Размыкатель переменного тока Советский патент 1989 года по МПК H01R13/44 H01R13/66 

/////////////////,

ТА

Цю

Фш.1

I Изобретение относится к электротехническому коммутационному оборудо- панию и может найти применение в сис- гемах для подключения электроустановок в помещениях с повьшенной спас-, иостью - производ ственных, испытательных, складских, в частности в энергомашиностроении, на транспорте, :.шахтах и т,д, , а также в ручном

флектроинструменте и переносных приборах.

Цель изобретения - повьшение надежности.

На фиг,1 показан размыкатель в составе розетки и вилки в разъединенном виде; на - размык|1тель в ;:амкнутом состоянии.

Размыкатель состоит из розетки I It вилки 2,, Розетка 1 крепится на несущем основании 3 (например,в нише .стены), а вилка 2 размещается на питающем кабеле 4 злектроприемника ( не показан).. Розетка 1 и вилка 2 имеют однотипную конструкцию, содер- гсащую обмотку, неподвижно размещенную на разомкнутом магнитопроводе 5 подковообразной формыо Розетка I и пилка 2 помещены в жесткую электроизоляционную оболочкус Открытые стыкуемые части магнитопроводов 5 розетки 1 и вилки 2 покрыты электроизоляционной магнитопроводящей пленкой 6, например, из пластичного материала ферроэласта, представляющего собой, и частности, феррит бария или марга- 1 ец-цинковый феррит с резиновой |;вязкой. Розетка 1 закрывается защит- 1|1ой сдвижной крышкой 7, на внутрен- поверхности которой закреплен 1|(агнитный шунт 8, выполненный так- jfee из ферроэласта. Сечение магнитно- to шунта 8 выбирается несколько боль фим сечения магнитопровода 5, Под ; ействием пружины 9, установленной крьш1ке 7, магнитный шунт 8 вплот- 1ЙТО поджимается к стержням розеточно jf o магнитопровода 5, замыкая его, фтыкуемые сечения стержней обоих маг |штопроводов 5 могут быть косыми для :)гвеличения площади контакта что уменьшает переходное магнитное сопро Ывление и облегчает ориентацию при $воде и фиксацию вилки 2 (конструктикие к обмотке розетки 1 может быть подведено постоянно или подаваться при включении вилки 2 в розетку 1, В

этом случае розетка конструктивно сблокирована с кнопкой, установлен- .ной в цепи питания ее обмотки. Вилка 2 своим корпусом замыкает кнопку, подавая тем самым питающее напряжение на обмотку розетки I,

Устройство работает следующим образом.

Размыкатель переменного тока может находиться в двух состояниях - разомкнутом и замкнутом,

В разомкнутом состоянии розетка 1 и вилка 2 разведены, в результате цепь питания злектроприемника разъединена. Для розетки, постоянно под-.

ключенной к сетевому напряжению,

такое состояние соответствует режиму холостого хода. Магнитный шунт 8, замыкающий при этом магнитопровод 5 розетки 1, уменьшает ток холостого

хода, потери в стали и рассеяние магнитного потока. Вилка 2 обесточена,

В замкнутом состоянии розетка 1 и вилка 2 сочленены, для чего магнитный шунт 8 сдвинут в сторону о Цепь

питания электроприемника соединена. Размыкатель в таком состоянии представляет собой преобразователь переменного тока трансформаторного типа с замкнутым через пленку 6 ферроэласта магнитопроводом, причем обмотка розетки 1 является первичной, обмотка вилки 2,- вторичнойо

Перевод размыкателя из одного состояния в другое осуществляется вручную путем подсоединения или отсоединения вилки 2 от розетки 1 при поднятой крьш1ке 7.

Энергетические потери в обоих сос- тояниях малы, безопасны и вполне приемлемы при использовании размыкателя в условиях повьшхенной опасности.

Магнитный поток обеспечен надеж- . ной магнитной связью благодаря малому магнитному сопротивлению на переходе магнитопровод - пленка ферроэласта. Эластичность пленки 6 и магнитного шунта 8 обеспечивает надежный контакт без зазора стыкуемых

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности. Розетка 1 и вилка 2 выполнены в виде разомкнутых магнитопроводов 5 подковообразной формы с обмотками. Магнитопроводы вилки 2 и розетки 1 имеют скосы и покрыты магнитопроводной электроизоляционной пленкой типа ферроэласта. Магнитный шунт 8 выполнен в виде крышки 7, подпружиненной пружиной 9. Магнитопровод шунта 8 имеет торец, повторяющий форму торца вилки 2. 2 ил.

