Быстродействующий выключатель Советский патент 1993 года по МПК H01H77/06 

Изобретение относится к области элек- троаппаратостроения. Оно может быть использовано в электроустановках для защиты электрооборудования промышленных объектов, тяговых подстанций и электрифицированного транспорта.

Известен быстродействующий выключатель c eKfTfot rWrffftiM удерживающим устройством, состоящим; из ярма с двумя полюсными наконечниками и расположенной на нем уДёржйвающей и токовой катушками и якоря, расположенного над полюсными наконечниками с возможностью перемещения, например, поддействи- ем пружины до упора. Удерживающая катушка подключена к источнику постоянного тока, а через токовую катушку проходит главный ток защищаемой цепи. Полярность включения катушек такова, что намагничивающие силы от токов этих катушек направлены встречно друг другу, что способствует, при быстром нарастании главного тока, наведению тока в удерживающей катушке, замедляющего спадание потока в якоре.

Известен также быстродействующий выключатель, у которого доля наведенного в удерживающей катушке тока уменьшается за счетприменёния магнитного шунта, устанавливаемого с зазором между полюсными наконечниками. У этого выключателя роль токовой катушки выполняет шина, которая проходит через окно, образованное магнитным шунтом и якорем.

Еще большим шунтирующим эффектом обладает выключатель, у которого роль магнитного шунта выполняет сердечник с размещенной на нем токовой катушкой, концы которой проходят через окно, образованное якорем и сердечником.

В качестве прототипа выбран быстродействующий выключатель, содержащий контакты, электромагнит, состоящий из ярма с двумя полюсными наконечниками и расположенной на нем катушкой, якоря, расположенного над полюсными наконечниками и связанного с контактным рычагом с возможностью перемещения до упора, сердечника, установленного между полюсными наконечниками и образующего с ярмом окно, токовой катушки, размещенной на сердечнике.

У этого выключателя возрастание главного тока в токовой катушке приводит к быстрому вытеснению магнитного потока из якоря без образования встречной намагничивающей силы в ярме. Однако для получения уставки (величины главного тока, вызывающего срабатывание выключателя) требуется большой расход активных материалов и энергии на питание удерживающей катушки.

Целью изобретения.- снижение веса активных материалов и потребления энергии

выключателя.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем выключателе, содержащем контакты, электромагнит, состоящий из ярма с двумя полюсными

0 наконечниками и расположенной на нем катушкой, якоря, расположенного над полюсными наконечниками и связанного с контактным рычагом с возможностью перемещения до упора, сердечника, установлен5 ного между полюсными наконечниками и образующего с ярмом окно, токовой катушки, размещенной на сердечнике, концы токовой катушки проходят через окно, образованное ярмом и сердечником и выхо0 дят по разные стороны окна.

Отличительным признаком предлагаемого быстродействующего выключателя является то, что концы токовой катушки проходят через окно, образованное ярмом

5 и сердечником и выходят по разные стороны окна. А это позволяет снизить вес активных материалов и потребление энергии за счет снижения ампер-витков удерживающей катушки. Снижение ампер-витков удер0 живающей катушки становится возможным вследствие дополнительных ампер-витков от тока, проходящему по одному из концов токовой катушки.

На фиг. 1 показан быстродействующий

5 выключатель во включенном положении ; на фиг. 2 - эквивалентная схема электромагнита выключателя.

Выключатель содержит неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, электромагнит, со0 стоящий из ярма 3 с двумя полюсными наконечниками 4 и 5 и расположенной на нем удерживающей катушкой б, якоря 7, расположенного над полюсными наконечниками 4 и 5 и связанного с контактным рычагом 8

5 с возможностью перемещения до упора 9, сердечника 10, установленного между полюсными наконечниками 4 и 5 и образующего с ярмом 3 окно 11 и расположенной на сердечнике 10 токовой катушки 12 с двумя

