МАГНИТНЫЙ БУФЕР ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться в составе автоматических быстродействующих выключателей.
Конструкции буферных устройств известны, из следующих источников:
1. Афанасьев В.В. Электрические аппараты высокого напряжения (атлас конструкций). Л., «Энергия» 1977 с.163-170.
2. Патент RU №2287729, 2005 г.
3. Патент RU №2244178, 2003 г.
4. Патент RU №74739, 2008 г.
Буферное устройство по четвертому источнику состоящее из корпуса, двух штоков и резиновых шайб, каждая из которых расположена между корпусом и одним штоком, содержит ось закрепленную на основании и расположенную так, что расстояние от первого штока до оси меньше, чем от оси до второго штока. При ударе демпфируемой детали в шток буфера происходит сжатие резиновой шайбы, при этом кинетическая энергия расходуется на силу трения, переходящую в тепловую энергию.
При выполнении такой конструкции происходит демпфирование подвижного контакта не только первым штоком с резиновой шайбой буфера, но и моментом инерции корпуса демпфера, так как корпус поворотно установлен на оси. При этом второй шток со второй резиновой шайбой служит как для дополнительного демпфирования подвижного контакта, так и для снижения колебаний буфера вокруг оси, до полной остановки колебаний буфера и контакта. Преимущество такой конструкции буфера от предыдущих заключается в снижении обратного хода подвижного контакта уже на первом цикле работы буфера до 13% от полного хода подвижного контакта.
Применение описанного буфера в автоматических быстродействующих выключателях выявило недостаток в их конструкции - низкая эффективность гасителя колебаний, связанная с механическим контактом подвижных и неподвижных деталей. Полностью исключить разрушение деталей выключателя от динамических нагрузок в данном варианте не представляется возможным. Обратный ход подвижного контакта вызывает повторные пробои контактного промежутка, как на первом, так и на втором цикле работы буфера, тем самым затягивая процесс дугогашения, а при отключении токов короткого замыкания процесс дугогашения может затянуться до такого значения тока, которое камера не сможет погасить, вследствие чего произойдет отказ выключателя с возгоранием и разрушением последнего.
Полезная модель решает задачу повышения эффективности буфера - защита от динамических нагрузок, колебаний и гашение кинетической энергии.
Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в полном исключении обратного хода подвижного контакта при отключении выключателя и как следствие снижение времени горения дуги образующейся на контактах.
Это достигается тем, что магнитный буфер выключателя дополнительно содержит расположенные на подвижном и неподвижном элементах, по крайней мере, по одному постоянному магниту из условия обеспечения усилий, ограничивающих вращательное движение подвижного элемента вокруг указанной оси в сторону неподвижного элемента.
Сущность полезной модели состоит в том, что при отключении выключателя подвижный элемент плавно переводится в положение отключено за счет взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов, которые стремятся оттолкнуться друг от друга в противоположную сторону в силу их отталкивающих магнитных свойств при соответствующем расположении полюсов постоянных магнитов. Процесс замедления движения подвижного элемента при отключении выключателя свидетельствует гашению кинетической энергии, а постоянные магниты подобраны таким образом, что подвижный элемент останавливается в отключенном положении и не доходит до неподвижного элемента на определенное расстояние. Таким образом исключены динамические нагрузки и, следовательно, удары на элементы выключателя.
Полезная модель поясняется примером выполнения магнитного буфера в составе быстродействующего автоматического выключателя. На фиг.1 чертежа показан патентуемый магнитный буфер в исходном положении, подвижный элемент во включенном положении; на фиг.2 - показан патентуемый буфер в отключенном положении подвижного элемента.
Магнитный буфер выключателя содержит основание 1, на котором размещен подвижный элемент 2 и неподвижный элемент 3. Подвижный элемент 2 выполнен с возможностью вращения вокруг оси 4. Неподвижный элемент 3 выполнен из корпуса, на котором закреплена регулировочная пружина 5. Постоянные магниты 6 и 7 закреплены соответственно на подвижном и неподвижном элементах 2 и 3, причем постоянный магнит 6 неподвижно закреплен на подвижном элементе 2, а постоянный магнит 7 подпружинен регулировочной пружиной 5. Подвижный элемент 2 в отключенном положении фиксируется ограничителем 8.
Принцип действия магнитного буфера выключателя основан на взаимодействии магнитных полей постоянных магнитов в воздушном зазоре между подвижным и неподвижным элементами.
В исходном состоянии постоянный магнит 7 поджат регулировочной пружиной 5. Подвижный элемент 2 находится во включенном крайнем левом положении (фиг.1).
При отключении выключателя подвижный элемент 2 начинает поворачиваться вокруг оси 4 по часовой стрелке в сторону корпуса неподвижного элемента 3 под действием отключающей пружины (на чертеже не показана). Дальнейшее движение подвижного элемента 2 замедляется магнитными силами постоянных магнитов 6, 7, значение которых (магнитных усилий) увеличивается с уменьшением расстояния между элементами 2 и 3. Подвижный элемент 2 продолжает поворачиваться, при этом скорость вращения его снижается. При достижении равновесия значений магнитных сил постоянных магнитов 2, 3 и величины сил сопротивления (вес подвижных элементов) подвижный элемент 2 прекращает движение и останавливается в положении указанном на рис.2. Подвижный элемент 2 при этом упирается в ограничитель 8 с незначительным усилием.
На практике удается подобрать по магнитным характеристикам постоянные магниты и в совокупности с ними выставить усилие регулировочной пружины таким образом, что подвижный элемент 2 прекратит свое движение и остановится в отключенном положении, не достигнув поверхности ограничителя 8.
Таким образом, за счет установки на подвижный и неподвижный элементы постоянных магнитов достигнуто повышение эффективности магнитного буфера выключателя. А именно: обеспечена защита от динамических нагрузок, колебаний и гашение кинетической энергии; исключен обратный ход подвижного контакта при отключении выключателя и как следствие снижение времени горения дуги образующейся на контактах.