йые элементы, обеспечивакнцие поджатйе поверхностей, в том числе при вибра)1 фиксацию вилки 2 в рабочем состоя- йии, на фиг,2 не показаны),

К обмотке розетки 1 подведена . лектропитаюдая проводка Напряжеции и толчках.

Конструктивный расчет электромагнитных параметров размыкателя перемен ного тока выполняется по известной

ции и толчках.

Конструктивный расчет электромагнитных параметров размыкателя переменного тока выполняется по известной

методике для силового малогабаритного трансформатора о

Число витков первичной обмотки и сечение магнитопровода определяются из известной формулы

ы - -l /м

t 4744f-B Q.K

где Е - ЭДС первичной обмотки. В;

Е, U-I,Z, s:0,95U 210 В,

и - напряжение питающей сети, В

1 - ток первичной обмотки, А;

Z - полное сопротивление первичной обмотки;

В - магнитнвя индукция в магни- топроводе, Тл; 1,35 Тл; .

В

. 1

8 см - полное сечение стержня магнитопровода, см ;

Kj.0,95 коэффициент заполнения магнитопровода сталью; f - частота сети, , Л

W

4744 50 1,35 8 0795

В качестве магнитопровода принят стержневой ленточный из холоднокатаной стальной ленты толщиной 0,35 мм типа ПЛ, Такая конструкция магнитопровода допускает магнитную индукцию на 20-30% выше по сравнению с шихтованной пластинчатой, более высокое заполнение площади окна и объема медным проводом, технологична , обладает меньшими потерями,- а следовательно, более высоким КПД и меньшими тепловыделениями. На каждом стержне по- мещается половина обмотки. Применение стержневой конструкции с двумя катушками по сравнению с броневой при одинаковой стоимости дает выигрьш в мощности до 30%, в массе 5-6%, позво- ляет создать меньшее поле рассеяния и улучшить охлаждение обмотки.Конструкция на ленточных сердечниках изготовляется для работы в различ ггых условиях, обеспечивая высокое сопротив- ление изоляции 20-50 МОм при сроке службы не менее 10 лет,

Из опыта создания подобных конструкций трансформаторов типа ТА,ТАН для мощности 200 Вт принят магнито- провод ПЛ 20x40x60,

В качестве магнитного шунта используется фасонная деталь из ферроэлас- та. Конструкция позволяет увеличй

вать поверхность соприкосновения ленточного магнитопровода с магнитным шунтом. При этом возрастает площадь магнитного контакта стержней магнитопровода с магнитным шунтом до необ-t ходимой величины, обеспечивающей прохождение магнитного потока при значениях магнитной индукции, не превышающих величину индукции насыщения .для ферроэластов

Ф

B-S;: В,

S

где В

5f

9ф р ;

- индукция насьш1ения ферро- эласта иг 4,8 Тл;

5(п - сечение магнитного контак- т г. та, см .

Расчет количества витков вторич ной обмотки W выполняется по формуле (1),

Величина зависит от ЭДС вторичной обмотки Е, которая определяется напряжением питания U конкрет- него электроприемника.. При этом в

паре с одной и той же розеткой размыкателя может использоваться ряд вилок на различные выходные напряжения Un, но выполненных для взаимозаменяемости и унификации в тгх же габаритах и установочных размерах.

Выбор диаметра провода обмоток (6es учета изоляшти) .для малогаба-г ритных трансфС рматоров при частоте сети 50 Гц производят по приближенной формуле

d г: 0,7 -117 0

0,63 мм Потери в стали

G,,Вт,

дe Р

п

удельные потери в стали 1,9 Вт/кг для частоты сети 50 Гц, индукции 1,35 Тл и толщины стали 0,35 мм; ,66 кг насса разомкнутого магни-- тоировода розетки и вилки, В разон ;щ том состоянии соединения, т.е ка холостом ходу

Pf, 1,9-0,66 i,25 Вт.

