RU2352011C1

RU2352011C1 - Electromagnetic relay

Info

Publication number: RU2352011C1
Application number: RU2008105373/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Филиппович Зинченко (RU); Владимир Филиппович Зинченко; Лилия Владимировна Черноусова (RU); Лилия Владимировна Черноусова; Антон Владимирович Зинченко (RU); Антон Владимирович Зинченко
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-04-10

Abstract

FIELD: electrics.

SUBSTANCE: invention is intended for mass production relay protection for power system and power supply elements in maximum current protection and current cutoffs, particularly for RT-40 relay, when reliable vibration-free operation and fast response of protection are required at overloaded current transformers with current error over 50%. Relay features free rotation axis of mobile contact bridge; laminated magnetic conductor with cuts and projections forming variable cross-section along the whole length is used. Laminated magnetic conductor parameters match free advancing and rotating movement of mobile contact bridge with axis, with account of achieved armature vibration reduction.

EFFECT: reduced relay response time, enhanced current error tolerance for current gauge transformer.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты энергосистем.The invention relates to electrical engineering, and in particular to devices for relay protection of power systems.

Известно электромагнитное измерительное реле максимального тока типа РТ-40, выпускаемое до 1969 года. Реле содержит закрепленный на якоре контакт в виде подвижного мостика и магнитопровод сплошного сечения. На оси якоря установлен барабан с сыпучим наполнителем для снижения вибрации контактов при гармоническом токе /1/. Однако при больших кратностях тока в реле в случае перегрузки измерительных трансформаторов тока их вторичный ток приобретает несинусоидальную форму и контакты имеют недопустимую вибрацию, снижающую надежность токовых защит. Увеличение массы наполнителя в аналоге недопустимо из-за существенного замедления.Known electromagnetic measuring relay of the maximum current type RT-40, manufactured before 1969. The relay contains an anchored contact in the form of a movable bridge and a solid section magnetic circuit. A drum with a loose filler is mounted on the axis of the armature to reduce vibration of the contacts at harmonic current / 1 /. However, at large current multiples in the relay, in the event of overload of the measuring current transformers, their secondary current acquires a non-sinusoidal shape and the contacts have an unacceptable vibration, which reduces the reliability of current protection. An increase in the mass of the filler in the analogue is unacceptable due to a significant slowdown.

Известно электромагнитное реле, выпускаемое с 1969 года /2/. Реле содержит магнитопровод с расположенными на нем токовыми обмотками и отличается от аналога тем, что с целью уменьшения вибрации контактов реле участки магнитопровода, на которых размещены токовые обмотки, выполнены с уменьшенным сечением так, что потоки рассеяния и рабочий поток насыщают их при большой кратности тока в реле, снижая пульсацию магнитного потока и вращающего электромагнитного момента. Однако непосредственное размещение токовых катушек на суженных участках прототипа затруднено из-за невозможности последующего снятия их при оперативной смене в условиях эксплуатации. Поэтому в указанном промышленном прототипе каркас катушки выполнен внутри по наибольшему размеру магнитопровода, что существенно снижает противовибрационные свойства прототипа, так как при этом снижаются потоки рассеяния. Одновременно не используются другие возможности увеличения нелинейного магнитного сопротивления магнитопровода из-за необходимости, как предполагается, четкого крепления катушек. Дальнейшее снижение сечения суженной части магнитопровода в прототипе именно под катушками ограничено прочностью и растрескиванием листов при штамповке.Known electromagnetic relay manufactured since 1969/2 /. The relay contains a magnetic circuit with the current windings located on it and differs from the analogue in that, in order to reduce the vibration of the relay contacts, the sections of the magnetic circuit on which the current windings are located are made with a reduced cross section so that the scattering fluxes and the working flux saturate them at a high current multiplicity relay, reducing the ripple of the magnetic flux and electromagnetic torque. However, the direct placement of current coils on the narrowed sections of the prototype is difficult due to the impossibility of their subsequent removal during the operational change in operating conditions. Therefore, in the specified industrial prototype, the coil frame is made inside the largest size of the magnetic circuit, which significantly reduces the anti-vibration properties of the prototype, since this reduces the scattering fluxes. At the same time, other possibilities of increasing the nonlinear magnetic resistance of the magnetic circuit are not used because of the need, as expected, for a clear fastening of the coils. A further decrease in the cross section of the narrowed part of the magnetic circuit in the prototype exactly under the coils is limited by the strength and cracking of the sheets during stamping.

