Пристрій для компенсації змінного магнітного моменту струмів

Корисна модель належить до пристроїв для компенсації магнітного поля струмів і може бути використаний в електроустаткуванні, до якого пред'являються вимоги за рівнем змінного магнітного поля. Зокрема, у розподільних пристроях, автоматичних вимикачах, напівпровідникових перетворювачах, які застосовуються на електростанціях і судах з немагнітним корпусом. За умови, що вимоги по магнітному полю пред'являються в області простору, віддаленої від електроустаткування на відстань більше трьох-п'яти габаритів, для зниження магнітного поля досить компенсувати просторовий вектор магнітного моменту. Відомий пристрій для компенсації зовнішнього магнітного поля, що містить три послідовно з'єднані котушки, поздовжні осі яких розташовані в просторовій площині під кутом 120° один до одного, і два феромагнітних осердя, розташованих у дво х із трьох котушок [1]. Недоліками пристрою є складна конструкція й обмежені функціональні можливості, пов'язані з великим числом котушок і осердь, а також зниження ефективності компенсації магнітного моменту у випадку, коли один з компонентів вектора магнітного моменту перпендикулярний площини осей котушок. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті є пристрій для компенсації магнітного моменту струмів електроустаткування [2]. Він містить циліндричну котушку, осердя з феромагнітного матеріалу і додаткові феромагнітні елементи, установлені на кінцях (торцях) осердя. Магнітний момент такого пристрою являє собою вектор, що спрямований у просторі по осі котушки і складається з двох складових: власного магнітного моменту котушки зі струмом і додатковим магнітним моментом від намагніченості осердя. Додаткові феромагнітні елементи збільшують намагніченість на торцях осердя, поліпшуючи використання матеріалу осердя. Недоліком цього електромагніта є те, що при компенсації довільного просторового вектора магнітного моменту електроустаткування його функціональні можливості обмежені, по суті, однією компонентою магнітного моменту, що створюється електромагнітом по осі котушки, що збігає з осями феромагнітного осердя і додаткових феромагнітних елементів. Мета корисної моделі - розширення функціональних можливостей пристрою для компенсації вектора магнітного моменту довільного просторового напрямку, створюваного змінними струмами. Поставлена мета досягається тим, що в пристрої для компенсації змінного магнітного моменту струмів, що містить котушк у, феромагнітне осердя й, принаймні, один додатковий феромагнітний елемент, установлений на його торці, додатковий феромагнітний елемент виконаний у вигляді стрижня, вісь якого ортогональна осі феромагнітного осердя і перетинає її, а центр - віддалений від цієї осі. На Фіг.1 зображений пристрій для компенсації магнітного моменту стр умів; на Фіг.2 - діаграма магнітних моментів електромагніта, що пояснює поворот у просторі вектора магнітного моменту електромагніта; на Фіг.3 варіант виконання електромагніта з двома додатковими феромагнітними стрижнями. Електромагніт на Фіг.1 містить котушку 1, осердя 2 з феромагнітного матеріалу, на торці 3 якого встановлений один додатковий феромагнітний елемент, виконаний у вигляді стрижня 4, вісь якого 5 перетинає вісь 6 осердя 2, причому осі 5 і 6 ортогональні, а центр 7 стрижня 4 віддалений від осі 6. Точка 7 розбиває стрижень 4 на дві ділянки 8 і 9, намагнічування яких відбувається протилежно спрямованими магнітними потоками від поля котушки 1. Вектори магнітних моментів котушки 1 і осердя 2 збігаються по напрямку і підсумовуються арифметично. Оскільки центр стрижня розташовується несиметрично щодо осі намагнічуючого поля, сумарна намагніченість стрижня 4 відмінна від нуля. Вектор намагніченості визначається намагніченістю більшої ділянки стрижня 8, що має більшу довжину й об'єм у порівнянні з ділянкою 9. Унаслідок цей вектор намагніченості стрижня (магнітний момент) спрямований по осі стрижня, убік зсуву точки його центра від осі симетрії, що збігає з віссю котушки. Векторна діаграма магнітних моментів пристрою, побудованих для діючих значень струмів, приведена на фіг. 2. Осі діаграми х і у спрямовані по осях 6 і 5. Вектор магнітного моменту Мх котушки 1 із осердям 2, спрямований по осі x. Обидві його складові, створювані струмом котушки і намагніченістю осердя, збігаються по напрямку і підсумовуються арифметично. Вектор магнітного моменту Му стрижня 4 спрямований по осі у і визначається геометричним підсумовуванням магнітних моментів його елементарних об'ємів. Намагнічування цих об'ємів феромагнітного стрижня здійснюється протилежно спрямованими магнітними потоками в поле котушки 1. Вектор магнітного моменту М пристрою дорівнює геометричній сумі двох складових Мх і Му. У результаті сумарний вектор повернений у просторі щодо осі котушки 1. Зміною напрямку струму в котушці 1 і напрямки і величини зсуву центру 7 стрижня 4 забезпечується регулювання, цього кута в площині ху у межах 0-360град. На фіг. 3 приведена конструкція пристрою компенсації з двома феромагнітними стрижнями. Другий феромагнітний стрижень 8 установлений на другому торці 9 осердя 1. Вісь 10 стрижня 8 та осі 5 і 6 відповідно стрижня 4 і осердя 2 ортогональні. Центр 11 стрижня 8 зміщений щодо осі котушки 1. Створювані стрижнями вектори магнітних моментів Му і Mz підсумовуються геометрично з вектором Мх магнітного моменту, створюваного котушкою 1 і осердям 2. При настроєних величинах компонентів результуючий вектор М магнітного моменту пристрою дорівнює М=Мх+Му+Mz і повернений у просторі на необхідний кут щодо осі котушки 1. Застосування друго го феромагнітного стрижня спрощує регулювання по напрямку в просторі результуючого вектора магнітного моменту пристрою у випадку, коли одна чи кілька конструкційних осей електроустаткування не збігаються з осями котушки і феромагнітних стрижнів. Таким чином, введення в пристрій компенсації одного чи двох феромагнітних стрижнів, орієнтованих ортогонально осі котушки і зміщених щодо її осі, забезпечує регулювання напрямку в просторі вектора магнітного моменту пристрою щодо осі котушки і, тим самим, розширює функціональні можливості пристрою для компенсації магнітного моменту струмів. 1. А.с. 1059631 СССР, МКИ Н01F13/00. Устройство для компенсации внешнего магнитного поля / В.И. Дегтярев (СССР). - №3443050/24-07; Заявлено 24.05.82; Опубл. 07.12.83, Бюл. №45. - 3с. 2. Коваленко А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. - М: Машиностроение, 1975. - 248с.