Коммутационное устройство Советский патент 1987 года по МПК H01H51/28 H01H1/66 

Изобретение относится к электротехнике, в частностти к электрическим аппаратам, и может быть использовано в качестве устройства для управления и коммутации потребителей электрической энергии.

Целью изобретения является увеличение срока службы за счет умешАиения электрического износа рабочих контактных иоверх- ностей контактных сердечников, увеличеиие коммутационной сиособности н новып1еьп1С снособноети.

На фиг. 1 -2 представлено коммутационное устройство, продольный разрез; на фиг. 3-6 - различные модификации концов внеижего магнитонровода, разметенных в баллоне.

Коммутационное устройство содержит геркон 1 с контактными сердечниками 2 н 3, обмотку 4 унравления, внешний .магиито- нровод, состоян,нй по крайней мере из двух частей 5 и 6, вынолненных из ферромагнитного электропроводного материала, части 5 и б одними концами внешнего магнитонровода примыкают к контактным сердечникам 2 и 3 без зазора и имеют с ними электрическую гальваническую связь. Другие ко1пл,ы 7 и 8 внешнего магьнггопро- вода 5 н 6 образуют nojnoea с немагнит- .м зазором Л, которые размешены в ба;1ло- не 9, содержащем электропроводную ферромагнитную жидкость 10. ОГгьем электро- нроводной ферро.магнитной жидкости 10 выбран в соответствии с зависимостью

где V% - об ьем электропроводной ферромаг интиой жидкости;

внутренний объем баллона такой,

чтобы поверхность уномянутой электропроводнои ферромагнитной л идкост11 не соприкасалась с поверхностью но крайней мере од ного из полюсов внешиею .ма|-нито провода.

Концы 7, 8 вненшего мапштонровода, раз метенные в баллоне 9 могут быть выполнены со скосами 11, сферическими 12, с перекрытием 13 и разделе1н 1 иемагнитиы- мн диэлектрическими вставками 14, выполнены цилиндрическими 15 со сферическими вставками 14, выполпеиы цилнпдрическими 15 со сферическими углублепнями 16. Кроме того, они мо1Л т быть выполнены с KOinmec- кими днэ. юктрическими экранамн 17, обра- ихенШ)1е друг к другу больншми основаниями 18, 19.

Устройство работает следуюни1М образом. В исходном состоянни нри отсутствии сигнала управления уровень электронровод- ной ферромагнитной жидкости 10 не соприкасается но крайней мере с новерхност1 1о одного из полюсов 7,8 нри вертикальном ноложе1Н1и (фиг. 2) и.чи двух нолюсов 7, 8 нри горизонтальном по. южении (фиг. 1).

Под воздействием сигпала унравления (при нодключении обмотки 4 управления к источиику питания U) магнитный ноток,

создаваемый обмоткой 4 управления замыкается ио внешнему магннтонроводу 5, 6 и по контактным сердечника.м 2, 3. Под действием электромаг нитных сил, создаваемых магнитным нолем в зазоре 6 между контактными сердечниками 2 и 3 и в зазо)е А между

ио.1Юсами 7 и 8 внешнего магнитоировода. Ферромагнитная жидкость 10 заполняет зазор между полюсами 7 и 8 и создает электрический контакт, замыкая их. Контактные сердечники 3 и 2 также замыкаются. Таким образом, создается дополнительная электрическая цеиь: внешний магнитонровод 5, полюс 7 - - ферромагнитная жидкость 10 - полюс 8 - внeнJний магнитопровод 6.

Эта дополнительная электрическая цепь

HjyHTnpyeT коитактные рабочие новерхности контактных сердечников 2, 3.

Под дейетвием магнитно1 о ноля ферро- ма чи-1тная жидкость 10 значите чыю увеличивает свою вязкость и остается в таком СОСТОЯ1ШИ до тех нор, нока в замкнутом

контуре, образованно.м замкнутыми контактными сердечниками 2, 3 полюса.ми 7, 8 и ферромагнитной жидкостью К), находяишй ся в зазоре, сохраняется магнитное ноле. При снятии сигнала уиравлепия иронсходнт сниженне магнитного потока, в замкнутом

магнитном контуре ве.чичиШ) с остаточной индукцией РО магнитного поля, достаточного для сохранения вязкого состояния фер- ромаг нитной жидкости 10 в зазоре, но недостаточного для удержания в замкнутом состоянни коитактиых сердечников 2 и 3,

которые всле.аствие недостаточности магнитного ноля размыкаются иод действием собственшзьх упругих сил. Размыкание контактных сердечников 2 и 3 приводит к образованию сравните. бо.льиюго немагнитного зазора в замкнутом маиштном контуре и спаду Mai HHTHoro потока в зазоре между полоеами 7, 8 до пу.чевого зпачепия. Псчезновение ма1 1пггного нотока в зазоре приводит к умепынению вязкости ферромагнитной жидкости в зазоре до иервоначального состояния. Ферромагиитиая жидкость иод действием силы тяжести и ciri натяжения вытекает из зазора и размьп ает электри- чеекнй контакт между полюсами 7, 8 внен1- него магиитонровода.

