електромагнітний привід вакуумного вимикача

  1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Винахід відноситься до електротехніки, до електромагнітних приводів вакуумних високовольтних вимикачів. Технічний результат полягає в зменшенні в кілька разів потужності споживання котушок відключення і підвищенні надійності, а також у виключенні при відключенні приводу попередньо заряджених конденсаторів. Електромагнітний привід виконаний з шіхтованного муздрамтеатру, котушок включення і відключення, якоря і постійних магнітів. Електромагнітний привід оснащений двома магнітними засувками, які утримують якір в двох його крайніх положеннях завдяки дії постійних магнітів. Якір має два торцевих робочих зазору: один біля лівого торця, а інший біля правого торця, електромагнітний привід має кілька гальванічне не пов'язаних між собою котушок відключення номінальною потужністю не більше 0,33 кВт кожна. Біля одного торця в зоні котушок відключення є додатково два бічних робочих зазору. Магнітна провідність бічних робочих зазорів в кілька разів більше від магнітної провідності торцевого робочого зазору. 3 мул. Винахід відноситься до електротехніки, до електромагнітних приводів вакуумних високовольтних вимикачів

Винахід належить до електротехніки, в даному випадку до електромагнітних приводів вакуумних високовольтних вимикачів.

Відомі електромагнітні приводи складаються з електромагніта (соленоїда) і механічного утримуючого пристрою. [1].

Недоліком таких приводів є їх велика маса і многозвенная система кінематичного з'єднання від штока якоря електромагнітного приводу до тяг механізмів підтискання вакуумних дугогасильних камер.

Нове покоління вакуумних вимикачів має приводную частина з електромагнітними приводами і утримують пристроями на постійних магнітах.

За найбільшою кількістю істотних ознак подібних до ряду важливих ознак запропонованого винаходу за прототип прийнятий електромагнітний привід вакуумного вимикача серії ВР1 підприємства ВАТ "РЗВА" м.Рівне (Патент України № 35013А; 15.03.2001. Бюл. № 2, 2001).

Прототип, як і винахід, складається з котушок управління (включення і відключення), якоря, напрямних і постійних магнітів, в якому за допомогою котушок включення і відключення якір приводу переміщається з одного крайнього положення в протилежне, при цьому постійні магніти двохпозиційного електромагнітного приводу утворюють дві магнітні ланцюги, так звані "магнітні засувки", в яких надійно фіксується якір. При цьому якір електромагнітного приводу в двох крайніх положеннях ( "включено" і "відключено") утримується магнітним полем двох постійних магнітів. Операції "включення" або "відключення" відбуваються тільки тоді, коли сили утримання постійних магнітів будуть анульовані порушенням однієї з котушок електромагнітного приводу. При цьому постійні магніти встановлені з орієнтацією однойменних полюсів в сторону якоря, який розміщений між цими постійними магнітами, співвісно з котушками включення і відключення, а також з торцевих зазором щодо муздрамтеатру в одній з котушок в залежності від положення якоря. Прототип при мінімальних масо-габаритних параметрах має відносно невеликий струм включення, високий ресурс і надійність. Недолік прототипу полягає в тому, що його електромагніт містить одну котушку відключення, причому ця котушка споживає відносно велику потужність - понад 4 кВт, в той час як існуючі вимикачі мають один або більше електромагнітів відключення, котушки яких мають номінальну потужність не більше 0,33 кВт . Для адаптації прототипу в сучасних вимикачах харчування потужної котушки відключення його електромагніту здійснюється від попередньо заряджених конденсаторів. Для забезпечення відключення вимикача в експлуатації необхідно весь час підтримувати ці конденсатори в зарядженому стані. У разі тривалого (більше 10 годин) відсутності напруги живлення цих конденсаторів може статися їх саморозряд і вимикач не зможе відключитися. Для запобігання саморазряда в таких випадках в експлуатації використовують різні технічні пристрої, які підживлюють конденсатор від інших джерел енергії. Все це ускладнює конструкцію вимикача і знижує його надійність. Крім того, наявність у аналога лише однієї котушки відключення ускладнює схему вимикача, який має кілька гальванически розділених ланцюгів відключення, в тому числі ланцюгів струмового захисту, які живляться від трансформаторів струму за схемою з дешунтуванням. У зв'язку з цим ускладнюється тестування справності вторинних ланцюгів вимикача засобами автоматичного контролю. Ще один недолік прототипу полягає в тому, що вимикач, в якому він вбудований, містить конденсатор великої ємності, як джерело небезпечної напруги, що зберігається тривалий час після його від'єднання від мережі при технічному обслуговуванні вимикача.

