Швидкодіючий привод вимикача постійного струму

1. Быстродействующий привод выключателя постоянного тока, содержащий магнитную систему с токовой обмоткой, якорь, толкатель якоря, расположенный между якорем и контактодержателем подвижных контактов выключателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен короткозамкнутой обмоткой, двумя дополнительными толкателями и изоляционной колодкой, магнитная система выполнена Ш-образной, в среднем стержне магнитной системы выполнено сквозное отверстие, в котором свободно расположен толкатель якоря, короткозамкнутая обмотка установлена на среднем стержне между токовой обмоткой и основанием магнитной системы, в котором симметрично относительно сквозного отверстия в среднем стержне выполнены два сквозных отверстия так, что свободно установленные в этих отверстиях дополнительные толкатели имеют возможность взаимодействия с короткозамкнутой обмоткой, подпружиненной относительно основания магнитной системы, на выступающей из сквозного отверстия части толкателя якоря свободно установлена изоляционная колодка с возможностью взаимодействия одной стороной с контактодержателем подвижных контактов выключат е ля , а д р у го й с т о р о н о й - с дополнительными толкателями. 2. Привод по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что расстояние между средним и крайними стержнями Ш-образной магнитной системы в месте расположения короткозамкнутой обмотки выполнено меньшим, чем в месте расположения токовой обмотки. С > ю Изобретение относится к области низковольтных электрических аппаратов защиты постоянного тока и предназначено, в основном для защиты полупроводниковых преобразователей. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является электромагнитный привод с токовой обмоткой с непосредственным воздействием якоря на подвижный мостиковый контактодержатель главных контактов через толкатель ктокоограничивающим выключателям фирмы АЭГ. Недостатком этого привода является малое быстродействие вследствие запаздывания движения подвижного контактодержателя после достижения тока уставки, поскольку необходим выбор зазора между толкателем и подвижным контактодержателем, а также вследствие присущей электромагнитным приводом меньшей скорости из-за повышенной массы якоря Уменьшение зазора до нуля невозможно вследствие уменьшения нажатия на контакты при увеличении тока. Увеличение же силы контакт о ш О 12670 ной пружины приводит к уменьшению быст родействия. Уменьшение массы якоря огра ничено насыщением магнитной системы и, следовательно, ведет к уменьшению силы и быстродействия. 5 В осиаву изобретения поставлена зада ча создания быстродействующего привода выключателя постоянного тока, в котором за счеттого,чтоиаконтактодержатель подвиж ных контактов действуюттолкатели коротко- 10 замкнутой обмотки, а затем толкатель ядра, а также за счет применения со вмещенной магнитной системы, достигается повыше ние быстродействия привода при ограни ченных габаритах и стоимости. 15 Задача изобретения решается тем, что быстродействующий привод выключателя постоянного тока, содержащий магнитную систему с токовой обмоткой, якорь, толка тель якоря, расположенный между якорем и 20 контактодержателем подвижных контактов, согласно изобретению, он снабжен короткозамкнутой обмоткой, двумя дополнительны ми толкателями и изоляционной колодкой, магнитная система выполнена Ш-образной, 25 в среднем стержне магнитной системы вы полнено сквозное отверстие, в котором сво боди о расположен толкатель якоря, коррткозамкпутая обмотка установлена на среднем стержне между токовой обмоткой и 30 основанием магнитной системы, в котором симметрично относительно сквозного от верстия в среднем стержне выполнены два сквозных отверстия так, что свободно уста новленные в этих отверстиях дополиитель- 35 ные толкатели имеют о оз можи ость взаимодействия с короткозамкнутой обмот кой, подпружиненной относительно основа ния магнитной системы, на выступающей из сквозного отверстия части толкателя якоря 40 свободно установлена изоляционная колод ка с возможностью взаимодействия одной стороной с контактодержателем подвижных контактов выключателя, э другой стороной с дополнительными толкателями. Расстоя- 45 ниє между средним и крайними стержнями Ш-образной магнитной системы в месте рас положения короткозамкнуюп обмотки вы полнено меньшим, чем о месте расположения токовой обмотки. 50 Именно за счет того.чтонзконтрктодержатель подвижных контактов действуют толкатели короткозамкнутой обмотг', а затем толкатель якоря,достигается п мыше-нив быстродействия привода при 55 ограниченных габаритах и стоимости. На фиг.1,2 и 3 представлены проекции конструкции предлагаемого привода ч отключенном состоянии выключатель: на фиг.