И ДО 10КВ) С ПРИМЕНЕНИЕМ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ И ШУНТИРУЮЩЕЙ ЕЕ ЕМКОСТИ, ВКЛЮЧАЕМОЙ ТИРИСТОРОМ

Каратеев А.Ф.

пренебречь. Таким образом, выражение для зависимости Cy max от удлинения будет выглядеть как

г . 0,4026Я-°,776+0,97 та* 0 4026А_°,776+О 97 * та* 0(Л0Л

Список использованной литературы:

1. Брусов, В.С. Проблемы исследования аэромеханики полета беспилотных летательных аппаратов сверхмалой размерности / В.С.Брусов, В.П.Петручик // Вестник МАИ. Т.18. № 2. С.9-14, 2011

2. Шмитц, Ф.В. Аэродинамика малых скоростей. Перевод с немецкого \ М. - Издательство ДОСААФ, 1963 - 60 с.

3. Airfoil section characteristics as affected by variations of the Reynolds number. / E.N.Jacobs, A.Sherman // Technical report No. 586, N.A.C.A., 1939, с. 48

4. Амплитов, П.А. К определению предельных несущих свойств прямого крыла // Международный научный журнал «Символ науки» №1, 2021, С. 16-18

5. The characteristics of 78 related airfoil section from tests in variable-density wind tunnel. / E.N.Jacobs, K.E.Ward, R.M.Pinkerton // Technical report No. 460, N.A.C.A., 1935, с. 61

6. Амплитов, П.А. Определение характеристик аэродинамических профилей с использованием инструментария ANSYS Workbench // Международный научный журнал «Символ науки» №10, 2020, С. 15 -24

УДК 63.52

Каратеев А.Ф.

магистрант 2 курса ГУАП, г. Санкт-Петербург, РФ

ВЫКЛЮЧЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ (ДО ДЕСЯТКОВ КА И ДО 10КВ) С ПРИМЕНЕНИЕМ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ И ШУНТИРУЮЩЕЙ ЕЕ ЕМКОСТИ,

ВКЛЮЧАЕМОЙ ТИРИСТОРОМ

Аннотация

Известно несколько способов выключения постоянного тока большой мощности.

Ключевые слова

Предлагаемые варианты, вакуумная камера, схема вакуумного размыкателя

Известно несколько способов выключения постоянного тока большой мощности:

1. Выключение постоянного тока часто осуществляется выключателем с переводом тока в дугогасительные контакты с дугогасительной камерой.

2. Выключение постоянного тока осуществляется переводом тока при размыкании контактов выключателя, в шунтирующие их тиристоры. Затем ток гасится системой противотока.

3. Выключатель на большой номинальный ток.

При размыкании его контактной системы ток переводится в параллельно включенную вакуумную камеру. Гашение тока в вакуумной камере осуществляется системой противотока. Предлагаемый вариант работы схемы

При размыкании основной контактной системы ток переходит в параллельно включенную вакуумную камеру. Максимальный номинальный ток вакуумной камеры 3кА, время протекания аварийного тока (~30кА) не более 3сек. Затем при размыкании контактов вакуумной камеры возникает дуга, напряжением которой включается тиристор, подключающий конденсаторы большой емкости (электролитические) параллельно контактам вакуумной камеры. Емкость конденсаторов выбирается такой, чтобы при переходе тока из вакуумной камеры в цепь заряда конденсаторов, напряжение на конденсаторах, вместе с падением напряжения на тиристорах, было бы меньше напряжения дуги.

В этом случае дуга в вакуумной камере гаснет и происходит деионизация (восстановление электрической прочности) межконтактного промежутка. Весь ток в цепи тиристор - конденсаторы заряжает конденсаторы. Увеличение напряжения на конденсаторах компенсируется увеличением напряжения на индуктивности силовой цепи ^ di/dt). Величина тока силовой цепи сохраняется постоянной во время коммутации. При определенном напряжении на конденсаторах, меньшем их номинального напряжения, запускается тиристор, включающий параллельно 1-ой батарее конденсаторов 2-ую высоковольтную незаряженную. Ток переходит из цепи заряда 1-ой батареи во вторую.

