Быстродействующее поляризованное электромагнитное устройство

(51) 5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ной защиты, Сущность жит электромагнит, вкл нитопровод с окнами 7 в окнах размещены с обмотки в виде шин, лельно между собой и ком 3 магнитного шу катушку 12, якорь 13 с уменьшение массы ин снижение мощности, живающей катушкой, з намагничивающей сил быть выполнены в вид ющих участки магнит внешним контуром и ф-лы, 3 ил. л, %37й научно-исследовательонструкторский и технолот электровозостроения а М 1, 1973 г с. 35, ри В.К. Калинин, Н, М, подвижной состав же Транспорт, 1964, с. 320, (54) БЫСТРОДЕЙСТВУ ВАННОЕ ЭЛЕКТРОМАГ СТВО(57) Использование: в э ратах, в частности в ап Михайлов. Электролезных дорог, М., рис, 3166,ЮЩЕЕ ПОЛЯРИЗОНИТНОЕ УСТРОЙектрических аппа вратах максималь 4 (Л ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4762781/07 (22) 02.10,89 (46) 07,10,92. Бю (71) Всесоюзнь ский, проектно-к гический институ (72) В.И.Пацеура (56) Электротехн изобретения, содерючающий в себя маги 9 в стержнях 8 и 10, екции 5 и 6 токовой соединенные паралшиной 2 с сердечнинта, удерживающую пружиной 14. Цель - дуктивного шунта и потребляемой удера счет уменьшения ее ы. Секции 5 и 6 могут е катушек, охватываопровода между его окнами 7 и 9, 2 з.п,Изобретение относится к области электрических аппаратов и может быть использовано в аппаратах максимальной защиты.Известно быстродействующее электромагнитное устройство, содержащее электромагнит с токовой катушкой, витки которой пропущены в окно электромагнита, удерживающую катушку, установленную на ярме, якорь, установленный с возможностью перемещения от одного полюса к другому, пружину, закрепленную за якорь, и индуктивный шунт, соединенный параллельно с токовой катушкой. Эти поляризованные быстродействующие электромагнитные устройства имеют большие размеры, являются громоздкими.. Указанного недостатка не имеет быстродействующее электромагнитное устройство, имеющее меньшие размеры, Оно содержит электромагнит с токовой катушкой и окном, образованным двумя стержнями, якорем и ярмом с удерживающей катушкой, витки которой расположены в окне электромагнита, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, и индуктивный шунт, соединенный параллельно с токовой катушкой электромагнита,Известное быстродействующее электромагнитное устройство, обладает тем недостатком, что токовая катушка установлена на расположенном в окне магнитном шунте и поэтому намагничивающая сила удерживающей катушки выбирается с учетом потери части намагничивающей силы на создание потока, ответвляющегося в магнитный шунт. Кроме того, из-за большой индуктивности токовой катушки индуктивный шунт имеет большие размеры,Целью изобретения является уменьшение массы индуктивного шунта и снижения мощности удерживающей катушки за счет .уменьшения ее намагничивающей силы.Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем электромагнитном устройстве, содержащем электромагнит и индуктивный шунт, электромагнит включает в себя магнитопровод П-образной формы с установленной на нем удерживающей катушкой, якорь, установленный с возможностью прилегания к торцам стержней магнитопровода, токовую. обмотку, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, индуктивный шунт включает в себя сердечник и обмотку индуктивного шунта, включенную параллельно токовой обмотке в магнитопроводе, вблизи торцев стержней магнитопровода выполнены окна, токовая обмотка выполнена из двух соединенных параллельно секций, каждая из которых размещена в одном из(например, двухвитковыми на фиг,З).Работает быстродействующее электромагнитное устройство следующим образом,Ток, протекающий по виткам удерживающей катушки в направлении, указанном нафиг,2, создает поток Фо.к, Поток Фо,к. разветвляется на потоки Ф 1.к и Ф 2.к вокруг окна 9, сливается в один поток Фя.к, в якоре 13 и затем снова разветвляетсяна потоки Фз,к и Ф 4.к. вокруг окна 7. В окнах 7 и 9 стержней 8 и 10 по виткам секций 5 и 6 протекают окон магнитопровода таким образом, чтопри включенном положении электромагнита при протекании токов по удерживающейкатушке и токовой обмотке магнитные пото 5 ки, создаваемые каждой из указанных частей токовой обмотки в участках магнитнойцепи, расположенных между внешним контуром магнитопровода и окнами, были бынаправлены согласно между собой в маг 10 нитной цепи магнитопровода и встречномагнитному потоку, создаваемому в магнитопроводе удерживающей катушкой, Кромеэтого, каждая секция токовой обмотки и обмотка магнитного шунта могут быть выпол 15 нены в виде шин, при этом сердечникиндуктивного шунта охватывает шину магнитного шунта, или каждая секция токовойобмотки выполняется в виде катушки, содержащей по крайней мере один виток, ох 20 ватывающий участок магнитной цепи,расположенный между внешним контуроммагнитопровода и окном,На фиг,1 представлен общий вид быстродействующего электромагнитного уст 25 ройства; на фиг,2 показаны направлениятоков в катушках и магнитных потоков привключенном положении электромагнита устройства; на фиг,З дан вариант выполнениясекций токовой катушки.