Declanșare electromagnetică pentru întrerupător
Utilizare: invenția se referă la inginerie electrică, în special la domeniul construcției de aparate electrice și poate fi utilizată în întrerupătoarele cu aer destinate să protejeze consumatorii de energie electrică de suprasarcinile curente și scurtcircuite. Declanșatorul electromagnetic pentru întrerupătorul de circuit conține un sistem magnetic format dintr-un miez 1 al unui circuit magnetic 2 plasat pe miezul 1, un manșon 3 cu o înfășurare 4, o armătură liniară nemagnetică 5 și un fluid magnetic 6. Manșonul 3, înfășurarea 4 și armătura nemagnetică 5 sunt instalate coaxial. Armătura nemagnetică 5 este presată de arcul 7 pe circuitul magnetic 2 și formează un spațiu 8 cu miezul 1 și o cavitate 9 în golul cu manșonul 3. În spațiul 8 dintre miezul 1 și armătura magnetică 5, fluidul magnetic 6 este plasat în cavitatea 9. Armătura nemagnetică 5 este acoperită de fluidul magnetic 6, iar tija sa 10 are capacitatea de a interacționa cu zăvorul de eliberare al comutatorului 11 atunci când este declanșat. 4 bolnavi.
Invenția se referă la inginerie electrică, în special la domeniul construcției de aparate electrice și poate fi utilizată în întrerupătoarele cu aer destinate să protejeze consumatorii de energie electrică de suprasarcinile curente și scurtcircuite.
Declanșatoare electromagnetice cunoscute care servesc ca dispozitive de declanșare pentru dispozitivele de contact, de exemplu, declanșatoarele de curent maxim în întrerupătoarele cu capacitate mare de rupere seria S 500 (catalog BBC „Întrerupătoare seria S 500”, 1989).
Declanșatoarele electromagnetice numite sunt utilizate pe scară largă în seriile domestice de întrerupătoare automate concepute pentru a proteja circuitele electrice și motoarele electrice (întrerupătoare automate din seria VA 14, Inginerie electrică a URSS,Informelectro, 1988).
Designul declanșărilor de curent maxim cunoscut conține un miez, un miez magnetic, o armătură cu arc drept cu două cozi, o bobină realizată cu un fir de înfășurare. Armătura înainte formează un spațiu de lucru în manșon cu miezul și o cavitate în spațiul dintre acesta și manșon pentru trecerea mediului, de exemplu aer, atunci când se deplasează pentru a funcționa și a reveni la starea inițială a armăturii.
Principiul de funcționare al binecunoscutului proiect al declanșatoarelor maxime de curent este de a crea o suprasarcină sau un curent de scurtcircuit în circuitul magnetic al unei forțe magnetomotoare care asigură conducerea unui flux magnetic prin intervalul de lucru al circuitului magnetic, suficient pentru atrage armătura spre miez. În acest caz, armătura mobilă, alegând spațiul de lucru, interacționează cu suportul de contact mobil al întreruptorului cu o tijă și cu zăvorul mecanismului de declanșare liberă cu cealaltă.
Câmpul magnetic și fluxul magnetic din circuitul magnetic al eliberării curentului maxim cunoscut sunt distribuite neuniform pe secțiunea transversală și lungimea miezului. Densitatea neuniformă a liniilor de câmp se datorează lungimii mici a miezului în comparație cu valoarea diametrului său și particularității formei miezului magnetic.
Dezavantajele proiectării eliberărilor de curent maxim electromagnetic cunoscute includ: complexitatea proiectării, imposibilitatea de a afecta zăvorul mecanismului de declanșare liberă până când contactele principale ale comutatorului sunt aruncate, pierderi mari de energie în întrefierul de lucru al circuitul magnetic, nefolosind fluxul magnetic neuniform în spațiul de lucru pentru a îmbunătăți caracteristicile de funcționare.
Dezavantajele declanșării de supracurent cunoscute selectate pentru prototip includ: 1. Pierderi mari ale magnetomotoruluiforțe să conducă fluxul magnetic prin întrefierul circuitului magnetic.
2. Designul nu folosește neuniformitatea inerentă a câmpului magnetic, asigurând în același timp mișcarea armăturii pentru acționare.
3. Consum mare de metal din cauza consumului de oțel. Imposibilitatea reducerii consumului de metal al structurii fără a deteriora caracteristicile de funcționare.
4. Forța de impact a ancorei asupra zăvorului atunci când este declanșată este excesiv de mare, ceea ce reduce resursele și fiabilitatea dispozitivului. Energia de impact excesivă este asociată cu dependența creșterii fluxului magnetic nu numai de curent, ci și de poziția armăturii atunci când se deplasează spre miez.
