Быстродействующее поляризованное электромагнитное устройство Советский патент 1992 года по МПК H01F7/08 

Изобретение относится к области электрических аппаратов и может быть использовано в аппаратах максимальной защиты.

Известно быстродействующее электромагнитное устройство, содержащее электромагнит с токовой катушкой, витки которой пропущены в окно электромагнита, удерживающую катушку, установленную на ярме, якорь, установленный с возможностью перемещения от одного полюса к другому, пружину, закрепленную за якорь, и индуктивный шунт, соединенный параллельно с токовой катушкой. Эти поляризованные быстродействующие электромагнитные устройства имеют большие размеры, являются громоздкими.

- Указанного недостатка не имеет быстродействующее электромагнитное устройство, имеющее меньшие размеры. Оно содержит электромагнит с токовой катушкой и окном, образованным двумя стержнями, якорем и ярмом с удерживающей катушкой, витки которой расположены в окне электромагнита, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, и индуктивный шунт, соединенный параллельно с токовой катушкой электромагнита,

Известное быстродействующее электромагнитное устройство, обладает тем недостатком, что токовая катушка установлена на расположенном в окне магнитном шунте и поэтому намагничивающая сила удерживающей катушки выбирается с учетом потери части намагничивающей силы на создание потока, ответвляющегося в магнитный шунт. Кроме того, из-за большой индуктивности токовой катушки индуктивный шунт имеет большие размеры,

Целью изобретения является уменьшение массы индуктивного шунта и снижения мощности удерживающей катушки за счет .уменьшения ее намагничивающей силы.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем электромагнитном устройстве, содержащем электромагнит и индуктивный шунт, электромагнит включает в себя магнитопровод П-образной формы с установленной на нем удерживающей катушкой, якорь, установленный с возможностью прилегания к торцам стержней магнитопровода, токовую, обмотку, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, индуктивный шунт включает в себя сердечник и обмотку индуктивного шунта, включенную параллельно токовой обмотке в магнитопроводе, вблизи торцев стержней магнитопровода выполнены окна, токовая обмотка выполнена из двух соединенных параллельно секций, каждая из которых размещена в одном из

окон магнитопровода таким образом, что при включенном положении электромагнита при протекании токов по удерживающей катушке и токовой обмотке магнитные пото5 ки, создаваемые каждой из указанных частей токовой обмотки в участках магнитной цепи, расположенных между внешним контуром магнитопровода и окнами, были бы направлены согласно между собой в маг0 нитной цепи магнитопровода и встречно магнитному потоку, создаваемому в магнитопроводе удерживающей катушкой, Кроме этого, каждая секция токовой обмотки и обмотка магнитного шунта могут быть выпол5 нены в виде шин, при этом сердечник индуктивного шунта охватывает шину магнитного шунта, или каждая секция токовой обмотки выполняется в виде катушки, содержащей по крайней мере один виток, ох0 ватывающий участок магнитной цепи, расположенный между внешним контуром магнитопровода и окном.

На фиг.1 представлен общий вид быстродействующего электромагнитного уст5 ройства; на фиг.2 показаны направления токов в катушках и магнитных потоков при включенном положении электромагнита устройства; на фиг.З дан вариант выполнения секций токовой катушки.

0 Быстродействующее электромагнитное устройство (см. фиг.1 и 2) состоит из электромагнита 1 и индуктивного шунта, состоящего из шины 2 и надетого на эту шину пакета стальных пластин 3. Электромагнит

5 1 имеет токовую обмотку 4, состоящую из двух секций 5 и 6, витки одной из которых пропущены в окно 7 стержня 8, а витки другой пропущены в окно 9 стержня 10. Секции 5 и 6 соединены параллельно между собой

0 и индуктивным шунтом 2. На ярме 11 установлена удерживающая катушка 12, к торцам стержней 8 и 10 во включенном положении электромагнита прилегает якорь 13, за который зацеплена пружина 14. Стер5 жни 8 и 10, ярмо 11 и якорь 13 образуют окно 15. Для ограничения хода якоря 13 служат упоры 16. Секции 5 и б токовой обмотки 4 могут быть выполнены как одновитковыми (например, на фиг.1), так и многовитковыми

0 (например, двухвитковыми на фиг.З).

Работает быстродействующее электромагнитное устройство следующим образом. Ток, протекающий по виткам удерживающей катушки в направлении, указанном на

5 фиг.2, создает поток Ф0.к. Поток Ф0.к. разветвляется на потоки Фт.ки Фа.к вокруг окна 9, сливается в один поток Фя.к. в якоре 13 и затем снова разветвляется на потоки Фз.к и Ф4.к. вокруг окна 7. В окнах 7 и 9 стержней

8 и 10 по виткам секций 5 и 6 протекают

токи, имеющие противоположное направление току в окне 15. Эти токи создают потоки Фо.т., Фз.т, Ф4.т, Ф1.т И Ф2.т.

