КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МАКСИМАЛЬНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01H71/40 

Изобретение относится к электроаппаратостроению, более конкретно к максимальным комбинированным электромаг- нитным расцепителям автоматических выключателей.

Известны электромагнитные максимальные расцепители притягивающего типа, в том числе расцепитель втяжного типа, содержащий -образный сердечник магнитопровода и втяжной якорь и расцепитель клапанного типа, содержащий U-образный сердечник магнитопровода и плоский якорь [1] В обоих электромагнитах развиваемые якорями усилия определяются потоком в рабочем воздушном зазоре. Для более эффективного использования расцепителей при минимальных токах срабатывания сечение магнитопровода выбирается из условия отсутствия насыщения. При этом масса якорей не позволяет получать высокое быстродействие при предельных токах короткого замыкания (к. з.).

Для обеспечения срабатывания и высокого быстродействия при токах к. з. широко применяются различные типы электродинамических расцепителей, основанных на использовании электродинамических сил, не содержащих замкнутого магнитопровода (см. там же с. 9-15). Известны также электромагниты с незамкнутой магнитной цепью типа втяжных [2] у которых усилие прямопропорционально току.

В автоматических быстродействующих выключателях на небольшие номинальные токи (до 100 А) для обеспечения максимальной защиты во всем диапазоне токов от ≈10 I номин. до тока предельной коммутационной способности используются два типа максимальных расцепителей: электромагнитный протягивающего типа с ненасыщенной (при токах до ≈10 Iномин.) магнитной системой для диапазона токов ≈(10-30) Iномин. и расцепитель с прямой зависимостью усилия и времени срабатывания от тока.

Например, в современных контакторах-пускателях "Integral 32" (см. каталог фирмы "Темmecanigue") применены два типа расцепителей: электромагнитный клапанного типа с регулировкой тока срабатывания в пределах (9,5-19) Iномин. и втяжного типа, воздействующий непосредственно на контактную группу и за счет быстродействия, обеспечивающего токоограничение. Поло- жительным в таком решении является осуществление защитных характеристик расцепителями оптимальных размеров. Отрицательным в этом решении является наличие двух расцепителей.

Известен максимальный расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий электромагнит, состоящий из магнитопровода, якоря и намагничивающей обмотки, выполненной частично или полностью из материала с обратимой памятью формы и расцепляющий механизм. Расцепитель снабжен подпружиненным стержнем из немагнитного материала, выступающим за пределы магнитопровода. На один из концов воздействует якорь, второй воздействует на механизм расцепления [3]
Недостаток данной конструкции состоит в том, что из-за насыщения магнитной системы при предельных токах короткого замыкания исключается возможность обеспечения быстродействия (и следовательно токоограничения) за счет минимальных времен срабатывания.

Кроме того, данную конструкцию невозможно использовать при малых токах, так как обмотка состоит из одного витка.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции, взятой за прототип, является конструкция комбинированного электромаг- нитного максимального расцепителя, содержащего магнитопровод в виде скобы, якорь, сердечник, отключающую пружину, обмотку.

В известном расцепителе совмещены защита цепи от токов нагрузки с выдержкой времени с защитой от токов к.з.

Положительным свойством комбинированного расцепителя является сочетание характеристик обоих расцепителей друг с другом. Отрицательным свойством известных комбинированных расцепителей является отсутствие конструкции с совмещением функции максимального электромагнитного и расцепителя к.з.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании конструкции комбинированного максимального расцепителя, работающего в широком диапазоне регулируемого тока срабатывания и быстродействия при токах к.з.

Поставленная задача решается за счет того, что в комбинированном электромагнитном максимальном расцепителе, содержащем магнитопровод в виде скобы, якорь, сердечник, отключающую пружину и обмотку, сердечник выполнен с внутренней полостью, ограниченной с одного торца сердечника стенкой с отверстием, а с противоположного торца втулкой из немагнитного материала с отверстием, размещенной в резьбовом отверстии сердечника, в указанной полости установлен ферромагнитный плунжер с толкателями из немагнитного материала, при этом между торцом плунжера и немагнитной втулкой размещена пружина сжатия, а толкатели выступают с обеих сторон за пределы сердечника и установлены с рабочим зазором относительно якоря и исполнительного механизма.

Новизна предлагаемого решения состоит в новой совокупности известных признаков.

Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой признаков новой совокупности позволяет получить новое свойство, выраженное тем, что благодаря установке плунжера с толкателями во внутренней полости магнитопровода один расцепитель выполняет функцию двух максимальных, обеспечивая зону срабатывания от минимального тока уставки до быстродействующего срабатывания при токе к.з. В результате упрощается конструкция расцепителя, упрощается кинематическая схема выключателя, а значит повышается надежность и уменьшаются массогабаритные показатели.

На чертеже изображен комбинированный расцепитель.

Комбинированный расцепитель состоит из скобы магнитопровода 1, якоря 2, сердечника 3, закрепленного на скобе магнитопровода, отключающей пружины 4 и обмотки 5. В полости 6 сердечника установлен плунжер 7 с толкателями 8 и 9 из немагнитного материала и пружине 10, ограниченная торцом плунжера и втулкой 11 из немагнитного материала, установленной в резьбовое отверстие скобы магнитопровода. Полость 6 с одного торца ограничена стенкой сердечника с отверстием 12, а с противоположного торца втулкой 11 с отверстием 13.

Электромагнит работает следующим образом:
В исходном (обесточенном) состоянии якорь 2 и плунжер 7 с толкателями 8 и 9 удерживается в отключенном положении пружинами 4 и 10.

При появлении в обмотке 5 тока, равного току срабатывания (ток регулируетcя натягом отключающей пружины 4), электромагнит работает как электромагнит клапанного типа, за счет усилия в рабочем воздушном зазоре. Якорь 2, притягиваясь к сердечнику 3, перемещает плунжер 7 с толкателями 8 и 9. Толкатель 9 при этом воздействует на рычаг исполнительного механизма (показан пунктиром). Поток рассеяния при этих токах незначителен и не влияет на создаваемое электромагнитом усилие.

При увеличении токов к. з. вплоть до предельных увеличивается поток в магнитопроводе 1, в том числе из-за насыщения стали поток рассеяния, пронизывающий обмотку и создающий усилие, перемещающее плунжер 7 в положение срабатывания. За счет того, что поток рассеяния и усилие, перемещающее только плунжер 7, пропорционально току, время движения плунжера 7 уменьшается, обеспечивая быстродействие.

Промышленная применимость электромагнита, а следовательно, и возможность достижения задачи изобретения, обуславливается тем, что изготовление деталей электромагнита не представляет каких-либо технических или технологических трудностей.

Технико-экономическая эффективность заключается в том, что применение предлагаемого электромагнита позволяет упростить конструкцию и снизить массогаба- ритные параметры аппаратов.

Расчет экономической эффективности будет определен после внедрения изобретения.

Изобретение относится к электроаппаратосроению и касается комбинированных электромагнитных максимальных расцепителей. Задача, решаемая изобретением, состоит в создании конструкции расцепителя, работающего в широком диапазоне регулируемого тока сбрасывания и быстродействия при токах короткого замыкания. Сущность изобретения: комбинированный электромагнитный максимальный расцепитель содержит магнитопровод 1 в виде скобы, якорь 2, сердечник 3, отключающую пружину 4 и обмотку 5. Сердечник 3 выполнен с внутренней полостью 6, ограниченной с одного торца сердечника его стенкой с отверстием 12, с противоположного торца-втулкой 11 из немагнитного материала с отверстием 13, втулка размещена в резьбовом отверстии сердечника 3, в полости сердечника 6 установлен ферромагнитный плунжер 7 с толкателями 8 и 9 из немагнитного материала, при этом между торцом плунжера 7 и немагнитной втулкой 11 размещена пружина сжатия 10, а толкатели 8,9 выступают с обеих сторон за пределы сердечника 3 и установлены с рабочим зазором относительно якоря 2 и исполнительного механизма. 1 ил.

КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МАКСИМАЛЬНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ, содержащий магнитопровод в виде скобы, якорь, сердечник, отключающую пружину и обмотку, отличающийся тем, что сердечник выполнен с внутренней полостью, ограниченной с одного торца сердечника его стенкой с отверстием, а с противоположного торца втулкой из немагнитного материала с отверстием, втулка размещена в резьбовом отверстии сердечника, в полости сердечника установлен ферромагнитный плунжер с толкателями из немагнитного материала, при этом между торцом плунжера и немагнитной втулкой размещена введенная пружина сжатия, а толкатели выступают с обеих сторон за пределы сердечника и установлены с рабочим зазором относительно якоря и исполнительного механизма.