RU2795269C1 - Polarized high-speed electromagnet - Google Patents

Polarized high-speed electromagnet Download PDF

Info

Publication number
RU2795269C1
RU2795269C1 RU2022124600A RU2022124600A RU2795269C1 RU 2795269 C1 RU2795269 C1 RU 2795269C1 RU 2022124600 A RU2022124600 A RU 2022124600A RU 2022124600 A RU2022124600 A RU 2022124600A RU 2795269 C1 RU2795269 C1 RU 2795269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic circuit
armature
permanent magnet
current
magnetic
Prior art date
Application number
RU2022124600A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Худояров
Original Assignee
Александр Леонидович Худояров
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Леонидович Худояров filed Critical Александр Леонидович Худояров
Application granted granted Critical
Publication of RU2795269C1 publication Critical patent/RU2795269C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention is related to protective switching equipment and can be used to protect against overloads and short circuits of electrical installations and DC lines. A polarized high-speed electromagnet is a magnetic circuit, through the window of which a current-carrying bus, an armature, a spring and a permanent magnet are passed. The permanent magnet is installed in the magnetic circuit of the magnetic circuit parallel to the armature and is magnetized along the magnetic lines of the magnetic circuit. The armature doesn’t touch the permanent magnet in the initial or in the final position.
EFFECT: resistance to shock loads and reduction in size and simplification of the design of a polarized high-speed electromagnet
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to protective switching equipment, and can be used to protect against overloads and short circuits of electrical installations and DC lines.

Для защиты цепей и оборудования постоянного тока большой мощности часто используются автоматические быстродействующие выключатели, время срабатывания которых на отключение составляет единицы миллисекунд с момента возникновения аварийной ситуации, например, когда ток нарастает до недопустимо большой величины. Автоматический быстродействующий выключатель имеет устройство, которое настраивается на определенный ток - так называемый ток срабатывания выключателя, и при достижении током в цепи этой величины выключатель отключается. Это устройство может быть расцепителем - в этом случае оно механически размыкает механизм выключателя, или работать как реле тока - то есть при срабатывании переключается слаботочный контакт, который, в свою очередь, дает команду на отключение выключателя - как правило, обрывает держащий ток быстродействующего выключателя. В некоторых случаях, как, например, при защите выпрямителей от обратных токов, требуется, чтобы ток срабатывания зависел от направления протекания тока - величина тока срабатывания при протекании тока одного направления отличалась от тока срабатывания при протекании тока другого направления, то есть расцепитель или реле тока должны быть поляризованными.To protect high power DC circuits and equipment, automatic high-speed switches are often used, the tripping time of which is a few milliseconds from the moment an emergency occurs, for example, when the current rises to an unacceptably large value. The automatic quick-acting switch has a device that is adjusted to a certain current - the so-called switch operating current, and when the current in the circuit reaches this value, the switch turns off. This device can be a release device - in this case it mechanically opens the circuit breaker mechanism, or operate as a current relay - that is, when triggered, a low-current contact is switched, which, in turn, gives the command to open the circuit breaker - as a rule, breaks the holding current of the high-speed circuit breaker. In some cases, as, for example, when protecting rectifiers from reverse currents, it is required that the trip current depend on the direction of current flow - the magnitude of the trip current when current flows in one direction differs from the trip current when current flows in the other direction, that is, a release or current relay must be polarized.

Такую функцию выполняет быстродействующий электромагнит по патенту РФ на изобретение 2322720. Этот электромагнит содержит П-образный магнитопровод, в окно которого пропущена токоведущая шина, якорь и магнитный шунт, соединенный со стержнями магнитопровода и образующий магнитную цепь параллельно магнитной цепи якоря. В магнитном шунте выполнен зазор, в который встроен постоянный магнит, намагниченный вдоль магнитного шунта. Этот электромагнит может быть использован и в качестве расцепителя, и в качестве электромагнита для реле тока. Однако наличие магнитного шунта значительно увеличивает конструкцию электромагнита и его массу.This function is performed by a high-speed electromagnet according to the RF patent for the invention 2322720. This electromagnet contains a U-shaped magnetic circuit, through the window of which a current-carrying bus, an armature and a magnetic shunt are passed, connected to the magnetic circuit rods and forming a magnetic circuit parallel to the magnetic circuit of the armature. A gap is made in the magnetic shunt, in which a permanent magnet is embedded, magnetized along the magnetic shunt. This electromagnet can be used both as a release and as an electromagnet for a current relay. However, the presence of a magnetic shunt significantly increases the design of the electromagnet and its weight.