При плавном медленном росте тока во внешней цепи токи в цепи устройства распределяются по обмотке 2 и секциям 5 и 6 в соответствии с сопротивлениями постоянному току этих ветвей. Магнитные потоки Ф4.к и Ф4.т замыкаются в основном вокруг окна 7, суммируются (при больших токах эти участки магнитной цепи насыщаются), аналогично суммируются и потоки Ф2.к и Фа.т. Потоки Фз.к и Фз.т, а также потоки Фч.к и Ф.т направлены встречно в участках окон 7 и 9, В якоре 13 потоки Фз.т и Фч.т создают поток Фя.т, направленный встречно потоку Фя.к. По достижении определенной величины потока Фя.т. результирующего потока становится недостаточно для удержания якоря 13 в притянутом положении и он приходит в движение под действием пружин 14. Ход якоря 13 ограничивается упором 16.

В динамике (короткое замыкание во внешней цепи) ток растет с большой скоростью. При этом росту тока в индуктивном шунте препятствует демпфирующее действие пакета стальных пластин 3, поэтому часть тока ответвляется в токовую обмотку 4 (в зависимости от выбранных параметров токовой обмотки и индуктивного шунта), протекает по секциям 5 и 6. В соответствии с описанными выше переходными процессами, происходит срабатывание электромагнита.

Включение быстродействующего электромагнитного устройства производится приводом (не показан), который при включенной удерживающей катушке 12 прижимает якорь 13 к стержням 8 и 10, растягивая пружину 14,

Сила, развиваемая якорем устройства, может быть использована, например, для удержания и приведения в движение контакта быстродействующего аппарата защиты.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что снабжение стержней электромагнита окнами, выполнение токовой обмотки двухсекционной, введение параллельного соединения этих секций, каждая из которых пропущена в окна стержней электромагнита, выбор направления токов в окнах стержней, противоположным по отношению к направлению тока в окне электромагнита, позволяет уменьшить размеры индуктивного шунта на 20-30% и мощность удерживающей катушки - на 25-35%, чего в устройстве-прототипе из-за достаточно большой индуктивности его токовой обмотки и наличия магнитного шунта достичь невозможно. Формула изобретения

1. Быстродействующее поляризованное электромагнитное устройство, содержащее электромагнит и индуктивный шунт, электромагнит включает в себя П-образный маг- нитопровод с установленной на нем

удерживающей катушкой, якорь, установленный с возможностью прилегания к торцам стержней магнитопровода, токовую обмотку, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, индуктивный шунт включает в себя сердечник и обмотку индуктивного шунта, выполненную в виде шины и включенную параллельно токовой обмотке, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массы индуктивного

шунта и снижения мощности, потребляемой удерживающей катушкой, за счет уменьшения ее намагничивающей силы, в магнито- проводе вблизи торцов стержней магнитопровода выполнены окна, токовая

обмотка выполнена из двух соединенных параллельно секций, каждая из которых размещена в одном из окон магнитопровода так, что при включенном положении электромагнита при протекании токов по

удерживающей катушке и токовой обмотке магнитные потоки, создаваемые каждой из указанных частей токовой обмотки в участках магнитной цепи, расположенных между внешним контуром магнитопровода и окнами, были бы направлены согласно между собой в магнитной цепи магнитопровода и встречно магнитному потоку, создаваемому в магнитопроводе удерживающей катушки.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что каждая секция токовой обмотки

выполнена в виде шины.

3.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что каждая секция секция токовой обмотки выполнена в виде катушки, содержащей по крайней мере один виток, охватывающий участок магнитной цепи, расположенный между внешним контуром указанного магнитопровода и окном.

1767547

О

я к

2Т

Использование: в электрических аппаратах, в частности в аппаратах максимальг ной защиты. Сущность изобретения: содержит электромагнит, включающий в себя маг- нитопроводсокнами7и 9 в стержнях 8 и 10, в окнах размещены секции 5 и 6 токовой обмотки в виде шин, соединенные параллельно между собой и шиной 2 с сердечником 3 магнитного шунта, удерживающую катушку 12, якорь 13 с пружиной 14. Цель - уменьшение массы индуктивного шунта и снижение мощности, потребляемой удерживающей катушкой, за счет уменьшения ее намагничивающей силы. Секции 5 и 6 могут быть выполнены в виде катушек, охватывающих участки магнитопровода между его внешним контуром и окнами 7 и 9. 2 з.п ф-лы, 3 ил. # /J со С Ю XI О VI СП XI Фиг.1