Устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных помех

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 809 А ЕСПУБЛИК НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П хни- нития екаг- ым ого тем,ил. уст рои ство, е обмотки, воде защиОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Кировский политехнический институт(56) Гродиев И.И. Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот. М.:Связь, 1972, с, 57.Авторское свидетельство СССРМ 1672867, кл. Н 01 Н 45/10, С 12 В 17/02,1989,Изобретение относится к электротехнике, а именно к области защиты от воздействия внешних магнитных полей, возникающих при работе силового энергетического оборудования. Защиту релейных элементов, в частности электромагнитных реле, осуществляют с помощью экранирующих устройств, которые компенсируют поле помех.Известен магнитный экран, выполненный в виде ферромагнитного корпуса. Такой сплошной экран затрудняет обслуживание и контроль работы релейной аппаратуры. Кроме того, для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть 5 - 10 мм, что существенно увеличивает размеры и вес всего устройства.Известно экранирующеесодержащее компенсирующирасположенные на магнитопро 5 Н 01 Н 45/10, 6 12 В 17/02 РОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТ ИТНЫХ РЕЛЕ ОТ МАГНИТНЫХ(54) УСТ РОМАГН ПОМЕХ (57) Исп ки, защи ных по заключа тивности от защи нитного магнито значения риалов обеспечи любого н ользование; область электроте та от воздействия внешних маг лей. Сущность изобрете ется в том, что повышение эф защиты достигается за счет отв щаемого аппарата внешнего потока индуктором и П-образ проводом и увеличения начальнмагнитной проницаемости м магнитопроводов. Таким обра вается защита от магнитных по аправления и напряженности. 4 щаемого аппарата и электрически соединенные с обмотками 0-образного индуктора. Такое устройство эффективно защищает от магнитных помех всех направлений, кроме перпендикулярного плоскости магнитопроводов защищаемого аппарата и индуктора. Влияние магнитного поля такого направления приводит к изменению магнитной проницаемости магнитопровода электромагнитного реле. Кроме того, при экранировании слабых лагнитн ых полей начальное значение магнитной проницаемости мало.Цель изобретения - повышение эффективности защиты от магнитных полей любого направления и напряженности.Цель достигается тем, что известное устройство снабжено дополнительньил источником тока, П-образный дополнительный магнитопровод и индуктор снабжены до 17788095 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 полнительными обмотками. соединенными между собой последовательно-встречно, причем первый вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом источника постоянного тока, второй вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом дополнительной обмотки дополнительного магнитопровода П-образной формы, второй вывод которой соединен с вторым выводом источника постоянного тока.Данное устройство позволяет повысить эффективность за счет того, что часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого реле :-образным магнитопроводом индуктора и перпендикулярным ему П-образным магнитопроводом (направление внешнего магнитного поля ОХ, фиг. 1) или по отдельности каждым из них (направление ОУ и ОЕ), осуществляется первичное экранирование; увеличивается начальное значение магнитной проницаемости материала индуктора и П-образного магнитопровода за счет подмагничивания постоянным током,Предложенное устройство позволяет эффективно защищать от магнитных полей любого направления и напряженности,На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 и 3 - схема распределения магнитных потоков при направлении внешнего магнитного поля перпендикулярно стержням магнитопроводов (фиг. 2) и шихтовке магнитопровода (фиг. 3),Устройство содержит 2-образный индуктор 1, на .котором по крайней мере размещена одна обмотка 2, компенсирующие обмотки 3, размещенные по одной на каждом стержне магнитопровода защищаемого электромагнитного реле 4. Компенсирующие обмотки 3 и обмотки индуктора 2 соединены последовательно таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем, в компенсирующих обмотках 3 были направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора 2, Защищаемое электромагнитное реле 4 располагается внутри магнитопровода О-образной формы, Магнитные оси обмоток 2 и 3 параллельны, Перпендикулярно плоскости индуктора 1 и магнитопровода реле 4 расположен П-образный магнитопровод 5 с обмоткой 6, которая соединена последовательно с дополнительной обмоткой 7, размещенной на индукторе 1, и с источником постоянного тока 8.Индукция, наводимая внешним магнитным полем в индукторе, пропорциональна индукции, наводимой внешним магнитным полем в магнитопроводе защищаемого реле.Число компенсиру 1 ощих обмоток 3 определяется количеством стержней магнитопровода защищаемого реле 4. Компенсирующие обмотки 3 включены между собой встречно-последовательно.На магнитопроводе защищаемого реле расположена рабочая обмотка 9. Под действием тока, протекающего в этой обмотке, происходит срабатывание электромагнитного аппарата,К катушке индуктора последовательно подключены компенсирующие катушки 3. Число витков каждой компенсирующей катушки 3 выбирается в 2 - 5 раэ меньше числа витков катушки индуктора 2 с целью компенсации ЭДС, наводимой внешним магнитным полем в компенСирующих катушках, и создания магнитного поля, компенсирующего влияния внешнего магнитного поля,Устройство работает следующим образом.Часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого аппарата магнитопроводом индуктора (фиг. 1). Поэтому напряженность поля внутри индуктора в месте расположения магнитопровода защищаемого аппарата меньше напряженности внешнего магнитного поля в 5 - 10 раз. Индуктор 1 и П-образный магнитопровод 6 шунтируют магнитный поток, происходит защита от статических и переменных полей, направленных как вдоль магнитной оси (фиг, 1), так и перпендикулярно ей (фиг. 2, 3),Внешнее магнитное поле наводит в катушке индуктора ЭДС 2, которая может быть вычислена по формуле2=444В З а 2,где 1 - частота внешнего магнитного поля, Гц;ВП 1 - индукция в магнитопроводе индуктора, наведенная внешним магнитным полем, Тл;Я - площадь сечения магнитопровода индуктора,м .Магнитное поле в компенсирующих обмотках 3 наводит ЭДС, направленную вСтречно 2, Под действием разницы ЭДС;Ь =2-4и,где и - число компенсирующих обмоток 3, в них протекают токи, создающие магнитные потоки Ф, равные по величине магнитным потокам, наводимым внешним магнитным полем в стержнях магнитопровода защищаемого аппарата, но имеющие противоположное направление и компенсирующее влияние внешнего магнитного поля.Точность компенсации зависит от выполнения фазовых и амплитудных соотношений между полем помех и компенсирующими полями. Учитывая, что речь идет о низких частотах, фазовыми сдвигами компенсирующих обмоток и обмотки индуктора можно пренебречь, а амплитудные соотношения легко получаются подбором сечения магнитопровода индуктора и числа витков компенсирующих обмоток.Под действием рабочего магнитного потока Ф (фиг. 1), создаваемого рабочей обмоткой в реле, в обмотках 3 наводятся ЭДС, равные по величине и направленные встречно. Поэтому рабочий магнитный поток реле не оказывает влияния на работу устройства.С изменением напряженности внешнего поля в и раз изменяется в и раз и ЭДС катушки индуктора, соответственно изменяется разница ЭДС и компенсирующие потоки Ф, В итоге в магнитопроводе защищаемого электромагнитного аппарата сумма магнитных потоков, наводимых внешним магнитньил полем Фи создаваемых компенсирующими катушками Фк, будет равно О. Влияние внешнего магнитного поля нейтрализуется.Наличие подмагничивающих обмоток 7 и 6, питающихся от источника постоянного тока, дает возможность увеличить начальное значение магнитной проницаемости материалов магнитопроводов при экранировании слабых магнитных полей (до 100 А/м, фиг, 4). Это позволяет уменьшить сечения магнитопроводов 1 и 5.Изобретение позволяет расширить функциональные возможности реле и других электроаппаратов с магнитными сердечниками благодаря применению их при наличии низкочастотных и статических помех с высоким уровнем полей.Степень ослабления внешнего поля индуктором и П-образным магнитопроводом зависит от их размеров, Чем больше площадь поперечного сечения и длина магнитопроводов 1 и 5, вдоль которых направлено внешнее магнитное поле, тел выше степень ослабления поля внутри индуктора.Эффективность действия предложенного устройства подтверждена при защите широко распространенного реле серии РТ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 40, Устройство содержало индуктор с площадью поперечного сечения 3,0 10 м, об2 мотку индуктора щ =28. компенсирующие обмотки в, =14, магнитопровод сечением 1,0 10 м.Беэ устройства относительная погрешность реле в магнитном поле, направленном перпендикулярно шихтовке магнитопровода, при напряженности внешнего магнитного поля Н=4000 А/и составила 9 - 10;, При использовании устройства относительная погрешность уменьшилась до 1 - 2%,Формула изобретения Устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных помех, содержащее индуктор, компенсирующие обмотки и дополнительный П-образный магнитопровод, индуктор включает в себя П-образный магнитопровод и по крайней мере одну обмотку, размещенную на указанном магнитопроводе, компенсирующие обмотки предназначены для размещения по одной на каждом из стержней магнитопровода защищаемого реле, внутренняя полость П-образного магнитопровода предназначена для размещения в ней защищаемого реле, компенсирующие обмотки и обмотки индуктора соединены между собой последовательно так, что ЭДС, создаваемые магнитным полем в компенсирующих обмотках, направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора и расположены так, что их оси параллельны одна другой, дополнительный магнитопровод П-образной формы расположен так, что его стержни параллельны осям компенсирующих обмоток и обмотке индуктора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от магнитных полей любого направления и напряженности, устройство снабжено дополнительным источником тока, П-образный дополнительный магнитопровод и индуктор снабжены дополнительными обмотками, причем первый вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом источника постоянного тока, второй вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом дополнительной обмотки дополнительного магнитопровода П-образной формы, второй вывод которой соединен с вторым выводом источника постоянного тока, 17788091778809 Наоми Редакто Заказ 4196 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 род, ул,Гагарина, 10 инат "Патент", г. У изводственно-издательск Составитель М Техред М Морге офимоваал Корректор М,Максимишин