Максимальный расцепитель тока

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 4; Н 01 Н Н 55/ 1 Р 7 ГЪЧъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБИ-:ТЕНИй И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(21) 3598969/24-07(71) Харьковский институт инженеровкоммунального строительства(56) 1. Авторское свидетельство СССР 531213, кл. Н 01 Н 71/24, 1977.2. Авторское свидетельство СССРР 760229, кл, Н 01 Н 71/24, 1980.(54)(57) МАКСИМАЛЬНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬТОКА автоматического выключателя,содержащий намагничивающую катушку и магнитострикцио орган, состоящий ненных из материа ми магнитострикци причем один конец органа закреплен, чен для воздейств ный механизм, о т с ятем, что, сц дежности срабатыв онный чувствитель в виде коаксиальн цилиндров с черед магнитострикции, цилиндры жестко с другим одним из с нный чувствительный из элементов, выполлов с коэффициента- и различных знаков, чувствительногоа другой предназна-, ия на исполнительл и ч а ю щ и й елью повышения наания, магнитострикци. ный орган выполнен о размещенныхующимися знаками причем соседние оединены один с воих торцов.Изобретение относится к электфроаппаратостроению, в частности кавтоматическим выключателям,Известен максимальный расцепит 9 ельтока автоматического выключателя,содержащий намагничивающую шину имагнитострикционный чувствительныйэлемент иэ материалов с коэффициентами магнитострикции разных знаков,один конец которого закреплен, а второй связан с исполнительным механиз" 1 Омом. Материалы элемента образуютбиометалл, Соединенные последовательно путем изгибания полосы М -образныезвенья из магнитострикционного биметалла в каждом, участке имеют отверстия, через которые проходит намагничивающая шина 1,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является максимальный расцепитель тока автоматического выключателя, содержащийнамагничивающую катушку и магнитострикционный чувствительный орган,состоящий из элементов, выполненныхкз материалов с коэффициентами магнитострикции различных знаков, причемодин конец чувствительного органазакреплен, а другой предназначен длявоздействия на исполнительный механизм 23Недостатком известного устройства является малая жесткость чувствительного органа в направлениивоздействия .на исполнительный механизм, что в свою очередь снижает надежность автоматического выключателя в условиях повышенных вибрационных и ударных нагрузок,Цель изобретения - повышение надежности срабатывания.Поставленная цель достигается 40 тем, что в максимальном расцепителе тока автоматического выключателя, содержащем намагничивающую катушку и магнитострикционный чувствительный орган, состоящий из элементов, выполненных из материалов с коэффициентами магнитострикции различных знаков, причем один конец чувствительного органа закреплен, а другой предназначен для воздействия на исполнительный 0 механизм, магнитострикционный чувствительный орган выполнен в виде коаксиально размещенных цилиндров с чередующимися знаками магнитострикции, причем соседние цилиндры жестко соеди иены один с .другим одним из своих торцов.На фиг. 1 изображен максимальный расцепитель тока с внешним расположением намагничивающей катушки; на фиг. 2 - то же, с расположением 60 намагничивающей катушки между цилиндрами.Максимальный расцепитель тока содержит намагничивающую катушку 1 и магнитострикционный чувствительный 6 Я орган, состоящий из коаксиально расположенных цилиндров 2 - 4 внутренний цилиндр 4 - сплошной). Свободный конец цилиндра 4 воздействует на механизм 5 свободного расцепления. Один торец внешнего цилиндра 2 жестко закреплен в корпусе б автоматического выключателя, а второй торец посредством кольцевой перемычки 7. - с торцом цилиндра 3. Перемычкой 8 цилиндр 3 соединен с цилиндром 4. Цилиндры 2 и 4 выполнены из материала с по;.жительным коэффициентом магнитостри;:ции, а цилиндр 3 из материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции.Предлагаемй максимальный расцепитель тока работает следующим образом.При протекании в намагничивающей катушке 1 тока защищаемой цепи создается магнитное поле, намагничивающее цилиндры 2 - 4 в продольном направлении. В результате намагничивания в цилиндрах возникают магнитострикционные деформации: цилиндры 2 и 4 с положительным коэффициентом магнитострикции удлиняются, а цилиндр 3 с отрицательным коэффициентом магнитострикции укорачивается, Поскольку один торец цилиндра 2 жестко закреплен и цилиндры последовательно жестко соединены один с другим, как описано, все деформации, несмотря на различие знаков, складываются по их абсолютной величине. На соответствующую суммарную величину переместится свободный конец цилиндра 4, являющийся свободным концом всего чувствительного органа, Таким образом, коаксиальным размещением цилиндров достигается сочетание достаточной чувствительности с ограниченной длиной магнитострикционного органа. При токе короткого замыкания дмещение свободного конца цилиндра 4 достигает величины, при которой он воздействует на механизм 5 свободного расцепления, и последний срабатывает.