Електромагнитно освобождаване за прекъсвач
Употреба: изобретението се отнася до електротехниката, по-специално до областта на електроапаратурата и може да се използва във въздушни прекъсвачи, предназначени да предпазват потребителите на електрическа енергия от токови претоварвания и къси съединения. Електромагнитното освобождаване за прекъсвача съдържа магнитна система, състояща се от сърцевина 1 на магнитна верига 2, поставена върху сърцевината 1, втулка 3 с намотка 4, линейна немагнитна арматура 5 и магнитна течност 6. Втулката 3, намотката 4 и немагнитната арматура 5 са монтирани коаксиално. Немагнитната арматура 5 се притиска от пружина 7 към магнитна верига 2 и образува празнина 8 със сърцевина 1 и кухина 9 в междина с втулка 3. В междина 8 между сърцевина 1 и немагнитна арматура 5, магнитната течност 6 е поставена в кухина 9. Немагнитната арматура 5 е покрита с магнитна течност 6 и стеблото й 10 може да взаимодейства с превключвателя освободете тялото 11 при задействане. 4 ил.
Изобретението се отнася до електротехниката, по-специално до областта на електроапаратурата и може да се използва във въздушни прекъсвачи, предназначени да предпазват потребителите на електрическа енергия от токови претоварвания и къси съединения.
Известни са електромагнитни освобождавания, които служат като освобождаващи устройства за контактни устройства, например максимални освобождаващи токове в прекъсвачи с висока мощност на прекъсване от серия S 500 (каталог на BBC "Прекъсвачи от серия S 500", 1989 г.).
Наименуваните електромагнитни освобождавания се използват широко в домашни серии автоматични превключватели, предназначени за защита на електрически вериги и електродвигатели (Автоматични превключватели от серия VA 14, Електротехника на СССР,Информелектро, 1988).
Конструкцията на известните максимални токови освобождавания съдържа сърцевина, магнитна сърцевина, права пружинна арматура с две опашки, намотка, направена с намотаващ проводник. Предната арматура образува работна междина в втулката със сърцевината и кухина в междината между нея и втулката за преминаване на околната среда, например въздух, при движение за работа и връщане към първоначалното състояние на арматурата.
Принципът на действие на добре познатия дизайн на максимални токови освобождавания е да се създаде ток на претоварване или късо съединение в магнитната верига на магнитодвижеща сила, която осигурява провеждането на магнитен поток през работната междина на магнитната верига, достатъчна за привличане на арматурата към сърцевината. В този случай подвижната арматура, избирайки работната междина, взаимодейства с подвижния контактен държач на прекъсвача с едната стебла, а с другата - с ключалката на механизма за свободно изключване.
Магнитното поле и магнитният поток в магнитната верига на известното максимално освобождаване на ток са разпределени неравномерно по напречното сечение и дължина на сърцевината. Неравномерната плътност на силовите линии се дължи на малката дължина на сърцевината в сравнение със стойността на нейния диаметър и особеностите на формата на магнитната сърцевина.
Недостатъците на дизайна на известните електромагнитни максимални освобождавания на ток включват: сложността на дизайна, невъзможността да се повлияе на ключалката на механизма за свободно изключване, докато главните контакти на превключвателя не бъдат изхвърлени, големи загуби на енергия в работната въздушна междина на магнитната верига, неизползване на неравномерния магнитен поток в работната междина за подобряване на работните характеристики.
Недостатъците на известното свръхтоково освобождаване, избрано за прототипа, включват: 1. Големи загуби на магнитодвигателясили за провеждане на магнитен поток през въздушната междина на магнитната верига.
2. Дизайнът не използва присъщата неравномерност на магнитното поле, като същевременно осигурява движението на арматурата за задействане.
3. Висока консумация на метал поради консумацията на стомана. Невъзможността за намаляване на потреблението на метал в конструкцията без влошаване на експлоатационните характеристики.
4. Силата на удара на котвата върху резето при задействане е прекалено голяма, което намалява ресурса и надеждността на устройството. Прекомерната енергия на удара е свързана със зависимостта на нарастването на магнитния поток не само от тока, но и от положението на арматурата, когато се движи към сърцевината.