А и 5 - то же, во включенном состоянии выключателя при величине тока в токовой катушке, меньшей тока уставки; на фиг.6 графики изменения переменных величин. Привод быстродействующего выключателя постоянного тока (фиг, 1,2 и 3) содержит неподвижную магнитную систему I Ш-образной формы, неподвижную токовую обмотку 2 прямоугольного сечения, намотанную преимущественно медной лентой, подвижный якорь 3, толкатель якоря 4, свободно проходящий через сквозное отверстие по центру среднего стержня неподвижной магнитной системы, пружину растяжения 5, неподвижный упор 6, подвижную кораткозамкмутую обмотку 7 прямоугольного сечения, скобы 8, жестко соединенные с подвижной короткозамкнутой обмоткой 7, пружины сжатия 9, неподв иж ные упоры 10, д о л о л н ите л ь н ы е толкатели 11, проходящие свободно через сквозные отверстия неподвижной магнитной системы, изоляционную колодку 12 с отверстием по центру, через которое свободно проходит толкатель якоря 4. Контактная система выключателя содержит контактодержатель 13 с подвижными контактами, выполненный в виде мостика; пружину сжатия 14, осуществляющую контактное нажатие, обойму 15. связанную ки нематически с механизмом свободного расцепления выключателя, контактодержателя 16 неподвижных контактов с выводными шинами. На чертежах не показаны направляющие для движения якоря 3 и короткозамкнутой обмотки 7, детали крепления магнитной системы 1 и обмотки 2, механизм свободного расцепления и его связь с обоймой 15. Длина толкателя 4 может быть выбрана из условия обеспечения необходимого раствора главных контактов при притянутом якоре 3 и неподвижной магнитной системе 1. Токовая обмотка 2 соединена последовательно с контактами контактной системы. В отключенном состоянии выключателя (фиг. 1,2 и 3) обойма 15 вместе с контактодержателем 13 и пружиной 14 отведена от неподвижных контактов. Якорь 3 пружиной растяжения 5 поджат к упору 6, короткозамкнутая обмотка 7 пружинами сжатия 9 через скобы 8 поджата к магнитной системе 1. Толкатели 11 вместе с изоляционной колодкой 12 находятся в верхнем положении. Колодка 12 и контактодержатель 13 могут быть взаимно расположены с воздушным зазором или касаться друг друга. Толкатели 11 и колодка 12 могут быть либо соединены жестко, либо касаться друг Друга. 12670 Постоянный ток, проходящий по токовой обмотке 2, создает в магнитной системе 1 магнитный поток Ф, проходящий по центральному стержню и далее параллельно по крайним стержням и через воздушные зазо- 5 ры между крайними стержнями и концами якоря 3 через воздушный зазор между якорем 3 и центральным стержнем. На якорь 3 действует электромагнитная сила F3M, притягивающая его к неподвижной 10 магнитной системе. Значение силы пружины растяжения 5 выбирается из условия отрыва якоря 3 от упора 6 при токе уставки выключателя. Разность сил пружины сжатия 14 и пру- 15 жин сжатия 9 равна силе контактного нажатия, определяемого по условиям нагрева контактов при протекании номинального тока. При включении и отключении номиналь- 20 ного тока и изменении магнитного потока Ф в короткозамкнутой обмотке 7 наводится ток І2, что приводит к возникновению силы Fn. направленной в сторону толкателей 11. Выбором параметров привода обеспечивается 25 отсутствие размыкания контактов и недопустимого по условиям их нагрева уменьшения кратковременно силы контактного нажатия. При возникновении в защищаемом вы- 30 ключателем преобразователе короткого замыкания происходит увеличение тока И в токовой обмотке 2 и потока Ф с повышенной скоростью, что вызывает резкое увеличение тока І2 в короткозамкнутой обмотке 7 и соот- 35 ветственно силы Fn, а также силы F3M {фиг.4). Поскольку между толкателем 4 и контактодержателем 13 подвижных контактов имеется зазор и сила Fn больше F3 M на начальном этапе роста тока короткого замы- 40 кания, то размыкание контактов происходит под действием толкателей 11. Повышенное значение силы Fn на начальном этапе обусловлено наведением в короткозамкнутой обмотке 7 тока І2 прибли- 45 женно равным hWi, где Wi - число витков токовой обмотки 2. На фиг.6 показано качественное изменение сил Fn и F3M, токов И иІ2 перемещения бі короткозамкнутой обмотки 7, перемеще- 50 ния (5г якоря 3 и перемещения с5к контактов. При ограничении тока И электрической дугой, возникающей между размыкающимися контактами , происходит уменьшение 55 скорости изменения тока И и, соответственно, уменьшение тока І2 и силы Fn. Это приводит к уменьшению скорости перемещения контактов иг.2 Фиг 7' 4 1 ------ ґ і 4 71 ці і —S 12670 .6 Упорядник Замовлення 4077 Техред М.Моргентал Коректор М.Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101