Максимальный расцепитель тока Советский патент 1984 года по МПК H01H71/24 H01H55/00 

4j

со Изобретение относится к элект ро аппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям. Известен максимальный расцепит е тока автоматического выключателя, содержащий намагничивающую шину и магиитострикционный чувствительный элемент из материалов с коэффициентами магнитострикции разных знаков, один конец которого закреплен, а вт рой связан с исполнительным механиз мом. Материалы элемента образуют биометалл. Соединенные последовател но путем изгибания полосы V-образн звенья из магнитострикционного биметалла в каждом.участке имеют отверстия, через которые проходит намагничивающая шина ij. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является макси мальный расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий намагничивающую катушку и магнитострикционный чувствительный орган, состоящий из элементов, выполненных КЗ материалов с коэффициентами магн тострикции различных знаков, причем один конец чувствительного органа закреплен, а другой предназначен дл воздействия на исполнительный механизм C2J. Недостатком известного устройства является малая жесткость чувствительного органа в направлении воздействия .на исполнительный механизм, что в свою очередь снижает на дежность автоматического вьжлючателя в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок. Цель изобретения - повьпиение надежности срабатывания. Поставленная цель достигается тем, что в максимальном расцепителе тока автоматического выключателя, содержащем намагничивающую катушку и магнитострикционный чувствительный орган, состоящий из элементов, выпол ненных из материалов с коэффициента ми магнитострикции различных знаков причем один конец чувствительного органа закреплен, а другой предназна чен для воздействия на исполнительны механизм, магнитострикционный чувствительный орган выполнен в виде коак сиально размещенных цилиндров с чере дующимися знаками магнитострикции, причем соседние цилиндры жестко соед нены один с другим одним из своих торцов. На .фиг. 1 изображен максимальный расцепитель тока с внешним расположе нием намагничивающей катушкиj на фиг. 2 - то же, с расположением намагничивающей катушки между цилинд рами . Максимальный расцепитель тока содержит намагничивающую катушку 1 и магнитострикционный чувствительный орган, состоящий из коаксиально расположенных цилиндров 2-4 (внутренний цилиндр 4 - сплошной). Свободный конец цилиндра 4 воздействует на механизм 5 свободного расцепления. Один торец внешнего цилиндра 2 жестко закреплен в корпусе 6 автоматического выключателя, а второй торец посредством кольцевой перемычки 7.- с торцом цилиндра 3. Перемычкой 8 цилиндр 3 соединен с цилиндром 4. Цилиндры 2 и 4 выполнены из материала с пол; жительным коэффициентом магнитостри., а цилиндр 3 из материала с отрицательным коэффициентом магнитострккции. Предлагаемый максимальный расцепитель тока работает следующим образом. При протекании в намагничивающей катушке 1 тока защищаемой цепи создается магнитное поле, намагничивающее цилиндры 2 - 4 в продольном направлении. В результате намагничивания в цилиндрах возникают магнитострикционные деформации: цилиндры 2 и 4 с положительным коэффициентом магнитострикции удлиняются, а цилиндр 3 с отрицательным коэффициентом магнитострикции укорачивается. Поскольку один торец цилиндра 2 жестко закреплен и цилиндры последовательно жестко соединены один с другим, как описано, все деформации, несмотря на различие знаков, складываются по их абсолютной величине. На соответствующую суммарную величину переместится свободный конец цили.ндра 4, являющийся свободным концом всего чувствительного органа. Таким образом, коаксиальным размещением цилиндров достигается сочетание достаточной чувствительности с ограниченной длиной магнитострикционного органа. При токе короткого замыкания смещение свободного конца цилиндра 4 достигает величины, при которой он воздействует на механизм 5 свободного расцепления, и последний срабатывает. Рассмотрим более подробно соответствующие деформации и перемещения частей магнитострикционного чувствительного органа. В результате намагничивания цилиндра 2, имеющего положительный коэффициент магнитострикции, его длина возрастает н.