Таким образом, осун1ествляется ноочередиое размыкание двух наралле:1ьных комму- тируюни1х цепей. Первоначально размыкаются контактные сердечники 2 н 3, затем размыкается э.чектрическая пеиь между rio;iio сами 7 и 8. Такое чередование нроцесса раздельной коммутации снособствует размы- ка1шю контактных сердечннков 2 и 3 без образования э.чектрической дуги между ними И/1И с об.чегчениыми условиями га- 1нения дуги, рабочие ко1Г1 актируюи 1,ие поверх

ностн сохраняют чистоту и малостаб1. 1Ы1ое значение переходногч) контактного сонролив- ления контактных сердечников 2 и 3.

Концы внешнего магнитопроьюда 7, 8, выг1о;1ненные со скосами 11, создают неравномерное магнитное ноле и концентрацию напряженности магнитного ноля в централь-, ной части зазора между цолю сами 7, 8 и, тем самым, увеличивают усилие втягивания ферромагнитной жидкости 10 в зону немагнитного зазора между нолюсами. Кроме того, форма нолюса со скосами создает фигурную цлощадь соирикосновения ферромагнитной жидкости с поверхностями нолю- сов, увеличивает площадь поверхности контактирования ферромагнитной жидкости с по верхностью полюсов и повышает надежность удержания ферромагнитной жидкости в немагнитном зазоре между полюсами при включении обмотки управления. Скосы полюсов способствуют ускоренному вытеканию ферромагнитной жидкости из немагнитного зазора между полюсами при отключении обмотки управления. Концы внешнего магнитопрово- да 7, 8, выполненные сферическими 12 позволяют получить магнитное поле между полюсами с повышенной неравномерностью, повышенной концентрацией напряженности и повышенного объема. Повышенная неравномерность и концентрация напряженности в центральной части зазора между лолюсами и повышенный объем магнитного поля приводят к увеличению электромагнитного усилия, затягивающего ферромагнитную жидкость 10 в немагнитный зазор между полюсами при включенной обмотке управления. Усилие давления ферромагнитной жидкости на контактные поверхности полюсов возрастает, и уменьшается переходное контактное сопротивление между ферромагнитной жидкостью и сферической поверхностью нолюса. Повышенный объем магнитного поля пЪзволяет сосредоточить в немагнитном зазоре между полюсами повышенный объем ферро.магнитной жидкости 10, который способствует увеличению коммутационной способности устройства. При отключении обмотки 4 управления сферические поверхности 12 полюсов 7, 8 обеспечивают увеличение скорости вытекания ферромагнитной жидкости из немагнитного зазора между полюсами.

Концы внешнего магнитопровода, выполненные с перекрытием 13 и разделенные немагнитными диэлектрическими вставками 14, создают условия неравномерности магнитного ноля между полюсами по всей боковой поверхности полюсов. Эта неравномерность и концентрация напряженности магнитного поля в центральной части зазора между полюсами создает условия повышения усилия, втягивающего ферромагнитную жидкость в зону немагнитного зазора между полюсами. При относительно небольшой величине немагнитного зазора между

0

полюсами, но при достаточно болыной длине нолюсов, в зону немагнитного зазора втягивается сравните.1ЬН() большой объем ферромагнитной жидкости и, тем самым, велнчивается плои1адь контактирования ферромагнитной жидкости с поверхностью полюсов. Таким образом, повьнлается коммутационная способность устройства.

Форма нолюсов, вынолненная с перекрытием 13 и разделенная немагнитными вставками 14, повьинает надежность удержания достаточно больнюго объема ферромагнитной жидкости в немагнитном зазоре между полюсами ири включенной обмотке унрав- ления при работе предлагаемого коммута5 ционного устройства в условиях повышенной вибрации.

Концы внешнего магнитопровода, выполненные цилиндрическими 15 со сферическими углублениями 16, способствуют повышенной, неравномерности магнитного поля и концентрации напряжеиности магнитного ноля вблизи центральной оси нолусфер и усилению силового воздействия, втягивающего ферромагнитную жидкость 10 в зазор между полюсами 7, 8 при включенной

5 обмотке 4 управления. При включенной обмотке 4 управления ферромагнитная жид- коспъ 10, имея опору в радиальных направлениях в сферических углублениях 16, создает более надежный контакт между полюсами. При вертикальном положении

0 предлагаемого коммутационного устройства часть ферромагнитной жидкости, оставаясь в сферическом углублении одного из полюсов, повышает чувствительность срабатывания и увеличивает бстродействие коммутационного устройства. При отключении об5 мотки 4 управления сферические углубления 16 полюсов способствуют вытеканию ферромагнитной жидкости из немагнитного зазора между полюсами.

