Быстродействующий индукционнодинамический привод Советский патент 1979 года по МПК H01H3/28 H01H33/42 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ИНДУКЦИОННО-ДИНАМИЧЕСКИЙ

ПРИВОД

Изобрегение огносигся к области элек- троаппаратостроения и может быть использовано в качестве привода быстродействую ших коммутационных аппаратов, например короткозамыкатепей, синхронных выключателей. Известны быстродействуюшие индукционно-динамические приводы вакуумных и синхронных выключателей l. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является быстродействующий индуктивно-динамический привод коммутационного аппарата, содержаший помешенные в цилиндрическом корпусе два плоских многовитковых индуктора, между которыми расположен якорь, выполненный в виде диска из хорошо проводящего материала, и накопители энергии, подключенные к индукторам 2. Недостатками указанных приводов являются низкие КПД яёыстродейсгвие наличия больших сил сопротивления в начале ускорений и значительной массы подвижной системы а также малый срок службы коммутационного аппарата из-за больших ударных нагрузок. Цель изобретения - повышение КПД и быстродействия привода и увеличение срока службы коммутационного аппарата путем уменьшения ударных нагрузок при большом ходе и значительной массе его подвижных частей. Это достигается тем, что. предлагаемый привод снабжен вторым якорем, выполненным в виде диска из хорошо провоД5аиего материала и расположенным между первым и одним из индукторов, а между якорями размешен дополнительно введенный поршень, жестко соединенный с подвижным контактом коммутационного аппарата, причем якори и поршень выполнены плотно; прилегающими к внутренней поверхности корпуса,, снабженного рядом отверстий, соединяющих внутренюю полость корпуса с наружным объемом, заполненным воздухом или сжатым газом., На фиг. 1 изображен описываемый привод; на фиг. 2 - графические зависимости. иплюсгрирующие работу предлагаемого при вода и прототипа. В корпусе 1 индукиионно-динамического привода закреплены индукторы 2 и 3, преаставляющие плоские многовит ковые односпойные катушки, выполненные нз хорошо проводящего материала, например меди, и залитые эпоксидным компаундом. Между индукторами 2 и 3 расположены якори 4 и 5, представляющие собой биметалпическиа диски, рабочие поверхHocfH которых выполнены из проводящего материала, например меди или алюминия, для снижения активных п.отерь при протекании поверхностных токов в дисках, и плотно прилегающие при помощи уплотняющих колен 6 к внутренней боковой поверхности корпуса 1. Якори выполнены из высокопрочных легких материалов, например алюминиевых или титановых сплавов. Между якорями расположен порщень 7, плотно прилегающий к боковой поверхност корпуса при помощи уплотняющих колец 8 и закрепленный на щтоке 9, соединенном с подвижнь1м контактом коммутационного аппарата. Нижний якорь 4 соединен с направляюшим стержнем 1О и при помощи пружины 11 прижат к поверхности индуктора 2, Верхний якорь 5 соединен с направпяюшей втулкой 12 и при помощи пружины 13 прижат к поверхности ин дукгора 3. Такая .конструкция якорей обладает высокой прочностью, и они могут прак гвческн без повреждения воспринимать любые нагрузки, создаваемые импульсным магнитным полем индукторов. Боковая стенка корпуса между нижним 2 и верхним 3 индукторами выполнена с большими отверсгиями 14 и малыми отверстиями 15-18, равномерно расположенными по окружности. Полость между якорем 4 и поршнем 7 заполнена сжатым газом или воздухом при атмосферном давлении. На фланце 19 установлены защелки-ограничители 2О, предназначенные для фиксации якоря 4 в верхнем положении при по мощи кольцевого выступа 21 на стержне Ю. На штоке 9 имеется выступ 22, опи рающийся на втулку 12, для ограничения хода поршня 7. При разряде накопителя энергии (на чертеже не показан) на индуктор 2 создается сильное импульсное магнитное поле, в результате чего в хорошо проводя- щей поверхности якоря 4 индуцируются вихревые токи. Под действием электрома нитной силы отталкивания якорь 4 ускоряется вверх, сжимая газ, находяишйся ежду якорем 4 и порщнем 7. Давление газа быстро нарастает, и усилие передатся на порщень 7, который начинает перемещаться вверх и посредством щтока 9 риводит в движение подвижный контакт коммутационного аппарата. Возрастающее давление газа тормозит йкорь 4, скорость его уменьщается и после прохождения кольцевым выступом 21 защелок-ограничителей 20 становится равной нулю. Якорь 4 останавливается и фиксируется в верхнем положении. Порщень 7 