PL203015B1 - Napęd elektromagnetyczny do wyłącznika elektrycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest napęd elektromagnetyczny do wyłącznika elektrycznego.

Znane napędy elektromagnetyczne wyłączników i styczników elektrycznych zawierają człon napędowy zawierający elektromagnes dwustronnego działania z jarzmem magnetycznym, zworę magnetyczną zamocowaną ruchomo pomiędzy dwoma położeniami stabilnymi, oraz cewki napędowe do przestawiania zwory z jednego położenia stabilnego w drugie. Do utrzymania styków w jednym z położeń stabilnych: „zamknięte” bądź „otwarte” napęd posiada człon dociskowy w skład którego wchodzi blokada z magnesami trwałymi, bądź blokada mechaniczna. W przypadku blokady z magnesami trwałymi w położeniu „zamknięte” magnesy trwałe służą do utrzymywania docisku styków, a w położeniu „otwarte” magnesy służą do utrzymania otwarcia styków. W znanym rozwiązaniu takiego napędu, na przykład przedstawionym w artykule Heinrich Brungsberg: ,^ber die Verwendung von polarisierten Magnetsystemen far g^ere Schaltgerate” (O zastosowaniu spolaryzowanych układów magnetycznych w większych wyłącznikach), ETZ-A Bd. 86 (1965) H.11 czy też w rozwiązaniu według opisu patentowego WO 95/07542 „Bistable magnetic actuator” („Bistabilny napęd elektromagnetyczny”) istotną cechą przedstawionych rozwiązań jest znaczna energia potrzebna do zapewnienia dostatecznej szybkości przełączania styków. Wynika to z konieczności przesuwania znacznej masy zwory wykonanej z materiału magnetycznego z prędkością odpowiadającą prędkości ruchu styków połączonych sztywno ze zworą albo bezpośrednio, albo za pośrednictwem szeregu dźwigni. W innym znanym rozwiązaniu według opisu patentowego US4654494 „Actuating mechanism for an electrical switch with pressure contacts, especially for a vacuum switch” („Mechanizm napędowy dla wyłącznika elektrycznego o ściskanych stykach, zwłaszcza do wyłącznika próżniowego”) uzyskuje się zmienną prędkość styku ruchomego w stosunku do prędkości elementu napędowego przez prowadzenie czopu elementu dociskowego styku ruchomego po torze o odpowiednim profilu, przy czym odległość toru od styku nieruchomego jest mniejsza w położeniu zamkniętym styków, niż w położeniu otwartym. Rozwiązanie takie zajmuje jednak dość dużo miejsca, co utrudnia zmniejszenie wymiarów napędu.

W skład napędu według wynalazku wchodzi elektromagnes napędowy zawierający nieruchome jarzmo oraz ruchomą zworę wykonaną z materiału magnetycznego; człon dociskowy do utrzymania styków wyłącznika w jednym z dwóch położeń: „zamknięte” bądź „otwarte” oraz do utrzymania koniecznego docisku styków w położeniu „zamknięte”, a także obudowę do której zamocowane są zarówno człon napędowy, jak i dociskowy. Według wynalazku pomiędzy elektromagnesem napędowym i członem dociskowym znajduje się sprzęgło z wybiegiem w granicach od 2 do 100 mm. Sprzęgło jest z jednej strony trwale związane z ruchomą zworą elektromagnesu napędowego, a z drugiej strony z członem dociskowym. Zwora i człon dociskowy połączone są luźno - z wybiegiem do zapewnienia niezależnego ruchu zwory i członu dociskowego względem siebie w określonych granicach.

W innym rozwiązaniu według wynalazku jarzmo elektromagnesu, lub zwora, albo jedno i drugie są wykonane z litego materiału.

W jeszcze innym rozwiązaniu napędu według wynalazku ruchoma zwora ma symetrię obrotową.

Zaletą połączenia zwory elektromagnesu z członem dociskowym za pomocą sprzęgła z wybiegiem jest powiększenie prędkości ruchu styków, a przez to skrócenie czasu łukowego i zmniejszenie zużycia styków. Wykonanie jarzma lub zwory z litego materiału znacznie upraszcza konstrukcję napędu. Dzięki wykonaniu zwory jako elementu o symetrii obrotowej konstrukcja suwliwego zamocowania zwory może być prostsza i tańsza.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy przykładowego rozwiązania napędu elektromagnetycznego.

