БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ПРИВОД ВАКУУМНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электромагнитным приводам вакуумных высоковольтных выключателей.
Известен электромагнитный привод вакуумного выключателя, описанный в патенте РФ №82929, кл. Н01Н 33/66, заявка от 17.11.2008 г., опубликовано 10.05.2009. В основу изобретения положен принцип магнитной системы электромагнитного привода, когда якорь привода удерживается в двух крайних положениях «включено» и «отключено» магнитным полем двух постоянных магнитов. Привод оснащен магнитной системой, состоящей из верхнего и нижнего кольцевых магнитопроводов, высота которых меньше внешнего диаметра, и наружного кольца из магнитного материала, высота которого больше разности между внешним и внутренним радиусами, расположенного между плоских колец, причем внешние радиусы всех трех колец совпадают, якоря в форме тела вращения из магнитомягкого материала, расположенного соосно внутри магнитной системы, обмотки привода, расположенной между якорем и кольцевыми магнитопроводами, пружину, отличающийся тем, что наружное кольцо содержит как минимум один кольцевой неперемагничиваемый участок из постоянного магнита.
В данной конструкции присутствует пружина, на сжатие которой требуется дополнительная энергия. Это увеличивает время процесса коммутации высоковольтного выключателя.
Наиболее близким к предлагаемому быстродействующему приводу вакуумного высоковольтного выключателя является устройство, заявленное в патенте РФ №2310941, кл. Н01Н 33/666 от 24.05.2006 г., опубликованном 20.11.2007 г.
Указанное устройство включает в себя магнитопровод из магнитного материала, круглый якорь, перемещающийся в двух направляющих в пределах рабочего зазора, четыре постоянных магнита высокой энергии на основе соединений редкоземельных элементов, установленные в магнитной системе с ориентацией одноименными полюсами в сторону рабочего зазора, одну катушку управления, отличающийся тем, что имеет однопозиционную, с одним устойчивым состоянием магнитную систему, которая имеет, по крайней мере, четыре постоянных магнита, образующих совместно с магнитопроводом и якорем четыре параллельные магнитные цепи, в каждой из которых постоянные магниты своими полюсами установлены последовательно с образующимся при включении и отключении магнитным потоком катушки управления. Процесс включения происходит следующим образом: на катушку подается постоянный ток таким образом, чтобы создать магнитное поле, согласное с полем постоянных магнитов, в результате чего якорь начинает свое движение в сторону уменьшения воздушного зазора. В крайнем положении напряжение с катушки снимается и якорь удерживается за счет магнитной защелки. Для отключения подается напряжение обратной полярности, что приводит к возникновению магнитного потока компенсирующего действия, уменьшающего силу действия магнитной защелки, под воздействием отключающих пружин происходит отключение высоковольтного выключателя.
Недостатком данного механизма является сложная конструкция привода, требующая изготовления нескольких постоянных магнитов с одинаковыми габаритными размерами и коэрцитивной силой. Кроме того, необходимость применения четырех постоянных магнитов усложняет конструктивную схему привод, что приводит к снижению надежности выключателя.
Задачей предлагаемой полезной модели, является создание простой и надежной конструкцией механизма привода вакуумного высоковольтного выключателя, и увеличение быстродействия, что позволит использовать выключатель для реализации устройств быстродействующего автоматического ввода резерва.
Сущность полезной модели заключается в том, что в конструкции механизма привода применяется один цельный постоянный магнит, выполненный в виде кольца. Это позволяет создать равномерный и одинаковый по силе магнитный поток в магнитопроводе привода. Кроме того, использование одного магнита вместо четырех в патенте-аналоге упрощает конструкцию привода и увеличивает его надежность.
Конструктивно механизм привода вакуумного выключателя, изображенный на фиг. 1 (включенное положение) и фиг. 2 (выключенное положение) состоит из цилиндрического якоря 1, бокового магнитопровод 2 выполненного из ферромагнитного материала, катушки управления 3, корпуса привода 4 выполненного из немагнитного материала, постоянного магнита 5, нижней опорной плиты 6, цилиндрического якоря со штоком 7 связывающего якорь с рычагом промежуточного вала выключателя и направляющей пластины 8.
Работа механизма привода высоковольтного выключателя происходит следующим образом.
При подаче постоянного тока на катушку 3 в ней возникает магнитное поле, направленное согласно с магнитным полем постоянного магнита 5 в рабочий зазор, в результате чего якорь перемещается в сторону уменьшения рабочего зазора к нулю до упора с направляющей пластиной 8 и через рычаг промежуточного вала выключателя включает его, а при снятии рабочего напряжения с катушки якорь 1 удерживается в притянутом положении энергией магнитного поля постоянного магнита 5, при этом выключатель остается во включенном положении. Для отключения выключателя (фиг. 2) необходимо подать на катушку напряжение обратной полярности. Возникающий магнитный поток катушки при этом направлен встречно магнитному потоку постоянного магнита и компенсирует его действие, уменьшая удерживающее усилие. Под воздействием энергии сжатых пружин поджатия вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) и отключающей пружины выключатель отключается, а якорь перемещается в противоположное положение до упора с нижней опорной плитой 6. В режиме удержания якоря результирующая сила магнитного поля постоянных магнитов составляет более 2000 Ньютон. Такое усилие обеспечивает надежную фиксацию ВДК во включенном положении, в том числе в условиях значительных вибраций и ударов.
В данной конструкции применен постоянный магнит (1) из сплава железо-алюминий-никель-кобальт (альнико), который обладает высокой коррозионной устойчивостью, большим значением индукции магнитного поля и стабильностью при более высоких температурах. Увеличение значения индукции магнитного поля обеспечивает большую силу, действующую на якорь, и как следствие, меньшее время включения и отключения выключателя.
Таким образом, предложенный механизм привода вакуумного высоковольтного выключателя за счет упрощение конструкции и применения новых материалов обладает более простой и надежной конструкцией и увеличенным быстродействием по сравнению с аналогами.