а величину где 2 - длина цилиндра 2 и коэффициент магнитострикции материала этого цилиндра при заданной величине агнитной индукции. Поскольку один конец цилиндра 2 жестко закреплен в орпусе 6 .,на величину л сместится го второй конец, жестко связанный еремычкой 7 с торцом цилиндра 3. есткая связь между отдельными цилиндами приводит к тому, что на величину ul2 сместится свободный конец цилин ра 4. Изменяется длина не только цилиндра 2, но и цилинидров 3 и 4. Цилиндр 3, имеющий отрицательный коэффициент магнитострикции, при намагничивании уменьшает свою длину на величину ut , где f -дли цилиндра 3 и 71J - коэффициент магни тострикции материала цилиндра 3 при заданной величине магнитной индукции. Поскольку торец цилиндра 3 со стороны механизма свободного расцепления жестко связан с торцом цилиндра 2, ас противоположной - с торцом цилиндра 4, то деформации сжатия цилиндра 3 вызывают соответствующее перемещение с15иодного конца цилиндра 4 в сторону механизм свободного расцепления. Цилиндр 4, имеющий длину Е и коэффициент магни тострикции Л при заданной велич.ине магнитной индукции, в свою очередь, удлиняется на величин у л -6 Л Это изменение длины складывается с изменением длины цилиндров 2 и 4. В результате перемещение свободного конца цилиндра 4 в заданном магнитном поле, создаваемом намагничивающей катушкой 1,составляет Л г Л г + Л «5 t А е. -Если длины цилиндров одинаковы ( - П одинаковы материалы цилиндров с положительным коэффициентом магнитострикции ( +) материалы цилиндров с отрицательным коэффициентом магнитострикции ( ) , то смещение свободного конца цилиндра 4 может быть записано в виде И U + + )г. Число цилиндров, образующих маг нитострикционный чувствительный орган, может быть любым. Чем больше это число, тем больше перемещение свободного конца, т.е. тем выше чувствительность расцепителя. В общем случае для п цилиндров перемещение составляет Г (п + 1) ( п - 1) ле -2- + . ц- нечентное число, а (Д. + 1 Л.|)-|- , я- четное число Как было указано, при токе корот кого замыкания ДР достигает величи, ны, при которой свободнкР. конец магнитострикционного чувстРителько1-С органа расцепителя, упираясь в рейку механизма 5 свободного рчюцоплепия, поворачивает ее и вызывает размыкание цепи автоматическим выключателем. Поскольку воздействие расцепителя на механизм свободного расцепления обусловлено деформациями цилиндров в направлении их образующих, то определяющей в вибро- и удароустойчивости является жесткость -.увствительного элемента расцепителя именно в этом направлении. Жесткость цилиндра при его сжатии и растяжении на несколько порядков выше жесткости биметаллической магнитострикционноП пластины при ее изгибе, а также значительно выие жесткости возвратной пружины якоря электромагнитного расцепителя. Жесткость чувствительного элемента расцепителя опробовали на макете, выполненном из восьми входящих друг в друга цилиндров и центрального стержня диаметром 3 мм, соединенных друг с другом, как описано. Материалами цилиндров служили никель и сплав железа с кобальтом. Толщина стенок цилиндров 1 мм, высота 100 мм. При жестко закрепленном одном свободном торце внешнего цилиндра, перемещение центрального стержня при силе 3 Н, приложенной по оси стержня, составило 0,05 мм. Такое перемещение не вызывает срабатывание механизма свободного расцепления. В электромагнитном расцепителе автоматического выключателя типа АЕ2046 приложенное к якорю усилие в 3 Н вызывает его срабатывание при номинальном токе выключателя. Большая жесткость и, соответственно, высокая вибро--и удароустойчивость исключают ложные срабатывания расцепителя, повыи ая, таким образом, его надежность. При этом сокращаются простои оборудования, защищаемого автоматическим выключателем с предлагаемым расцепителем, упрощается обслуживание. Предлагаемый расцепитель рационально использовать в автоматических выключателях, по условиям эксплуатации подвергающихся повышенным вибрационным и ударным нагрузкам, в частности в выключателях, предназначенных для работы на транспортных средствах.

NTT

МАКСИМАЛЬНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ ТОКА автоматического выключателя, содержащий нaмaгничивaю ЦS o катушку и магнитострикционный чувствительный орган, состоящий из элементов, выполненных из материалов с коэффициентами магнитострикции различных знаков, причем один конец чувствительного органа закреплен, а другой предназна-, чен для воздействия на исполнительный механизм, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности срабатывания, магнитострикционный чувствительный орган выполнен в виде коаксиально размещенных цилиндров с чередующимися знаками магнитострикции, причем соседние цилиндры жестко соединены один с другим одним из своих торцов.

s

Фиг. г