Электромеханический привод
Изобретения относится к электротехнике . Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов привода . Электромеханический привод содержит электромагнит, фрикционно-клиновой механизм (ФКМ) 1 с ведущим ферромагнитным кольцом 2, выключатель-прерыватель 3 тока, возвратную пружину 4 и регулируемые упоры 5 и 6. Якорь (Я) 7 имеет кольцеобразную форму, выполнен в виде единого узла с ведущим ферромагнитным кольцом 2 ФКМ 1 и охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника 8, на основании которого помещена катушка 9. Наружная поверхность Я 7 и внутренняя поверхность П-образного сердечника 8 снабжены скошенными зубцами 10-17 и 18-25 соответственно , расположенными один против другого. На Я 7 выполнены два выступа 26 и 27, причем выступ 27 может взаимодействовать с возвратной пружиной 4 и регулируемыми упорами 5 и 6, а выступ 26 - со штоком 28 выключателя-прерывателя 3 тока. Поворотно-возвратное движение Я 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 обеспечивает поворот валика ФКМ 1, а затем и дистанционное включение или отключение автоматического выключателя. 1 з. п. ф-лы, 5 ил. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si>s Н 01 Н 71/68
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4215921/07 (22) 25.03,87 (46) 23,04.91. Бюл, hh 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного . аппаратостроения (72) В. А. Костюк, H. M. Кузнецов, Б. В, Клименко, Е. А. Поляков и В. Н. Постольник (53) 621,316.54(088.8) (56) Егоров П. М. Электромагнитные механизмы и коммутационные аппараты. — Харьков: ХВКИУ, 1970, с, 298, рис. 9 — 15, Авторское свидетельство СССР
М 233044, кл. Н 01 Н 50/18, 1967.
Авторское свидетельство СССР
hh 180229, кл. G 05 G 7/02, 1964, (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД (57) Изобретения относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощение конструкции и уменьшение габаритов привода. Электромеханический привод содержит электромагнит, фрикционно-клиновой
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротехническим приводам для дистанционного управления автоматическими выключателями электроаппаратостроения.
Цель изобретения — упрощение конструкции и уменьшение габаритов.
На фиг. 1 изображен предлагаемый электромеханический привод; на фиг. 2— часть зубчатой зоны с рабочим зазором в два раза меньше нерабочего; на фиг. 3— рабочая зона с рабочим зазором в три раза меньше нерабочего; на фиг, 4 — предлагае„„5U„„1644254 А1 механизм (ФКМ) 1 с ведущим ферромагнитным кольцом 2, выключатель — прерыватель
3 тока, возвратную пружину 4 и регулируемые упоры 5 и 6. Якорь (Я) 7 имеет копьцеобразную форму, выполнен в виде единого узла с ведущим ферромагнитным кольцом 2
ФКМ 1 и охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника 8, на основании которого помещена катушка 9. Наружная поверхность Я 7 и внутренняя поверхность
П-образного сердечника 8 снабжены скошенными зубцами 10-17 и 18 — 25 соответственно, расположенными один против другого, На Я 7 выполнены два выступа 26 и
27, причем выступ 27 может взаимодействовать с возвратмой пружиной 4 и регулируемыми упорами 5 и 6, а выступ 26 — со штоком
28 выключателя-прерывателя 3 тока. Поворотно-возвратное движение Я 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 обеспечивает поворот валика ФКМ 1, а затем и дистанционное включение или отключение автоматического выключателя. 1 з. и. ф-лы, 5 ил, мый электромеханический привод с короткозамкнутыми витками; на фиг. 5 — часть зубчатой зоны с короткозамкнутыми витками.
