Быстродействующий выключатель с датчиком скорости перемещения якоря и устройство управления током катушки электромагнита

Авторы патента:

Никифоров Василий Александрович (RU)

H01H3/28 - с использованием электромагнита (для накопления энергии в пружинном двигателе H01H 3/30; для приведения в действие реле H01H 45/00)

Владельцы патента RU 2382431:

Общество с ограниченной ответственностью "Технос" (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Быстродействующий автоматический выключатель с датчиком скорости перемещения якоря и устройством управления током катушки электромагнита содержит электромагнитную систему П-образного типа, микропроцессорное устройство, которое при превышении скорости перемещения якоря максимально допустимой величины формирует управляющие импульсы для блока силовых ключей, формирующего ток катушки электромагнита на уровне, при котором скорость перемещения якоря не превышает установленной максимальной величины, а также датчик скорости перемещения якоря и датчик включенного состояния выключателя, при срабатывании которого микропроцессорное устройство обеспечивает подачу на блок силовых ключей управляющих импульсов, параметры которых обеспечивают формирование величины выходного тока блока силовых ключей, равной величине тока удержания катушки электромагнита. Технический результат - обеспечение возможности за счет ограничения скорости перемещения якоря и соответствующего управления током в катушке электромагнита в течение всего процесса включения выключателя исключить из его конструкции механизм свободного расцепления при сохранении приемлемой величины времени отключения, вследствие чего увеличиваются механический ресурс и надежность, а также упрощаются конструкция и обслуживание быстродействующего выключателя. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к быстродействующим выключателям.

Быстродействующие выключатели (БВ) известны из следующих источников:

1. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М. - Л.: Энергия, 1964, стр.23-29;

2. Патент на изобретение RU №2239253, 2003 г.

В первом источнике на стр.25 представлен БВ с механической защелкой. Недостатком этого устройства является увеличение времени отключения БВ за счет дополнительного времени, затраченного на последовательное перемещение элементов защелки.

На стр.27 того же источника изображен выключатель с удерживающей электромагнитной защелкой. Недостатком этого устройства является замедление быстродействия при отключении выключателя за счет дополнительных кинематических связей.

Наиболее близким аналогом к патентуемому изобретению является устройство по второму источнику. Управление током электромагнита в этом БВ осуществляется с помощью механизма свободного расцепления, в состав которого входят: якорь свободного расцепления, пружина свободного расцепления. И в этом случае основным недостатком БВ является излишняя сложность механической части и необходимость ее настройки квалифицированным персоналом. Исключение механизма свободного расцепления из конструкции влечет за собой значительное увеличение времени отключения БВ при коммутации на короткозамкнутую нагрузку, так как в процессе включения ток катушки электромагнита остается высоким вплоть до момента замыкания силовых контактов.

В существующих БВ управление током катушки электромагнита обычно осуществляется за счет установки микропереключателя, который в процессе включения БВ срабатывает при достижении определенного положения якорем магнитной системы и обеспечивает переключение с максимального управляющего тока на пониженный ток удержания. Механизм свободного расцепления предотвращает замыкание силовых контактов БВ, пока величина тока катушки электромагнита не уменьшится до величины тока удержания.

Изобретением решается задача постоянного ограничения тока на уровне, при котором скорость перемещения якоря БВ не превышает установленной максимальной величины. Следствием ограничения скорости перемещения якоря является обеспечение автоматического уменьшения величины тока катушки электромагнита БВ до уровня величины тока удержания к моменту замыкания силовых контактов БВ.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в том, что за счет управления током катушки электромагнита в течение всего процесса включения из конструкции БВ представляется возможным исключить механизм свободного расцепления при сохранении приемлемой величины времени отключения, вследствие чего увеличивается механический ресурс, надежность и упрощается обслуживание БВ.

Изобретение поясняется чертежом. БВ содержит микропроцессорное устройство (МПУ) А1, блок силовых ключей (БСК) А2, датчик скорости перемещения якоря (ДС) A3, датчик включенного состояния выключателя (ДВС) А4, электромагнитную систему П- образного типа.

Применение указанных устройств позволяет осуществлять постоянный контроль за величиной скорости перемещения якоря БВ и в зависимости от величины скорости изменять величину тока катушки электромагнита в процессе включения.

Устройство работает следующим образом.

