CS225339B1

CS225339B1 - Electromagnet for contact switching devices

Info

Publication number: CS225339B1
Application number: CS980881A
Authority: CS
Inventors: Josef Ing Csc Paukert; Jiri Ing Csc Slama; Bohumil Ing Csc Vodicka
Original assignee: Paukert Josef; Jiri Ing Csc Slama; Bohumil Ing Csc Vodicka
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1984-02-13

Description

Elektromagnet pro kontaktní spínací přístrojeSolenoid for contact switching devices

225 339225 339

Vynález se týká elektromagnetu pro kontaktní splnael přístroje, zejména pro impulsní stykače, obsahujícího magnetický obvod a cívku·BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention

Současné elektromagnetické stykače jsou ovládány a v zapnutém stavu trvale přidržovány elektromagnetem k čemuž je zapotřebí příslušných ovládacích a přídržných příkonů. V zapnutém stavu trvale odebíraný přídržný příkon vede ke značné spotřebě elektrické energie, při které se nekoná žádná užitečná práce. Během doby života stykače jsou náklady na elektrickou energii, spotřebovanou na pouhé přidržování v zapnuté poloze, několikrát vyšší, než je pořizovací cena stykače.The current electromagnetic contactors are actuated and permanently held on by the electromagnet in the switched-on state, which requires appropriate control and holding power. In the switched-on state, the holding power that is continuously taken off leads to a considerable consumption of electrical energy, during which no useful work takes place. During the lifetime of the contactor, the cost of electricity consumed by simply holding it in the on position is several times higher than the cost of the contactor.

Po technické stránce jsou známa provedení impulsních stykačů, které spotřebovávají elektrickou energii pouze při změně polohy stykače, tj. při zapínání a vypínání. Je to impulsní stykač s mechanickou západkou, jehož elektromagnet je stejný jako elektromagnet klasického stykače, avšak pro jeho vypínání je zapotřebí pomocného elektromagnetu k mechanickému odblokování západky. Dále je znám tzv. remanentní stykač, u kterého se k přidržování kontaktního systému využívá remanentního magnetismu. Jeho nevýhodou je jednak nutnost použiti speciálního materiálu na výrobu magnetického obvodu, jednak omezení na nižší rozsahy jmenovitých proudů stykače. Nejzávažnější nevýhodou je však skutečnost, že elektromagnet musí být opatřen dvěma cívkami, jednou zapínací a jednou vypínací. Oba typy impulsních stykačů nenalezly v praxi znatelného rozšíření.Technically, pulse contactors are known which only consume electrical power when the contactor is moved, i.e. when it is switched on and off. It is an impulse contactor with a mechanical latch, whose solenoid is the same as the solenoid solenoid, but it requires an auxiliary solenoid to mechanically unlock the latch. Furthermore, a so-called remanent contactor is known in which remanent magnetism is used to hold the contact system. Its disadvantage is, on the one hand, the necessity of using a special material for the production of the magnetic circuit, and on the other hand the limitation to lower ranges of the rated contactor currents. The most serious disadvantage, however, is that the solenoid must be provided with two coils, one on and one off. Both types of pulse contactors did not find a noticeable extension in practice.

Popsané nevýhody odstraňuje elektromagnet pro kontaktní spínací přístroje podle vynálezu.The described disadvantages are overcome by the electromagnet for the contact switching devices according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že magnetický obvod elektromagnetu je alespoň zčásti vytvořen ze zmagnetováného magneticky tvrdého materiálu.The principle of the invention consists in that the magnetic circuit of the electromagnet is at least partly made of magnetized magnetically hard material.

r 225 339225 339

Elektromagnet podle vynálezu je výhodný především tím, že v sepnutém stavu nespotřebovává elektrickou energii a také tím, že potřebuje pouze jednu cívku a že může být tvarově shodný s dosud používanými elektromagnety. Jeho cívka může být dimenzována na krátkodobé zatížení, čímž vzniknou úspory na mědi pro vinutí· Další výhodou je to, že může být rozměrově zaměnitelný s klasickým elektromagnetem pro stykače, čímž by se impulsní stykač stal buďto pouhým zvláštním provedením klasického stykače nebo by pouhou výměnou elektromagnetu byla umožněna přeměna klasického stykače v impulsní.The electromagnet according to the invention is particularly advantageous in that it does not consume electricity in the switched-on state and also in that it only needs one coil and that it can be identical in shape to the electromagnets used hitherto. Its coil can be dimensioned for short-term loads, resulting in copper savings for winding · Another advantage is that it can be dimensionally interchangeable with a conventional solenoid solenoid, making the pulse contactor either a mere special design of a classic contactor or simply a solenoid replacement it was possible to transform a classical contactor into a pulse contactor.

