Реле Советский патент 1932 года по МПК H01H53/10 

Предлагается реле, в котором, согласно изобретению, использовано явление внезапного изменения фазы тока в контуре, состоящем из емкости и самоиндукции с железом.

Якорь реле, выполненный в виде диска, помещен в магнитное поле обмоток, рассчитанных и включенных в цепи, защищаемые реле При одном напряжении, приложенном к реле, ток в обмотке контура, включенной на конденсатор, мал и совпадает по фазе с током отдельных обмоток вращающегося магнитного поля не получается и якорь не вращается. При большем напряжении ток в обмотке контура возрастает скачком и изменяет свою фазу, магнитные поля обмоток образуют вращающийся магнитный поток, и якорь приводится во вращение.

На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемого реле; фиг. 2, 3 и 4 - диаг граммы, поясняющие - принцип действия реле; фиг. 5, б, - схематически одну из форм выполнения реле по фиг. 1 в двух прбекциях; фиг. 7, 8,- другие формы выполнения/ао .

Таким образом принцип действия предлагаемого реле основан на явлении опрокидывания фазы тока (по отношению к напряжению) в контуре емкости и самоиндукции в виде реактивной катушки с железным магнитопроводо1ч.

Известно, что в таком контуре, при повышении напряжения V от нуля до некоторого значения, имеет место режим аи (фиг. 2) слабого тока, отстающего по фазе от напряжения, в виду преоблаДания реакции самои 1дукции. При дальнейшем повышении напряжений режим уже невозможен, ток У увеличивается скачком и в контуре устанавливается режим ад тока, опережающего напряжение V..

В предлагаемом реле использованы оба характерные явления: 1) скачкообразное увеличение тока и 2) „опрокидывание фазы тока относительно напряжения. При упрощенной форме выполнения реле использовано только скачкообразное увеличение тока.

Основные элементы реле (фиг. 1, 5) следующие. Электромагнит с обмотками Мтт, создающими вращающее магнитное поле, в которое .помещен якорь D, выполненный в виде алюминиевого диска Обмотка М, намотанная на магнитопровод S.S, и конденсатор К составляют вместе резонансный контур.

Потенциометр / служит для рёгулигрования -силы тока.

Для того, чтобы установить реле на некоторую предельную силу тока, движок а потенциометра устанавливается так, чтобы напряжение V было при этом

токе равно отрезку аЬ на фиг. 2. Тогда при малых токах 5, и, следовательно, при малом напряжении Г в контуре МК будет протекать ток малой силы, отстающий по фазе от напряжения V, и совпадающий при надлежащем подборе о) L и / по фазе с током в катушках тт. Никакого вращающегося поля в зазоре электромагнита при этом не будет (будет только поле пульсирующее), и диск D будет оставаться в покое. Векторная диаграмма для этого случая изображена на фиг. 3..

Как только ток превысит допустимый (напряжение F. сделается большим ар) - в контуре МК ток возрастет скачком и изменится по фазе на опережающий. При наличии омического сопротивления обмоток Мтт, будет получен угол опережения гораздо меньше 90° (в первом случае yrcJfe отставания тока будет также меньше 90). При надлежащем выборе сопротивлений можно получить ; сумму этих углов 90, т.-е. достигнуть сдвига фаз после „опрокидывания между /ш и Jmm (или, ЧТО все равно, между Фм и Фтт) равным 90°. Следовательно, после „опрокидывания магнитное г1оле в зазоре будет слагаться из двух полей, сдвинутых во времени и пространстве, т.-е. будет получено вращающееся поле, под действием которого диск придет во вращение. Векторная диаграмма потоков после „опрокидывания изображена на фиг. 4.

Весь магнитопровод собирается из тонкого листового железа (лагированного или динамного). Для получения нужной кривой магнитного потока, именно такой, чтобь в некоторых пределах было ES -j-}- ЕС ЕК У f{J) const и вместе с тем в тех же пределах поток через зазор 0 f(f) сильно возрастал, магнитопровод реактивной катушки собирается из двух частей. При сборке магнито-провода из одной части нельзя достичь того, что в некоторых пределах (У) cons/, так как всегда в этих пределах будет получаться седловина, об условленная резким спадением разности напряжений

- ЕС.

Чтобы это устранить и добавляется (фиг. 5) часть А магнитопровода, кривая намагничивания которой имеет резкий «згиб при меньших ампервитках, чем

остальная часть магнитопровода. При таком устройстве магвитопровода при „опрокидывании получается также большое увеличение магнитного потока, а не только тока, как было бы при сборке из листов с одинаковым воздушным зазором.