В указанном прототипе не используется возможность увеличения быстродействия реле. При меньшей вибрации оно может быть достигнуто за счет уменьшения свободного поступательного и вращательного хода контактного мостика, что, однако, не известно для прототипа. Не использована и неизвестна также возможность уменьшения эквивалентного сечения магнитопровода вне катушки и в местах его крепления путем замены ферромагнитных элементов крепления на немагнитные, например латунь. Указанное является существенным, т.к. за счет известного триггерного характера изменения вибрации, т.е. весьма эффективного скачкообразного гашения вибрации, даже при малых уменьшениях сечения достигается значительный эффект.In the specified prototype does not use the ability to increase the speed of the relay. With less vibration, it can be achieved by reducing the free translational and rotational motion of the contact bridge, which, however, is not known for the prototype. The possibility of reducing the equivalent cross section of the magnetic circuit outside the coil and in the places of its fastening by replacing ferromagnetic fastening elements with non-magnetic ones, such as brass, has not been used and is unknown. The above is significant because due to the known trigger nature of the vibration change, i.e. very effective spasmodic damping of vibration, even with small decreases in cross section, a significant effect is achieved.

В предлагаемом устройстве реализуются указанные возможности, которые, как было отмечено, не были известны ни для аналога, ни для прототипа. Для этого измерительное реле максимального тока, содержащее шихтованный магнитопровод с уменьшенным сечением участков под токовыми катушками и закрепленный на якоре контакт в виде подвижного мостика, снабжено осью свободного вращения подвижного контактного мостика в сочетании с указанным шихтованным магнитопроводом, но выполненным с вырезами и выступами, образующими переменное сечение по всей его длине для эффективного гашения вибрации, надежного крепления пакета стальных пластин, образующих шихтованный магнитопровод, и для устойчивого размещения токовых катушек при сохранении максимальной площади полюсов, причем параметры шихтованного магнитопровода, с одной стороны, и свободный поступательный и вращательный ход подвижного контактного мостика с осью, с другой стороны, согласованы с учетом достигаемого снижения вибрации якоря, а элементы крепления шихтованного магнитопровода выполнены из немагнитного материала.The proposed device implements these features, which, as noted, were not known either for the analogue or for the prototype. To this end, a maximum current measuring relay containing a lined magnetic circuit with a reduced cross section under current coils and an anchored contact in the form of a movable bridge is provided with an axis of free rotation of the movable contact bridge in combination with the specified lined magnetic circuit, but made with cutouts and protrusions forming an alternating cross-section along its entire length for effective damping of vibration, reliable fastening of a package of steel plates forming a lined magnetic circuit, and for stable the total placement of current coils while maintaining the maximum pole area, moreover, the parameters of the charged magnetic core, on the one hand, and the free translational and rotational motion of the movable contact bridge with the axis, on the other hand, are consistent with the achieved reduction in armature vibration, and the fastening elements of the loaded magnetic core are made of non-magnetic material.

