Электромеханический привод

(9) (1) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 Н 01 Н 71 6 ОБРЕТЕНИЯ САНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного .аппаратостроения(57) Изобретения относится к электротехнике. Целью изобретения является упрощениеконструкции и уменьшение габаритов привода. Электромеханический привод содержит электромагнит, фрикционно-клиновой 1 Изобретение относится к электротехнике, а именно к электротехническим приводам для дистанционного управления автоматическими выключателями электроаппаратостроения.Цель изобретения - упрощение конструкции и уменьшение габаритов.На фиг. 1 изображен предлагаемый электромеханический привод; на фиг 2 - часть зубчатой зоны с рабочим зазором в два раза меньше нерабочего; на фиг. 3 - рабочая зона с рабочим зазором в три раза меньше нерабочего; на фиг, 4 - предлагаеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР механизм (ФКМ) 1 с ведущим ферромагнитным кольцом 2, выключатель - прерыватель 3 тока, возвратную пружину 4 и регулируемые упоры 5 и 6. Якорь (Я) 7 имеет копьцеобразную форму, выполнен в виде единого узла с ведущим ферромагнитным кольцом 2 ФКМ 1 и охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника 8, на основании которого помещена катушка 9. Наружная поверхность Я 7 и внутренняя поверхность П-образного сердечника 8 снабжены скошенными зубцами 10-17 и 18 - 25 соответственно, расположенными один против другого, На Я 7 выполнены два выступа 26 и 27, причем выступ 27 может взаимодействовать с возвратмой пружиной 4 и регулируемыми упорами 5 и 6, а выступ 26 - со штоком 28 выключателя-прерывателя 3 тока. Поворотно-возвратное движение Я 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 обеспечивает поворот валика ФКМ 1, а затем и дистанционное включение или отключение автоматического выключателя, 1 з, и. ф-лы, 5 ил,мый электромеханический привод с короткозамкнутыми витками; на фиг. 5 - частзубчатой зоны с короткозамкнутыми витками. Электромеханическии привод содержит фрикционно-клиновой механизм 1 с ведущим ферромагнитным кольцом 2, выключатель - прерыватель 3 и возвратную пружину 4, регулируемые упоры 5 и 6, определяющие конечное положение якоря 7, имеющего кольцеобраэную форму и выполненного в виде единого узла с ведущим ферромагнитным ксльцом 2 фрикционно 164425445 50клиновоге механизма 1. Якорь 7 охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника 8, на основании которого помещена катушка 9. При этом наружная поверхность якоря 7 и внутренняяфповерхность П-образного сердечника 8 (полюсные наконечники) снабжены скошенными зубцами 10 - 17 на якоре (всего восемь), и скошенными зубцами 18 - 25 на сердечнике 8 (тоже восемь), расположенным друг против друга. На якоре 7 расположены выступы 26 и 27, причем выступ 27 имеет возможность взаимодействовать с возвратной пружиной 4 и регулируемыми упорами 5 и 6, а выступ - с штоком 28 выключателя - прерывателя 3 тока. Крепление электромеханического привода осуществляется винтами. 29 - 32, В пазах нерабочих воздушных .зазоров между скошенными зубцами 10 - 17 на якоре 7 и скошенными зубцами 18 - 25 на сердечнике 8 могут быть установлены короткоэамкнутые . витки 33 - 46(см. фиг, 4). Рабочий воздушный зазор, например, между зубцами 10 и 18 выполняется построением взаимно перпендикулярных линий из точек начала и конца угла одного участка (ау, на фиг, 1) на образующей окружности зубцов полюсных наконечников якоря 7 и сердечника 8, причем скошенные поверхности полученных зубцов - магнитопроводов рабочих воздушных зазоров якоря 7 и сердечника 8 перпендикулярны прямой, проходящей через точку на образующей окружности зубцов полюсных наконечников якоря 7 и сердечника 8, расположенную на расстоянии 1/4 угла участка 1/4 йуч.) от начала левой верхней части полюсного наконечника против часовой стрелки, Эта прямая проходит через середину ширины поверхности зубца сердечника касательно к окружности с радиусом, равным 0,4-0,6 радиуса образующей окружности полюсных наконечников, Скошенные поверхности зубцов якоря расположены противоположно рабочим скошеннь 1 м поверхностям зубцов сердечника на расстоянии, равном половине ширины скошенной поверхности зубца сердечника,Йполюсн.а =игде аолюсп, - угол расположения одного полюсного наконечника якоря или сердечника; равный 120-150 и расположенный на расстоянии, например, 30 слева от вертикальной оси;и - количество зубцов одного полюсного наконечника;Юполюсн.1 п ив.Кполнцгдесприв - время работы привода;35 дом участке при подаче импульса тока на 40 55 5 10 15 20 25 30 тц - время одного цикла работы привода, состоящее из времени одного поворота и возврата якоря в исходное положение;аполн. - угол поворота вала механизма и эксцентрика из одного коммутационного положения в другое, равный 180:К- коэффициент, учитывающий наличие инерционного выбега механизма, равный 1,8 - 2,3.Вариант электромеханического привода с более высоким КПД показан на фиг. 4 и 5, где в зоне нерабочих воздушных зазоров (пазах) якоря 7 и сердечника 8 установлены короткозамкнутые витки 33 - 46 для повышения КПД устройства.Электромеханический привод для дистанционного управления автоматическими выключателями работает следующим образом,При подаче управляющего импульса на катушку 9 между скошенными зубцами 10- 17 якоря 7 и скошенными зубцами 18 - 25 сердечника 8, образующими рабочие воздушные зазоры, создается электромагнитное усилие и общий суммарный вращающий момент, вызывающий поворот якоря 7 на определенный угол за время действия импульса тока, Совместно с якорем 7 поворачивается валик фрикционно-клинового механизма 1, который механически связан через эксцентрик с кареткой привода (на фиг, 1 не показаны).