Электромагнитный механизм быстродействующего выключателя постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре. Техническим результатом является повышение быстродействия при отключении. Электромагнитный механизм (ЭМ) содержит магнитопровод, якорь, катушку (K), конденсатор, управляемые контакты (УК) и токоограничивающий резистор. K выполнена из двух последовательно соединенных частей. Один из УК связан с внешним источником тока и в момент включения находится в замкнутом положении. Другой из УК связан через блокировочные контакты со станцией управления ЭМ. Один из выводов H1 первой части K связан с плюсом источника питания. Второй вывод K2 второй части K через УК, связанный со станцией управления ЭМ, соединен с минусом источника питания. Второй вывод K1 первой части K связан с первым выводом Н2 второй части K и через токоограничивающий резистор и УК, соединенный с внешним источником питания, соединен с минусом источника питания. Третий УК связан с якорем магнитопровода и при замыкании подключает конденсатор параллельно обмотке второй части K так, что конденсатор образует с указанной частью K колебательный контур. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного тока.

Электромагнитные механизмы быстродействующих выключателей постоянного тока известны, например, из книг "Электромагниты постоянного тока" А.В.Гордон, А.Г.Сливинская, М.: Госэнергоиздат, 1959, с.417; "Быстродействующие автоматические выключатели" А.И.Голубев, М. - Л., М.: "Энергия", 1964, с.54-56, 171, 172.

В качестве прототипа можно рассмотреть электромагнитный механизм, который содержит магнитопровод, якорь, катушку, конденсатор и управляемые контакты ("Быстродействующие автоматические выключатели" А.И.Голубев, М. - Л., М.: "Энергия", 1964, с.54-56, 171, 172).

При работе этого механизма в момент отключения при спаде держащего тока ток проходит через всю катушку. Отключения не происходит, пока значение держащего тока не станет меньше значения тока отпадания якоря.

Такой электромагнитный механизм обладает недостаточным быстродействием в момент его отключения.

Технический результат, который может быть достигнут при применении патентуемого электромагнитного механизма, состоит в повышении его быстродействия при отключении.

Для достижения этого в электромагнитном механизме катушка выполнена из двух последовательно соединенных частей, при этом конденсатор образует колебательный контур с одной из частей катушки.

Сущность патентуемого изобретения состоит в том, что разделение катушки на две составляющие позволяет уменьшить индуктивность цепи держащего тока, а создание указанного колебательного контура позволяет перераспределить электромагнитную энергию между частями катушки, что обеспечивает поглощение этой энергии в колебательном контуре с заданными его параметрами.

Уменьшение индуктивности электрической цепи ускоряет размагничивание сердечника электромагнитного механизма, перевод этого процесса в колебательный контур дополнительно ускоряет процесс размагничивания за счет преобразования части энергии в электростатическую конденсатора.

Изобретение поясняется примером исполнения. На чертеже показана схема патентуемого электромагнитного механизма быстродействующего выключателя постоянного тока.

Электромагнитный механизм состоит из магнитопровода 1, якоря 2, катушки, выполненной из двух последовательно соединенных частей 3 и 4 с выводами H₁ K₁ и H₂ K₂ соответственно, токоограничивающего резистора 5, конденсатора 6 и управляемых контактов 7, 8, 9. Часть 4 катушки совместно с конденсатором 6 образует колебательный контур. Токоограничивающий резистор 5 предназначен для снижения тока от величины включающего до величины держащего. Контакт 7 управляется от внешнего источника, например от датчика тока. Контакт 8 управляется через блокировочные контакты от станции управления электромагнитным механизмом. Управляемый контакт 9 механически связан с якорем 2. Якорь 2 связан с контактами выключателя посредством тяг (на чертеже не показаны).

В момент включения электромагнитного механизма контакт 7 находится в замкнутом положении. При замыкании контакта 8 по частям катушки протекает включающий ток по цепи: плюс источника питания, вывод H₁ части 3 катушки, обмотка части 3 катушки, вывод K₁, вывод Н₂ части 4 катушки, обмотка части 4 катушки, вывод К₂, замкнутый управляемый контакт 8, минус источника питания. При протекании включающего тока по указанной цепи якорь 2 притягивается к магнитопроводу 1. При соприкосновении с магнитопроводом замкнутый управляемый контакт 8 размыкается, прекращая протекание включающего тока. При размыкании контакта 8 создается цепь для протекания держащего тока плюс источника питания к минусу по цепи: вывод H₁ части 3 катушки, обмотка части 3 катушки, вывод К₁, токоограничивающий резистор 5, управляемый контакт 7, минус источника питания. Кроме того, в момент размыкания контакта 8 замыкается управляемый контакт 9, механически связанный с якорем магнитопровода, который подключает конденсатор 6 параллельно обмотке части 4 катушки, создавая колебательный контур, состоящий из индуктивности части 4 катушки и конденсатора 6.

В момент отключения электромагнитного механизма размыкается управляемый контакт 7, разрывая цепь держащего тока. Вследствие этого происходит размагничивание магнитной системы (магнитопровод-якорь - части 3 и 4 катушек), удерживающий поток начинает спадать, что создает электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции в частях 3 и 4 катушки. Часть энергии ЭДС самоиндукции, вследствие взаимоиндукции частей 3 и 4 катушек переходит в колебательный контур, образованный частью катушки 4 и конденсатором 6, где расходуется в виде затухающих колебаний с повышенной частотой, что приводит к уменьшению времени спадания магнитного потока в электромагнитной системе и повышению скорости отпадания якоря электромагнитного механизма.

Электромагнитный механизм быстродействующего выключателя постоянного тока, содержащий магнитопровод, якорь, катушку, конденсатор и управляемые контакты, отличающийся тем, что он снабжен токоограничивающим резистором, катушка выполнена из двух последовательно соединенных частей, один из управляемых контактов связан с внешним источником тока и в момент включения находится в замкнутом положении, другой из управляемых контактов связан через блокировочные контакты со станцией управления электромагнитным механизмом, один из выводов первой части катушки связан с плюсом источника питания, второй вывод второй части катушки через управляемый контакт, связанный через блокировочные контакты со станцией управления электромагнитным механизмом, соединен с минусом источника питания, второй вывод первой части катушки связан с первым выводом второй части катушки и через токоограничивающий резистор и управляемый контакт, соединенный с внешним источником питания, соединен с минусом источника питания, третий управляемый контакт механически связан с якорем магнитопровода таким образом, что при притяжении якоря к магнитопроводу указанный управляемый контакт замыкается и подключает конденсатор параллельно обмотке второй части катушки так, что конденсатор образует с указанной частью катушки колебательный контур.