CS201880B1

CS201880B1 - Electromagnetic overcurrent release

Info

Publication number: CS201880B1
Application number: CS848378A
Authority: CS
Inventors: Josef Paukert; Frantisek Machu
Original assignee: Josef Paukert; Frantisek Machu
Priority date: 1978-12-18
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká elektromagnetické nadproudové spouště, zejména pro jističe.a rychlovypínače, tvořené cívkou a elektromagnetickým jádrem. Vynález řeší problematiku zrychlení funkce spouště při vysokých nadproudech.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic overcurrent release, in particular for circuit breakers and quick-breakers consisting of a coil and an electromagnetic core. The invention solves the problem of acceleration of the trigger function at high overcurrents.

S rostoucím používáním polovodičových prvků v silnoproudé elektrotechnice se zvyšují i požadavky na jistící schopnost klasických kontaktních přístrojů. V současné době již nepostačuje pouhé vypnutí poruchového proudu, ale sleduje se i energie, kterou vypínač během vypínání propustil, a to jednak jako· integrál / i . u . dt, jednak jako integrál / i² dt, kde i značí procházející poruchový proud, u .napětí na části sítě za vypínačem a t značí čas. Snahou jé docílit co nejnižších hodnot uvedených integrálů, srovnatelných s výdržnými hodnotami jištěných polovodičových prvků. Protože velikost poruchového proudu je dána impedancemi vnějšího obvodu, může se u vypínače dosáhnout snížení uvedených integrálů pouze snížením celkové doby t_c, po kterou poruchový proud prochází. Analýzou vypínacího děje zjistíme, že celková doba t_c je daná součtem dílčích dob t_c = t_s + t_m + t₀, totiž doby spouště t_s, doby uvolnění mechanizmu t_m a doby hoření oblouku t₀. Zkrácení kteréhokoliv dílčího času způsobí tak i snížení energie, propuštěné vypínačem. Dosud používané elektromagnetické inadproudové spouště využívají principu vtahování ferromagnetického jádra do dutiny cívky. Charakteristika čas — proud těchto spouští se s rostoucím proudem zplošťuje, takže v oboru nejvyšších proudů, které má spoušť ještě zvládat, je změna doby funkce spouště s proudem velice malá. S ohledem na jištěné prvky (napr. polovodičové součástky) by naopak byla žádána co největší změna strmosti charakteristiky Ďas — proud právě v oblasti vysokých nadproudů.With the increasing use of semiconductor elements in heavy-current electrical engineering, the requirements for the protection capability of conventional contact devices are increasing. At present, it is no longer sufficient simply to switch off the fault current, but also to monitor the energy that the circuit-breaker has transmitted during the switch-off, both as · integral. u. dt, on the one hand, as an integral / i ² dt, where i denotes the passing current, u. the voltage at the part of the network behind the switch and t denotes the time. The aim is to achieve the lowest possible values of these integrals, comparable to the holding values of the protected semiconductor elements. Since the fault current is determined by the impedance of the external circuit at the switch to reduce said integrals only by reducing the total time T _c during which the fault current passes. The analysis of the tripping process reveals that the total time t _c is given by the sum of the partial times t _c = t _s + t _m + t ₀ , that is the trigger time t _s , the mechanism release time t _m and the arc burning time t ₀ . Reducing any partial time will also reduce the power released by the switch. The electromagnetic in-current releases used hitherto use the principle of pulling the ferromagnetic core into the coil cavity. The time-current characteristic of these releases is flattened as the current increases, so that in the field of the highest currents that the release is yet to handle, the change in the time of the release function with the current is very small. With regard to the protected elements (eg semiconductor devices), on the other hand, the greatest possible change in the steepness of the das-current characteristic would be required in the area of high overcurrents.

Uvedené nevýhody jsou zčásti odstraněny využitím spouště podle vynálezu.These disadvantages are partially eliminated by using the trigger according to the invention.

Podstatou vynálezu je elektromagnetická nadproudová spoušť, jejíž ferromagnetické jádro je pevně spojeno s odpalovacím kotoučkem z elektricky dobře vodivého materiálu, který v klidové poloze těsně doléhá k čelu cívky.The present invention is based on an electromagnetic overcurrent release, the ferromagnetic core of which is rigidly connected to a firing disk of an electrically conductive material which, in the rest position, abuts the face of the coil.

Dva příklady provedení spouště podle vynálezu jsou schematicky znázorněny na přiložených výkresech.Two embodiments of the trigger according to the invention are schematically shown in the accompanying drawings.

Na obr. 1 je v prvním příkladu provedení řez spouští s válcovou cívkou v klidové poloze, na obr. 2 je tatáž spoušť v pracovní poloze. Ve druhém příkladu provedení na obr. 3 je řez spouští s kónickou cívkou. Na výkresech nejsou zakreslena zařízení pro návrat pohyblivé části spouště do klidové polohy ani zařízení, reagující elektricky nebo mechanicky na zapůsobení spouště.Fig. 1 shows, in a first exemplary embodiment, a cut of the trigger with the cylindrical coil in the rest position; Fig. 2 shows the same trigger in the working position. In the second exemplary embodiment of Fig. 3, the cut is a trigger with a conical coil. The drawings do not show the devices for returning the movable part of the trigger to the rest position or the device which responds electrically or mechanically to the action of the trigger.