продолжает ускоренное движение под действием давления сжатого газа. Во время прохождения поршня мимо отверстий 14 давление газа меж- ду якорем 4 и порщнем становится равным атмосферному и ускорение порщня прекращается. Плавность торможения пори ня 7 достигается за счет дросселирования газа через отверстия 17 и 18. Порщень 7 в своем верхнем положении отде лен от якоря 5 полостью, заполненной газом, и удерживается в атом положении при помощи механизма защелки аппарата (на чертеже не показан). Когда давление газа между якорем 4 и поршнем 7 становится равным атмосферному, зашелки-ограничители 20 освобождают выстуй 21 при помощи, например, электромагнита и якорь,4 под действием пружины 11 возвращается в .исходное положение. Отключение привода происходит при разряде накопителя на индуктор 3. При этом создается сильное импульсное мапнигное поле, под действием электрома1 нитной силы отталкивания якорь 5 приходит в движенне, сжимая газ в полости между якорем 5 и порщнем 7. Давление газа быстро нарастает, усилие передается на порщень и , когда оно становится достаточным для освобождения поршня от механизма защелки аппарата, поршень приходит в движение. При прохождении порщня мимо отверстий 14 давление газа между якорем 5 и порщнем становится равным атмосферному и ускорение поршня прекращается. Плавное торможение порщня до остановки осуществляется за счет дросселирования газа через отверстие 16. Перемещение якоря 5 вниз ограничивается кольцевым выступом 23 на втулке 12, упирающимся в торец цилиндрического стакана 24 на фланце 25. В исходное положение якорь 5 возвращается при помощи пружины 13. Максимальное быстродействие привод имеет в тех случаях, когда в цикле уско5686рения и торможения он рабогаег с преаель но допустимыми ускорениями. На фиг. 2 пунктиром показаны ускорение а , скорость V, перемещение X подвижных частей (контакта) прототипа, а сплошной линией - ускорение, скорость и перемешение подвижных частей (якоря и поршня) описываемого объекта. Из кривых видно, что время ускорения (пока ток в индукторе не перейдет через нуль) в индукционно-динамическом приводе невелико (около 0,05 мс). За это время якорь 4 ускоряется с высоким КПД я начинает сжимать газ под поршнем 7. Сила, действующая на поршень, возрастает, и поршень начинает перемешаться в том же направлении, что н якорь. Возрастающее давление газа тормозит якорь 4. В момент времени t- скорости якоря 4 и поршня 7 сгановягся равными. В дальней- шем йоршень продолжает ускоряться, а якорь 4 начинает, тормозиться, пока в момент tj скорость якоря не станет равной нулю, и ои встаег на защелки. В момент времени tj открываются отверстия 14 для сброса давления. Поршень вместе со штоком и подвижным кон тактом коммутационного аппарата дишет ся по инерции с портовшной скоростью до момента времени t.. , когда вступает в действие тормоа1ая система, которая гасит скорость к моменту достижения задан ного перемешеиия S . При большом ходе подвижньвс частей коммутацисяного аппарата (х ) быстродействие преопоженного привода увеличивается за счет увеличения времени ускорения (при нормированных перегрузках) подвижных частей коммутационного аппарата. 26 Прочная конструкция якорей и их малая масса позволяет повысить КПД и быстродействие привода. Кроме того, 6i.стродействие привода повышается за счет увеличения энергии емкостного накопителя, разряжаемой на индукторы. плавное нарастание скорости поршня позволяет уменьшить ударные нагрузки в приводе. Формула изобретения Быстродействующий индукционно-динамический привод коммутационного аппарата, содержащий помешенные в цилиндричаском корпусе два плоских многовиткоg ix индуктора, между которыми расположен якорь, И5гаолненньтй в виде диска из хорошо Проводящего материала, и накопители энергии, подключенные к индукторам, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД и быстродействия и увеличения срока службы аппарата, он снабжен вторым якорем, выполненным в виде диска яз хорошо проводящего материала и расположенным между первым якорем и одним из индукторов, а между якорями размешен дополнительно введенный поршень, жестко соединенный с подвижным кб нтактом коммутационного аппарата, причем якорн и поршень выполнены плотно прилегающими к внутренней поверхности корпуса, который снабжен рядом отверстий, соединяющих внутреннюю полость корпуса с наружным объемом, заполненным воздухом или сжатым газом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 274179, кл. Н О1 Н 33/66, 1969. 2.Патент США № 3723922, кл. , 1973 (прототип).

О 0,2