В основу винаходу поставлена ​​задача створення електромагнітного приводу вакуумного вимикача, в якому його конструкція дозволяла б використовувати кілька гальванічне не пов'язаних між собою котушок відключення, а також знизити потужність споживання кожної котушки відключення до величини не більше 0,33 кВт.

Поставлена ​​задача вирішується тим, що в електромагнітному приводі вакуумного вимикача, виконаному з шіхтованного магніпровода і містить якір, встановлений з можливістю переміщення з одного крайнього положення в протилежне, два постійних магніту, встановлених на середній частині муздрамтеатру симетрично, по обидва боки від якоря і орієнтованих однойменними полюсами в сторону якоря, котушки включення і відключення, встановлені співвісно з якорем, і дві магнітні засувки, виконані з можливістю утримання якоря обох його крайніх положеннях силою тяжіння до магнітопроводу в результаті дії постійних магнітів, причому одна магнітна засувка виконана у вигляді двох симетричних магнітних ланцюгів включення і утримує якір у включеному положенні, а інша - у вигляді двох симетричних магнітних ланцюгів відключення і утримує якір в відключеному положенні, відповідно до винаходу, він має одну або більше гальванічне не пов'язаних між собою котушки відключення, а також в кожній магнітного ланцюга відключення, крім торцевого робочого зазору, між то цом якоря і магнітопроводом є додатковий бічний робочий зазор між бічною поверхнею якоря і магнітопроводом, причому у включеному положенні електромагнітного приводу магнітна провідність бокового робочого зазору в кілька разів перевищує магнітну провідність зазначеного торцевого робочого зазору.

Зазначені технічні ознаки запропонованого електромагнітного приводу вакуумного вимикача належать до суттєвих тому, що їх сукупність забезпечує позитивний технічний результат, тобто вони знаходяться в причинно-наслідкового зв'язку з цим результатом. Так, наявність в магнітному колі відключення електромагнітного приводу, крім торцевого робочого зазору, додатково бокового робочого зазору (у аналога немає бокового робочого зазору) призводить до збільшення сумарної магнітної провідності цих робочих зазорів, оскільки вони утворюють паралельно з'єднані гілки в магнітному колі відключення. В силу того, що у включеному положенні електромагнітного приводу магнітна провідність бокового робочого зазору в n разів більше магнітної провідності торцевого робочого зазору, сумарна магнітна провідність магнітної ланцюга відключення збільшилася приблизно в n + 1 раз в порівнянні з аналогом, у якого немає бічних робочих зазорів. А це в свою чергу дозволяє зменшити в n + 1 раз магніторушійних силу (далі по тексту М.Д.С.) котушки відключення (в порівнянні з аналогом) для забезпечення такого ж, як у аналога, ослаблення магнітного потоку і сили магнітної засувки, яка утримує електромагнітний привід у включеному стані. Як відомо, зменшення М.Д.С. котушки в n + 1 раз дозволяє зменшити в n + 1 раз площа перетину дроту, яким намотана ця котушка, а отже, збільшити в n + 1 раз кількість витків при збереженні площі перетину котушки. Тобто активний опір котушки відключення може бути збільшено в (n + 1) 2 раз. Так як котушки електромагніта з магнітними засувками розраховані тільки на постійний струм, то в результаті збільшення опору котушки в (n + 1) 2 раз маємо зменшення струму споживання і потужності котушки відключення також в (n + 1) 2 раз. Так в електромагнітному приводі, вбудованому в однополюсний вимикач, при n = 4 потужність котушки відключення була зменшена в 25 разів порівняно з аналогом і становила 0,22 кВт.