Рассмотрим более подробно соответствующие деформации и перемещения частей магнитострикционного чувствительного органа,В результате намагничивания цилиндра 2, имеющего положительный коэффициент магнитострикции, его длина возрастает на величину а 1:Гг г г где 1 г - длина цилиндра 2 и 3 г- коэффициент магнитострикции материала этого цилиндра при заданной величине магнитной индукции. Поскольку один конец цилиндра 2 жестко закреплен в корпусе б,на величину д 1 г сместится его второй конец, жестко связанный перемычкой 7 с торцом цилиндра 3.Жесткая связь между отдельными цилинд. рами приводит к тому, что на величинуЬР сместится свободный конец цилинЛра 4. Изменяется длина не толькоцилиндра 2, но и цилинидров 3 и 4 .Цилиндр 3, имеющий отрицательный.коэффициент магнитострикции, принамагничивании уменьшает свою длину 5на величину ьР 3: Р Л где Р -длина3 Э 3цилиндра 3 и Л - коэффициентмагни 3тострикции материала цилиндра 3при заданной величине магнитнойиндукции. Поскольку торец цилиндра )О3 со стороны механизма свободногорасцепления жестко связан с торцомцилиндра 2, а с противоположной - сторцом цилиндра 4, то деформациисжатия цилиндра 3 вызйвают соответствующее перемещение с)збГодногоконца цилиндра 4 в сторону механизмасвободного расцепления. Цилиндр 4,имеющий длину Р 4 и коэффициент магнитострикции Л 4 пРи заданной величине магнитной индукции, в свою очередь, удлиняется на величинуЬР -Р Л4 4 4Это изменение длины складывается сизменением длины цилиндров 2 и 4.В результате перемещение свободногоконца цилиндра 4 в заданном магнитном поле, создаваемом намагничивающей катушкой 1,составляетЬР=ЬРг ЬРЭ +ЛР 4,.Если длины цилиндров одинаковы(Р - Р - Р 4 - Р)одинаковы материалы 3 Оцилиндров с положительным коэффициентом магнитострикции (Л = Л =Л ) иг- +материалы цилиндров с отрицательнымЭкоэффициентом магнитострикции (= Л, то смещение свободного концацилиндра 4 может быть записано ввидеЬР = (2 Л ) Л Р,Число цилиндров, образующих магнитострикционный чувствительныйорган, может быть любым. Чем больше это число, тем больше перемещение свободного конца, т.е. тем вышечувствительность расцепителя. Вобщем случае для и цилиндров перемещение составляет(и+ 1) (о - 1) ЬР: ---- Л + -- )Л ) Р,2 + 50 п- нечентное число,ьР =(,Д+ +1 Л -2-Р, ив четное число,Как было указано, при токе короткого замыкания ЬР достигает величины, при кОтОРОЙ свободный конецмагнитострикционнОГО чувствительноОоргана расцепителя, упираясь врейку механизма 5 свободного расцепления, поворачивает ее и вызываетразмыкание цепи автоматическим выключателем,Поскольку воздействие расцепителяна механизм свободного расцепленияобусловлено деформациями цилиндровв направлении их образующих, то определяющей в вибро- и удароустойчивости является жесткость .увствительного элемента расцепителя именнов этом направлении. Жесткость цилинд.ра при его сжатии и растяжении нанесколько порядков выше жесткостибиметаллической магнитострикционнойпластины при ее изгибе, а такжезначительно выше жесткости возвратнойпружины якоря электромагнитногорасцепителя,Жесткость чувствительного элемента расцепителя опробовали на макете,выполненном из восьми входящих другв друга цилиндров и центральногостержня диаметром 3 мм, соединенныхдруг с другом, как описано. Материалами цилиндров служили никель исплав железа с кобальтом. Толщинастенок цилиндров 1 мм, высота 100 мм.При жестко закрепленном одном свободном торце внешнего цилиндра. перемещение центрального стержня при силе3 Н, приложенной по оси стержня,составило 0,05 мм. Такое перемещениене вызывает срабатывание механизмасвободного расцепления. В электромагнитном расцепителе автоматического выключателя типа АЕ 2046 прилокенное к якорю усилие в 3 Н вызывает его срабатывание при номинальномтоке выключателя.Большая жесткость и, соответственно, высокая вибро- и удароустойчивость исключают ложные срабатывания расцепителя, повышая, такимобразом, его надежность, При этомсокращаются простои оборудования,защищаемого автоматическим выключателем с предлагаемым расцепителем,упрощается обслуживание.Предлагаемый расцепитель рационально использовать в автоматических выключателях, по условиям эксплуатации подвергающихся повышеннымвибрационным и ударным нагрузкам,в частности в выключателях, предназначенных для работь на транспортныхсредствах.1107190 Составитель С.Гордонедактор Н.Бобкова Техред И. Кузьма Корректор В.Петраш ое 4 ктная,4 л ППП "Патент", г. Ужгород, ул фил аэ 5765/37 Тираж 683 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушПодпис тета ССС крытий ая наб.