RU2375776C1

RU2375776C1 - Polarised electromagnetic drive

Info

Publication number: RU2375776C1
Application number: RU2008141972/09A
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов (RU); Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Сергей Игоревич Марценюк (RU); Сергей Игоревич Марценюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2009-12-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: invention refers to electric engineering, specifically to switching devices, and can be used to protect rectifying installations against reverse currents. Polarised electromagnetic drive contains magnetic conductor with magnetising coil, constant magnet, main armature with cutoff spring and trip-free release armature with trip-free release spring. Technical result is achieved due to the fact that magnetic conductor is made of two pairs of identical rods. Magnetoconductive insert is installed between each pair of rods. In the first pair of rods constant magnet is installed as such insert, and in the second pair of rods magneticonductive magnet frame is installed. Additionally, two pairs of rods are separated among themselves by element made of insulating material.

EFFECT: enhancement of design produceability, reliability of operation with retention stability of magnetic characteristics of constant magnet throughout the whole service life and elimination of interference between magnetic fluxes of two magnetoconductive loops.

3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к выключателям автоматическим быстродействующим катодным, и может применяться для защиты выпрямительных установок от обратных токов.The invention relates to electrical engineering, in particular to automatic high-speed cathode switches, and can be used to protect rectifier installations from reverse currents.

Поляризованные электромагнитные приводы, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого постоянным магнитом, и отключающиеся при смене направления главного тока, известны из следующих источников:Polarized electromagnetic drives that are held in position due to magnetic flux in the working gap of the armature created by a permanent magnet, and disconnected when the direction of the main current is changed, are known from the following sources:

1. Патент JP №3030402, 1989 г.;1. JP patent No. 3030402, 1989;

2. Патент RU №2215162, 2002 г.;2. Patent RU No. 2215162, 2002;

3. Патент RU №2298243, 2004 г.;3. Patent RU No. 2298243, 2004;

4. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М.-Л.: Энергия, 1964, рис.100, стр.210-215;4. A.I. Golubev. High-speed circuit breakers. - M.-L .: Energy, 1964, Fig. 100, pp. 210-215;

5. Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока. Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Тяговые и трансформаторные подстанции» и «Городской электрический транспорт» для студентов специальности 101800 - «Электроснабжение железных дорог». - Самара: СамИИТ, 2001, стр.27-30.5. Automatic high-speed DC switches. The educational-methodical manual in the disciplines “Traction and transformer substations” and “Urban electric transport” for students of the specialty 101800 - “Electricity supply of railways”. - Samara: SamIIIT, 2001, pp. 27-30.

Наиболее близким к патентуемому изобретению является поляризованный электромагнит по третьему источнику. Поляризованный электромагнитный привод по этому источнику состоит из магнитопровода с катушкой управления, постоянного магнита, главного якоря и пружины.Closest to the patented invention is a polarized electromagnet for a third source. The polarized electromagnetic drive for this source consists of a magnetic circuit with a control coil, a permanent magnet, a main armature and a spring.

Недостатком такой конструкции привода является сложная конфигурация магнитопровода, которая усложняет процесс изготовления и требует больших затрат как по времени, так и по стоимости выпускаемой продукции.The disadvantage of this design of the drive is the complex configuration of the magnetic circuit, which complicates the manufacturing process and is expensive both in time and in cost of the products.

Кроме того, расположение постоянного магнита под якорем приводит к влиянию больших механических нагрузок на него (при притяжении якоря к магнитопроводу), вследствие чего постоянный магнит быстро лишается магнитных свойств, заданных по условию надежной работы выключателя. Все это может привести к выходу из строя выключателя и недопустимым аварийным режимам в защищаемой этим выключателем электрической сети.In addition, the location of the permanent magnet under the armature leads to the influence of large mechanical loads on it (when the armature is pulled to the magnetic circuit), as a result of which the permanent magnet quickly loses the magnetic properties specified by the condition for reliable operation of the switch. All this can lead to failure of the circuit breaker and unacceptable emergency conditions in the electrical network protected by this circuit breaker.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание поляризованного электромагнитного привода простого по конструкции, надежного при эксплуатации и высокотехнологичного при изготовлении.The problem to which the invention is directed, is the creation of a polarized electromagnetic drive simple in design, reliable in operation and high-tech in manufacturing.

Технический результат изобретения заключается в повышении технологичности конструкции при изготовлении и повышении надежности при эксплуатации, сохранении стабильными магнитных характеристик постоянного магнита на протяжении всей эксплуатации и исключении взаимного влияния магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров.The technical result of the invention is to improve the manufacturability of the structure during manufacture and to increase reliability during operation, maintaining stable magnetic characteristics of the permanent magnet throughout operation and eliminating the mutual influence of magnetic fluxes of two magnetically conductive circuits.