Наиболее близким к патентуемому электромагниту является конструкция расцепляющего механизма по патенту ЕР 2431991 А1.Closest to the patented electromagnet is the design of the release mechanism according to the patent EP 2431991 A1.

Этот механизм содержит магнитопровод, в окно которого пропущена токоведущая шина, якорь и по меньшей мере два постоянных магнита, установленных на магнитопроводе так, что якорь в крайнем положении касается обоих магнитов и замыкает магнитную цепь постоянных магнитов.This mechanism contains a magnetic circuit, through the window of which a current-carrying bus is passed, an armature and at least two permanent magnets mounted on the magnetic circuit so that the armature in the extreme position touches both magnets and closes the magnetic circuit of the permanent magnets.

Данный механизм также имеет свои недостатки. После срабатывания якоря механизма ток в главной цепи прерывается выключателем, который содержит этот расцепляющий механизм, и якорь под действием пружины возвращается в начальное положение, а поскольку это движение происходит уже без сил сопротивления, то под действием пружины якорь может набрать достаточно большую скорость. В итоге якорь ударяется о магниты после каждого срабатывания, а, как известно, от прямых ударов характеристики постоянных магнитов ухудшаются, что негативно скажется на стабильности токов срабатывания. Кроме того, якорь во избежание перекосов должен всегда касаться одновременно двух магнитов, то есть должна быть выполнена механическая обработка с повышенной точностью, что технологически сложно выполнимо для узла, собранного из набора тонких листов электротехнической стали.This mechanism also has its drawbacks. After the armature of the mechanism is triggered, the current in the main circuit is interrupted by a switch that contains this release mechanism, and the armature returns to its initial position under the action of the spring, and since this movement occurs already without resistance forces, the armature can pick up a sufficiently high speed under the action of the spring. As a result, the armature hits the magnets after each operation, and, as you know, the characteristics of permanent magnets deteriorate from direct impacts, which will negatively affect the stability of the operation currents. In addition, in order to avoid distortions, the armature must always touch two magnets simultaneously, that is, machining must be performed with increased accuracy, which is technologically difficult to perform for a unit assembled from a set of thin sheets of electrical steel.

Изобретение решает задачу создания поляризованного быстродействующего электромагнита уменьшенных размеров, технологически простого в изготовлении и устойчивого к ударным нагрузкам.The invention solves the problem of creating a polarized high-speed electromagnet of reduced dimensions, technologically simple to manufacture and resistant to shock loads.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение прочности к ударным нагрузкам.The technical result provided by the above set of features is to increase the strength to impact loads.

Сущность изобретения заключается в следующем.The essence of the invention is as follows.

Поляризованный быстродействующий электромагнит содержит магнитопровод, в окно которого пропущена токоведущая шина, якорь, пружина и постоянный магнит. Постоянный магнит установлен в магнитную цепь магнитопровода параллельно якорю и намагничен вдоль магнитных линий магнитопровода. Пружина создает усилие, противодействующее электромагнитной силе притяжения якоря. Для обеспечения быстродействия магнитопровод и якорь выполняются шихтованными из тонколистовой электротехнической стали. Якорь может совершать прямолинейное по направляющим или может быть прикреплен к рычагам, установленным на оси, в этом случае движение будет по части окружности. Конструктивно якорь выполняется таким, чтобы при срабатывании в конце хода он не касался постоянного магнита. Соотношение сечений магнитопровода, якоря и постоянного магнита рассчитываются исходя из необходимых характеристик - в зависимости от того, какая должна быть разница между токами срабатываний разных направлений.A polarized high-speed electromagnet contains a magnetic circuit, through the window of which a current-carrying bus, an armature, a spring and a permanent magnet are passed. The permanent magnet is installed in the magnetic circuit of the magnetic circuit parallel to the armature and is magnetized along the magnetic lines of the magnetic circuit. The spring creates a force that counteracts the electromagnetic attraction force of the armature. To ensure speed, the magnetic circuit and the armature are laminated from thin sheet electrical steel. Anchor can make a straight line along the guides or can be attached to the levers mounted on the axis, in which case the movement will be along the part of the circle. Structurally, the armature is made in such a way that, when triggered at the end of the stroke, it does not touch the permanent magnet. The ratio of the sections of the magnetic circuit, armature and permanent magnet is calculated based on the required characteristics - depending on what the difference between the operation currents of different directions should be.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображен заявляемый поляризованный быстродействующий электромагнит в начальном положении (якорь не притянут), гдеThe invention is illustrated by the drawing, where in Fig. 1 schematically shows the inventive polarized high-speed electromagnet in the initial position (the armature is not pulled), where

1 - магнитопровод;1 - magnetic circuit;

2 - токоведущая шина;2 - current-carrying bus;

3 - якорь;3 - anchor;

4 - пружина;4 - spring;

5 - постоянный магнит;5 - permanent magnet;

6 - воздушные зазоры.6 - air gaps.