Целта на изобретението е да се премахнат тези недостатъци, а именно да се подобри конструкцията на електромагнитното освобождаване, да се увеличи проводимостта на магнитната верига, да се получи и използва допълнителна нехомогенност на магнитното поле за движение на котвата. Тази цел се постига чрез факта, че в електромагнитното освобождаване за прекъсвача, съдържащо магнитна система, състояща се от сърцевина, магнитна верига и коаксиално монтирана намотка с втулка и права пружинна арматура, в чиито пролуки се образува кухина със сърцевината и втулката за преминаване на околната среда и възможност за взаимодействие с опашката с резето на превключвателя при задействане, магнитната система е направена в форма на затворена магнитна верига, съдържаща магнитна верига, сърцевината и магнитната течност, а арматурата е направена от немагнитен материал, докато магнитната течност е поставена в кухината на втулката, така че да заема работната междина между сърцевината и арматурата и покрива арматурата.
Спецификата на магнитните течности е свързана с наличието в тях в нехомогенно магнитно поле на обемна механична сила F, действаща върху потопено немагнитно тялои по величина, пропорционална на намагнитването на ферофлуида. Немагнитно тяло, потопено в магнитна течност, ще "плува" при определена магнетизация на течността и ще "потъне" с падането си (Магнитни течности / Б. М. Берковски, В. Ф. Медведев, М. С. Краков М. Химия, 1989. 240 s).
Следователно същността на предложеното техническо решение се състои в използването на магнитна течност за провеждане на магнитен поток в магнитната верига на електромагнитното освобождаване и осигуряване на „изтласкване“ (работа) на арматурата с достатъчно намагнитване на магнитната течност, което се случва, когато токът на натоварване достигне стойност, равна на зададената стойност за тока на изключване.
Това се постига чрез факта, че в електромагнитно освобождаване за прекъсвач, съдържащо сърцевина, магнитна верига и втулка с намотка и права движеща се пружинна арматура с опашка, монтирана коаксиално, в пролуките на които е оформена кухина със сърцевината и втулката за преминаване на средата, заобикаляща котвата, в съответствие с изобретението, котвата е направена от немагнитен материал и електромагнитното освобождаване е снабден с магнитна течност. В този случай магнитната течност се поставя в кухината на втулката, така че да заема междината между сърцевината и арматурата, кухината в междината между арматурата и втулката и покрива арматурата.
На фиг. 1 показва предлаганото електромагнитно освобождаване за прекъсвач в участък в изходно положение без ток във веригата на намотката; на фиг. 2 е същото, с ток на натоварване във веригата на намотката, който не осигурява магнитен поток, който може да накара арматурата да се движи, за да работи. Посоката на тока е посочена в напречното сечение на завоите на намотката и стрелката в захранващия проводник; на фиг. 3 предложено електромагнитно освобождаване за прекъсвач в раздел впозиция "активиране". Стеблото на подвижната арматура нулира освобождаващото ключалка на превключвателя. Тънките линии със стрелки показват линиите на магнитното поле. На фиг. 4 е предложеното електромагнитно освобождаване на прекъсвача, който работи в прекъсвача VA-19.
Предложеното електромагнитно освобождаване за прекъсвача съдържа магнитна система, състояща се от сърцевина 1, магнитна верига 2, втулка 3, поставена върху сърцевината 1 с намотка 4, линейна немагнитна арматура 5 и магнитна течност 6.
Втулка 3, намотка 4 и немагнитна арматура 5 са монтирани коаксиално. Немагнитната арматура 5 се притиска от пружината 7 към магнитната верига 2 и образува междина 8 със сърцевината 1 и кухина 9 в междината с втулката 3. В междината 8 между сърцевината 1 и немагнитната арматура 5 в кухината 9 се поставя магнитна течност 6. Немагнитната арматура 5 е покрита от магнитната течност 6 и нейната опашката 10 може да взаимодейства с освобождаващата ключалка на тялото на превключвателя 11, когато се задейства (фиг. 1, 4).