При подаче управляющего сигнала Uвкл на включение БВ МПУ формирует соответствующие управляющие напряжения для БСК. БСК формирует нарастающий ток катушки электромагнита, который через некоторое время достигает величины, при которой начинается ускоренное перемещение якоря. На выходе ДС начинает формироваться прямо пропорциональное скорости перемещения якоря напряжение, которое поступает на МПУ. В составе МПУ имеется пороговое устройство, которое срабатывает, если скорость перемещения якоря начинает превышать некоторую максимально допустимую величину. МПУ начинает формировать широтно-модулированные импульсы напряжения для управления БСК. Величина формируемого БСК тока электромагнита зависит от ширины управляющего импульса МПУ. Ширина импульса постоянно уменьшается, пока скорость перемещения якоря не станет меньше установленной максимально допустимой величины, после чего ширина управляющего импульса вновь начинает увеличиваться. Если время превышения максимально допустимой скорости оказывается слишком большим, то МПУ передает на БСК соответствующий управляющий сигнал, что приводит к ускоренному снижению тока катушки электромагнита за счет рассеивания энергии магнитного поля на внутренних элементах БСК. В зависимости от конкретных особенностей магнитной системы алгоритм формирования МПУ управляющих импульсов напряжения для БСК может изменяться. Величина максимальной скорости перемещения якоря подбирается таким образом, чтобы к моменту замыкания силовых контактов БВ ток катушки электромагнита успевал уменьшиться до величины тока удержания. При срабатывании датчика включенного состояния МПУ прекращает контролировать сигнал датчика скорости и начинает выдавать на БСК широтно-модулированные импульсы с постоянными временными параметрами. Параметры широтно-модулированных импульсов подбираются так, чтобы обеспечить величину выходного тока БСК равной величине тока удержания.

После снятия управляющего сигнала Uвкл внутренние силовые ключи БСК размыкаются, энергия магнитного поля катушки рассеивается на внутренних элементах БСК, БВ отключается.

Таким образом, предложено устройство управления током, позволяющее автоматически поддерживать ток катушки электромагнита БВ на уровне, при котором скорость перемещения якоря БВ не превышает установленного максимального значения, что обеспечивает автоматическое уменьшение величины тока катушки электромагнита до величины тока удержания в процессе включения БВ без использования дополнительных механических конструкций.

Быстродействующий выключатель, содержащий электромагнитную систему П-образного типа, отличающийся тем, что в него введены датчик скорости перемещения якоря, микропроцессорное устройство, которое при превышении скорости перемещения якоря максимально допустимой величины формирует управляющие импульсы для блока силовых ключей, формирующего ток катушки электромагнита на уровне, при котором скорость перемещения якоря не превышает установленной максимальной величины, и датчик включенного состояния выключателя, при срабатывании которого микропроцессорное устройство обеспечивает подачу на блок силовых ключей управляющих импульсов, параметры которых обеспечивают формирование величины выходного тока блока силовых ключей, равной величине тока удержания катушки электромагнита.

Изобретение относится к электромагнитному приводу для выключателя, в частности, в области техники среднего напряжения, с приводным блоком, который содержит магнитнитопровод, подвижно расположенный в нем по крайней мере частично якорь, по крайней мере один создающий постоянное приводное магнитное поле приводной магнит, и по крайней мере один проводник, проходящий по крайней мере частично в приводном магнитном поле, причем для блокировки якоря по крайней мере в одном конечном положении предусмотрен блокировочный блок.

Сильноточный быстродействующий реверсивный коммутирующий аппарат // 2084983

Индукционно-динамический привод // 1798828

Малогабаритный электромеханический привод // 1787290

Трехполюсный выключатель // 1737540

Электромеханический привод // 1707644

Изобретение относится к электротехнике . .

Импульсный электромеханический преобразователь // 1677808

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в ударных механизмах. .

Индукционно-динамический привод // 1636880

Изобретение относится к электротехнике , в частности к индукционно-динамическим приводам. .

Индукционно-динамический привод // 1612333

Изобретение относится к электротехнике, в частности к индукционно-динамическим приводам, и может быть использовано в быстродействующих коммутационных аппаратах. .

Индукционно-динамический привод // 1472962

Изобретение относится к области электроаппаратостроения ,в частности, к быстродействующим приводам коммутационных аппаратов. .

