Устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных помех Советский патент 1992 года по МПК H01H45/10 G12B17/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электромагнитных реле от воздействия внешних магнитных полей, возникающих при работе силового энергетического оборудования.

Известно устройство, содержащее компенсирующие обмотки, расположенные на магнитопроводе, защищаемого аппарата, и обмотки индуктора, соединенные последовательно таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем, в компенсирующих обмотках направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора, магнитопровод индуктора выполнен О-об- разной формы, внутри которого размеи}ает- ся защищаемое реле.

Такое устройство эффективно защищает от магнитных помех всех направлений, кроме перпендикулярного плоскости магни- топроводов защищаемого аппарата и индуктора. Влияние магнитного поля такого направления приводит к изменению магнитной проницаемости магнитопровода реле.

Цель изобретения - повышение эффективности защиты от магнитных полей путем устранения влияния магнитного поля на магнитную систему реле.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных полей, содержащее компенсирующие обмотки, расположенные на магнитопроводе защищаемого аппарата и обмотки индуктора, соединенные последовательно таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем в компенсирующих обмотках направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора, магнитопровод индуктора выполнен -образной формы, внутренняя полость которого предназначена для размещения в нем защищаемого реле указанные обмотки расположены так, что их оси параллельны друг другу снабжено дополнительным магнитным видом П-образной формы, расположенным таким образом, что его стержни

сл

с

XI

XJ

к

параллельны осям компенсирующих обмоток и обмотке индуктора.

Данное устройство позволяет повысить эффективность защиты за счет того, что часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого реле Q -образным маг- нитопроводоминдуктораи

перпендикулярным ему П-образмым магни- топроводом (направление внешнего магнитного поля ОХ, фиг.1).или по отдельности каждым из них (направления ОУ и OZ). Осу- ществляет с я пё р1зйчнЬ1 экранирование; ЭДС, наводимые в компенсирующих обмотках магнитным потоком, создаваемым рабочим потоком реле, при соединении этих обмоток встречно - последовательно компенсируются и не влияют на ЭДС индуктора, под действием которой в компенсирующих обмотках протекает ток, создающий в магнитопроводе реле поток, компенсирующий магнитный поток, наводимый внешним магнитным полем (вторичное экранирование).

Предложенное устройство позволяет эффективно защищать от магнитных полей любого направления и напряженности.

На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 и 3 - схема распределения магнитных потоков, при их действии перпендикулярно стержням магнитопроводов (фиг.2) и шихтовке магнитопровода (фиг.З),

Устройство содержит р-образный индуктор 1, на котором по крайней мере, размещена одна обмотка 2, компенсирующие обмотки 3, размещенные по одной на каждом стержне магнитопровода защищаемого электромагнитного реле 4. Компенсирующие обмотки 3 и обмотки индуктора 2 соединены последовательно таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем, в компенсирующих обмотках 3 были направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора 2. Защищаемое элек- ромагнитное реле 4 располагают внутри мэгнитопровода Q-образной формы. Магнитные оси обмоток 2 и 3 параллельны. Параллельно осям компенсирующих обмоток 3 и обмотки индуктора 2 расположен П-об- разный магнитопровод 5.

Индукция, наводимая внешним магнитным полем в индукторе, пропорциональна индукции, наводимой внешним магнитным полем в магнитопроводе защищаемого реле.

Число компенсирующих обмоток 3 определяется количеством стержней магнито- провода защищаемого реле 4. Компенсирующие обмотки 3 включены между собой встречно-последовательно.

На магнитопроводе защищаемого реле расположена рабочая обмотка б. Под действием тока, протекающего в этой обмотке, происходит срабатывание электромагнитного аппарата.

К катушке индуктора последовательно подключены компенсирующие катушки 4. Число витков каждой компенсирующей катушки 4 выбирается в 2-5 раз меньше числа витков катушки индуктора 2 аь с целью компенсации ЭДС, наводимой внешним магнитным полем в компенсирующих катушках, и создания магнитного поля, компенсирующего влияние внешнего магнитного поля.

Устройство работает следующим образом.

Часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого аппарата магнито- проводом индуктора (фиг.1). Поэтому напряженность поля внутри индуктора, в месте расположения магнитопровода защищаемого аппарата, меньше напряженности внешнего магнитного поля в 5-10 раз. Индуктор 1 и П-образный магнитопровод 6 шунтируют магнитный поток, происходит защита от статических и переменных полей, направленных как вдоль магнитной оси (фиг.1), так и перпендикулярно ей (фиг.2, 3).