Электромеханический привод содержит фрикционно-клиновой механизм 1 с ведущим ферромагнитным кольцом 2, выключатель — прерыватель 3 и возвратную пружину 4, регулируемые упоры 5 и 6, определяющие конечное положение якоря 7, имеющего кольцеобраэную форму и выполненного в виде единого узла с ведущим ферромагнитным ксльцом 2 фрикционно1644254 клиновоге механизма 1. Якорь 7 охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника 8, на основании которого помещена катушка 9. При этом наружная поверхность якоря 7 и внутренняя поверхность П-образного сердечника 8 (полюсные наконечники) снабжены скошенными зубцами 10 — 17 на якоре (всего восемь), и скошенными зубцами 18 — 25 на сердечнике 8 (тоже восемь), расположенным друг против друга. На якоре 7 расположены выступы 26 и 27, причем выступ 27 имеет возможность взаимодействовать с возвратной пружиной 4 и регулируемыми упорами 5 и 6,. а выступ — с штоком
28 выключателя — прерывателя 3 тока. Крепление электромеханического привода осуществляется винтами. 29 — 32, В пазах нерабочих воздушных .зазоров между скошенными зубцами 10 — 17 на якоре 7 и скошенными зубцами 18 — 25 на сердечнике 8 могут быть установлены короткоэамкнутые . витки 33 — 46(см. фиг, 4). Рабочий воздушный зазор, например, между зубцами 10 и 18 выполняется построением взаимно перпендикулярных линий из точек начала и конца угла одного участка (ау, на фиг. 1) на образующей окружности зубцов полюсных наконечников якоря 7 и сердечника 8, причем скошенные поверхности полученных зубцов — магнитопроводов рабочих воздушных зазоров якоря 7 и сердечника 8 перпендикулярны прямой, проходящей через точку на образующей окружности зубцов полюсных наконечников якоря 7 и сердечника 8, расположенную на расстоянии 1/4 угла участка (1/4 Qyu.) от начала левой верхней части полюсного наконечника против часовой стрелки, Эта прямая проходит через середину ширины поверхности зубца сердечника касательно к окружности с радиусом, равным 0,4-0,6 радиуса образующей окружности полюсных наконечников, Скошенные поверхности зубцов якоря расположены противоположно рабочим скошенным поверхностям зубцов сердечника на расстоя нии, равном половине ширины скошенной поверхности зубца сердечника, полюсн. а„,, =
A где аполюсн. — угол расположения одного полюсного наконечника якоря или сердечника; равный 120-150 и расположенный на расстоянии, например, 30 слева от вертикальной оси;
n — количество зубцов одного полюсного наконечника;
Я олюсн. тп ив.
K полн 4 гдесп нв — время работы привода;
35 дом участке при подаче импульса тока на
55
1Ц вЂ” время одного цикла работы привода, состоящее из времени одного поворота и возврата якоря в исходное положение; ггполн. — угол поворота вала механизма и эксцентрика из одного коммутационного положения в другое, равный 180 :
К- коэффициент, учитывающий наличие инерционного выбега механизма, равный
1,8 — 2,3.
Вариант электромеханического привода с более высоким КПД показан на фиг. 4 и
5, где в зоне нерабочих воздушных зазоров (пазах) якоря 7 и сердечника 8 установлены короткозамкнутые витки 33 — 46 для повышения КПД устройства.
Электромеханический привод для дистанционного управления автоматическими выключателями работает следующим образом.
При подаче управляющего импульса на катушку 9 между скошенными зубцами 1017 якоря .7 и скошенными зубцами 18 — 25 сердечника 8, образующими рабочие воздушные зазоры, создается электромагнитное усилие и общий суммарный вращающий момент, вызывающий поворот якоря 7 на определенный угол за время действия импульса тока, Совместно с якорем 7 поворачивается валик фрикционно-клинового механизма 1, который механически связан через эксцентрик с кареткой привода (на фиг. 1 не показаны).