На фиг.1 показано предлагаемое реле и форма магнитопровода. Здесь 1 - шихтованный магнитопровод сложной формы; 2 - якорь; 3 - подвижный контактный мостик; 4 - выступы; 5 - вырезы; 6 - отверстия для крепления магнитопровода; 7 - полюсы; 8 - заклепочные соединения пакета; 9 - ось свободного вращения контактного мостика; 10 - изоляционная пластина. Катушки реле одеваются на полюсы 7 и надежно располагаются на магнитопроводе 1, опираясь на выступы 4. Магнитный поток реле замыкается по магнитопроводу 1 и якорю 2. Заклепочные соединения 8 надежно скрепляют пакет магнитопровода 1. Вырезы 5, расположенные под катушками и в хвостовой части магнитопровода, создают повышенное нелинейное магнитное сопротивление потоку реле, который при больших кратностях тока короткого замыкания эффективно уплощается по форме и обусловливает снижение вибрации якоря 2 с подвижным контактным мостиком 3. В результате снижения вибрации появляется возможность снизить свободный ход контактного мостика между размыкающимися и замыкающимися контактами реле. Ограничивается и вращательное движение мостика относительно центра вращения 9. Для согласовывания уровня снижения вибрации и уменьшения свободного хода и вращательных колебаний мостика относительно оси 9 по условию отсутствия перемыкания размыкающих и замыкающих контактов предлагается выполнять расчет движения элементов или использовать экспериментальную проверку и настройку. Уменьшенный свободный ход снижает время срабатывания реле. Таким образом, эффект снижения вибрации якоря реле достигается не за счет дальнейшего уменьшения сечения только под катушками, как в прототипе, а путем введения суженных участков по всей длине магнитопровода с сохранением качества штамповки листов и возможности установки надежных заклепочных соединений. Крепежные отверстия в предлагаемом реле заполняются латунными винтами и шайбами, что устраняет перемыкание путей магнитных потоков в отверстиях при насыщении прилежащих участков.Figure 1 shows the proposed relay and the shape of the magnetic circuit. Here 1 is a charged magnetic circuit of complex shape; 2 - anchor; 3 - movable contact bridge; 4 - protrusions; 5 - cutouts; 6 - holes for mounting the magnetic circuit; 7 - poles; 8 - rivet connections of the package; 9 - axis of free rotation of the contact bridge; 10 - insulating plate. The relay coils are put on at the poles 7 and reliably located on the magnetic circuit 1, relying on the tabs 4. The magnetic flux of the relay closes along the magnetic circuit 1 and the armature 2. Rivet joints 8 reliably fasten the magnetic circuit package 1. Cutouts 5 located under the coils and in the rear of the magnetic circuit, create increased nonlinear magnetic resistance to the flow of the relay, which at large multiples of the short circuit current is effectively flattened in shape and causes a decrease in vibration of the armature 2 with a movable contact bridge 3. As a result In order to reduce vibration, it becomes possible to reduce the free movement of the contact bridge between the opening and closing contacts of the relay. The rotational movement of the bridge relative to the center of rotation 9 is also limited. In order to agree on the level of vibration reduction and the reduction of the free wheeling and rotational vibrations of the bridge relative to axis 9, it is proposed to calculate the movement of elements or to use experimental verification and adjustment based on the condition that there are no shorting of the opening and closing contacts. Reduced free play reduces relay response time. Thus, the effect of reducing the vibration of the relay armature is achieved not by further reducing the cross section only under the coils, as in the prototype, but by introducing narrowed sections along the entire length of the magnetic circuit while maintaining the quality of sheet stamping and the possibility of installing reliable rivet joints. The mounting holes in the proposed relay are filled with brass screws and washers, which eliminates the interlocking of the magnetic flux paths in the holes when saturating adjacent areas.

Реализация предлагаемого устройства может быть выполнена на заводе-изготовителе путем замены штамповочного оборудования или непосредственно в энергосистемах с использованием доступных слесарных операций.The implementation of the proposed device can be performed at the factory by replacing the stamping equipment or directly in the power systems using available locksmith operations.

Технический эффект в предлагаемом устройстве выражается в снижении времени срабатывания реле относительно прототипа на 20-30%, в увеличении допустимой погрешности по току измерительного трансформатора тока с 50% для серийной конструкции РТ-40 до 65% в предлагаемом. Это приводит к возможности получить экономию цветного металла во вторичных цепях релейной защиты. Экономический эффект образуется и за счет повышения надежности защит электрооборудования в целом.The technical effect in the proposed device is expressed in reducing the response time of the relay relative to the prototype by 20-30%, in increasing the permissible current error of the current measuring transformer from 50% for the serial design of RT-40 to 65% in the proposed. This leads to the possibility of saving non-ferrous metal in the secondary relay protection circuits. The economic effect is formed by increasing the reliability of the protection of electrical equipment as a whole.

ЛитератураLiterature

1. Л.И.Какуевицкий и Т.В.Смирнова. Справочник реле защиты и автоматики. Под ред. М.Э.Хейфица. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1972.1. L.I. Kakuevitsky and T.V. Smirnova. Directory of protection relays and automation. Ed. M.E.Heifitz. Ed. 3rd, rev. and add. M., "Energy", 1972.

2. А.Д.Дроздов и В.Ф.Зинченко. А.С. СССР №210940, БИ №7, 1968 г.2. A.D. Drozdov and V.F. Zinchenko. A.S. USSR No. 210940, BI No. 7, 1968

Claims

An electromagnetic measuring relay of maximum current, containing a lined magnetic circuit, made with a reduced section of sections under current coils, and an anchored contact in the form of a movable bridge, characterized in that it is provided with an axis of free rotation of the movable contact bridge in combination with the specified lined magnetic circuit, but made with cutouts and protrusions forming a variable section along its entire length for effective damping of vibration, reliable fastening of a package of steel plates, arr laminating a magnetic conductor, and for the stable placement of current coils while maintaining the maximum pole area, moreover, the parameters of a charged magnetic conductor, on the one hand, and the free translational and rotational motion of the movable contact of the bridge with the axis, on the other hand, are consistent with the achieved reduction in armature vibration, and fasteners of the charged magnetic core are made of non-magnetic material.