В загжнутом состоянии соединения

PC 2 Руй -G 2-1,,66

2,5 Вт

В разомкнутом состоянии соединения магнитный шунт замыкает магните- провод. При этом можно пренебречь

;потерями в шунте по сравнению с по- 1терями в ленто-шом стальном магнито- Iпроводе. Это возможно ввиду малой ;величины удельных потерь в ферро- ;эласте и малой массы шунта Для срав- j нения удельное соа1ротивление марга- 1нец-цинковых ферритов колеблется в пределах 10-2000 Ом-см в зависимости от марки феррита, в то время как удельное сопротивление холоднокатаной электротех1шческой стали - в пределах 0,5-0,6 Ом-см,

Потери в меди Принимая во внимание j что при правильном выборе конструкции потери в первичной и вторичной обмотках приблизительно равны

р л

/ Mli

потери в меди при замкнутом состоянии соединения „,

Ml

РХ. 2Рлл. 21, R. 2-0,9 7,4

AЗ

12,3 Вт,

R

- омическое сопротивление обмотки:2,2-10- 1,

м

W d

2,2-10

1,5900

о7бз

2 7j4 Ом,

где IA/V 15 см - средняя длина витка

обмотки.

Потерями в меди при разомкнутом состоянии соединения, т,е, на холос- j том ходу, пренебрегаем. Оценку нагре- ва магнитопровода и обмоток проводят по удельной охлаждакяцей поверхности, I в том числе покрытой компаундом

8„ -| 4-i -- 60

2,5 15-20

; SM

РМ

О9Пi

-т1:з 8-/вЬ 15--20 см VBT,

где S J, 5 S д - открытая наружная поверхность магнитопровода и обмотки, см „

При удельных значениях охлаждающей поверхности не менее 15-20 см /Вт превьшение температуры активных материалов достигнет 40-60°С, что счита

ется вполне допустимым,

Проверка нагрева при разомкнутом состоянии соединения не производится ввиду малой величины потерь в обмотке и наличия большого запаса по нагреву для магнитопровода

Ток холостого хода при разомкнутом состоянии соединения из-за малого значения потерь в стали принимается

-хх -м

:450

I in.-i-

0,12 А

5

0

5

5

5

5

равным току намагничивания.

Ток холостого хода носит реактивный характер. Его реактивная составляющая может быть скомпенсирована установкой конденсатора параллельно первичной обмотке,

Преимуществами предлагаемого маг- нитоконтактного ручного размыкателя является полная изоляция токоведущих частей розетки и вилки, что устраняет возможность попадания человека под напряжение, в связи с этим безопасно использование ручного размыкателя в помещениях особо опасной категории; простота пользования, отключение вилки может производиться без снятия-напряжения в сети; имеется видимый разрыв цепи; возможность создания серии однотип1€ых вилок на ряд номинальных ВЫХОДНЬЕХ напряжений при неизменных Д ля этой унифицированной серии электромагнитных параметрах розетки; при этом такой разъем в сборе является преобразователем переменного по величине напряжения, гальванически не связанного с сетью; нарастание амплитуды выходного напряжения вилки происходит постепенно по мере сближения до контакта с розеткой, что облегчает условия запуска электроприемников, в частности, устройств с нелинейными характеристиками (например, ламп накаливания)j отсутствие искрения, дугообразования и электромагнитного излучения (помехи) при размыкании электропитающей цепи; возможность отключения вилки без затруднений при коротком замыкании во вторичной цепи в связи с размагничиванием сердечника и бездуговЫм характером разрыва.

Применение размыкателя такого типа позволяет упростить схемы электропитания и во многих случаях улучшить экономические и весогабаритные показатели оборудования, в том числе и за

счет исключения из их конструкции силового трансформатора, Это особенно важно для переносных устройств, В электроинструменте такой размыкатель позволит отказаться от двойной изоляции ,

Размыкатель улучшает электробезопасность и качество электромедицинских приборов, в которых необходимо обеспечить очень малые токи утечки через изоляцию (например, приборы для акупунктуры, обезболивающие, диагностические и т.д.).

Формула изобретения

Размыкатель переменного тока, состоящий из вилки и розетки, каждая

/////////////////// /

И CEzzqaNffi

У//////////

-3

из которых выполнена в виде имеющих |обмотки подковообразных магнитопрово- дов, обращённых друг к другу свободными концами, при этом плоскости кон- тактирукнцих торцов магнитопроводов. покрыты защитным покрытием, отличающийся тем, что, с целью- повьшения надежности, он снабжен магнитным шунтирующим элементом, кон- тактирукнцие торцы магнитопроводов выполнены со скосом, а защитное покрытие выполнено из эластичной магни- топроводящей электроизоляционной

пленки, при этом шунтирующий элемент выполнен в виде подпружиненной крыш- кн, шарнирно соединенной с розеткой, а ее торцовая поверхность выполнена со скосом, повторяющим скос вилки.

л

%

V

гг.2