Привод высоковольтного выключателя постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК H01H33/42 

сд ю Изобретение относится к электротехньпсе, а именно к приводам высоковольтнипс выключателей постоянного тока. Известен привод быстродействующих выключателей с П-образным электромагнитом, между полюсными наконечниками которого размещены сердечник с размагничивающей катушкой, включенной последовательно с защищаемой цепью и обтекаемой током этой цепи. Поток, возбуждаемый этой катушкой, в якоре электромагнита направлен встречно основному потоку удерживающей кату1ш и. В аварийных режимах суммарный поток в якоре существенно уменьшается, и якорь отрывается от полюсных наконечников отключающей пружиной.. Простота устройства привела к ее широкому распространению для высоковольтных вьжлючателей защиты силовых цепей электропоездов и злектроводов постоянного тока lj . Устройство обладает следующими недостатками. При действии рабочих токов в размагничивающей катушке изза ненасьщенного состояния ее сердечника тяговое.усилие электромагнита резко уменьшается и приближается к усилию отрыва якоря от полюсных наконечников. Создается малый запас между усилиями электромагнита и отключающей пружины, что приводит к низ кой виброустойчивости. При ударах и тряске силы инерции подвижных частей преодолевает этот запас и открывают якорь, при этом привод самопроизвольно срабатывает. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является привод высоковольтного выключателя постоянного тока, содержащий П-образный электромагнит, между полюсными наконечниками которого размещены насыщающая и размагничивающая катзшки, расположен ные на стержнях сердечника, удерживающую катушку и отключающую пружину Повышение вибростойкости привода достигается установкой между полюсными наконечниками П-образного магни топровода с удерживающей катушкой Т-образного сердечника размагничивающей катушки, на одном, стержне котор го размещены размагничивающая катзппка и дополнительная катунжа, насыщающая Т-образный сердечник. При этом действие рабочих токов из-за насьпценного состояния сердечника не влияет на тяговое усилие привода. Только при. достижении тока уставки достигается значение потока, при котором сердечник размагничивающей катушкой переводится в ненасыщенный режим, тяговое усилие резко снижается и привод отключается. Поэтому в рабочих режимах тяговое усилие остается неизменным и создается большая разность, между усилием Электромагнита и усилием отключающей.пружины для преодоления сил инерции Tzj, Однако известное устройство также обладает рядом недостатков. Размещение дополнительной насыща ощей катушки на одном стержне Т-образного сердечника с размагничивающей катушкой приводит к тому, что поток размагни- чивающей катушки, увеличивающийся в аварийных режимах со скоростью роста тока короткого замыкания, пронизыва- ет также дополнительную катушку. Такое резкое изменение потока вызывает ЭДС самоиндукции многовитковой дополнительной катушки, что тормозит изменение потока в сердечнике и увеличивает время срабатывания электромагнита. Кроме того, установка Т-образногр сердечника размагничивающей катушки требует Несимметричной установки якоря на электромагните (по одну сторону от Т-образного профиля сердечника), что приводит к несимметричной конструкции электромагнита. Катушка устанавливается на нешихтованном сердечнике, с обеих сторон которого прикручиваются разные шихтованные стержни магнитопровода, что в свою очередь приводит к дополнительным затратам при подготовке производства (удвоение количества штампов, кондукторов и т.д. для несимметричных деталей привода) и в изготовлении неунифицированных деталей и узлов несимметричного электромагнита. Цель изобретения- увелггчение быстродействия и уменьшение трудоемкости изготовления привода. Поставленная цель достигается тем, что в приводе высоковольтного выключателя постоянного тока, содержащем И-ббразньй электромагнит, между полюсными наконечниками которого размещены насьш1ающая и размагничивающие катушки, размещенные на стержкях сердечника, удерживающ то катушку, отключающую пружину, сердечник г,1Т1о.г1нен

31

Н-образным, стержни его расположены параллельно якорю, а указанные насы дающая и размагничивающая катушки расположены на одном стержне сердечника, причем зазор между торцом стержня с катушками со стороны размагничивающей катушки и полюсным наконечником всегда меньше, а зазор между торцом стержня без катутики со стороны размагничивающей катушки и полюсным наконечником всегда больше чем зазоры между остальными торцами стержней сердечника и полюсными наконечниками.

На чертеже дана схема привода высоковольтного выкйочателя постоянного тока.

Устройство содержит П-образный магнитопровод 1, на котором размещена удерживающая катушка 2, к выводам 3 и 4 которой подключен источник постоянного тока. Магнитопровод имеет якорь 5 и отключающую пружину 6, Между полюсными наконечниками магнитопровода 1 установлен Н-образный сердечник размагничивающей катушки, стержни 7 и 8 которого расположены параллельно якорю 5. На нижнем стержне 7 размещена дополнительная насьш1ающая катушка 9, подключенная параллельно удерживающей катушке 3 к источнику постоянного тока. На нижнем стержне 7 размещена также размагничивающая катушка 10, включенная последовательно в защищаемую цепь. Стержни 7 и 8 сердечника имеют перемычку 11.