Это достигается тем, что магнитопровод выполнен из двух пар одинаковых стержней. Между каждой парой стержней выполнены магнитопроводящие вставки, причем в первой паре стержней в качестве такой вставки установлен постоянный магнит, а во второй паре - магнитопроводящее ярмо. Кроме того, эти пары стержней разделены между собой элементом, выполненным из изоляционного материала.This is achieved by the fact that the magnetic circuit is made of two pairs of identical rods. Magnetic conductive inserts are made between each pair of rods, and a permanent magnet is installed as such an insert in the first pair of rods, and a magnetically conductive yoke in the second pair. In addition, these pairs of rods are separated by an element made of insulating material.

Применение двух пар одинаковых стержней позволяет выполнить безотходное производство с одним штампом на весь магнитопровод. Это облегчает технологический процесс - сокращается время и стоимость изготовления единицы продукции.The use of two pairs of identical rods allows for waste-free production with one stamp on the entire magnetic circuit. This facilitates the process - reduces the time and cost of manufacturing a unit of production.

Размещение постоянного магнита между стержнями исключает воздействие механических нагрузок на постоянный магнит, что способствует сохранению стабильных магнитных характеристик постоянного магнита на протяжении длительной эксплуатации поляризованного электромагнитного привода в устройстве автоматического выключателя. При этом появляется возможность изменять габариты постоянного магнита, не изменяя сечение стержней, что не приведет к перенасыщению магнитопровода.Placing a permanent magnet between the rods eliminates the effect of mechanical loads on the permanent magnet, which helps to maintain the stable magnetic characteristics of the permanent magnet during the long-term operation of the polarized electromagnetic drive in the circuit breaker device. In this case, it becomes possible to change the dimensions of the permanent magnet without changing the cross section of the rods, which will not lead to a supersaturation of the magnetic circuit.

Кроме того, разделение двух пар стержней элементом из изоляционного материала позволяет создать два независимых магнитопроводящих контура, работающих от одной катушки управления. Выполнение такой конструкции позволяет исключить взаимное влияние магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров и обеспечивает требуемый порядок работы привода.In addition, the separation of two pairs of rods by an element of insulating material allows you to create two independent magnetic circuits that operate from one control coil. The implementation of this design eliminates the mutual influence of the magnetic fluxes of the two magnetic circuits and provides the required operation of the drive.

Изобретение поясняется примером выполнения поляризованного электромагнитного привода.The invention is illustrated by an example of a polarized electromagnetic drive.

На фиг.1 схематично изображен поляризованный электромагнитный привод в отключенном положении, на фиг.2 - то же в предвключенном положении, на фиг.3 - то же во включенном положении.In Fig.1 schematically shows a polarized electromagnetic drive in the off position, in Fig.2 - the same in the upstream position, in Fig.3 - the same in the on position.

Поляризованный электромагнитный привод содержит магнитопровод, выполненный из двух пар одинаковых стержней 1, 2, 3 и 4 (фиг.1). Между первой парой стрежней 1 и 2 установлен постоянный магнит 5, а между второй парой стержней 3 и 4 - магнитопроводящее ярмо 6. Катушка управления 7 привода неподвижно установлена на стержни 3 и 2. Главный якорь 8 и якорь 9 свободного расцепления закреплены на оси 10 с возможностью вращения вокруг нее. Пружина 11 свободного расцепления и пружина 12 отключения размещены с возможностью воздействия соответственно на якорь 9 свободного расцепления и главный якорь 8. Между стержнями 2 и 3 расположен элемент 13, выполненный из изоляционного материала. Для пояснения работы при аварийных режимах на чертежах показана шина 14 главного тока выключателя.The polarized electromagnetic drive contains a magnetic circuit made of two pairs of identical rods 1, 2, 3 and 4 (Fig. 1). A permanent magnet 5 is installed between the first pair of rods 1 and 2, and a magnetically conducting yoke 6 is installed between the second pair of rods 3 and 4. The control coil 7 of the drive is fixedly mounted on rods 3 and 2. The main armature 8 and free trip armature 9 are fixed on the axis 10 s the possibility of rotation around it. The free-release spring 11 and the disconnect spring 12 are arranged to act, respectively, on the free-release anchor 9 and the main anchor 8. An element 13 made of insulating material is located between the rods 2 and 3. To explain the operation during emergency conditions, the drawings show the bus 14 of the main current of the switch.