Інший істотний технічна ознака полягає в тому, що запропонований електромагнітний привід вакуумного вимикача може містити кілька гальванічне не пов'язаних між собою котушок відключення. Це дає можливість здійснити відключення електромагнітного приводу незалежно будь-якої з цих котушок. Гальванічна розв'язка цих котушок дозволяє використовувати різні джерела живлення цих котушок, в тому числі і трансформатори струму. Невелика потужність (менше 0,33 кВт) споживання котушок відключення дозволяє здійснювати їх харчування безпосередньо (без конденсатора) від малопотужних оперативних ланцюгів харчування існуючих розподільних пристроїв.

Все це істотно підвищує надійність електромагнітного приводу вакуумного вимикача, спрощує його електросхему, підвищує безпеку обслуговування (не використовуються конденсатори великої ємності як джерело небезпечної напруги).

Інші цілі і переваги даного винаходу стануть зрозумілі з наступного детального опису прикладів його виконання і креслень, на яких:

на фіг.1 зображений електромагнітний привід у включеному положенні;

на фіг.2 - схема циркуляції магнітних потоків при включенні електромагнітного приводу;

на Фіг.3 - схема циркуляції магнітних потоків при відключенні електромагнітного приводу.

Електромагнітний привід (фіг.1) складається з магнітопровода 1, двох постійних магнітів 2, якоря 3, напрямних 4 і 5, котушок відключення 6, котушки включення 7 і вставки 8. Якір 3 має можливість рухатися в осьовому напрямку в направляючих 4 і 5 до упору в муздрамтеатр 1 правим торцем (як показано на фіг.1), або лівим торцем. Конструкція електромагнітного приводу утворює дві симетричні магнітні ланцюги включення і дві симетричні магнітні ланцюги відключення, контури яких показані на фіг.1 жирними лініями. Контури магнітних ланцюгів включення пронизують котушку включення, а контури магнітних ланцюгів відключення пронизують все котушки відключення. При знеструмлених котушках включення і відключення в цих магнітних ланцюгах джерелами М.Д.С є тільки постійні магніти.

У магнітних ланцюгах включення електромагнітний привід має торцевої робочий зазор між торцем якоря (на фіг.1 правий торець якоря) і магнітопроводом.

У магнітних ланцюгах відключення електромагнітний привід має торцевої робочий зазор між іншим торцем якоря (на фіг.1 лівий торець якоря) і магнітопроводом, а також додатково бічні робочі зазори між бічними поверхнями якоря і магнітопроводом. У включеному положенні електромагнітного приводу, показаному на фіг.1, магнітна провідність бічних робочих зазорів в кілька разів більше магнітної провідності торцевого робочого зазору, що забезпечується меншою (в кілька разів) довжиною бічного робочого зазору від торцевого робочого зазору при відповідних площах перетину цих зазорів.

При знеструмлених котушках включення і відключення в магнітних ланцюгах відключення циркулюють магнітні потоки Ф1 (фіг.1), а в магнітних ланцюгах включення - магнітні потоки Ф2. Ці потоки є результатом дії постійних магнітів.

Включення електромагнітного приводу відбувається так. При подачі в котушку включення постійного струму в напрямку, показаному на фіг.2, в електромагніт додатково виникають магнітні потоки Ф3 і Ф4, що підсилюють дію магнітного потоку Ф2, що збільшує силу тяги якоря вправо. Одночасно магнітний потік Ф3 послаблює дію магнітного потоку Ф1, що зменшує силу магнітної засувки на лівому торці якоря. В результаті якір 3 (фіг.1) переміщається в крайнє праве (включене) положення до упору в муздрамтеатр 1. Після цього котушка включення знеструмлюється, але якір утримується у включеному положенні силою магнітної засувки, що діє на правий торець якоря.

