ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД
POLARISED ELECTROMAGNETIC DRIVE

Изобретение относится к электротехнике, а именно к выключателям автоматическим быстродействующим катодным, и может применяться для защиты выпрямительных установок от обратных токов.
Поляризованные электромагнитные приводы, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого постоянным магнитом, и отключающиеся при смене направления главного тока, известны из следующих источников:
1. Патент JP №3030402, 1989 г.;
2. Патент RU №2215162, 2002 г.;
3. Патент RU №2298243, 2004 г.;
4. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М.-Л.: Энергия, 1964, рис.100, стр.210-215;
5. Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока. Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Тяговые и трансформаторные подстанции» и «Городской электрический транспорт» для студентов специальности 101800 - «Электроснабжение железных дорог». - Самара: СамИИТ, 2001, стр.27-30.
Наиболее близким к патентуемому изобретению является поляризованный электромагнит по третьему источнику. Поляризованный электромагнитный привод по этому источнику состоит из магнитопровода с катушкой управления, постоянного магнита, главного якоря и пружины.
Недостатком такой конструкции привода является сложная конфигурация магнитопровода, которая усложняет процесс изготовления и требует больших затрат как по времени, так и по стоимости выпускаемой продукции.
Кроме того, расположение постоянного магнита под якорем приводит к влиянию больших механических нагрузок на него (при притяжении якоря к магнитопроводу), вследствие чего постоянный магнит быстро лишается магнитных свойств, заданных по условию надежной работы выключателя. Все это может привести к выходу из строя выключателя и недопустимым аварийным режимам в защищаемой этим выключателем электрической сети.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание поляризованного электромагнитного привода простого по конструкции, надежного при эксплуатации и высокотехнологичного при изготовлении.
Технический результат изобретения заключается в повышении технологичности конструкции при изготовлении и повышении надежности при эксплуатации, сохранении стабильными магнитных характеристик постоянного магнита на протяжении всей эксплуатации и исключении взаимного влияния магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров.
Это достигается тем, что магнитопровод выполнен из двух пар одинаковых стержней. Между каждой парой стержней выполнены магнитопроводящие вставки, причем в первой паре стержней в качестве такой вставки установлен постоянный магнит, а во второй паре - магнитопроводящее ярмо. Кроме того, эти пары стержней разделены между собой элементом, выполненным из изоляционного материала.
Применение двух пар одинаковых стержней позволяет выполнить безотходное производство с одним штампом на весь магнитопровод. Это облегчает технологический процесс - сокращается время и стоимость изготовления единицы продукции.
Размещение постоянного магнита между стержнями исключает воздействие механических нагрузок на постоянный магнит, что способствует сохранению стабильных магнитных характеристик постоянного магнита на протяжении длительной эксплуатации поляризованного электромагнитного привода в устройстве автоматического выключателя. При этом появляется возможность изменять габариты постоянного магнита, не изменяя сечение стержней, что не приведет к перенасыщению магнитопровода.
Кроме того, разделение двух пар стержней элементом из изоляционного материала позволяет создать два независимых магнитопроводящих контура, работающих от одной катушки управления. Выполнение такой конструкции позволяет исключить взаимное влияние магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров и обеспечивает требуемый порядок работы привода.
Изобретение поясняется примером выполнения поляризованного электромагнитного привода.
На фиг.1 схематично изображен поляризованный электромагнитный привод в отключенном положении, на фиг.2 - то же в предвключенном положении, на фиг.3 - то же во включенном положении.
Поляризованный электромагнитный привод содержит магнитопровод, выполненный из двух пар одинаковых стержней 1, 2, 3 и 4 (фиг.1). Между первой парой стрежней 1 и 2 установлен постоянный магнит 5, а между второй парой стержней 3 и 4 - магнитопроводящее ярмо 6. Катушка управления 7 привода неподвижно установлена на стержни 3 и 2. Главный якорь 8 и якорь 9 свободного расцепления закреплены на оси 10 с возможностью вращения вокруг нее. Пружина 11 свободного расцепления и пружина 12 отключения размещены с возможностью воздействия соответственно на якорь 9 свободного расцепления и главный якорь 8. Между стержнями 2 и 3 расположен элемент 13, выполненный из изоляционного материала. Для пояснения работы при аварийных режимах на чертежах показана шина 14 главного тока выключателя.
Для того чтобы привод включился, необходимо на катушку управления 7 подать соответствующее напряжение питания, при котором направление тока в катушке управления 7 будет таким, что магнитный поток Ф1 этой катушки 7 и магнитный поток Ф2 постоянного магнита 5 будут сонаправлены (направление потоков показано на чертежах пунктирной линией). При этом главный якорь 8 и якорь 9 свободного расцепления, преодолевая усилие пружин 11 и 12, притягиваются к магнитопроводу (фиг.2). Такое положение поляризованного электромагнитного привода переводит контакты (не показаны) выключателя в предвключенное положение. Через определенный промежуток времени напряжение питания с катушки управления снимается. При этом магнитный поток Ф1=0. Якорь 9 свободного расцепления под действием усилий пружины 11 свободного расцепления отходит от стержней 3 и 4 магнитопровода, поворачиваясь вокруг оси 10. Главный якорь 8, преодолевая усилия пружины 12 отключения, удерживается в притянутом к стержням 1 и 2 магнитопровода положении за счет магнитного потока Ф2 постоянного магнита 5 (фиг.3). Такое положение якорей привода осуществляет перевод контактов выключателя во включенное положение. При этом направление магнитного потока (не показан), создаваемого главным током выключателя, протекающего по шине 10, и направление магнитного потока Ф2 от постоянного магнита 5 совпадают.
При аварийном отключении главный ток в шине 14 меняет направление на противоположное. Магнитный поток Ф2 уменьшается настолько, что главный якорь 8 не может удерживаться в притянутом положении и под действием усилий пружины 12 отключения отпадает (фиг.1). Выключатель переводится в отключенное положение.
При оперативном отключении необходимо на катушку управления подать напряжение, при котором направление тока в катушке управления 7 будет создавать магнитный поток Ф1 в магнитопроводе, противоположный по направлению магнитному потоку Ф2 постоянного магнита 5. Отключение привода происходит аналогично аварийному отключению.
Таким образом, за счет того что магнитопровод выполнен из двух пар одинаковых стержней с магнитопроводящими вставками, причем в первой паре стержней в качестве такой вставки установлен постоянный магнит, а во второй паре - магнитопроводящее ярмо, достигнута высокая технологичность при изготовлении, повышена надежность работы привода, обеспечены стабильными магнитные характеристики постоянного магнита и исключено взаимное влияние магнитных потоков двух магнитопроводящих контуров.