Електромагнітний пускач, патент РФ 2216806, ЛАММЕРС Оренд Ян Віллем

06.08.2015

електромагнітний пускач

Класи МПК:

H01F7/122 з допомогою постійного магніту

H01H51/01 реле, у яких якір утримується в одному положенні постійним магнітом і звільняється в результаті збудження обмотки, що створює магнітне поле протилежного напрямку

Малюнки до патенту РФ 2216806

Винахід відноситься до електромагнітного пускателю для переміщення контакту під включений або вимкнений стан, який містить стрижень, який приводить в рух контакти-контактор, який здатний переміщатися в подовжньому напрямі між першим положенням, відповідним вимкненому станом, і другим положенням, відповідним включеного стану, сердечник, який виготовлений з магнітомягкого матеріалу і з’єднаний з контактором, котушку включення, яка взаємодіє з сердечником, а також полюсную частина, яка виготовлена з магнітомягкого матеріалу, причому її поверхню, яка розташована з боку сердечника, у першому положенні контактора розташована на відстані повітряного проміжку від поверхні сердечника, яка проходить перпендикулярно до напрямку переміщення, а в другому положенні прилягає до згаданої поверхні сердечника, крім того, передбачено ярмо, яке виконано з магнітомягкого матеріалу, для замикання магнітного потоку котушки включення через полюсную частина і сердечник, а також постійний магніт для утримання контактора в першому положенні та пружина, яка попередньо натягує контактор у другому положенні у напрямку першого положення. Пускач цього типу відомий з Британської заявки на патент GB-A-2289374.

Є кілька початкових міркувань, які важливі для магнітних пускачів і пов’язані з надійністю перемикання і терміном служби вакуумного перемикача, що застосовується в мережах розподілу середньої напруги:

1. Включення має відбуватися швидко, так щоб ушкодження, заподіяні подгоранием контактних поверхонь, що є наслідком іскріння, було обмежено.

2. Підтримка включеного стану повинно досягатися з досить високим контактним тиском, тому що в іншому випадку зайве опір контактів призведе до розсіювання потужності між контактами, що може призвести до їх зварювання один з одним. Це відбувається, в першу чергу, при великих струмах короткого замикання.

3. Розмикання контактів повинно відбуватися з високим зусиллям, щоб розімкнути будь-які контакти, які можуть бути зварені разом.

4. Розмикання контактів також повинно відбуватися з великою швидкістю, щоб обмежити ступінь підгоряння контактів в результаті виникає дуги.

5. Для надійності дії приводного механізму слід передбачити мінімально можливу кількість компонентів. Пошкодження перемикача може бути в загальному пов’язане з пошкодженням приводного механізму.

6. Для того, щоб мати можливість максимально використовувати допустиме навантаження перемикання, іноді бажано зробити виключення в особливій точці характеристики струму або напруги. В трифазній системі цей момент перемикання може відрізнятися для кожної фази, і картина перемикання може також відрізнятися кожен раз в залежності від умов.

У минулому перші п’ять пунктів цих міркувань задовольнялися для механічних систем, які діяли на підставі енергії, накопиченої в пружинах. Ці системи також дозволяють досягати постійних затримок у часі. Тим не менше ці приводи все ж іноді дають збої.

Вищезгадана Британська заявка на патент належить до пускателю з двома стійкими станами, який працює з набором постійних магнітів, котушкою і пружиною. По мірі того, як струм подається на котушку, контакт переміщається в замкнутий, або включене стан. Магнітне поле котушки, порушену електричним струмом, орієнтована в тому ж напрямку, що і магнітне поле постійного магніту. Загальна магнітна сила полегшує збудження, що вимагає лише невеликого струму для приведення контактів у включений стан. У включеному стані пружина стискається, і контактор утримується на місці постійними магнітами. Поле постійних магнітів створює зусилля на контактор, яке більше, ніж сила пружини, і спрямована протилежно силі пружини. Після того, як включене стан контактів досягнуто, електричний струм у котушці може бути вимкнений.

Для того, щоб перемістити контакти в розімкнене, або вимкнений стан, в котушку подається імпульс електричного струму, генеруючи магнітне поле, яке спрямоване протилежно поля постійних магнітів. Зусилля на контактор, створюване полем постійних магнітів, таким чином частково компенсується, так що контактор, з одного боку, віджимається енергією, накопиченою в пружині, в положення, відповідне вимкненому станом, і, з іншого боку, сповільнюється деякою мірою залишковою силою, що створюється постійними магнітами.