W skład napędu wchodzi elektromagnes napędowy 1, człon dociskowy 3 zespołu stykowego 4 wyłącznika. W skład elektromagnesu napędowego 1 wchodzi nieruchome jarzmo 1a oraz ruchoma zwora 1b. Elektromagnes napędowy 1, człon dociskowy 3, który w przykładowym wykonaniu może zawierać sprężynę dociskową oraz zespół stykowy 4 wyłącznika zamocowane są w obudowie 5. Pomiędzy elektromagnesem napędowym 1 i członem dociskowym 3 znajduje się sprzęgło 2 z wybiegiem w granicach 2 do 100 mm, najkorzystniej kilkanaście milimetrów.

Działanie urządzenia jest następujące.

W stanie zamkniętym ustalonym człon dociskowy 3 wytwarza siłę docisku pomiędzy stykami zespołu stykowego 4. Przejście do stanu otwartego napędu polega na włączeniu elektromagnesu napędowego 1 w kierunku „otwarte”, co rozpoczyna ruch zwory 1b elektromagnesu napędowego 1. W początkowej fazie ruch ten dzięki wybiegowi sprzęgła 2 nie zostaje przekazany do członu

PL 203 015 B1 dociskowego 3, zespół stykowy 4 pozostaje więc nadal zamknięty. Poruszająca się zwora 1b elektromagnesu napędowego 1 stopniowo wybiera wybieg sprzęgła 2, a jednocześnie nabiera coraz większej prędkości. Po wybraniu wybiegu sprzęgła 2 następuje związanie zwory 1b elektromagnesu napędowego 1 z członem dociskowym 3 i szybkie rozłączenie zespołu stykowego 4. Dzięki temu, że zwora 1b elektromagnesu napędowego 1 przestawia człon dociskowy 3 w położenie „otwarte” dopiero po nabraniu odpowiednio dużej prędkości, zespół stykowy 4 otwiera się z dużą prędkością, co ułatwia wyłączanie nawet dużych prądów zwarciowych. Człon dociskowy 3 zostaje przestawiony w stabilne położenie „otwarte” i zespół stykowy 4 jest trwale w stabilnym położeniu „otwarte”.

Przejście od stanu otwartego do stanu zamkniętego napędu polega na włączeniu elektromagnesu napędowego 1 w kierunku „zamknięte”, co rozpoczyna ruch zwory 1b elektromagnesu napędowego 1 w kierunku „zamknięte”. W początkowej fazie ruch ten dzięki wybiegowi sprzęgła 2 nie zostaje przekazany na człon dociskowy 3, wskutek czego zespół stykowy 4 pozostaje otwarty. Poruszająca się pod działaniem sił magnetycznych zwora elektromagnesu napędowego 1 wybiera wybieg sprzęgła 2 i jednocześnie stopniowo nabiera prędkości. Po całkowitym wybraniu wybiegu sprzęgła 2 następuje związanie zwory 1b elektromagnesu napędowego 1 z członem dociskowym 3 i zamknięcie zespołu stykowego 4. Człon dociskowy 3 zostaje przestawiony w położenie stabilne „zamknięte”. Dzięki temu, że zwora elektromagnesu napędowego 1 przestawia człon dociskowy 3 w położenie „zamknięte” dopiero po nabraniu odpowiednio dużej prędkości, zespół stykowy 4 zamyka się z dużą prędkością, co ułatwia załączanie nawet dużych prądów zwarciowych. Zespół stykowy 4 pozostaje trwałe w stabilnym położeniu „zamknięte”.

W innym rozwiązaniu według wynalazku jarzmo 1a - lub jarzmo 1a i zwora 1b elektromagnesu napędowego 1 wykonane są z litego materiału magnetycznego. Zaletą takiego wykonania jest prosta i tania produkcja obwodu magnetycznego elektromagnesu 1.

W jeszcze innym rozwiązaniu według wynalazku zwora 1b elektromagnesu ma symetrię obrotową. Zaletą wykonania zwory 1b w symetrii obrotowej jest prostota suwliwego zamocowania zwory 1b względem jarzma 1a elektromagnesu napędowego 1.

Claims (4)

1. Napęd elektromagnetyczny do wyłącznika elektrycznego, w skład którego wchodzą elektromagnes napędowy oraz człon dociskowy styków, znamienny tym, że elektromagnes napędowy (1) jest połączony z członem dociskowym (3) za pośrednictwem sprzęgła (2) z wybiegiem, przy czym wielkość wybiegu sprzęgła (2) jest w granicach od 2 do 100 milimetrów.

2. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład elektromagnesu napędowego (1) wchodzi jarzmo (1a) z litego materiału magnetycznego i zamocowana suwliwie zwora (1b).

3. Napęd według zastrz. 2, znamienny tym, że zwora (1b) wchodząca w skład elektromagnesu napędowego (1) jest wykonana z litego materiału magnetycznego.

4. Napęd według zastrz. 3, znamienny tym, że zwora (1b) ma symetrię obrotową.