V prvním příkladu provedení na obr. 1 se spouští v klidové poloze je v dutině cívky 10, složené z kostry 11 a vinutí 12 umístěno ferromagnetické jádro 20, pevně spojené spojovacím táhlem 41 s odpalovacím kotoučkem 30. Odpalovací kotouček 30 doléhá v klidovém stavu těsně k čelu 101 cívky 10. Na obr. 2, na němž je tatáž spoušť v pracovní poloze, je ferromagnetické jádro 20 vtaženo doprostřed dutiny cívky 10 a je zřejmá též mezera ⁷⁰ mezi odpalovacím kotoučkem 30 a čelem 101 cívky 10.In the first exemplary embodiment of Fig. 1 being triggered in the rest position, a ferromagnetic core 20 is fixed in the cavity of the coil 10 composed of the carcass 11 and the winding 12, rigidly connected by a connecting rod 41 to the firing plate 30. In Fig. 2, in which the same trigger is in the operating position, the ferromagnetic core 20 is pulled into the center of the coil cavity 10 and the gap ⁷⁰ between the firing disc 30 and the face 101 of the coil 10 is also apparent.

Ve druhém příkladu provedení spouště na obr. 3 je cívka 110 provedena jako samonosnáj bez kostry. Uvnitř dutiny cívky 110 je umístěna vodicí trubka 50, v níž je ferromagnetické jádro 120. Ferromagnetické jádro 120 je pevně spojeno spojovací trubkou 42 s odpalovacím kotoučkem 130, který těsnědoléhá k izolační vložce 60, umístěné přímo na čele 111 cívky 110 a tvořící součást této cívky 110.In the second embodiment of the trigger in FIG. 3, the coil 110 is self-supporting without a frame. Inside the coil cavity 110 is a guide tube 50 in which the ferromagnetic core 120 is located. The ferromagnetic core 120 is rigidly connected by a connecting tube 42 to the firing disc 130, which lies close to the insulating insert 60 located directly on the face 111 of the coil 110 110

Odpalovací kotoučky 30 i 130 v obou příkladech provedení jsou z elektricky dobře vodivého materiálu.The firing discs 30 and 130 in both embodiments are made of an electrically conductive material.

Funkce elektromagnetické nadproudové spouště podle vynálezu (obr. 1 a 2) je následující: Uvažujme nejprve poměry bez odpalovacího kotoučku 30. Začne-li procházet cívkou 10 proud, vytvoří se v její dutině elektromagnetické pole, které přitahuje ferromagnetické jádro 20 z klidové polohy (obr. 1) do polohy pracovní (obr. 2). S rostoucím proudem se doba přítahu sice zkracuje, ale změna strmosti charakteristiky čas — proud je největší u malých proudů, u velkých proudů se změna strmosti blíží téměř nule. Poměry při použití samotného odpalovacího kotoučku 30 se změní. Odpalovací kotouček 30 je od čela cívky 10 odpuzován silou, tvořící výslednici interakce mezi proudem v cívce 10 a proudem, indukovaným v odpalovacím kotoučku 30 jako v závitu nakrátko. Táto síla závisí na strmosti změny magnetického toku na čase. S rostoucí amplitudou proudu v cívce 10 poroste tedy i odpuzovači síla. Spojíme-li oba pohyblivé elementy, tj. ferromagnetické jádro 20 a odpalovací kotouček 30 pevně spolu, např. pomocí spojovacího táhla 41, projeví se při velkých proudech dodatečná síla, která způsobí urychlení celého pohyblivého systému a zkrácení funkční doby spouště oproti dosud známým elektromagnetickým nadproudovým spouštím.The function of the electromagnetic overcurrent release according to the invention (Figs. 1 and 2) is as follows: Consider first the conditions without the firing disc 30. When current is passed through the coil 10, an electromagnetic field is created in its cavity which attracts the ferromagnetic core 20 from its rest position. 1) to the working position (fig. 2). With increasing current, the on-time is shortened, but the change in the slope of the time-current characteristic is greatest for small currents, for large currents the change in steepness is close to zero. The conditions of use of the launching disc 30 itself change. The firing disc 30 is repelled from the face of the coil 10 by a force forming the resultant of the interaction between the current in the coil 10 and the current induced in the firing disc 30 as a short-circuit thread. This force depends on the steepness of the magnetic flux change over time. Thus, as the current amplitude increases in the coil 10, the repulsive force will also increase. When the two movable elements, ie the ferromagnetic core 20 and the firing disc 30, are joined together firmly, for example by means of a connecting rod 41, an additional force is exerted at high currents which accelerates the entire movable system and shortens the trigger time compared to previously known electromagnetic overcurrent I run.

Zvětšení vlivu odpalovacího kotoučku na zkrácení doby působení spouště lze zvýšit vhodným tvarováním cívky 110 tak, aby plocha čela 111 cívky 110 přiléhající k odpalovacímu kotoučku 130 byla větší než plocha ostatních řezů, rovnoběžných s cívkou 110 (na obr. 3, představujícím druhý příklad provedení spouště podle vynálezu).Increasing the impact of the launcher to shorten the trigger time can be increased by suitably shaping the coil 110 so that the face area 111 of the coil 110 adjacent the launcher 130 is larger than the area of the other cuts parallel to the coil 110 (FIG. according to the invention).

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Electromagnetic overcurrent release, in particular a release for circuit breakers and quick-breakers, consisting of a coil and a ferromagnetic core, characterized in that the ferromagnetic core (20, 120) is rigidly connected to a firing disc (30, 130) of electrically well conductive material. the position closely abuts the face (101, 111) of the coil (10, 110).

Electromagnetic overcurrent release according to claim 1, characterized in that the face area (101, 111) of the coil (10, 110) adjacent to the firing disc (30, 130) is larger than the area of any section of the coil (10, 110). plane with said face (101, 111) of the cam (10, 110).