Тому цей відомий пускач не відповідає вимогам, що накладаються винахідником, про те, що вимкнення повинно виконуватися швидко. Це може бути пояснено тим фактом, що магнітний потік, при русі цих контактів у вимкнений стан, зменшується дуже повільно у включеному стані контактів.

Час спрацьовування при включенні для пускача визначається як час від початку порушення котушки включення до моменту, в який контакти, наведені в рух пускачем, замикаються один з одним. У разі пускачів для приведення в рух контактів, які придатні для перемикання великих потужностей, час включення дуже велика і не повторюється. Завдяки високій самоіндукції котушки включення пускача, струм наростає повільно до максимально досяжного рівня. Якщо під час цього наростання струму сила натягу пускача досить велика, щоб подолати протидіючу силу, що має місце у вимкненому стані (як результат, між іншим, тертя пружини вимикання, температури і т.п.), рухома частина пускача, тобто контактор, починає переміщатися. Момент, в який це відбувається, залежить, між іншим, від допусків в силі струму і терті. Час включення, тобто час, з якого струм включається, до того, коли замикаються контакти дійсно, важко передбачити, і час включення тому змінно і не повторюється.

Завданням винаходу є створення пускача типу, згаданого у вступній частині, в якій вищезгадані проблеми усунені і за допомогою якого вакуумні перемикачі можуть включатися чи виключатися протягом регульованого часу, що робить можливим вимикати перемикачі дуже швидко, включати перемикачі в потрібний момент і при необхідності утримувати вакуумні перемикачі в двох стійких станах.

це завдання відповідно до першого аспекту винаходу вирішується тим, що є котушка вимикання, яка, для переміщення контактора з другого положення в перше положення, порушується, забезпечуючи компенсацію магнітного поля постійного магніту, принаймні, тимчасово, при цьому ланцюг магнітного потоку постійного магніту відокремлена від ланцюга магнітного потоку котушки включення.

Завдяки тому, що магнітні ланцюга постійного магніту і котушки включення розділені, шлях потоку постійних магнітів може бути коротше, так що можуть бути достатніми менші магніти, що призводить до того, що розміри пускача можуть бути меншими. Завдяки тому, що постійні магніти менше, їх вплив зберігається при вимиканні менший час, так що досягається висока швидкість вимикання. Більш того, згадане розділення потоків дозволяє оптимально використовувати котушку включення. Крім того, в пускачі згідно винаходу досягається висока енергія утримання у включеному стані.

Слід зазначити, що міжнародна заявка на патент WO 95/07542 описує бістабільні електромагнітний пускач, в якому використовуються постійний магніт, рухомий сердечник і дві котушки. Цей пускач також має недолік, що полягає в тому, що магнітний потік завжди замкнутий через постійний магніт, який діє як повітряний зазор для полів від котушок. В результаті цей відомий пускач недостатньо ефективний.

Додаткові удосконалення і втілення першого аспекту винаходу описані в підпунктах формули винаходу.

Далі, другий аспект винаходу відноситься до електромагнітного пускателю для переміщення контакту під включений або вимкнений стан, який містить контактор, який здатний переміщатися в подовжньому напрямі між першим положенням, відповідним вимкненому станом, і другим положенням, відповідним включеного стану, сердечник, який виготовлений з магнітомягкого матеріалу і приєднаний до контактору, котушку включення, яка взаємодіє з сердечником, а також полюсную частина, яка виготовлена з магнітомягкого матеріалу, причому її поверхню, яка розташована з боку сердечника, в першому положенні контактора розташована на відстані повітряного зазору від поверхні сердечника, яка проходить перпендикулярно до напрямку переміщення, а в другому положенні прилягає як можна ближче до згаданої поверхні сердечника, крім того, передбачено ярмо, яке виконано з намагничиваемого матеріалу, для замикання ланцюга магнітного потоку котушки включення через полюсную частина і сердечник. Новим є те, що є блокуючий пристрій, який діє на контактор, переміщується у замкнутий стан, коли контактор досягає першого положення, і розблокується після певного періоду часу після моменту, в який струм подається на котушку включення, причому цей період більше, ніж час наростання сили, що впливає на контактор, яка потрібна, щоб подолати протидіючу силу, що виникає в першому положенні контактора.