Příklady provedení elektromagnetu podle vynálezu jsou na přiložených schematických výkresech.Examples of embodiments of the electromagnet according to the invention are shown in the attached schematic drawings.

Na obr. 1 je řez elektromagnetem, který má pevnou část magnetického obvodu tvaru válce z magneticky tvrdého materiálu.FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromagnet having a fixed portion of a magnetic circuit in the form of a cylinder of magnetically hard material.

Na obr. 2 je podélný řez elektromagnetem, jehož pevná část má tvar E.Fig. 2 is a longitudinal cross-section of an electromagnet having a fixed portion in the shape of an E.

Na obr. 3 až 5 jsou příčné řezy elektromagnetem podle obr. 2, přičemž na obr. 3 je část magnetického obvodu, vytvořená z magneticky tvrdého materiálu, umístěna uprostřed pevné části, na obr. 4 na okrajích pevné části a na obr. 5 v kotvě.3 to 5 are cross-sectional views of the electromagnet of FIG. 2, wherein in FIG. 3, a portion of a magnetic circuit made of magnetically hard material is located in the center of the fixed portion, FIG. anchor.

Na obr. 6 je příklad ovládacího schématu pro elektromagnet.Fig. 6 is an example of a control scheme for an electromagnet.

V prvním příkladu provedení na obr. 1 je pevná část 10 magnetického obvodu ve tvaru válce a vytvořena z magneticky tvrdého materiálu. Cívka 30 obklopuje pevnou část 10 magnetického obvodu.In the first embodiment of FIG. 1, the fixed portion 10 of the magnetic circuit is cylindrical and made of a magnetically hard material. The coil 30 surrounds the fixed portion 10 of the magnetic circuit.

Kotva 20 elektromagnetu je z magneticky měkkého materiálu.The electromagnet armature 20 is of a soft magnetic material.

Ve druhém příkladu provedení na obr. 2 má pevná část 11 magnetického obvodu tvar písmene E, v jehož výřezech 101. 102 je umístěna cívka 31. Kotva 21 má tvar hranolu.In the second exemplary embodiment of FIG. 2, the fixed portion 11 of the magnetic circuit has an E-shape, in which notches 101, 102 are a spool 31. The anchor 21 has a prism shape.

V třetím příkladu provedení podle obr. 3 jo kotva 21 z magneticky měkkého materiálu, s výhodou je vytvořena jako paket plechů. Pevná část 11 magnetického obvodu má uprostřed vložku 120 z magneticky tvrdého materiálu, která je po obou stranách pevně spojena s částmi 110. 111 z magneticky měkkého materiálu, složenými z plechá.In the third embodiment according to FIG. 3, the armature 21 is made of a magnetically soft material, preferably in the form of a plate pack. The fixed portion 11 of the magnetic circuit has in the middle an insert 120 made of magnetically hard material, which on both sides is rigidly connected to the parts 110, 111 of a magnetically soft material composed of sheet metal.

Ve čtvrtém příkladu provedení na obr. 4 je kotva 21 rovněž z magneticky měkkého materiálu, provedeného jako paket plechů. Pevná Část 11 magnetického obvodu má uprostřed vložku 113 z magnetickyIn the fourth exemplary embodiment of FIG. 4, the armature 21 is also of a magnetically soft material, which is designed as a package of sheets. The fixed portion 11 of the magnetic circuit has a magnetic insert 113 in the middle

225 339 měkkého Materiálu, složenou z plechů, a po stranách této vložky 113 jsou dvě části 121. 122 z Magneticky tvrdého Materiálu.225 339 of a soft material composed of sheet metal, and on the sides of this insert 113 are two portions 121, 122 of a magnetically hard material.

