ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного и переменного тока.
Известен электромагнитный механизм быстродействующего выключателя, содержащий магнитную систему, состоящую из якоря, жестко связанного с подвижным контактом и неподвижного магнитопровода. Токоведущая шина связана с подвижным контактом, выполненным в виде шины, проходящей сквозь магнитную систему, и прижатым под действием пружины к неподвижному контакту. Магнитопровод электромагнитного механизма снабжен магнитным шунтом, состоящим из дополнительных полюсов, охваченных короткозамкнутыми витками. Дополнительные полюса расположены так, чтобы создавать усилие, направленное против усилия притяжения якоря к магнитопроводу. [Голубев А.И., Быстродействующие автоматические выключатели, М.-Л., Энергия, 1964, с.50-54, Рис.13(б)].
Недостатком такого механизма является невозможность в широких пределах изменять сечение магнитного шунта независимо от сечения магнитопровода из-за необходимости согласования удерживающих и притягивающих потоков.
Наиболее близкой к патентуемому размыкателю является конструкция быстродействующего электромагнита, предназначенного для автоматических
выключателей, состоящая из П-образного магнитопровода, в окно которого пропущена токоведущая шина, якорь, магнитный шунт, охваченный короткозамкнутым витком, соединенный со стержнями магнитопровода и образующий магнитную цепь, параллельную магнитной цепи якоря [А.С. СССР №262269 H 01 F 7/13, опубл. 26.01.1970, бюл. №6].
Указанная конструкция разработана для выключателей, но не приспособлена непосредственно для отключения аварийного тока, либо для управления другими исполнительными устройствами защиты. Кроме того, в вышеуказанной конструкции нет возможности уменьшения сечения короткозамкнутого витка. Неоправданно большое сечение может в некоторых случаях приводить к ложным срабатываниям устройства, например, при пуске двигателя, или при замыкании цепи на включенную нагрузку. Устройство может сработать при отсутствии аварийного тока. Поэтому необходимо иметь возможность изменения сечения короткозамкнутого витка в зависимости от параметров цепи в условиях эксплуатации, а не в заводских условиях.
Задачей создания полезной модели явилась разработка электромагнитного размыкателя на основе конструкции электромагнита с короткозамкнутым витком, который мог бы применяться в цепях с различными параметрами.
Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в обеспечении размыкания цепи аварийного тока (или подачи сигнала на другие устройства защиты) с возможностью изменения тока динамической уставки размыкателя.
Сущность полезной модели заключается в электромагнитном размыкателе, содержащем П-образный магнитопровод, в окно которого пропущена
токовая шина, якорь, магнитный шунт, охваченный короткозамкнутым витком, соединенный со стержнями магнитопровода и образующий магнитную цепь параллельно магнитной цепи якоря. Согласно п.1 формулы, якорь размыкателя жестко связан с рычагом, установленным на неподвижной поворотной оси, с которым жестко связан подвижный контакт, установленный с возможностью взаимодействия с неподвижным контактом. Согласно п.2 формулы магнитный шунт размыкателя может быть выполнен с воздушным зазором, а короткозамкнутый виток разделен на несколько короткозамкнутых витков, причем ширина этих витков меньше ширины воздушного зазора в магнитном шунте. Это дает возможность путем изменения числа короткозамкнутых витков регулировать зависимость динамических характеристик размыкателя от крутизны нарастания тока. Согласно п.3 формулы якорь размыкателя может быть выполнен трапецеидальной формы для улучшения соотношения между массой якоря и электромагнитными силами, действующими на якорь.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 схематично изображен патентуемый размыкатель, выполненный по п.1 формулы, а на фиг.2 - размыкатель, выполненный по п.п.2 и 3 формулы.
Электромагнитный размыкатель (фиг.1) содержит П-образный магнитопровод 1, в окно которого пропущена токовая шина 2, якорь 3, магнитный шунт 4. Магнитный шунт 4 соединен со стержнями магнитопровода 1 и охвачен короткозамкнутым витком 5, выполненным в виде трубки. На неподвижной поворотной оси 6 установлен рычаг 7, жестко связанный с якорем 3. К рычагу 7 жестко прикреплен подвижный контакт 8, который взаимодействует с неподвижным контактом 9. Для поджатия подвижного контакта к неподвижному
контакту служит пружина 10. Регулируя усилие поджатия пружины 10, можно регулировать величину тока в токовой шине 2, при которой произойдет срабатывание размыкателя, так как эта пружина также создает силу сопротивления притягиванию якоря 3 к магнитопроводу 1.
Электромагнитный размыкатель работает следующим образом.
Пока через токовую шину 2 не протекает ток, электромагнитный размыкатель находится в положении, которое показано на фиг.1. В этом положении подвижный контакт 8 под действием пружины 10 поджат к неподвижному контакту 9, благодаря чему через контакты может протекать ток. Это может быть тот же ток, который будет протекать через шину 2, или ток управления какими-либо устройствами защиты. Под действием тока в токовой шине 2 в П-образном магнитопроводе 1 создается магнитный поток, часть которого протекает через якорь 3 - поток Ф1, а часть через магнитный шунт 4 - поток Ф2. Поток Ф1 стремится притянуть якорь 3 к магнитопроводу 1, но при небольших значениях тока в шине 2 усилие мало и не может преодолеть усилия пружины 10. При определенном значении тока (так называемом токе уставки) усилие от действия потока Ф1 преодолеет усилие пружины 10, и якорь 3 притянется к магнитопроводу 1, разомкнув при этом контакты 8 и 9. Если ток в шине 2 нарастает медленно, потоки Ф1 и Ф2 определяются только величиной тока и магнитными сопротивлениями ветвей, по которым эти потоки протекают. Этот режим определяет ток статической уставки размыкателя.
При коротком замыкании в цепи, содержащей шину 2, нарастание тока происходит с большой скоростью, и нарастание потока Ф2 происходит значительно медленнее, чем нарастание потока Ф1, благодаря наличию короткозамкнутого
витка 5 на магнитном шунте 4. За счет этого движение якоря начинается раньше, чем ток достигнет величины тока статической уставки - срабатывание произойдет при токе динамической уставки.
В электромагнитном размыкателе, изображенном на фиг.2, шунт 4 выполнен с зазором 11, а короткозамкнутый виток 5 разделен на несколько короткозамкнутых витков путем разрезания трубки, из которой он выполнен, на доли (кольца), причем ширина доли витка h меньше ширины b зазора 11 в магнитном шунте 4. Такая конструкция позволяет легко изменять число короткозамкнутых витков (колец), что приводит к изменению их суммарного сечения. Изменяя число колец на магнитном шунте 4, можно регулировать динамические характеристики электромагнитного размыкателя, то есть изменять разницу между токами статической и динамической уставки в зависимости от крутизны нарастания тока. Благодаря этому один и тот же размыкатель можно применять для цепей с различными параметрами.
В отличие от прямоугольной формы якоря 3, изображенной на Фиг.1, на Фиг.2 показан якорь 3, имеющий трапецеидальную форму. Это дает возможность снизить массу якоря при тех же электромагнитных силах, действующих на него.