Выключатель автоматический быстродействующий // 2440638

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

Выключатель автоматический быстродействующий постоянного тока без механизма свободного расцепления // 2455722

Изобретение относится к защитной коммутационной аппаратуре и предназначено для защиты электрических установок от токов короткого замыкания и недопустимых перегрузок

Электромагнитный приводной механизм с магнитным сцеплением и устройство разъединения, содержащее такой приводной механизм // 2529884

Изобретение относится к электромагнитному приводному механизму, содержащему сердечник (16), подвижный между положением сцепления и положением расцепления, постоянный магнит (14), катушку (30), выполненную с возможностью создания первого магнитного потока управления, для перемещения подвижного сердечника (16) из положения расцепления в положение сцепления, и второго магнитного потока управления, содействующего перемещению подвижного сердечника (16) из положения сцепления в положение расцепления. Постоянный магнит (14) расположен на подвижном сердечнике (16) таким образом, чтобы находиться, по меньшей мере частично, за пределами фиксированного магнитного контура, в котором протекает первый магнитный поток управления, в положении расцепления и чтобы находится, по меньшей мере частично, внутри фиксированного магнитного контура, используемого для протекания магнитного потока поляризации постоянного магнита (14), в положении сцепления. Техническим результатом является повышение энергетического коэффициента полезного действия. 2 н. и 22 з.п.ф-лы,18 ил.

Магнитное исполнительное устройство с немагнитной вставкой // 2547458

Изобретение относится к электротехнике, к магнитному исполнительному устройству (100) для автоматического выключателя, в частности для вакуумного автоматического выключателя среднего напряжения. Технический результат состоит в повышении эффективности. Магнитное исполнительное устройство содержит сердечник (101), катушку (105), приводной шток (104), первую подвижную пластину (103), вторую подвижную пластину (107). Исполнительное устройство (100) предназначено для переключения автоматического выключателя между положениями ВКЛ и ВЫКЛ путем перемещения первой подвижной пластины (103) между положениями ВКЛ и ВЫКЛ. Магнитное исполнительное устройство дополнительно включает в себя плоскую немагнитную вставку (110), расположенную между сердечником (101) и второй подвижной пластиной (107), при этом плоская немагнитная вставка (110) и вторая подвижная пластина (107) используются для настройки удерживающего усилия магнитного исполнительного устройства (100), создаваемого второй подвижной пластиной (107) в положении ВЫКЛ, при этом удерживающее усилие достаточно для удержания второй подвижной пластины (107) в положении ВЫКЛ, противодействуя внешним силам, действующим извне на магнитное исполнительное устройство (100). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Магнитный привод автоматического выключателя // 2554075

Магнитный привод автоматического выключателя цепи содержит якорь (6), установленный с возможностью перемещения между первым и вторым крайними положениями, соответствующими замкнутому и разомкнутому состояниям коммутации автоматического выключателя, единственную электрическую катушку (7) для перемещения якоря (6) во второе положение при подаче электрического тока, постоянный магнит (8) для дополнительного воздействия на якорь (6) в направлении второго положения, внешнее ферромагнитное ярмо (9), по меньшей мере, частично окружающее единственную электрическую катушку (7) и ферромагнитный сердечник (10) для направления магнитного потока к подвижному ферромагнитному якорю (6), размыкающее пружинное средство для постоянного поджатия якоря (6) в направлении первого положения, установленное между указанным якорем (6) и передней стороной электрической катушки (7) соосно с ними. Размыкающее пружинное средство, по меньшей мере, частично размещено внутри канавки (12), сформированной в дискообразном якоре (6). Размеры канавки соответствуют внешней форме ферромагнитного ярма (9). Технический результат - создание магнитного привода для автоматического выключателя, единственная электрическая катушка которого объединена с размыкающей пружиной в компактную конструкцию, обеспечивая создание высокого приводного усилия. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Блок переключателя и соответствующий способ // 2554124