V pátém přikladu provedení na obr· 5 je pevná část 11 Magnetického obvodu celá z Magneticky měkkého materiálu, je složená z plechů a kotva 21 je z magneticky tvrdého materiálu.In the fifth exemplary embodiment of Fig. 5, the fixed portion 11 of the magnetic circuit is entirely of magnetically soft material, is composed of sheets and the anchor 21 is of magnetically hard material.

Na obr, 6 je příklad ovládacího schématu pro elektromagnet podle vynálezu. Je to liniové schéma s napájením vodiči označenými 60, 61. V první větvi 71, sloužící k zapínání, je vytvořena vodivá dráha z napájecího vodiče 60 přes zapínací tlačítko 41. pomocný zapínací kontakt 43 stykače, ovládaného elektromagnetem podle vynálezu, pomocný rozpínací kontakt 421 vypínacího tlačítka 42, usměrňovači ventil 44.cívku 31 a napájecí vodič 61.Fig. 6 is an example of a control scheme for an electromagnet according to the invention. It is a circuit diagram with a power supply wire 60, 61. In the first branch 71 for switching, a conductive path is formed from the power wire 60 via the switch button 41. the auxiliary make contact 43 of the electromagnet-controlled contactor of the invention, the auxiliary make contact 421 buttons 42, baffle valve 44 and coil 61.

V druhé větvi 72, sloužící k vypínáni, je vodivá dráha vytvořena spojením napájecího vodiče 60 přes vypínací tlačítko 42. usměrňovači ventil 45, spojovací uzly 82, 81 a cívku 31 s napájecím vodičem 61. Ve třetí větvi 73 je vytvořena vodivá dráha z napájecího vodiče 60 přes podpěiové relé 46 k napájecímu vodiči 61. Ve čtvrté větvi 74 je vytvořeno vodivé spojeni z napájecího vodiče 60 přes ochranný odpor 49 a usměrňovači můstek 50 k napájecímu vodiči 61. Stejnosměrná vývody usměrňovačiho můstku 50 jsou navzájem vodivě spojeny ve větvi 75 přes nabíjecí odpor 51 a kondenzátor 52. V pomocná větvi 76 je kondenzátor 52 vodivě spojen přes uzel 89 s kontaktem 47 podpělového relé 46 a uzlem 83. V pomocné větvi 77 je vodivě spojen kondenzátor 52 přes uzel 85 s kontaktem 48 podpělového relé 46 přes uzel 82 a 81 s cívkou 31.In the second branch 72 for the tripping, the conductive path is formed by connecting the supply conductor 60 via the trip button 42. the rectifier valve 45, the connecting nodes 82, 81 and the coil 31 with the supply conductor 61. In the third branch 73 the conductive path is formed from the supply conductor. 60 via the undervoltage relay 46 to the power conductor 61. In the fourth branch 74, a conductive connection is made from the power conductor 60 via a protective resistor 49 and a rectifier bridge 50 to the power conductor 61. The DC terminals of the rectifier bridge 50 are conductively connected to each other 51 and capacitor 52. In auxiliary branch 76, capacitor 52 is conductively coupled via node 89 to contact 47 of the relay relay 46 and node 83. In auxiliary branch 77, capacitor 52 is coupled via node 85 to contact 48 of the relay relay 46 through nodes 82 and 81 with coil 31.