На фиг. 6 изображена примерная форма выполнения магнитопровода реле в другой проекции.

Для достижений явления „опрокидывания, приводящего в действие реле, должен быть произведен соответствующий расчет, который, в основном, приводится следующим образом.

Задаются размерами дополнительной и основной частей магнитопровода и числом витков обмотки М.

Строятся кривые намагничивания для обеих частей магнитопрозода. Вычисляются токи намагничивания, по которым определяются магнитные потоки и их суммарный поток. По суммарному магнитному потоку определяют напряжение самоиндукции J. Задаются током, при котором в контуре- AfK самоиндукци и емкости наступает резонанс. Определяется емкость, строятся кривая Е Д/) и прямая (7).

Определяется графически теоретическое напряжение Н ,,опрокидыЕ.ния, т.-е. максимум Е (в области преобладания самоиндукции).

Далее, полагая, что при резонансе подводимое напряжение („опрокидывания) полностью тратится в ваттном сопротивлении обмотки, определяют это сопротивление. Строится прямая Д ).

После этого строят кривую V (Es )- EjR f (f) (сложение геометрическое), цз которой определяется действительное напряжение опрокидывания. Вторая форма выполнения реле (фиг. 7), отличается от перво-й (фиг. 5), тем, что в ней можно получить магнитный поток в зазоре электромагнита (где помещается диск) весьма большой силы. Для этого наматывается на сердечник электромагнита еще обмотка MZФорма выполнения по фиг. 8 отли- Т чается от первых двух тем, что в ней отсутствуют параллельные обмотки mm, их роль выполняет медное кольцо, наде-; тое наполовину сечения магнитопровода

электромагнита. Здесь используется только одно характерное явление .о11рокидывание, т.-е. скачкообразное увеличение тока (и магнитного потока через зазор).

При скачкообразном увеличении магнитного потока в зазоре, благодаря медному кольцу, возникнет вращающееся магнитное поле (умеренное), момент вращения диска увеличится скачком и диск придет в умеренное вращение. Реле может быть питаемо не непосредственно от потенциометра, а через промежуточный трансформатор.

В этом случае получаются выгодные соотношения и параметры. .

Предлагаемое реле должно иметь следующие качества.

Большую уверенность действия - получающуюся благодаря ,ска,чкообразному увеличению тока и одновременному с тем раздвижению векторов, магнитных потоков Фм и Фтт.

Точность работы--так как время действия реле и трогание с места весьма мало зависят от заедания и случайного увеличения трения (достаточно небольшого увеличения тока в защищаемой системе, чтобы момент вращения диска изменился чрезвычайно сильно.

Возможность изготовления реле с любыми характеристиками; напр|1мер, для получения „зависимой характеристики надо подобрать сопрс тивления обмоток М и mm так, чтобы при „опрокидывании раздвижение векторов Ф и Фтт было небольшим; для получения „независимой

характеристики надо, чтобы после «опрокидывания угол расхождения векторов Фм и Фтт был равён 90°.

Реле может работать и как иакси г мальное и как диференциальное и должно дать хорошую селективность защиты, позволить устанавливать меньшую разницу в выдержках времени ближней и дальней зоны защиты, дать возможность уменьшить выдержку времени в реле на ближних зонах защиты и, в конечном счете, сократить время действия токов короткого замыкания.

Предмет изобретения.

Реле, отличающееся тем, что с целью использования явления внезапного изменения фазы тока в контуре, состоящем из емкости и самоиндукции с железом, якорь Д реле, выполненный в виде диска, помещен в магнитное поле обмоток, рассчитанных и включенных в цепи, защищаемые реле, так, чтобы при одном напряжении, приложенном к реле, ток в обмотке контура Aff(, включенной на конденсатор, был мал -и совпадал по фазе с током остальных обмоток, вращающегося магнитного поля не получалось бы, и якорь Д не вращался бы, а при большем напряжении ток в обмотке контура МК возрастал бы „скач- ком и изменял бы свою фазу, магнитные поля обмоток образовали бы вращающийся магнитный поток, и якорь Д приходил бы во вращение.

а

ц..

ц.

D1,.

., I 1,/- 5 l-Jt ,V i /Я

estfts.i

il Г)1

i

nfcr

m.

I

iX

«jjf

ППГ