Предложеното електромагнитно освобождаване на максимален ток работи, както следва: При номинален токов товар и технологично натоварване на веригата на намотката InomIloadn В първоначалното положение, при липса на ток в навивките на намотката 4, върху котвата 5 на електромагнитното освобождаване, покрита от магнитната течност 6, действат следните сили: теглото на котвата 5 -Pya, предварителното натоварване на пружината 7 Fpr, насочено към сърцевината 1, и Архимед сила f, която им се противопоставя. Силата на Архимед f е по-малка от сумата на силите на натиск и теглото на котвата f
При преминаване в главната верига на прекъсвача и по завоите на намотката 4 на номиналния ток или тока на технологичния товар, магнитодвижещата сила развива в сърцевината 1 магнитен поток, който е неравномерен по дължината си, преминавайки презмагнитен флуид 6, покриващ немагнитната арматура 5 към магнитната верига 2. Най-голямата плътност на линиите на магнитното поле към повърхността на сърцевината 1 в пролуката с немагнитната арматура 5 (под арматурата), най-малката над немагнитната арматура 5 на повърхността на магнитната верига 2 (на фиг. 2 плътността на линиите на магнитното поле условно не е показана).
Ефективната плътност на магнитната течност 6 в неравномерно магнитно поле се увеличава пропорционално на намагнитването, плътността на линиите на магнитното поле. Следователно, обемната механична сила F, причинена от разликата в плътността между немагнитната арматура 5 и магнитната течност 6, действаща върху немагнитната арматура 5, се стреми да я повдигне от сърцевината 1 и да я изтласка от магнитната течност 6.
Въпреки това, големината на силата F, изтласкваща немагнитната арматура 5 при горните токове в главната верига на прекъсвача, все още е недостатъчна, за да преодолее общата сила на пружината 7, притискаща стеблото 10, и теглото на немагнитната арматура 5, F Fpr + Pya). Котвата 5 незабавно изскача, напуска ядрото 1 и стеблото 10 счупва ключалката на спусъка 11 на превключвателя.
Големината на магнитния поток не зависи от положението на немагнитната арматура 5 по време на задействане, поради което енергията на удара на стеблото 10 върху спусъка 11 е ограничена в сравнение с прототипа, което увеличава ресурса и надеждността на устройството.
Когато прекъсвачът се изключи след освобождаване на спусъка на тока на късо съединение, ефективната плътност на магнитната течност 6 и силата на плаваемост F намаляват заедно с магнитния поток.Под действието на силата на пружината 7 и тежестта P, немагнитната арматура 5 се връща в първоначалното си състояние и се покрива от магнитната течност 6.
В случай на бавно монотонно нарастване на тока на натоварване и приближаване до стойността на настройката на токана работа, натискащата сила F може да надвиши съпротивлението на пружината 7, преди токът да достигне зададената стойност. Котвата 5 ще избута стеблото 10 към резето 11, но няма да осигури задействане. Нулирането на ключалката и изключването на прекъсвача ще се случи само когато токът на натоварване достигне настройката на работния ток.
Значимостта на всяка от отличителните характеристики на предлаганото техническо решение определя постигането на заявения положителен ефект, както следва.
Предложеното електромагнитно освобождаване за прекъсвача е по-съвършено от прототипа, тъй като използва допълнителна нехомогенност на магнитното поле за движение на арматурата и в сравнение с прототипа има следните предимства: по-малка загуба на магнитодвижеща сила за провеждане на магнитен поток (магнитна течност в междината, а не въздух); по-нисък разход на метал на конструкцията (котвата е изработена от пластмаса, а не от стомана); по-малка, рационална по големина (спестяваща ресурс и надеждност) енергия на удара при моментна работа, осигурена от магнитен поток, който не зависи от положението на движещата се котва.
Изработен е прототип на предложеното електромагнитно освобождаване за прекъсвач, вграден в прекъсвача BA 19, който по време на стендови изпитвания осигури работата му при токове на късо съединение.
Електромагнитно освобождаване за прекъсвач, включващо магнитна система, състояща се от сърцевина, магнитна верига и намотка с втулка и права пружинна арматура, монтирана коаксиално, в пролуките между котвата, сърцевината и втулката е оформена кухина за преминаване на околната среда, стеблото на котвата е разположено с възможност за взаимодействие с резето на превключвателя при задействане, характеризиращо се с това, че се прави арматураизработен от немагнитен материал, магнитната течност се поставя в кухината на втулката, така че да заема работната междина между сърцевината и арматурата и покрива котвата, за да образува затворена магнитна верига, състояща се от магнитна верига, сърцевина и магнитна течност.