Внешнее магнитное поле наводит в катушке индуктора ЭДС, которая может быть вычислена по формуле:

Н,2 4,44f.Bm.S (т,

где f - частота внешнего магнитного поля. Гц;

Вт - индукция в магнитопроводе индуктора, наведенная внешним магнитным полем, Тл;

S - площадь сечения магнитопровода индуктора, м2.

Магнитное поле в компенсирующих обмотках 3 наводит ЭДС, направленные встречно 12. Под действием разницы ЭДС:

Д1 12 - Ц п

где п - число компенсирующих обмоток 3, в них протекают токи, создающие магнитные 5 потоки ф, равные по величине магнитным потокам, наводимым внешним магнитным полем в стержнях магнитопровода защищаемого аппарата, но имеющие противоположное напраёление и компенсирующие влияние внешнего магнитного поля.

Точность компенсации зависит от выполнения фазовых и амплитудных соотношений между полем помех и компенсирующими полями. Учитывая, что речь идет о низких частотах, фазовыми сдвигами компенсирующих обмоток и обмотки индуктора можно пренебречь, а амплитудные соотношения легко получаются подбором сечения магнитопровода индук0

5

0

5

0

5

0

0

5

тора и числа витков компенсирующих обмоток.

Под действием рабочего магнитного потока Фр (фиг.1), создаваемого рабочей обмоткой в реле, в обмотках 3 наводятся ЭДС, равные по величине и направленные встречно. Поэтому рабочий магнитный поток реле не оказывает влияния на работу устройства.

С изменением напряженности внешнего поля в п раз, изменяется в п раз и ЭДС катушки индуктора, соответственно изменяется разница ЭДС и компенсирующий потоки Фс. В итоге, в магнитопроводе защищаемого электромагнитного аппарата сумма магнитных потоков, наводимых внешним магнитным полем Фмп и создаваемых компенсирующими катушками &, будет равно 0. Влияние внешнего магнитного поля нейтрализуется.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности реле и других электроаппаратов с магнитными сердечниками, благодаря применению их при наличии низкочастотных и статических помех с высоким уровнем полей.

Степень ослабления внешнего поля индуктором П-образным магнитопроводом зависит от их размеров. Чем больше площадь поперечного сечения и длина магнитопро- водов 1 и 5, вдоль которых направлено внешнее магнитное поле, тем выше степень ослабления поля внутри индуктора,

Эффективность действия предложенного устройства подтверждена при защите широко распространенного реле серии РТ- 40. Устройство содержало индуктор с; площадью поперечного сечения 4.10 м , обмотку индуктора со 30, компенсирующие обмотки й)к 15, магнитопровод сечением 2.10 м2.

Без устройства относительная погрешность реле в магнитном поле, направленном перпендикулярно шихтовке магнитопрово- да, при напряженности внешнего магнитного поля А/м составила 9-10%. При использовании устройства относительная погрешность уменьшилась до 1-2%.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности реле и других аппаратов с магнитными сердечниками в условиях воздействия низкочастотных и статических магнитных полей высокого уровня.. -

Формула изобретения Устройство для защить 1 эЯектромагнит- ных реле от магнитных помех, содержащее индуктор и компенсирующие обмотки, индуктор включает в себя магнитопровод и по

крайней мере одну обмотку, размещенную на указанном магнитопроводе, компенсирующие обмотки предназначены для размещения по одной на каждом из стержней магнитопровода защищаемого реле, магнитопровод индуктора выполнен Q-образным, причем его внутренняя полость предназначена для размещения в ней защищаемого реле, компенсирующие обмотки и обмотки индуктора соединены между собой последовательно, таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем в компенсирующих обмотках, направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктор и расположены таким образом, что оси параллельны друг другу, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности экранирования, оно снабжено дополнительным магнитопроводом П-образной формы, расположенным таким образом, что его

стержни параллельны осям компенсирующих обмоток и обмотке индуктора.

Использование: защита от воздействия магнитных полей. Сущность изобретения: повышение эффективности защиты достигается за счет двойного экранирования. Первичное экранирование происходит за счет магнитопровода индуктора и П-образного магнитопровода, расположенного перпендикулярно плоскости индуктора и шихтовке магнитопровода защищаемого реле. Вторичное экранирование осуществляется за счет создания компенсирующих магнитных потоков. Таким образом, обеспечивается надежная защита как от постоянных, так и переменных магнитных полей. 3 ил.

н.

W0Z

Фиг. 2