КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИВОД ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
COMBINED DRIVE OF DC SWITCH

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре постоянного тока, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного тока.
Электромагнитные приводы, отключающиеся при уменьшении магнитного потока магнитной системы, известны из следующих источников:
1. Патент RU №2239253, 2003 г.;
2. Патент RU №2334299, 2007 г.;
3. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М.: - Л.: Энергия, 1964, стр.55-57.
Электромагнитный привод выключателя автоматического по патенту RU №2239253, 2003 г. содержит магнитопровод с катушкой управления, главный якорь и якорь свободного расцепления, отключающую пружину и пружину свободного расцепления. Включение выключателя осуществляется при подаче на катушку управления соответствующего напряжения питания. Под действием магнитных сил якорь свободного расцепления и главный якорь притягиваются к магнитопроводу. Выключатель становится в предвключенное положение. Через 0,5 с ток в катушке уменьшается с включающего до удерживающего тока. Якорь свободного расцепления не может удерживаться в притянутом положении к магнитопроводу и под действием усилий пружины свободного расцепления отпадает. При этом контакты замыкаются - выключатель приведен во включенное положение. Отключение привода при протекании аварийного тока осуществляется при обесточивании катушки управления. Главный якорь под действием усилий отключающей пружины отпадает от магнитопровода, при этом контакты выключателя размыкаются.
Недостатком такого привода является замедление в процессе отключения, так как в магнитопроводе сохраняется остаточная намагниченность от удерживающего тока, которая в начальный момент отключения стремится удержать главный якорь в притянутом к магнитопроводу положении. Собственное время срабатывания такого привода составляет 0,006 с.
Индукционно-динамические приводы, отключающиеся при разряде заряженного конденсатора на катушку, и при отбросе короткозамкнутого витка под действием наводимого тока в нем противоположного направлению тока в катушке, известны из следующих источников:
1. Патент RU №2076373, 1994 г.;
2. Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Тяговые и трансформаторные подстанции» и «Городской электрический транспорт» для студентов специальности 101800 - «Электроснабжение железных дорог». / Составитель В.Н.Яковлев. - Самара: СамИИТ, 2001, - стр.19-25.
Привод по второму источнику содержит магнитопровод с катушкой управления, главный якорь, отключающую пружину и механизм свободного расцепления, состоящий из магнитопроводящей скобы, якоря и пружины.
Включение выключателя с таким приводом осуществляется с помощью катушки управления. Главный якорь удерживается в притянутом положении при помощи магнитного потока, создаваемого постоянным током в катушке, которая выполняет функции и удерживающей, и включающей катушки. Отключение выключателя при протекании аварийного тока происходит при обесточивании катушки. При этом главный якорь отпадает от магнитопровода, контакты выключателя размыкаются.
Недостатком этого привода является наличие дополнительного устройства (индукционно-динамического привода - ИДП) для обеспечения быстродействия выключателя. Дополнительное устройство требует дополнительного пространства для размещения его и дополнительных механизмов, связывающих систему контактов с приводом и ИДП. Таким образом, функцию включения осуществляет электромагнитный привод, а отключения - устройство индукционно-динамического привода, состоящее из диска, катушки, тяги и рычага.
Изобретение решает задачу создания простого по конструкции и компактного привода с высоким быстродействием.
Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении быстродействия при отключении привода и уменьшении его габаритов.
Сущность изобретения заключается в том, что на главном якоре неподвижно закреплен медный короткозамкнутый виток и расположен соосно с дополнительной катушкой, которая установлена в магнитопроводе. Такое исполнение главного якоря обеспечивает существенное быстродействие привода, при этом уменьшаются массогабаритные показатели устройства, приводящего контакты во включенное и отключенное положение.
Изобретение поясняется примером выполнения выключателя. На фиг.1 чертежа показан патентуемый выключатель во включенном положении; на фиг.2 - то же, в предвключенном положении; на фиг.3 - то же, в отключенном положении.
Комбинированный привод содержит магнитопровод 1 с катушкой 2 управления, главный якорь 3 и якорь свободного расцепления 4, отключающую пружину 5 и пружину 6 свободного расцепления. На главном якоре 3 неподвижно закреплен медный короткозамкнутый виток 7. На магнитопроводе 1 установлена дополнительная катушка 8 таким образом, что ее расположение соосно с короткозамкнутым витком 7. Подвижный контакт 9 и неподвижный контакт 10 связаны с главным якорем 3 привода через тягу 11 и пружину 6 свободного расцепления. Отключающая пружина 5 установлена с возможностью воздействия на главный якорь 3. Тяга 11 свободным концом упирается в упор 12, который закреплен в оси планки 13 с возможностью прямоходового движения.
Работа привода осуществляется следующим образом.
При включении привода по катушке 2 управления протекает включающий ток. Якорь 4 свободного расцепления и главный якорь 3 под действием магнитного потока, создаваемого током катушки 2 управления, притягиваются к магнитопроводу 1. Подвижный контакт 9 поворачивается в сторону включенного положения, но не замыкается с неподвижным контактом 10, остановившись в предвключенном положении, при этом тяга 11 упирается в упор 12. Затем включающий ток катушки 2 управления переводится на удерживающий ток, значительно меньший по величине. Якорь 4 свободного расцепления не может удерживаться в притянутом к магнитопроводу 1 положении и под действием усилий пружины 6 свободного расцепления отпадает. При этом подвижный контакт 9 замыкается с неподвижным контактом 10. Выключатель включен. При протекании аварийного тока в дополнительную катушку 8 поступает импульс от системы управления выключателем. При этом в медном короткозамкнутом витке 7 индуктируются токи обратного направления. Взаимодействие этих токов с полем дополнительной катушки 8 приводит к отталкиванию от катушки 8 главного якоря 3 и через тягу 11 подвижный контакт 9 отпадает от магнитопровода 1.
Таким образом, за счет неподвижной установки на главном якоре медного короткозамкнутого витка, который расположен соосно дополнительной катушке, достигнуто быстродействие привода и уменьшение его габаритов.