При установке Н-образного сердечника якорь 5 располагается посредине электромагнита, его конструкция с(гановитс,я симметричной. К сердечнику удерживающей катушки 2 прикручиваются одинаковые участки магнитопровода 1, поэтому все детали элект.ромагнита с обеих сторон катушки ста новятся одинаковыми в изготовлении и в сборке, что уменьшает (в два раза) количество необходимой в производстве оснастки и трудоемкость изгтовления устройства.

Привод высоковольтного выключателя постоянного тока работает следующим образом.

Удерживающая катушка 2 создает поток Ф,. замыкающийся через магнитопровод 1 и якорь 5 и создающий в свою очередь усилие притяжения якоря 5 к полюсным наконечникам. Насы20514

щающая катушка 9 создает поток Ф, направленный в якоре 5 согласно с потоком Ф удерживающей катушки и насьш1ающий стержень 7. Для того, чтобы 5 поток Фу не замыкался через тор1хы стержня 8 (тогда участок стержня 7 с размагничивающей катушкой окажется ненасьщенным), зазор Sg между торцом стержня 7 с размагничивающей катушкой 10 и полюсными наконечниками магнитопровода 1 выбран меньше чем зазоры .между остальными торцами Н-образного сердечника и полюсными наконечниками. При этом магнитная проводимость этого торца оказывается больше магнитных проводимостей других торзамыкается

цов, и магнитный поток

и насыщает только стержень 7 с насьш1а-ющей и размагничивающей катушками.

0 При обтекании размагничивающей катушки 10 рабочим током защищаемой цепи возникает поток 4, направленный в якоре 5 встречно потокам Ф и Ф удерживающей 2 и насьш(ающей 9 катушек.

5 Из-за насыщенного состояния стержня 7 величина потока Ф оказьгеается незначительной, поэтому тяговое усилие электромагнита зменьшается также незначительно, создавая большой запас

Q для преодоления сил инерции, возникающих при тряске и ударах. Это делает конструкцию устройства виброустойчивой.

Из-за насыщенного состояния стержня 7 поток Ф размагничивающей катушки проходит мимо участка стержня 7 с насыщающей катушкой 9 по перемычке 1 1 в стержень 8. Для того, чтобы он не замкнулся вокруг катушки 10 по

стержню 8, а проходил через якорь 5, зазор Sg между торцом стержня 8 и полюсным наконечником выбран больше зазоров других торцов сердечника. Поэтому магнитная проводимость зазор- ра Sj становится меньшей по сравнению с магнитной проводимостью других зазоров, и поток Ф проходит из перемычки 11 в участок стержня 8 над насьщающей катушкой и в якорь 5.

При токе уставки поток Ф, созданньй размагничивающей катушкой 10, достигает такой величины, что участок стержня 7 с размагничивающей катушкой становится ненасьпценньгм. Поток ФЗ резко увеличивается, снижая суммарньй поток в якоре ((1|4Ф,,-Ф) до значений, при которых происходит отрыв якоря 5 от потгосиых )1лкс1неч1 иков

отключающей пружиной 6. Поток Ф проходит по стержню 8 и не сцепляется с многовитковой катушкой 9 насыщения, поэтому его изменения не тормозятся ЭДС самоиндукций этой катушки как у известного устройства но тормозятся ЭДС самоиндукции удерживающей катушки 2. Поэтому вытеснение потока Ф из якоря должно происходить с минимальным его изменением по величине. Вытеснению потока Ф в с-гержень 7 сердечника размагничивающей катушки мешает насыщенньй участок стержня с насыщающей катушкой. Поэтому поток Ф вытесняется в ненасыщенньй стержень 8 (поток Ф). Происходящее при этом увеличение потока Ф, не сопровождается его торможением ЭДС самоиндукции насыщающей катушки 9, расположенной на стержне 7, а также ЭДС самоиндукции размагничивающей катушки 10, так как часть его проходит по зазору S. Поэтому быстродействие привода (быстрота спада потока в якоре) не зависит от индуктивностей установленных катушек (токовая размагничивающая катушка 10 имеет мало витков, незначительную индуктивность и ЭДС самоиндукции) -и практически приближается к максимально возможному.

Изобретение позволяет повысить быстродействие и уменьшить трудоемкость изготовления привода высоковольтного выключателя.

ПРИВОД ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий П-образный электромагнит, между полюсными наконечниками которого размещены насьщающая и размагничивающа г катушки, размещенные на стержнях сердечника, удерживающую катушку, отключа10Е1ую пружину, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения трудоемкости изготовления, сердечник выполнен Н-образным, стержни его расположены параллельно якорю, а указанные насыщающая и размагничивающая катушки расположены -на одном стержне сердечника, причем зазор между торцом стержня с катушками со стороны размагничивающей катушки и полюсным наконечником меньше, а зазор между торцом стержня без катущек со стороны размагничивающей катушки и полюсным наконечником больше, чем (Л зазоры между остальными торцами стержней сердечника и полюсными наконечниками.