Концы внешнего магнитопровода, выполненные с коническими диэлектрическими экра

нами 17, расположенные соосно большими основаниями друг к другу, создают неравномерное магнитное поле между боковыми поверхностями с концентрацией напряженности магнитного поля в центре немагнит ного зазора между торцовыми поверхностями полюсов. Такая форма магнитного поля способствует полному заполнению немагнитного зазора н сосредоточению ферромагнитной жидкости 10 между полюсами по всей боковой поверхности полюсов,

Q которая занимает объем и достаточно боль- . щую длину токонроводящего контура между полюсами по электропроводящей ферромагнитной жидкости при включении обмотки 4 управления.

При отключении обмотки 4 управления

5 ферромагнитная жидкость 10, вытекая из зазора, образует между боковыми поверхностями полюсов токопроводянадй мостик достаточно длины, разрыв которого позволяет успешно оеучцествпть коммутацию высоковольтпых электрических цепей.

Формула изобретения

1. Коммутационное уетронство. содержащее геркон, обмотку . 1епия, tuieiiiiini-i электропроводный магпнтопровод, вьнюлмен- ный еоетавпым по кравшей мере из двух частей, одни конщ кото)ы. прпмьнчают к контактным еердечнпкам геркона без зазора, а другие копцы образуют ио.иоса, разделенные немагнитным зазором, отличающееся тем, что, с целью новьннения срока службы за счет уменьшения э, 1е1чтр11чес- кого износа контактов, увеличение коммутационной снособности н HOF-ibiiiieiHie чув- ствнте.тьности, оно снабжено бал. юном с электронрово.тной (})еррома1Ч1итной жидкостью, указан1и 1е концы внешнего э. 1ектро- нроводного магнитонровода, образующие но- люеа, установлены в упомж.утом баллоне, нричем об ьем электрог1ро1и.). ферромагнитной жидкости выбран таким, чтобы поверхность электронроводной срер|)омагннт- ной жндкоетн не сонрнкаеалас с новерх

ностью но крайней мере одного из но.ио- сов внен1него магнитонровсхта.

2.Устройство но н. 1, отличающееся тем. что внешнего магнитонровода, размен1енные в баллоне, выполнены со скосом.

3.Устройство но п. 1, отличающееся тем. что концы внешнего магнитонровода, размен1егнпз е в баллоне, вьнюлнены сферическими.

4.Устройство но н. 1, отличающееся тем, что концы внешнего магннтопровода, размен1ен11ые в баллоне, установлены с нерекрытнем н разделены немагнитными диэлектрическими вставками.

5.Устройство но н. 1, отличающееся тем. что концы внешнего магнитопровода, размешенные в баллоне, выполнены цилинд- рнческнми со сферическими углубления.ми.

6.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концы внешнего магнитопровода, разменхепные в баллоне, выполнены с ко- ннческнми диэлектрическими экрана.ми, обра нленными друг к другу большн.ми основаниями.

фиг. 2

7

8

сраг.З

фигЛ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим аппарата.м. Цель изобретения - увеличение срока службы за счет уменьшения электрического износа рабочи.х контактны.х но- верхностей контактных сердечников, увеличение коммутационной способности и новы- шение чувствительности. При отсутствии сигнала обмотки управления (ОУ) 4 уровень электропроводной ферромагнитной жидкости (ЭФЖ) 10 не соприкасается с поверхностью по крайней мере одного из иолю сов (7,8) виеишего .магнитопровода (ВМ). Под воздействием сигь-- ла управления магЖ нитный поток, создаваемый ОУ 4, замыкается по ВМ 5, 6 и по коигактн.ым сердечникам (КС) 2, 3. Под действием электромагнитных сил ЭФЖ 10 заполняет зазор между пол юса.ми 7. 8 и создает электрический контакт, замыкая их, КС 2. 3 также замыкаются. Создается электрическая цепь. ВМ 5 - НОЛ юс 7 - ЭФЖ 10 - полюс 8 - ВМ 6. Эта цепь И1унтнрует контактные рабочие поверхности КС 2, 3. При снятии электрического сигнала происходит снижение магнитного потока. КС 2, 3 размыкаются, что приводит к образовапшо сравнительно большого немагнитного зазора в замкнуто.м магнитном контуре и спаду магнитного потока в зазоре между полюсами 7, 8 до нулевого значения. Вследствие этого уменьшается вязкость ЭФЖ К), и ЭФЖ 10 под действием силы тяжести и сил натяжения вытекает из зазора и размыкает электрический контакт между иолюсами 7, 8 ВМ. Такое чередование иро- цесса раздельной ком.мутации способствует размыканию КС 2, 3 без образования электрической дуги между ними или с об- легченны.ми условиями гашения дуги. 5 з. и. ф-лы, 6 ил. (Л со ел 4

фиг. 5

78 J9

в

7