Scopul invenției este de a elimina aceste neajunsuri, și anume de a îmbunătăți proiectarea declanșării electromagnetice, de a crește conductivitatea circuitului magnetic, de a obține și de a utiliza neomogenitatea suplimentară a câmpului magnetic pentru mișcarea armăturii. Acest obiectiv este atins prin faptul că, într-o declanșare electromagnetică pentru un întrerupător de circuit, care conține un sistem magnetic constând dintr-un miez, un circuit magnetic și o înfășurare instalată coaxial cu un manșon și o armătură dreaptă cu arc, în ale căror goluri se formează o cavitate cu miezul și manșonul pentru trecerea mediului și posibilitatea de interacțiune cu tija cu un zăvor al comutatorului la declanșare, sistemul magnetic este realizat sub forma unui circuit magnetic închis care conține un circuit magnetic, un miez și un fluid magnetic, iar armătura este realizată dintr-un material nemagnetic, în timp ce fluidul magnetic este plasat în cavitatea manșonului astfel încât să ocupe spațiul de lucru dintre miez și armătură și să acopere ancora.
Specificitatea fluidelor magnetice este asociată cu prezența în ele într-un câmp magnetic neomogen a unei forțe mecanice în vrac F care acționează asupra unui corp nemagnetic scufundat.și în mărime proporțională cu magnetizarea ferofluidului. Un corp nemagnetic scufundat într-un fluid magnetic va „pluti” la o anumită magnetizare a fluidului și „se va scufunda” odată cu căderea acestuia (Fluide magnetice / B.M. Berkovsky, V.F. Medvedev, M.S. Krakov M. Chemistry, 1989. 240 s).
Prin urmare, esența soluției tehnice propuse constă în utilizarea unui fluid magnetic pentru a conduce un flux magnetic în circuitul magnetic al eliberarii electromagnetice și pentru a asigura „împingerea” (funcționarea) armăturii cu magnetizare suficientă a fluidului magnetic. , care apare atunci când curentul de sarcină atinge o valoare egală cu valoarea de setare pentru curentul de declanșare.
Acest lucru se realizează prin faptul că într-o declanșare electromagnetică pentru un întrerupător de circuit, care conține un miez, un circuit magnetic și un manșon instalat coaxial cu o înfășurare și o armătură dreaptă cu arc cu o tijă, în golurile căreia este o cavitate. format cu miezul și manșonul pentru trecerea mediului care înconjoară armătura, în conformitate cu invenția, armătura din material nemagnetic, iar eliberarea electromagnetică în sine este echipată cu un fluid magnetic. În acest caz, fluidul magnetic este plasat în cavitatea manșonului astfel încât să ocupe spațiul dintre miez și armătură, cavitatea din spațiul dintre armătură și manșon și să acopere armătura.
în fig. 1 prezintă declanșarea electromagnetică propusă pentru un întrerupător într-o secțiune în poziția inițială fără curent în circuitul de înfășurare; în fig. 2 este același, cu un curent de sarcină în circuitul de înfășurare care nu asigură un flux magnetic care poate determina mișcarea armăturii pentru a funcționa. Direcția curentului este indicată în secțiunea transversală a spirelor înfășurării și săgeata în firul de alimentare; în fig. 3 declanșare electromagnetică propusă pentru un întrerupător în secțiunea înpoziție de „activare”. Tija armăturii mobile resetează zăvorul de deblocare al comutatorului. Liniile subțiri cu săgeți indică liniile câmpului magnetic. în fig. 4 este declanșarea electromagnetică propusă pentru întrerupătorul de circuit, care funcționează în întrerupătorul de circuit VA-19.
Declanșarea electromagnetică propusă pentru întrerupătorul de circuit conține un sistem magnetic format dintr-un miez 1, un circuit magnetic 2, un manșon 3 plasat pe miezul 1 cu o înfășurare 4, o armătură liniară nemagnetică 5 și un fluid magnetic 6.
Manșonul 3, înfășurarea 4 și armătura nemagnetică 5 sunt instalate coaxial. Armătura nemagnetică 5 este presată de arcul 7 pe circuitul magnetic 2 și formează un spațiu 8 cu miezul 1 și o cavitate 9 în golul cu manșonul 3. În spațiul 8 dintre miezul 1 și armătura magnetică 5, fluidul magnetic 6 este plasat în cavitatea 9. Armătura nemagnetică 5 este acoperită de fluidul magnetic 6, iar tija sa 10 are capacitatea de a interacționa cu zăvorul de eliberare al comutatorului 11 atunci când este declanșat (Fig. .1, 4).