Funkce elektromagnetu podle vynálezu bude vysvětlena podle obr. 1 a způsob jeho ovládání podle schématu na obr· 6. Pevná část 10 magnetického obvodu (obr· 1) je vyrobena z magneticky tvrdého materiálu, předem zmagnetovaného a je tedy vlastně stálým magnéziem. Magnetický tok, vycházející z pevné části 10 magnetického / obvodu se uzavírá částečně přes kotvu 20 a působí na ni přitažli/ vou silou,která je věak nižší, než stačí k přítahu. Je-li do clv/ ky 30 zaveden elektrický proud takového smyslu, že magnetický tok, vytvořený cívkou 30. je souhlasný s magnetickým tokem pevné části 10 magnetického obvodu, je celkový magnetický tok dán součtem obou dílčích tokůa zvětší se i přitažlivá síla, působící na kotvu 20 a kotva 20 se přitáhne k pevná části 10 jsagnetického obvodu. V této poloze zůstane i po vymizení magnetického toku, způsobenéhoThe operation of the electromagnet according to the invention will be explained with reference to FIG. 1 and its operation according to the diagram of FIG. 6. The fixed part 10 of the magnetic circuit (FIG. 1) is made of magnetically hard material, pre-magnetized and thus actually permanent magnesia. The magnetic flux emanating from the fixed portion 10 of the magnetic circuit is closed partially over the armature 20 and exerts a pulling force which is less than sufficient to draw. When an electric current is introduced into the closure 30 such that the magnetic flux generated by the coil 30 is consistent with the magnetic flux of the fixed portion 10 of the magnetic circuit, the total magnetic flux is given by the sum of the two partial fluxes. the armature 20 and armature 20 are pulled to the fixed portion 10 of the magnetic circuit. It remains in this position even after the magnetic flux caused by it has disappeared

225 339 cívkou 30, čili i po vypnutí proudu do cívky 30. Při vypínáni je do cívky 30 zaveden elektrický proud opačného smyslu, cívkou 30 vybuzený Magnetický tok je nesouhlasný s Magnetický· tokem pevné části 10 magnetického obvodu, výsledný magnetický tok je dán rozdílen magnetických toků pevné části 10 magnetického obvodu a cívky 30, dojde ke snížení přídržné síly na kotvu 20 a k jejímu odpadu·225 339 through the coil 30, i.e. even after the current has been switched off to the coil 30. When switching off, an electric current of opposite direction is introduced into the coil 30, excited by the coil 30 The magnetic flux is disagreeing with the flux of the fixed part 10 of the magnetic circuit by the fixed part 10 of the magnetic circuit and the coil 30, the holding force on the armature 20 will be reduced and will be discarded.

Ovládání (obr, 6) probíhá takto: Sepnutím tlačítka 41 v první větvi 71 se uzavře proudový okruh z napájecího vodiče 60 přes zaplnací tlačítko 41, pomocný rozpínací kontakt 43 stykače, ovládaného pomocí elektromagnetu podle vynálezu, pomocný rozpínací kontakt 421 vypínacího tlačítka 42. přes usměrňovači ventil 44, uzel 81, cívku 31, uzel 83 na napájecí vodič 61. Procházející proud vybudí magnetický tok, souhlasný s magnetickým tokem části magnetického obvodu, vytvořené ze zmagnetovaného magneticky tvrdého materiálu a kotva 20 přitáhne. Po sepnutí elektromagnetu se rozpojí pomocný kontakt 43 a přeruší průchod proudu větví 71. Odpadu elektromagnetu a tím rozepnutí stykače se dosáhne stlačením vypínacího tlačítka 42 ve větvi 72, čímž se uzavře elektrický obvod z napájecího vodiče 60 přes vypínací tlačítko 42, usměrňovači ventil 45 (opačně polarizovaný než ventil 44 ve větvi 71). přes uzly 82, 81, cívku 31, uzel 83 na napájecí vodič 61. Proud, procházející popsaným obvodem vytvoří magnetický tok cívky 31, který je nesouhlasný s tokem části magnetického obvodu, vytvořeného ze zmagnetovaného magneticky tvrdého materiálu, celkový magnetický tok poklesne, síla, působící na kotvu 20 se sníží, kotva 20 odpadne a stykač vypne. Pomocný rozpínací kontakt 421 vypínacího tlačítka 42, zapojený ve větvi 71 zajišiuje, že při současném stisknuti zapínacího tlačítka 41 a vypínacího tlačítka 42 nemůže dojit k sepnuti stykače stejně jak je tomu u klasických stykačů·The operation (FIG. 6) is as follows: By closing the button 41 in the first branch 71, the circuit is closed from the supply conductor 60 via the filling button 41, the auxiliary NC contact 43 of the contactor controlled by the electromagnet. a rectifier valve 44, a node 81, a coil 31, a node 83 to a power conductor 61. The passing current excites a magnetic flux consistent with the magnetic flux of a portion of the magnetic circuit formed of magnetized magnetically hard material and the armature 20 is tightened. When the solenoid is energized, the auxiliary contact 43 opens and interrupts the passage of branch current 71. Electromagnet removal and thus opening the contactor is achieved by pressing the shut-off button 42 in the branch 72, thereby closing the electrical circuit from the supply conductor 60 through the shut-off button 42. polarized than valve 44 in branch 71). through the nodes 82, 81, the coil 31, the node 83 to the power conductor 61. The current passing through the circuit described generates a magnetic flux of the coil 31 that is disagreeing with the flux of a portion of the magnetic circuit made of magnetized magnetically hard material. acting on armature 20 is lowered, armature 20 falls off and the contactor is switched off. The auxiliary break contact 421 of the switch-off button 42, connected in branch 71, ensures that, when the switch-off button 41 and the switch-off button 42 are pressed simultaneously, the contactor cannot close as in the case of conventional contactors.