Быстродействующий электромагнит (фиг. 1) содержит магнитопровод 1, в окно которого пропущена токоведущая шина 2, якорь 3, пружину 4. Параллельно якорю 3 установлен постоянный магнит 5, намагниченный вдоль магнитных линий магнитопровода. В начальном положении между якорем и магнитопроводом имеются воздушные зазоры 6.A high-speed electromagnet (Fig. 1) contains a magnetic circuit 1, through the window of which a current-carrying bus 2, an armature 3, a spring 4 are passed. A permanent magnet 5 is installed parallel to the armature 3, magnetized along the magnetic lines of the magnetic circuit. In the initial position, there are air gaps 6 between the armature and the magnetic circuit.

Поляризованный быстродействующий электромагнит работает следующим образом.Polarized high-speed electromagnet works as follows.

Магнитный поток Фп (фиг. 1) постоянного магнита 5 протекает в основном через магнитопровод 1, и практически не протекает через якорь 3, так как между магнитопроводом и якорем имеются воздушные зазоры 6, являющиеся для этого магнитного потока достаточно большим сопротивлением. Магнитный поток Ф1, создаваемый током токоведущей шины 2, протекает в основном через магнитопровод 1 и якорь 3 и почти не протекает через магнит, так как для этого потока постоянный магнит 5 представляет собой значительно большее сопротивление, чем магнитное сопротивление воздушных зазоров 6.The magnetic flux Fp (Fig. 1) of the permanent magnet 5 flows mainly through the magnetic circuit 1, and practically does not flow through the armature 3, since there are air gaps 6 between the magnetic circuit and the armature, which are a sufficiently large resistance for this magnetic flux. The magnetic flux F1, created by the current of the busbar 2, flows mainly through the magnetic circuit 1 and the armature 3 and almost does not flow through the magnet, since for this flux the permanent magnet 5 represents a much greater resistance than the magnetic resistance of the air gaps 6.

При определенном направлении тока, протекающего через токоведущую шину 2, магнитные потоки Φ1 и Фп протекают так, как показано на фиг. 1 стрелками. В этом случае в магнитопроводе 1 эти потоки складываются, что приводит к насыщению материала магнитопровода. Насыщение материала магнитопровода приводит к значительному увеличению магнитного сопротивления магнитопровода 1, и, следовательно, к значительному ослаблению потока Ф1. В этом случае для притяжения якоря 3 к магнитопроводу 1 требуется значительная величина тока через токоведущую шину 2.With a certain direction of the current flowing through the current-carrying bus 2, the magnetic fluxes Φ1 and Фp flow as shown in Fig. 1 arrows. In this case, in the magnetic circuit 1, these flows are added, which leads to saturation of the material of the magnetic circuit. The saturation of the material of the magnetic circuit leads to a significant increase in the magnetic resistance of the magnetic circuit 1, and, consequently, to a significant weakening of the flux Ф1. In this case, to attract the armature 3 to the magnetic circuit 1, a significant amount of current is required through the current-carrying bus 2.

Если направление тока через токоведущую шину 2 изменится на противоположное, то поток Ф1 изменит свое направление, а направление потока Ф2 постоянного магнита 5 останется неизменным. Тогда в магнитопроводе 1 потоки Ф1 и Фп будут протекать в разных направлениях, что уменьшит суммарный поток, и, следовательно, уменьшит магнитное сопротивление магнитопровода 1. В этом случае якорь 3 притянется к магнитопроводу 1 при значительно меньшей величине тока, чем в первом случае.If the direction of the current through the current-carrying bus 2 changes to the opposite, then the flux F1 will change its direction, and the direction of the flux F2 of the permanent magnet 5 will remain unchanged. Then, in the magnetic circuit 1, the fluxes Ф1 and Фп will flow in different directions, which will reduce the total flux, and, consequently, reduce the magnetic resistance of the magnetic circuit 1. In this case, the armature 3 will be attracted to the magnetic circuit 1 at a much lower current than in the first case.