Declanșatorul de curent maxim electromagnetic propus funcționează astfel: La o sarcină de curent nominal și o sarcină tehnologică a circuitului de înfășurare InomIload În poziția inițială, în absența curentului în spirele înfășurării 4, armătura 5 a declanșatorului electromagnetic acoperită de fluidul magnetic 6 este supus următoarelor forţe: greutatea armăturii 5 -Pya, arcuri de preîncărcare 7 Fpr, îndreptate spre miezul 1, şi forţa lui Arhimede f, opuse acestora. Forța Arhimede f este mai mică decât suma forțelor de compresiune și greutatea ancorei f
La trecerea în circuitul principal al întreruptorului și de-a lungul spirelor înfășurării 4 a curentului nominal sau a curentului de sarcină tehnologică, forța magnetomotoare dezvoltă în miezul 1 un flux magnetic care este neuniform pe lungimea sa, trecând prinfluid magnetic 6, care acoperă armătura nemagnetică 5 la circuitul magnetic 2. Cea mai mare densitate a liniilor de câmp magnetic la suprafața miezului 1 în golul cu armătura nemagnetică 5 (sub armătură), cea mai mică peste armătura nemagnetică 5 la suprafața circuitului magnetic 2 (în Fig. 2, densitatea câmpului magnetic al liniilor de câmp nu este reprezentată în mod convențional).
Densitatea efectivă a fluidului magnetic 6 într-un câmp magnetic neuniform crește proporțional cu magnetizarea, densitatea liniilor câmpului magnetic. Prin urmare, forța mecanică volumetrică F, cauzată de diferența de densitate dintre armătura nemagnetică 5 și fluidul magnetic 6, care acționează asupra armăturii nemagnetice 5, tinde să o ridice de la miezul 1 și să o împingă în afara magneticului. fluid 6.
Cu toate acestea, mărimea forței F care împinge armătura nemagnetică 5 la curenții de mai sus în circuitul principal al întreruptorului este încă insuficientă pentru a depăși forța totală a arcului 7 care presează tija 10 și greutatea -armatura magnetica 5, F Fpr + Pya). Ancora 5 apare instantaneu, părăsește miezul 1 și tija 10 rupe zăvorul de declanșare 11 al comutatorului.
Mărimea fluxului magnetic nu depinde de poziția armăturii nemagnetice 5 în timpul acționării, prin urmare energia de impact a tijei 10 pe declanșatorul 11 este limitată în comparație cu prototipul, ceea ce crește resursele și fiabilitatea dispozitiv.
Când întrerupătorul este oprit după eliberarea declanșatorului curentului de scurtcircuit, densitatea efectivă a fluidului magnetic 6 și forța de flotabilitate F scad odată cu fluxul magnetic.Sub acțiunea forței arcului 7 și a greutatea P, armătura nemagnetică 5 revine la starea inițială și este acoperită de fluidul magnetic 6.
În cazul unei creșteri monotone lente a curentului de sarcină și se apropie de valoarea setării curentuluide funcționare, forța de împingere F poate depăși rezistența arcului 7 înainte ca curentul să atingă valoarea de reglare. Ancora 5 va împinge tija 10 spre zăvorul 11, dar nu va asigura acţionarea. Resetarea zăvorului și declanșarea întreruptorului automat vor avea loc numai atunci când curentul de sarcină atinge setarea curentului de funcționare.
Semnificația fiecăreia dintre caracteristicile distinctive ale soluției tehnice propuse determină obținerea efectului pozitiv revendicat, după cum urmează.
Declanșarea electromagnetică propusă pentru întrerupător este mai perfectă decât prototipul, deoarece folosește o neomogenitate suplimentară a câmpului magnetic pentru mișcarea armăturii și, în comparație cu prototipul, are următoarele avantaje: pierdere mai mică a forței magnetomotoare pentru conducerea fluxului magnetic. (fluid magnetic în gol, nu aer); consum redus de metal al structurii (ancora este din plastic, nu oțel); energie de impact mai mică, rațională ca mărime (economisire resurse și fiabilitate) în timpul funcționării momentane, furnizată de un flux magnetic care nu depinde de poziția armăturii în mișcare.
A fost realizat un prototip al declanșării electromagnetice propuse pentru un întrerupător, încorporat în întrerupătorul automat BA 19, care, în timpul testării pe banc, a asigurat funcționarea acestuia la curenți de scurtcircuit.
Declanșare electromagnetică pentru un întrerupător de circuit, care conține un sistem magnetic format dintr-un miez, un circuit magnetic și o înfășurare cu un manșon și o armătură cu arc direct instalată coaxial, se formează o cavitate în golurile dintre armătură, miez. și manșonul pentru trecerea mediului, tija armăturii este amplasată cu posibilitatea de a interacționa cu zăvorul comutatorului la declanșare, caracterizată prin aceea că ancora este realizatărealizat din material nemagnetic, fluidul magnetic este plasat în cavitatea manșonului astfel încât să ocupe spațiul de lucru dintre miez și armătură și să acopere armătura pentru a forma un circuit magnetic închis format dintr-un circuit magnetic, un miez și un fluid magnetic.