ЗО Быстродействующее электромагнитноеустройство (см. фиг.1 и 2) состоит из электромагнита 1 и индуктивного шунта, состоящего из шины 2 и надетого на эту шинупакета стальных пластин 3, Электромагнит35 1 имеет токовую обмотку 4, состоящую издвух секций 5 и 6, витки одной из которыхпропущены в окно 7 стержня 8, а витки другой пропущены в окно 9 стержня 10. Секции5 и 6 соединены параллельно между собой40 и индуктивным шунтом 2, На ярме 11 установлена удерживающая катушка 12, к торцам стержней 8 и 10 во включенном. положении электромагнита прилегает якорь13, за который зацеплена пружина 14, Стер 45 жни 8 и 10, ярмо 11 и якорь 13 образуют окно15. Для ограничения хода якоря 13 служатупоры 16. Секции 5 и 6 токовой обмотки 4могут быть выполнены как одновитковыми5 10 15 токи, имеющие противоположное направление току в окне 15. Эти токи создают по- ТОКИ ФО.т Фз,т, ф 4.т ф 1,т И ф 2.тПри плавном медленном росте тока во внешней цепи токи в цепи устройства распределяются по обмотке 2 и секциям 5 и 6 в соответствии с сопротивлениями постоянному току этих ветвей. Магнитные потоки Ф 4.к и Ф 4.т замыкаются в основном вокруг окна 7, суммируются (при больших токах эти участки магнитной цепи насыщаются), аналогично суммируются и потоки Ф 2.к и Ф 2.т. Потоки Фз.к и Фз.т, а также потоки Ф 1.к и Ф т направлены встречно в участках окон 7 и 9, В ЯкоРе 13 потоки Фз,т и Ф 1,т создают поток Фя,т, направленный встречно потоку Фя,. По достижении определенной величины потока Фя,т, результирующего потока становится недостаточно для удержания якоря 13 в притянутом положении и он приходит в движение под действием пружин 14, Ход якоря 13 ограничивается упором 16.В динамике (короткое замыкание во внешней цепи) ток растет с большой скоростью, При этом росту тока в индуктивном шунте препятствует демпфирующее действие пакета стальных пластин 3, поэтому часть тока ответвляется в токовую обмотку 4 (в зависимости от выбранных параметров токовой обмотки и индуктивного шунта), протекает по секциям 5 и 6, В соответствии с описанными выше переходными процессами, происходит срабатывание электромагнита.Включение быстродействующего электромагнитного устройства производится приводом (не показан), который при включенной удерживающей катушке 12 прижимает якорь 13 к стержням 8 и 10, растягивая пружину 14.Сила, развиваемая якорем устройства, может быть использована, например, для удержания и приведения в движение контакта быстродействующего аппарата защиты,Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что снабжение стержней электромагнита окнами, выполнение токовой обмотки двух- секционной, введение параллельного соединения этих секций, каждая из которых пропущена в окна стержней электромагнита, выбор направления токов в окнах стерж 20 25 30 35 40 45 50 ней, противоположным по отношению к направлению тока в окне электромагнита, позволяет уменьшить размеры индуктивного шунта на 20 - 30 оь и мощность удерживающей катушки - на 25 - 35 О( чего в устройстве-прототипе из-за достаточно большой индуктивности его токовой обмотки и наличия магнитного шунта достичь невозможно.Формула изобретения 1, Быстродействующее поляризованное электромагнитное устройство, содержащее электромагнит и индуктивный шунт, электромагнит включает в себя П-образный магнитопровод с установленной на нем удерживающей катушкой, якорь, установленный с возможностью прилегания к торцам стержней магнитопровода, токовую обмотку, пружину, зацепленную за якорь, упор для ограничения хода якоря, индуктивный шунт включает в себя сердечник и обмотку индуктивного шунта, выполненную в виде шины и включенную параллельно токовойобмотке,отл и ча ю щееся тем, что, с целью уменьшения массы индуктивного шунта и снижения мощности, потребляемой удерживающей катушкой, за счет уменьшения ее намагничивающей силы, в магнитопроводе вблизи торцов стержней магнитопровода выполнены окна, токовая обмотка выполнена из двух соединенных параллельно секций, каждая из которых размещена в одном из окон магнитопровода так, что при включенном положении электромагнита при протекании токов по удерживающей катушке и токовой обмотке магнитные потоки, создаваемые каждой из указанных частей токовой обмотки в участках магнитной цепи, расположенных между внешним контуром магнитопровода и окнами, были бы направлены согласно между собой в магнитной цепи магнитопровода и встречно магнитному потоку, создаваемому в магнитопроводе удерживающей катушки.2. Устройство по п,1. Отл и ч а ю ще ес я тем, что каждая секция токовой обмотки выполнена в виде шины.3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждая секция секция токовой обмотки выполнена в виде катушки, содержащей по крайней мере один виток, охватывающий участок магнитной цепи, расположенный между внешним контуром указанного магнитопровода и окном,.К 1г едактор Т,Никольс Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 каз 355 ВНИИ Составитель Ю,Ром Техред М,Моргентал в Корректор А,Ао