Винахід засноване на блокуванні рухомої частини, зокрема контактора, пускача в першому положенні, що призводить до того, що струм може наростати в наявній котушці включення, поки сила цього струму не стане достатньою для того, щоб рухома частина почала переміщатися миттєво, коли блокувальний пристрій буде розблоковано. Момент, в який починається рух, в цьому випадку визначається не силою струму в котушці включення, а розблокуванням блокуючого пристрою.

Додаткові удосконалення і втілення винаходу описані в підпунктах формули винаходу.

Винахід буде пояснено далі більш докладно з посиланням на креслення, на яких:

Фіг.1 показує перетин вздовж осі приводного стрижня пускача згідно винаходу у вимкненому стані пов’язаного контакту;

Фіг.2 показує вид збоку пускача по фіг.1;

Фіг.3 показує поперечний переріз пускача у включеному стані і

Фіг.4 показує вид збоку пускача, показаного на фіг.3;

Фіг.5 показує перетин вздовж осі контактора пускача згідно винаходу у вимкненому стані пов’язаного контакту, що має електромагнітне пристрій блокування;

Фіг.6 показує вид збоку пускача, показаного на фіг.5;

Фіг.7 показує поперечний переріз іншого варіанту втілення пускача згідно винаходу у включеному стані, містить механічний пристрій блокування;

Фіг.8 показує вид збоку пускача, показаного на фіг.7; і

Фіг. 9 показує графік струму включення відомого пускача і пускача згідно винаходу як функцію часу.

Втілення пускача згідно винаходу, яке показано на фігурах, містить контактор 1, який здатний переміщати контакт 2 в замкнутий, або включене стан (порівняй фіг.4) і в розімкнене, або вимкнений стан (порівняй фіг.2). Для цієї мети контактор встановлений так, щоб мати можливість переміщатися в подовжньому напрямку і може тому переміщатися між першим положенням, відповідним вимкненому станом контакту 2, і другим положенням, відповідним включеному станом контакту 2. У цьому втіленні контакт 2 укладений у так званому «вакуумному балоні».

Крім того, пускачі є пружина стиснення контакту 3, яка, у включеному стані контакту 2 (порівняй фіг.4), стиснута, таким чином стискаючи частини контакту 2 один з одним, щоб отримати бажане контактний тиск. Більше того, ця пружина стиснення контактів 3, в цьому включеному стані контакту 2, попередньо натягує контактор 1 в напрямку його першого положення.

Сердечник 4, який взаємодіє з набором включення котушок 5, приєднаний до контактору 1. Ці котушки 5 охоплюють сердечник і полюсную частина 6. Сердечник і полюсная частина виготовлені з намагничиваемых матеріалів. У першому положенні, а саме у вимкненому стані контакту 2, яке показано на фіг.1, ті поверхні сердечника 4 та полюсної частини 6, які направлені один до одного, мають між собою відстань повітряного зазору d. Коли пускач повинен бути переміщений з вимкненого стану, першого положення контактора 1, яке показано на фіг.1, під включене стан, друге положення контактора 1, яке показано на фіг.3, набір котушок 5 порушується протягом короткого періоду, в результаті чого сердечник 4 переміщається в напрямку полюсної частини 6 до тих пір, поки взаємно спрямовані один до одного поверхні цього сердечника і полюсної частини 6 не впруться один в одного так близько, як тільки можливо. В результаті попередньо стиснута пружина 3 стискається додатково, як показано на фіг.4.

Оскільки міркування ефективності використання енергії призводять до вибору короткої тривалості збудження, контактор повинен утримуватися в другому положенні проти сили пружини стиснення контактів 3. З цією метою забезпечено пристрій постійного магніту, який у показаному втіленні містить постійні магніти 7. Напрямок від північного полюса до південного цих постійних магнітів проходить в напрямку, перпендикулярному осі контактора 1. Ці постійні магніти 7 взаємодіють з якорем 8, який в показаному втіленні містить два елемента якоря 9, які проходять в поперечному напрямку до осі контактора та виготовлені з намагничиваемого матеріалу. Контактор утримується у включеному стані, другому положенні контактора 1, яке показано на фіг.3, за допомогою тяжіння між магнітом 7 і елементами якоря 9. На фіг.3 пов’язана ланцюг магнітного потоку II схематично показана суцільною лінією і для ясності намальована тільки для правого постійного магніту 7. Ланцюг магнітного потоку котушок 5 схематично показана тільки з правої сторони лінією I. Частини ярма, які, мабуть, описані нижче, гарантують, що ланцюги магнітного потоку I і II замкнені.