Відключення електромагнітного приводу відбувається так. При подачі в будь-яку котушку відключення постійного струму в напрямку, показаному на Фіг.3, в електромагніт додатково виникають магнітні потоки Ф5, Ф6 і Ф7. Магнітний потік Ф7 підсилює дію магнітного потоку Ф1 і збільшує силу тяги якоря вліво. Одночасно магнітні потоки Ф5 і Ф6, циркулюючи через магнітні ланцюги включення, послаблюють дію магнітного потоку Ф2, що зменшує силу магнітної засувки на правому торці якоря. Величина магнітного потоку Ф6, що проходить через бічний робочий зазор, значно більше від величини магнітного потоку Ф5, що проходить через лівий торцевої робочий зазор, внаслідок різних величин магнітної провідності цих робочих зазорів. Тому дія магнітного потоку Ф6 (а отже, наявність бічного робочого зазору) в процесі відключення вимикача є домінуючим.

Після зменшення сили магнітної засувки якір електромагнітного приводу під дією переважаючих сил пружини відключення вимикача і пружин підтискання вакуумних камер полюсів вимикача, спрямованих вліво, переміщується в крайнє ліве (відключене) положення до упору в муздрамтеатр. Після цього котушка відключення знеструмлюється, а якір утримується в відключеному положенні силою магнітної засувки, що діє на його лівий торець.

Такий електромагнітний привід розроблений в ТОВ Такий електромагнітний привід розроблений в ТОВ   Високовольтний союз - Україна Високовольтний союз - Україна ". Електромагнітний привід має дві гальванічне не пов'язаних між собою котушки відключення, кожна з яких розрахована на номінальну потужність 0,22 кВт, що дає можливість здійснювати відключення електромагнітного приводу по двох незалежних один від іншого каналах невеликої потужності безпосередньо від існуючих розподільних пристроїв. У приводі не використовуються попередньо заряджені конденсатори. Все це дозволило підвищити надійність і безпеку обслуговування приводу, а також значи Єльне спростити електричну схему вторинних ланцюгів вимикачів, в яких використовуються такі приводу.

Джерело інформації

1. Афанасьєв В.В., Якунін Е.Н. «Приводи до вимикачів і роз'єднувачів високої напруги». Л .: "Вища школа". Ленінградське відділення. 1982 р

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Електромагнітний привід вакуумного вимикача, виконаний з шіхтованного магніпровода і містить якір, встановлений з можливістю переміщення з одного крайнього положення в протилежне, два постійних магніту, встановлених на середній частині муздрамтеатру симетрично, по обидва боки від якоря і орієнтованих однойменними полюсами в сторону якоря, котушки включення і відключення, встановлені співвісно з якорем, і дві магнітні засувки, виконані з можливістю утримання якоря в обох його крайніх положеннях силою прит яженія до магнітопроводу в результаті дії постійних магнітів, причому одна магнітна засувка виконана у вигляді двох симетричних магнітних ланцюгів включення і утримує якір у включеному положенні, а інша - у вигляді двох симетричних магнітних ланцюгів відключення і утримує якір в відключеному положенні, що відрізняється тим, що він має одну або більше гальванічне не пов'язаних між собою котушок відключення, а також в кожній магнітного ланцюга відключення, крім торцевого робочого зазору між торцем якоря і магнітопроводом, є допо даткові бічній робочий зазор між бічною поверхнею якоря і магнітопроводом, причому у включеному положенні електромагнітного приводу магнітна провідність бокового робочого зазору в кілька разів перевищує магнітну провідність зазначеного торцевого робочого зазору.