Ve větvi 73 zapojené podpěiové relé 46 při nežádoucím poklesu napětí nebo při ztrátě napětí mezi napájecími vodiči 60, 61 sepne své kontakty 47, 48, čímž se uzavře obvod ve větvi 76 a 77: nabitý kondenzátor 52, uzel 84, kontakt 47 podpěiového relé 46, uzel 83, cívka 31, uzel 81 a 82, kontakt 48 podpěiového relé 46 a uzel 85. Cívkou 31 projde impuls proudu stejné polarity jako při sepnutí vypínacího tlačítka 42 ve větvi 72 se stejnými účinky, tj, s odpadem kotvy 20 elektromagnetu a s vypnutím stykače.In branch 73, the undervoltage relay 46 connected in the event of an undesired voltage drop or loss of voltage between the supply conductors 60, 61 closes its contacts 47, 48, thus closing the circuit in branches 76 and 77: charged capacitor 52, node 84, undervoltage relay contact 46 , node 83, coil 31, node 81 and 82, undervoltage relay contact 46, and node 85. A current pulse of the same polarity as when the trip switch 42 in branch 72 is energized with the same effects, i.e. electromagnet armature 20 and trip contactors.

225 33!225 33!

Y nornálnía stavu, tj· při existenci napájecího napití aezi na pájeeíui vodiči 60. 61 je kondenzáter 58 stále dobíjen přes ochranný odpor 40 a uaaěrnevaeí aůstek 50 ve větvi 74 a pře· výstup z ueaěrnovacího aůetku 50 a nabíječí odpor 51 ve větvi 75. Mení-li na závadu, že etykaě e elektreaagnetea podle vynálezu zůstane zapnut i po ztrátě napětí ovládací sítě aezi vedl ěi 60. 61, aohou ve aehěaatu na obr, 6 odpadnout větve 73, 74. 75, 76. 77. takže ovládací scheaa zůstane zredukováno pouze na větve 71 a 72.In the normal state, i.e., if there is a supply voltage between the solder wire 60, 61, the capacitor 58 is still charged through the protective resistor 40 and the increment 50 in the branch 74 and the output from the converter 50 and the charging resistor 51 in the branch 75. If, as a result, the electromagnetic device of the invention remains switched on even after the voltage of the control network has been lost and beyond 60, 61, the branches 73, 74, 75, 76, 77 can be omitted in FIG. only on branches 71 and 72.

K ovládání elektreaagnetu podle vynálezu je aežno využít i jiných sležitějěich schéaat, znáaých z oberu elektrických po honů.It is also possible to use other more important schematics known from the field of electric drives for controlling the electromagnet in accordance with the invention.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

225 339

1. An electrical magnetic contact switch apparatus, in particular for iapulse contactors, comprising an aural circuit consisting of a fixed part and an anchor, and a girl, characterized in that the electromagnetic circuit of the electromagnet is at least partially formed from a hard aatorial magnetized magnet.

Electroagnost according to claim 1, characterized in that the aagnetic hard battery is located in a fixed part (10, 11) of the aagnotic circuit.

2 drawings i

22S 339