Ясно, що ланцюги магнітного потоку I, II включення котушок 5 і постійного магніту 7 відповідно повністю відокремлені один від одного.

Постійні магніти розташовані таким чином, що їх сила тяжіння незначна навіть з повітряним зазором, який менше, ніж 0,5 мм. В результаті вони не будуть впливати на рухи відключення пускача.

На противагу відомим пускачів утримує система пускача згідно винаходу, яка переважно використовується втіленні містить постійні магніти 7 і елементи якоря 9, сформована таким чином, що магнітний потік постійних магнітів двічі перетинає чинний повітряний зазор (порівняй ланцюг потоку II). В результаті досягається подвоєна сила утримання. При виключенні сила утримання по суті надає шкідливий вплив на рухи виключення. Однак у цій конструкції подвійний повітряний зазор означає, що сила, з якою постійні магніти впливають на якір при вимиканні, убуває дуже швидко по мірі збільшення повітряного зазору, так що це шкідливий вплив дуже швидко зникає.

Ланцюг магнітного потоку I включення котушок 5 проходить через осердя 4, полюсную частина 6 і ярма 10.

Пристрій постійного магніту також забезпечено потокопроводящими елементами 11, 12, які проводять магнітний потік у напрямку елемента якоря 9 і через нього.

Переважно ярма 10 і потоко-провідні частини 11, 12 виготовлені як єдине ціле, так що немає більш якої-небудь потреби в регулюванні між повітряними зазорами d1 d2 .

Крім того, сердечник 4 і елементи якоря 9 становлять єдиний блок, причому сердечник і елемент якоря з’єднані сполучної частиною 13. Ця сполучна частина 13 переважно має менший поперечний розмір, ніж сердечник 4 і елемент якоря 9.

Пускач вимикається котушкою вимикання 14, яка розташована таким чином, щоб збудження генерується в результаті магнітного поля протидіяв магнітного поля постійних магнітів. Збудження в імпульсній формі завжди достатньо. Енергія виключення забезпечується звільненням пружини стиснення контактів 3 і, якщо вона є, додаткової пружиною виключення.

У показаному втіленні забезпечений магнітний шунт 15, за допомогою якого можна впливати на силу утримання системи утримання і чутливість расцепляющей котушки виключення ружиной вимикання 14 (див. шлях потоку III). Слід також зазначити, що існуючі пускачі мають надзвичайно повільне виконання виключення. Це є результатом прийнятого компромісу між ефективним використанням магнітних ланцюгів, повітряних зазорів і властивого розсіяного потоку і використанням постійних магнітів і декількох керуючих котушок. Ці недоліки тут виправлені. Перевагами бістабільних електромагнітних пускачів згідно винаходу є:

1. Велика сила утримання у включеному стані.

2. Висока швидкість вимикання.

3. Оптимальне використання постійного магніту завдяки окремим магнітним ланцюгах і використання подвійного повітряного зазору для магнітної ланцюга постійного магніту.

Другий аспект цього винаходу пояснюється на основі бистабильного пускача, який показано на фіг.5-8. Слід зазначити, що цей винахід може бути застосоване на будь-якому типі пускача.

Втілення пускача згідно винаходу містить контактор 1, який здатний переміщати контакт 2 в замкнутий, або включене стан (фіг.8) і в розімкнене, або вимкнений стан (фіг.6). Для цієї мети контактор встановлений так, щоб мати можливість переміщатися в подовжньому напрямку і може тому переміщатися між першим положенням, відповідним вимкненому станом контакту 2, і другим положенням, відповідним включеному станом контакту 2. У цьому втіленні контакт 2 укладений у так званому «вакуумному балоні».

Крім того, пускачі є пружина стиснення контактів 3, яка, у включеному стані контакту 2 (див. фіг.8), стиснута, таким чином стискаючи частини контакту 2 один з одним, щоб отримати бажане контактний тиск. Більше того, ця пружина стиснення контактів 3 в цьому включеному стані контакту 2 попередньо натягує контактор 1 в напрямку його першого положення.