Создаваемое магнитным потоком через рабочий воздушный зазор усилие Е 1 на кажкатушку 9 в несколько раз больше усилия Е 2 в нерабочем зазоре в связи с тем, что, например, при равных площадях торцов магнитопроводов рабочего и нерабочего воздушных зазоров рабочий зазор в дватри раза меньше нерабочего и в соатветствии с законом Ома для магнитной цепиО О м 1 + м 2магнитный поток распределяется обратно пропорционально величинам магнитных сопротивлений рабочего и нерабочего воздушных зазоров (или прямо пропорционально магнитным проводимостям) ф =Ом(бм 1+Ом 2),где ф - магнитный поток;Ом - намагничивающая сила ампервитки);Вм 1,"Вм 2 - магнитные сопротивления рабочего и нерабочего зазоров;Ом 1, Ом 2 - магнитные проводимости рабочего и нерабочего зазоров;6 =о ,Ягде,ио - магнитная проницаемость воздуха;- площадь торцов зубцов магнитопровода сердечника и якоря, создающих воэ душный зазор;д - длина воздушного зазора;Соответственно магнитная индукция в рабочем воздушном зазоре в два-три раза выше, чем в нерабочем, при этом усилие Е 1, 10 определяемое по упрощенной формуле Максвелла, зависящее от квадрата эначе 2ния магнитной индукции Е 1 = 25,будет в 4-9 раз больше усилия Гг при равенстве поверхностей Я торцов зубцов полюсных наконечников, образующих рабочие и нерабочие воздушные зазоры, Геометрические размеры одного участка (см, фиг. 1) сердечника 8 и якоря 7, создающие рабочий и нерабочий зазоры, определяются следующими параметрамиО,В - диаметр и радиус образующей окружности якоря, определяемые конструктивно, исходя из размеров ферромагнитного кольца фрикционно-клинового механизма в сечении магнитопровода якоря;г - плечо деиствия равнодеиствующего усилия г 1 участка, равное 0,5 В;Е 1 - направление действия равнодействующего усилия в рабочем воздушном зазоре, определяемое как касательная с точки на окружности О, расположенной на 1/4 ауч, от точки начала участка против часовой стрелки, к окружности с радиусом г;А - отрезок прямой, перпендикулярный Г 1, из точки начала участка ауч до пересечения с линией, проводимой из точки конца участка ауч, параллельно Г 1;Б - длина рабочего зазора, представляющая собой размер на перпендикуляре, проведенном с середины отрезка А, равный 0,25 отрезка А.При снятии напряжения якорь 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 под воздействием возвратной пружины 4 возвращается в исходное положение. По- воротно-возвратнОе движение якоря 7 с ведущим ферромагнитным кольцом 2 обеспечивает поворот валика фрикционно-клинового механизма, а затем и дистанционное включение или отключение автоматического выключателя,Пример конкретного выполнения привода переменного тока частотой 50 Гц при следующих заданных параметрах;тприв=0,24 с (из опытных данных);тц=0.02 с (для частоты сети 50 Гц);аполн, =180(перевод иэ одного в другое коммутационное положение);аполюсн. =120 (из учета наличия катушки и других элементов конструкции); К=2 апо ю1 п 120 0,24Каполн тц 2 180 00 куда угол одного участкаа - аполюсн. - 120 30 ои 4Геометрические размеры электромагнитного привода (см, фиг. 1 и 2) выполнены; начиная с угла 30 слева от вертикальной оси, иэ учета наличия элементов конструкции и уменьшения потока утечки с шагом расположения участков, равным углу апач. =30. Аналогично выполнены другие участки полюсных наконечников левой стороны.Участки полюсных наконечников правой стороны выполнены, начиная с угла 50 снизу от вертикальной оси, аналогично предыдущим на левой стороне,Таким образом, предлагаемый электромеханический привод благодаря компактному совмещению якоря с ведущим ферромагнитным кольцом фрикционно-клинового механизма и уменьшению количества катушек и монтажных соединений имеет более простую конструкцию и меньшие габариты, чем известный электромеханический привод, что позволяет использовать его для дистанционного управления автоматическими выключателями малогабаритной серии.Формула изобретения 1. Электромеханический привод для дистанционного управления автоматическими выключателями, содержащий электромагнит, фрикционно-клиновой механизм с ведущим ферромагнитным кольцом, выключатель- прерыватель тока и возвратную пружину, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и уменьшения габаритов, он снабжен регулируемыми упорами, якорь имеет кольцеобразную форму, выполнен с двумя выступами за одно целое с ведущим ферромагнитным кольцом фрикционно-клинового механизма и охвачен боковыми сторонами П-образного сердечника, на основании которого размещена катушка электромагнита, на наружной поверхности якоря и внутренних поверхностях боковых сторон П-образного сердечника выполнены скошенные зубцы, расположенные один против другого с зазором, один выступ якоря размещен с возможностью взаимодействия с выключателем - прерывателем тока. а другой - с1644254 1 возможностью взаимодействия с возвратной пружиной и регулируемыми упорами.2, Привод по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен короткозамкнутыми Эрф витками из электропроводного материала,установленными в пазах между скошенными зубцами якоря и боковых сторон П-образного сердечника.1644254 Корректор Л.Пилипенко актор М.Кузне Тираж 355 Подписное осударственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5