После полного перехода тока тиристор в цепи заряда 1 -ой батареи закрывается и отключает низковольтную батарею. Аналогично может быть включена еще одна батарея конденсаторов на еще более высокое напряжение, а тиристор 2-ой батареи гасится током от своей батареи при попытке ее разряда на следующую. Накопленную в индуктивности силовой цепи энергию можно погасить или зарядом емкостей, или на разрядном сопротивлении, рассчитанном на соответствующую энергию. Рассматривается возможность погасания дуги на контактах вакуумной камеры и закрытие тиристора 1 -ой ступени включением тиристора 2-ой ступени (Рис.1).

Рисунок -1

ВК - вакуумная камера; С1 - низковольтная батарея конденсаторов; С2 - высоковольтная батарея конденсаторов; Т1, Т2 - силовые тиристоры

Оценим параметры этой схемы и возможные величины коммутируемых токов.

Величину падения напряжения на вакуумной дуге с материалами контактов, применяемых в вакуумных камерах, определяем из публикаций (например, В.И. Раховский «Физические основы коммутации электрического тока в вакууме», Издательство «Наука», Москва, 1970г.) Оценка необходимой величины емкости для срабатывания первой ступени. Первый этап - переход тока дуги в конденсаторы. Напряжение вакуумной дуги ид =16В; Ток 1д

Предполагаем, что переход тока осуществится за несколько десятков микросекунд, допустим 11=5 □ 10-5с. Считаем, что переход тока происходит прямолинейно от 0 до 1д, т.е. гc=^дt1•t, при t = Й, ю = 1н Энергия конденсатора сразу после полного перехода тока Си 122 равна энергии перехода тока дуги

¡идИ04с-сИ=ид$1дМ10ЕисИ = Уд/д£12 и так, СУ122=[/д/д£12, чтобы с запасом ток дуги перешел в конденсаторы, напряжение на конденсаторах Ш < ид. Считаем максимально возможным Ш=10В.

При принятых параметрах времени перехода тока и максимального напряжения конденсаторов сразу после перехода определяем необходимую емкость конденсаторов.

Если принять ток дуги равным 10 кА, то С = 0,08Ф.

Из приведенной оценки величины напряжения, тока, времени перехода тока была выбрана величина емкости и конструкция. Для более надежного расчета процесса гашения дуги необходим расчет параметров реальной конструкции.

Исходя из габаритов выбранных элементов, была определена конструкция 1 -ой ступени гашения дуги (рис. 2).

Рисунок - 2

1 - вакуумная камера; 2 - цилиндр - внешний электрод (медь); 3 - тиристор; 4 - токоподводы от источника тока; 5 - круг - токоподвод от внешнего электрода вакуумной камеры; 6 -круг - токоподвод от нижнего электрода вакуумной камеры; 7 - электролитические конденсаторы; 8 - вывод к поджигающему электроду тиристора; 9 - тяговый электромагнит; 10 - гибкие связи от нижнего электрода вакуумной камеры; 11 - пленочная изоляция между кругами.

Сопротивление тиристора учитывается вычитанием падения на нем из наиболее вероятного напряжения дуги. Индуктивность наружного цилиндра и электродов вакуумной камеры рассчитываем, как индуктивность между двумя цилиндрами. Наружный цилиндр, прилегающий к вакуумной камере, диаметром 0нар=1О4мм. Токоподвод вакуумной камеры 0кам=3Омм, высота наружного цилиндра вместе с тиристором h=150мм.

При принятых параметрах контура, и при токе дуги 10кА, гашение дуги в вакуумной камере должно произойти через 27мкс, напряжение на конденсаторах в этот момент должно быть ~1,125В.

Список использованной литературы:

1. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах, Прянишников, 2007

2. Круг К.А. Основы электротехники. Том 1, 1946 г.

3. Круг К.А. Основы электротехники. Том 2, 1946 г.

С=ид/д2ШУ12=16-/д-5-10-5102

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Каратеев А. Ф.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Каратеев А. Ф.