Создаваемое магнитным потоком через рабочий воздушный зазор усилие F> на кажкатушку 9 в несколько раз больше усилия Fz в нерабочем зазоре в связи с тем, что, например, при равных площадях торцов магнитопроводов рабочего и нерабочего воздушных зазоров рабочий зазор в дватри раза меньше нерабочего и в соатветствии с законом Ома для магнитной цепи о
Йм1 + м2 магнитный поток распределяется обратно пропорционально величинам магнитных сопротивлений рабочего и нерабочего воздушных зазоров (или прямо пропорционально магнитным проводимостям) Ф = 0м (бм) +Ом2), где Ф вЂ” магнитный поток;
UM — намагничивающая сила (ампервитки);
RM,"RM2 — магнитные сопротивления рабочего и нерабочего зазоров;
Ом1, 6 2 — магнитные проводимости рабочего и нерабочего зазоров;
1644254
G =, S где,ио — магнитная проницаемость воздуха;
S — площадь торцов зубцов магнитопровода сердечника и якоря, создающих воэ- 5 душный зазор; д — длина воздушного зазора;
Соответственно магнитная индукция в рабочем воздушном зазоре в два-три раза выше, чем в нерабочем, при этом усилие Fi, 10 определяемое по упрощенной формуле
Максвелла, зависящее от квадрата эначе 2 . ния магнитной индукции F > =,будет в
4-9 раз больше усилия Fz при равенстве поверхностей S торцов зубцов полюсных наконечников, образующих рабочие и нерабочие воэдуш н ые зазоры, Геометрические размеры одного участка (см. фиг. 1) сердечника 8 и якоря 7, создающие рабочий и нерабочий зазоры, определяются следующими параметрами
D,R — диаметр и радиус образующей окружности якоря, определяемые конструктивно, исходя из размеров ферромагнитного кольца фрикционно-клинового механизма в сечении магнитопровода якоря;
r — плечо действия равнодействующего усилия F1 участка, равное 0,5R;
F> — направление действия равнодействующего усилия в рабочем воздушном зазоре, определяемое как касательная с точки на окружности О, расположенной на 1/4 ауч, от точки начала участка против часовой стрелки, к окружности с радиусом r;
А — отрезок прямой, перпендикулярный
F>, из точки начала участка ау, до пересечения с линией, проводимой из точки конца участка ауч, параллельно F1;
Б — длина рабочего зазора, представляющая собой размер на перпендикуляре, проведенном с середины отрезка А, равный
0,25 отрезка А.При снятии напряжения якорь 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 под воздействием возвратной пружины 4 возвращается в исходное положение. Поворотно-возвратное движение якоря 7 с 50 ведущим ферромагнитным кольцом 2 обеспечивает поворот валика фрикционно-клинового механизма, а затем и дистанционное включение или отключение автоматического выключателя.
Пример конкретного выполнения привода переменного тока частотой 50 Гц при следующих заданных параметрах:
1прив=0,24 с (из опытных данных); тц=0.02 с (для частоты сети 50 Гц);
QgpnH. =180 (перевод иэ одного в другое коммутационное положение);
«хлодю д, =120 (из учета наличия катушки и других элементов конструкции);
К=2 ал t 120 . 0,24
K Иполн тц 2 ° 180О ° 0 02 откуда угол одного участка а „. — " " — 30 и 4
Геометрические размеры электромагнитного привода (см, фиг. 1 и 2) выполнены; начиная с угла 30 слева от вертикальной оси, иэ учета наличия элементов конструкции и уменьшения потока утечки с шагом расположения участков, равным углу апач. =30О.
Аналогично выполнены другие участки полюсных наконечников левОй стороны.
Участки полюсных наконечников правой стороны выполнены. начиная с угла 50 снизу от вертикальной оси, аналогично предыдущим на левой стороне, Таким образом, предлагаемый электромеханический привод благодаря компактному совмещению якоря с ведущим ферромагнитным кольцом фрикционно-клинового механизма и уменьшению количества катушек и монтажных соединений имеет более простую конструкцию и меньшие габариты, чем известный электромеханический привод, что позволяет использовать
его для дистанционного управления автоматическими выключателями малогабаритной серии.
Формула изобретения
1. Электромеханический привод для дистанционного управления автоматическими выключателями, содержащий электромагнит, фрикционно-клиновой механизм с ведущим ферромагнитным кольцом, выключатель- прерыватель тока и возвратную пружину, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов, он снабжен регулируемыми упорами, якорь имеет кольцеобразную форму, выполнен с двумя выступами за одно целое с ведущим ферромагнитным кольцом фрикционно-клинового механизма и охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника, на основании которого размещена катушка электромагнита, на наружной поверхности якоря и внутренних поверхностях боковых сторон П-образного сердечника выполнены скошенные зубцы, расположенные один против другого с зазором, один выступ якоря размещен с возможностью взаимодействия с выключателем — прерывателем тока. а другой — с
1644254
70 возможностью взаимодействия с возвратной пружиной и регулируемыми упорами.
2, Привод по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен короткозамкнутыми
Э î витками из электропроводного материала, установленными в пазах между скошенными зубцами якоря и боковых сторон П-образного сердечника.
1644254
Я
42
Составитель В.Коносов
Редактор M.Êóçíåöîâà Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Пилипенко
Заказ 1464 Тираж 355 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Произеодстеенно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, \01