Сердечник 4, який взаємодіє з набором включення котушок 5, приєднаний до контактору 1. Ці котушки 5 охоплюють сердечник і полюсную частина 6. Сердечник і полюсная частина виготовлені з намагничиваемых матеріалів. У першому положенні, а саме у вимкненому стані контакту 2, яке показано на фіг.5, ті поверхні сердечника 4 та полюсної частини 6, які направлені один до одного, мають між собою відстань повітряного зазору d. Коли пускач повинен бути переміщений з вимкненого стану, першого положення контактора 1, яке показано на фіг.5, включене стан, друге положення контактора 1, яке показано на фіг.7, набір котушок 5 порушується протягом короткого періоду, в результаті чого сердечник 4 переміщається в напрямку полюсної частини 6 до тих пір, поки взаємно спрямовані один до одного поверхні цього сердечника і полюсної частини 6 не впруться один в одного так близько, як тільки можливо. В результаті попередньо стиснута пружина 3 стискається додатково, як показано на фіг.8.

Оскільки міркування ефективності використання енергії призводять до вибору короткої тривалості збудження, контактор повинен утримуватися в другому положенні проти сили пружини стиснення контактів 3. З цією метою передбачено постійний магніт, який, зокрема, містить постійні магніти 7. Напрямок від північного полюса до південного цих постійних магнітів проходить в напрямку, перпендикулярному осі контактора 1. Ці постійні магніти 7 взаємодіють з якорем 8, який в показаному втіленні містить два елемента якоря 9, які проходять в поперечному напрямку до осі контактора та виготовлені з намагничиваемого матеріалу. Як показано на фіг. 7, контактор утримується у включеному стані, другому положенні контактора 1, яке показано на фіг.7, за допомогою тяжіння між магнітом 7 і елементами якоря 9. На фіг.7 пов’язана ланцюг магнітного потоку II схематично показана суцільною лінією і для ясності намальована тільки для правого постійного магніту 7. Ланцюг магнітного потоку котушок 5 схематично показана тільки з правої сторони лінією I. Частини ярма, які повинні бути описано нижче, гарантують, що ланцюги магнітного потоку I і II замкнені.

Ясно, що ланцюги магнітного потоку I, II включення котушок 5 і постійного магніту 7 відповідно повністю відокремлені один від одного.

Постійні магніти розташовані таким чином, що їх сила тяжіння незначна навіть з повітряним зазором, який менше, ніж 0,5 мм. В результаті вони не будуть впливати на рухи відключення пускача.

На противагу відомим пускачів утримує система пускача згідно винаходу, яка переважно використовується втіленні містить постійні магніти 7 і елементи якоря 9, сформована таким чином, що магнітний потік постійних магнітів двічі перетинає чинний повітряний зазор (порівняй ланцюг потоку II). В результаті досягається подвоєна сила утримання. При виключенні сила утримання по суті надає шкідливий вплив на рухи виключення. Однак у цій конструкції подвійний повітряний зазор означає, що сила, з якою постійні магніти впливають на якір при вимиканні, убуває дуже швидко по мірі збільшення повітряного зазору, так що це шкідливий вплив дуже швидко зникає.

Ланцюг магнітного потоку I включення котушок 5 проходить через осердя 4, полюсную частина 6 і ярма 10.

Пристрій постійного магніту також забезпечено магнітопроводами 11, 12, які проводять магнітний потік у напрямку елемента якоря 9 і через нього.

Переважно ярма 10 і магнітопроводи 11, 12 виготовлені як єдине ціле, так що немає більш якої-небудь потреби в регулюванні між повітряними зазорами d1 d2 .

Крім того, сердечник 4 і елементи якоря 9 становлять єдиний блок, причому сердечник і елемент якоря з’єднані сполучної частиною 13. Ця сполучна частина 13 переважно має менший поперечний розмір, ніж сердечник 4 і елемент якоря 9.

Пускач вимикається котушкою вимикання 14, яка розташована таким чином, щоб збудження генерується в результаті магнітного поля протидіяв магнітного поля постійних магнітів. Збудження в імпульсній формі завжди достатньо. Енергія виключення забезпечується звільненням пружини стиснення контактів 3 і, якщо вона є, додаткової пружиною виключення.

На фіг.9 струм включення I відомого пускача відкладається по осі ординат, а час t відкладається вздовж осі абсцис.