Данная конструкция более проста в изготовлении, чем прототип, так как не требует точной обработки наклонных плоскостей для обеспечения симметрии. Кроме того, в патентуемой конструкции якорь ни в начальном, ни в конечном положении не касается постоянного магнита, что защищает постоянный магнит от ударных воздействий.This design is easier to manufacture than the prototype, as it does not require precise machining of inclined planes to ensure symmetry. In addition, in the patented design, the armature does not touch the permanent magnet in either the initial or final position, which protects the permanent magnet from impacts.

Таким образом создан простой в изготовлении, устойчивый к ударным нагрузкам и уменьшенный в габаритах поляризованный быстродействующий электромагнит.Thus, an easy-to-manufacture, shock-resistant and reduced in size polarized high-speed electromagnet is created.

Claims (1)

Поляризованный быстродействующий электромагнит, содержащий магнитопровод, в окно которого пропущена токоведущая шина, якорь, пружину и постоянный магнит, отличающийся тем, что постоянный магнит установлен в магнитную цепь магнитопровода параллельно якорю и намагничен вдоль магнитных линий магнитопровода, при этом якорь ни в начальном, ни в конечном положении не касается постоянного магнита.A polarized high-speed electromagnet containing a magnetic circuit, through the window of which a current-carrying bus, an armature, a spring and a permanent magnet are passed, characterized in that the permanent magnet is installed in the magnetic circuit of the magnetic circuit parallel to the armature and is magnetized along the magnetic lines of the magnetic circuit, while the armature is neither in the initial nor in end position does not touch the permanent magnet.
RU2022124600A 2022-09-19 Polarized high-speed electromagnet RU2795269C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2795269C1 true RU2795269C1 (en) 2023-05-02

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161408A (en) * 1984-09-01 1986-03-29 Matsushita Electric Works Ltd Polarized electromagnet device
JP2004172516A (en) * 2002-11-22 2004-06-17 Mitsubishi Electric Corp Polarized electromagnet device
RU2322720C1 (en) * 2007-01-09 2008-04-20 Александр Витальевич Мизинцев High-speed electromagnet
EP2431991A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-21 Sécheron SA Release mechanism for circuit interrupting device
RU121099U1 (en) * 2012-05-21 2012-10-10 Александр Витальевич Мизинцев FAST ELECTROMAGNET

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161408A (en) * 1984-09-01 1986-03-29 Matsushita Electric Works Ltd Polarized electromagnet device
JP2004172516A (en) * 2002-11-22 2004-06-17 Mitsubishi Electric Corp Polarized electromagnet device
RU2322720C1 (en) * 2007-01-09 2008-04-20 Александр Витальевич Мизинцев High-speed electromagnet
EP2431991A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-21 Sécheron SA Release mechanism for circuit interrupting device
RU121099U1 (en) * 2012-05-21 2012-10-10 Александр Витальевич Мизинцев FAST ELECTROMAGNET

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8373523B2 (en) Electromagnetic trip device
US3914720A (en) Automatic protective circuit breaker
US7982567B2 (en) Electromagnetic actuator and switch apparatus equipped with such an electromagnetic actuator
JP2008166085A (en) Circuit breaker and its opening and closing method
RU2795269C1 (en) Polarized high-speed electromagnet
CN113161209B (en) Tripping system of circuit breaker
KR102159006B1 (en) A breaker including a common instantaneous trip apparatus
JPS5815894B2 (en) electromagnetic contactor
US3740650A (en) Electromagnetic switch
RU62737U1 (en) ELECTROMAGNETIC BREAKER
US9947486B2 (en) Switch unit, in particular a circuit breaker
RU2733537C1 (en) Electromagnetic release mechanism of automatic circuit breaker
RU186626U1 (en) High Speed Automatic DC Switch
RU2393575C1 (en) Fast direct current switch
EP1895561B1 (en) An electromagnetic drive unit and an electromechanical switching device
US1323798A (en) Circuit-interrupter.
US1837977A (en) Electromagnetic device
KR102085222B1 (en) Instantaneous Trip Apparatus and Circuit Breaker Having the Same
RU2321095C1 (en) Electromagnetic operating mechanism of fast-response circuit breaker
US1563688A (en) Electric-circuit breaker
RU2322720C1 (en) High-speed electromagnet
RU121099U1 (en) FAST ELECTROMAGNET
RU2039389C1 (en) Combined electromagnetic maximum tripper
US1264415A (en) Electrical protective device.
RU2440638C1 (en) Fast-acting automatic circuit breaker