Блок переключателя содержит устройство переключения тока с электромагнитным приводом, средство аккумулирования энергии, средство электронного контроллера, питающееся от внешней линии электропередачи и управляющее подачей электроэнергии от средства аккумулирования на электромагнитный привод. Блок переключателя содержит также средство осуществления процедуры в аварийных ситуациях, связанное со средством электронного контроллера и обеспеченное дополнительным средством аккумулирования энергии. Средство осуществления процедуры в аварийных ситуациях сконфигурировано с возможностью приводить в действие устройство переключения тока и размыкать соответствующую электрическую цепь в аварийной ситуации при отсутствии, падении или нерегулярной подаче питания от внешней линии электропередачи. Технический результат - обеспечение блока переключателя, который может быть ассоциирован с панелью среднего напряжения и надежно работает в критических условиях. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Переключатель разъединителя для трансформатора напряжения // 2581601

Настоящее изобретение относится к блоку разъединителя для установки среднего напряжения. Технический результат - обеспечение улучшенного приводного механизма для соединения и разъединения трансформаторов напряжения в переключающей установке. Блок разъединителя для установки среднего напряжения содержит электропроводную перемычку внутри корпуса. Электропроводная перемычка является подвижной между рабочим положением, в котором электрический контакт обеспечен между первой клеммой и второй клеммой, размещенными внутри корпуса, и разомкнутым положением, в котором электрический контакт отсутствует между первой клеммой и второй клеммой. При этом электропроводная перемычка содержит первую приводную часть внутри корпуса. Блок разъединителя дополнительно содержит вторую приводную часть, размещенную снаружи корпуса, причем первая приводная часть и вторая приводная часть образуют немеханическую связь. 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромагнитный привод // 2608563

Изобретение относится к электромагнитному приводу (10) электрического выключателя (20), в частности электрического силового выключателя, содержащему по меньшей мере один подвижный якорь (60), который может совершать в заданном направлении (Р) перемещения возвратно-поступательное движение, соединяется косвенно или непосредственно с подвижным коммутирующим контактом (21) выключателя (20) и в замкнутом положении (61) замыкает магнитные контуры (М1, М2) привода (10) на первой упорной поверхности (62) якоря (60) с первым магнитопроводящим ярмом (100) привода и на второй упорной поверхности (63) якоря (60) – со вторым магнитопроводящим ярмом (105) привода (10), по меньшей мере один постоянный магнит (90, 95), вырабатывающий магнитное поле для магнитного контура (М1, М2) и удерживающую силу для удержания якоря (60) в замкнутом положении (61), и по меньшей мере одну катушку (80), расположенную таким образом, что она может вырабатывать магнитный поток за счет протекания тока через нее, попутный или встречный магнитному потоку постоянного магнита (90, 95) в магнитном контуре (М1, М2), причем после сборки электромагнитный привод (10) обеспечивает состояние подрегулирования за счет того, что благодаря магнитной силе постоянного магнита (90, 95) возможно саморегулирование положений первого и второго ярм (100, 105) по отношению друг к другу, и причем оба ярма (100, 105) могут быть приведены в прочно собранное положение за счет того, что они фиксированно ориентированы независимо от дальнейшего позиционирования якоря (60). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Быстродействующее двунаправленное переключающее устройство с тремя состояниями // 2635096

Изобретение относится к быстродействующему двунаправленному переключающему устройству с тремя состояниями переключения, такими как переднее, заднее и нейтральное положения соединения, и содержит: корпус (1); подвижный электрод (2), перемещаемый в поперечном направлении внутри упомянутого корпуса для переключения между передним, задним и нейтральным положениями; главные контакты (4), располагающиеся на переднем и заднем концах упомянутого подвижного электрода; неподвижные контакты (5), располагающиеся на передней и задней сторонах упомянутого корпуса и соответствующие упомянутым главным контактам; клеммы, каждая из которых подключена к одному из упомянутых неподвижных контактов и источнику питания; оттяжные пружины (8) электрода, располагающиеся на упомянутых передней и задней сторонах упомянутого корпуса, при этом упомянутый подвижный электрод сжимает упомянутые оттяжные пружины электрода во время поперечного движения; передний управляющий соленоид (13) и задний управляющий соленоид (14), располагающиеся вверху и соединенные с упомянутым подвижным электродом для перемещения упомянутого электрода с целью переключения; и блокирующий механизм для блокировки положения упомянутого подвижного электрода. Быстродействующее двунаправленное переключающее устройство с тремя состояниями характеризуется следующими преимуществами: малым временем переключения, небольшими размерами и надежным контактом. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.