Під час t0 напруга приєднано до кінців котушки включення, і струм включення через котушку включення повільно зростає, як показано суцільною лінією, поки струм включення I в момент часу t1. досягне рівня I1. який пов’язаний з протидіє силою, яку необхідно подолати у відключеному стані пускача, щоб перемістити цей пускач у включений стан. У момент часу t1 починається рух включення контактів, викликане пускачем, причому ці контакти замкнуться один з одним тільки в момент часу t2. Після моменту часу t2 струм включення I починає рости знову до максимального рівня. Сила протидії залежить від таких факторів, як, між іншим, тертя в пускачі, його пружині виключення, при цьому ці фактори піддаються змінам, зокрема, під впливом температури.

Вищезазначене вплив може викликати збільшення протидіє сили, яка відповідає рівню I2 струму включення. Якщо напруга подається на котушку включення в момент часу t0. струм перемикання буде знову зростати, як показано суцільною лінією, і буде зростати далі, як показано штрих-пунктирною лінією. У момент часу t3 буде досягнутий рівень I2. після чого почнеться рух включення пускача. У момент часу t5 контакти, які повинні бути приведені в рух пускачем, входять в з’єднання один з одним. Час включення, яке пов’язане з струмом I1. тому одно t2 -t0. у той час як у випадку рівня I2 час включення одно t5 -t0. так що час включення може змінюватися і неповторно. Більш того, напруга, пов’язана з струмом включення, може змінюватися, так що при більш низькій напрузі струм включення I слід, у вигляді прикладу, кривої, показаної штриховою лінією. З графіка можна побачити, що при граничному рівні I1 пускач починає свій рух включення в момент часу t4. у той час як при граничному рівні I2 рух включення починається в момент часу t6. Тому виявляється, що час включення пускача також значною мірою залежить від напруги перемикання.

Порівняно велика зміна в часі включення під впливом невеликих змін порогового рівня та/або напруги живлення для включення пускача зменшується згідно винаходу тим, що використовується блокувальний пристрій 16, яке впливає на контактор 1. Це блокуючий пристрій переміщається в стан блокування, коли контактор приходить у перше положення, яке відповідає вимкненому станом пускача. Коли включається напруга або струм включення, блокуючий пристрій 16 залишається в блокуючу стані до тих пір, поки пройде визначений період з моменту, в який було включено струм включення. Цей період більше, ніж час наростання сили на контакторі, яка потрібна, щоб подолати протидіючу силу, що має місце в першому положенні контактора 1. Іншими словами, цей період, наприклад, більше, ніж t6 -t0. причому час t6 є максимальний час, який може очікуватися при сукупному впливі взаємно посилюються впливів.

Цей період може бути встановлений як функція струму включення і переважно закінчується, коли струм через котушку включення досягає рівня, який вище, ніж рівень, який вимагається, щоб подолати протидіючу силу, що виникає в першому положенні контактора 1. Початок руху включення тому не залежить від змінної протидіє сили пускача у вимкненому стані. В іншому втіленні цей період має незалежну фіксовану тривалість, яка більше, ніж t6 -t0. Там, де t>t6. I більше і тому більша сила. Порівняно з становищем без блокування тут досить мати меншу котушку включення, тому що котушка включення використовується краще.

Режим включення при розблокуванні можна бачити в правій частині кривої на фіг.9, причому імпульс розблокування виданий в момент часу t10. при цьому t11 -t10 є часом реакції на розблокування включення.

Це час реакції значно коротше і більш відтворено, ніж час реакції в разі пускача без розблокування. Моменти перемикання t12 t12″. пов’язані з струмами включення котушки, які змінюються в результаті допусків, лежать значно ближче один до одного, ніж t2 t5. які ілюструють моменти перемикання без блокування.

Фіг.5 і 6 показують електромагнітну версію блокуючого пристрою 16, в той час як фіг. 7 та 8 ілюструють механічну версію блокуючого пристрою 16.

Блокувальний пристрій 16, показане на фіг.5 і 6, містить постійний магніт 17, який розташований у фіксованому положенні, як показано заштрихованої областю. У вимкненому положенні, показаному на фіг.5 і 6, елемент якоря 9 спирається на полюсні пластини 18, так що в цьому вимкненому стані магнітна ланцюг постійного магніту замкнута через полюсні пластини 18 і елемент якоря 9. У результаті елемент якоря 9 утримується на місці, також як пов’язаний сердечник 4 і контактор 1. Блокувальний пристрій 16, крім того, забезпечено котушкою 19 з обмоткою 20, причому сердечник котушки впирається в полюсні пластини 18.