0 концами 13 и 14, которые проходят через окно 11 согласно напряжению намотки тр- ковой катушки 12 и вУхбдят по разные сто- роны окна. За контактный рычаг 8, связанный осью 15 с рычагом 16, укреплен5 ном на неподвижной оси 17, зацеплена пружина 18. Для включения служит привод 19. Выключатель работает следующим образом. Для включения возбуждается катушка 6 и, например, электромагнитный вентиль (на чертеже не показан) пневматического привода 19. Толкатель привода нажимает на рычаг 8 и 16. преодолевая нажатие пружины 18, перемешает якорь 7, жестко закрепленный на рычаге .16, к полюсным наконечникам 4 и 5. В этом положении нижний конец рычага 8 прижат к рычагу 16, а между контактами 1 и 2 остается зазор. После выключения привода 19 когда его толкатель отойдет вправо, контактный рычаг 8 под действием пружины 18 повернется вокруг оси 15 и контакты 1 и 2 замкнутся. Якорь 7 удерживается в притянутом положении частью магнитного потока, возбужденного в ярме 7 катушкой 6 (на чертеже показан сплошной линией). Меньшая часть потока от катушки 6 ответвляется в сердечник 10.

Полярность подключения токовой катушки 12 такова, что главный ток выключателя, проходя через один из концов токовой катушки 12 (например, конец 14), наводит в ярме 7 дополнительный магнитный поток, направленный согласно с потоком от катушки 6, и создает в якоре 7 дополнительную намагничивающую силу. Это же главный ток, проходя через виток, (витки) токовой катушки 12 и другой конец (в этом случае конец 13) этой катушки, возбуждает в сердечнике 10 поток, который вытесняет поток из якоря 7 (на чертеже вытесняющий поток показан пунктирной линией). По мере увеличения главного тока магнитное сопротивление ярма 3 увеличивается, а поток в якоре 7 ослабевает на столько, что якорь 7 отрывается пружиной 18. Таким образом в предлагаемом выключателе главный ток, проходя через один из концов токовой ка- тушки 12 (например, конец 14), вместе с ампер-витками катушки 6 создает намагничивающую силу, определяющую уставку выключателя, т.е. использование главного тока способствует уменьшению числа ампер-витков катушки 6 и, следовательно, снижает вес ее активных материалов.

Технико-экономическая эффективность заявленного технического решения заключается в следующем.

В известном выключателе применен удерживающий электромагнит, с большим числом ампер-витков удерживающей катушки. В предлагаемом быстродействующем выключателе этот недостаток устранен за счет того, что концы токовой катушки проходят через окно, образованное ярмом и сердечником и выходят по разные стороны окна, что позволило необходимую намагничивающую силу, определяющую уставку вы- ключателя, получить частично от

использования главного тока и тем самым уменьшить ампер-витки удерживающей катушки и сделать ее менее металлоемкой, требующей меньшего потребления энергии на ее питание.

Формула изобретения Быстродействующий выключатель, содержащий контакты, электромагнит, состоящий из ярма с двумя полюсными

наконечниками, расположенной на нем катушки, якоря, расположенного над полюсными наконечниками и связанного с контактным рычагом с возможностью перемещения до упора, сердечника, установленного между полюсными наконечниками и образующего с ярмом окно, токовой катушки, размещенной на сердечнике, отличающийся тем, что с целью снижения массы активных материалов и потребления знергий, концы токовой катушки проходят через окно, образованное ярмом и сердечником и выходят по разные стороны окна, причем полярность включения токовой катушки такова, что создаваемый проходящим через

нее током магнитный поток в ярме направлен согласно с магнитным потоком, создаваемым током удерживающей катушки.

Использование: электроаппаратострое- ние. Сущность изобретения: выключатель содержит неподвижный 1 и подвижный 2 контакты, электромагнит, состоящий из ярма 3 с полюсными наконечниками 4, 5 и расположённой на нем удерживающей катушкой 6, якоря 7, который перемещают к полюсным наконечникам 4 и 5. При включенном приводе 19 нижний конец рычага 8 прижат к рычагу 16, а между контактами 1 и 2 остается зазор. После отключения привода 19 контактный рычаг 8 под действием пружины 18 повернется вокруг оси 15 и контакты 1 и 2 замкнутся. Якорь 7 удерживается в притянутом положении частью магнитного потока от катушки 6. Главный ток выключателя, проходя через второй вывод 14 катушки 12 через окно 11, создает в якоре 7 дополнительную намагничивающую силу. 2 ил, 1 ел С