Для того чтобы привод включился, необходимо на катушку управления 7 подать соответствующее напряжение питания, при котором направление тока в катушке управления 7 будет таким, что магнитный поток Ф1 этой катушки 7 и магнитный поток Ф2 постоянного магнита 5 будут сонаправлены (направление потоков показано на чертежах пунктирной линией). При этом главный якорь 8 и якорь 9 свободного расцепления, преодолевая усилие пружин 11 и 12, притягиваются к магнитопроводу (фиг.2). Такое положение поляризованного электромагнитного привода переводит контакты (не показаны) выключателя в предвключенное положение. Через определенный промежуток времени напряжение питания с катушки управления снимается. При этом магнитный поток Ф1=0. Якорь 9 свободного расцепления под действием усилий пружины 11 свободного расцепления отходит от стержней 3 и 4 магнитопровода, поворачиваясь вокруг оси 10. Главный якорь 8, преодолевая усилия пружины 12 отключения, удерживается в притянутом к стержням 1 и 2 магнитопровода положении за счет магнитного потока Ф2 постоянного магнита 5 (фиг.3). Такое положение якорей привода осуществляет перевод контактов выключателя во включенное положение. При этом направление магнитного потока (не показан), создаваемого главным током выключателя, протекающего по шине 10, и направление магнитного потока Ф2 от постоянного магнита 5 совпадают.In order for the drive to turn on, it is necessary to supply an appropriate supply voltage to the control coil 7, at which the current direction in the control coil 7 will be such that the magnetic flux F1 of this coil 7 and the magnetic flux F2 of the permanent magnet 5 are aligned (the flow direction is shown in dotted drawings line). In this case, the main anchor 8 and the free release anchor 9, overcoming the force of the springs 11 and 12, are attracted to the magnetic circuit (figure 2). This position of the polarized electromagnetic drive translates the contacts (not shown) of the switch to the upstream position. After a certain period of time, the supply voltage from the control coil is removed. In this case, the magnetic flux F1 = 0. The free trip anchor 9, under the action of the efforts of the free trip spring 11, moves away from the rods 3 and 4 of the magnetic circuit, turning around axis 10. The main anchor 8, overcoming the efforts of the tripping spring 12, is held in a position attracted to the magnetic circuit rods 1 and 2 due to constant magnetic flux Ф2 magnet 5 (figure 3). This position of the drive anchors translates the switch contacts to the on position. In this case, the direction of the magnetic flux (not shown) created by the main current of the circuit breaker flowing along the bus 10 and the direction of the magnetic flux Ф2 from the permanent magnet 5 coincide.

При аварийном отключении главный ток в шине 14 меняет направление на противоположное. Магнитный поток Ф2 уменьшается настолько, что главный якорь 8 не может удерживаться в притянутом положении и под действием усилий пружины 12 отключения отпадает (фиг.1). Выключатель переводится в отключенное положение.During an emergency shutdown, the main current in bus 14 changes direction in the opposite direction. The magnetic flux F2 is reduced so that the main armature 8 cannot be held in an attracted position and disappears under the action of the efforts of the disconnecting spring 12 (Fig. 1). The switch is set to the off position.

При оперативном отключении необходимо на катушку управления подать напряжение, при котором направление тока в катушке управления 7 будет создавать магнитный поток Ф1 в магнитопроводе, противоположный по направлению магнитному потоку Ф2 постоянного магнита 5. Отключение привода происходит аналогично аварийному отключению.During an operational shutdown, it is necessary to apply a voltage to the control coil at which the current direction in the control coil 7 will create a magnetic flux F1 in the magnetic circuit, opposite in direction to the magnetic flux F1 of the permanent magnet 5. The drive is disconnected similarly to an emergency shutdown.

Таким образом, за счет того что магнитопровод выполнен из двух пар одинаковых стержней с магнитопроводящими вставками, причем в первой паре стержней в качестве такой вставки установлен постоянный магнит, а во второй паре - магнитопроводящее ярмо, достигнута высокая технологичность при изготовлении, повышена надежность работы привода, обеспечены стабильными магнитные характеристики постоянного магнита и исключено взаимное влияние магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров.Thus, due to the fact that the magnetic circuit is made of two pairs of identical rods with magnetically conductive inserts, moreover, a permanent magnet is installed as such an insert in the first pair of rods, and a magnetically conductive yoke in the second pair, high manufacturability is achieved in the manufacture, the reliability of the drive is increased, the magnetic characteristics of the permanent magnet are stable and mutual influence of the magnetic fluxes of the two magnetically conducting circuits is excluded.

Claims

A polarized electromagnetic drive containing a magnetic circuit with a control coil, a permanent magnet, a main anchor with a disconnect spring, a free trip anchor with a free trip spring, characterized in that the magnetic circuit is made of two pairs of identical rods, with a magnetically conducting insert placed between each pair, the first pair of rods has a permanent magnet installed as such an insert, and the second pair has a magnetically conductive yoke, and, in addition, these pairs of rods are separated by an electric ment made of insulating material.