Коли струм подається до котушок включення 5, пускач утримується у вимкненому стані, показаному на фіг.5 і 6, і тому контактор 1 утримується в його першому положенні, контакти 2, приводяться в дію згаданим контактором 1, залишаються відокремленими одне від одного. Після того, як струм включений, струм у котушках включення 5 наростає. Пускач, навіть якщо б протидіюча сила наростала, залишиться у вимкненому стані до тих пір, поки після попередньо обраного періоду, наступного за часом включення струму живлення, струм буде поданий в обмотку 20 котушки 19, причому цей струм має такі величину і напрямок, що поле постійного магніту 17 компенсується. Потім, під впливом струму включення для включення котушок 5 контактор 1 може бути переміщений у включений стан, в якому контакт 2 замкнутий. Включене стан пускача з замкнутим контактом 2 показано на фіг.7 та 8. Однак ці фігури показують пускач з механічним блокуючим пристроєм.

Період часу вибирається більше, ніж час наростання сили натягу пускача, при якій рухомі частини пускача починають рухатися. Тривалість періоду може бути отримана з струму включення або може мати фіксовану величину.

Механічне блокувальний пристрій 16, яке показано на фіг.7 та 8, що містить два блокуючих елемента, які в першому положенні контактора зачіпляються один з одним і утримують контактор в цьому положенні. Один блокуючий елемент сформований у втіленні, показаному на фіг.7 та 8, захопленням 21, який прикріплений до елемента якоря 9. Інший блокуючий елемент у цьому випадку зроблений у формі захоплення 22, який може повертатися на осі 23. Цей захоплення 22 попередньо закріплений у наведеному положенні пружиною стискання 24. Положення захоплення 22 може бути змінено за допомогою керуючого пристрою, який в цьому випадку сформовано схематично показаним додатковим приводом 25, який може бути звичайним електромагнітним приводом малої потужності.

Коли пускач переміщується у вимкнений стан шляхом подачі струму в котушку вимикання 14, захоплення 21 і захоплення 22 зачіпаються одна з одною, зокрема, за допомогою крючкообразных вільних кінців згаданих захоплень. Якщо потім струм подається до котушки включення 5, щоб включити пускач, зачеплення між захопленнями 21 і 22 залишається до тих пір, поки напруга або струм не будуть подані до додаткового приводу 25, щоб дозволити захопленню 22 повернутися вправо, так щоб захоплення 21 звільнився від захоплення 22. Ця механічна конструкція блокуючого пристрою 16 також підтримує вимкнений стан пускача до тих пір, поки не закінчиться період часу, який більший, ніж час наростання сили контактора 1, яка потрібна для подолання протидіє сили, що виникає в першому положенні контактора 1.

Тут також період часу може бути отриманий з струму, що подається до котушці включення, або може мати незалежне фіксоване значення.

Керуючий струм для додаткового приводу 25 або котушки обмотки 20 19 може бути отриманий за допомогою компаратора (не показаний), причому струм включення подається на один вхід компаратора, в той час як на його інший вхід подається еталонний струм, який більше, ніж рівень, потрібний для подолання протидіє сили в першому положенні контактора 1. Керуючий струм для додаткового приводу 25 або обмотки 20 котушки 19, при необхідності після посилення або обробки, може бути потім подано на вихід компаратора.

У втіленні з фіксованим періодом часу може бути використаний перемикач (не показаний), що має фіксований певний період часу затримки, тривалість якого може бути обрана у відповідності з вищеописаними міркуваннями. Перемикач запускається, коли включається струм включення для включення котушки пускача, а кінець періоду часу може навіть перебувати після моменту, в який струм включення досягає свого максимального рівня.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Електромагнітний пускач для переміщення контакту (2) під включений або вимкнений стан, містить контактор (1), виконаний з можливістю переміщення в поздовжньому напрямку між першим положенням, відповідним вимкненому станом, і другим положенням, відповідним включеного стану, сердечник (4), який виготовлений з магнітомягкого матеріалу і з’єднаний з контактором (1), котушку включення, (5), яка взаємодіє з сердечником (4), полюсную частина (6), виготовлену з магнітомягкого матеріалу, причому її поверхню, яка розташована з боку сердечника (4), у першому положенні контактора (1) розташована на відстані повітряного зазору (d) від поверхні сердечника (4), яка проходить перпендикулярно до напрямку зміщення, а в другому положенні щільно прилягає до згаданої поверхні сердечника, ярмо (10), яке виготовлене з магнітомягкого матеріалу, для замикання магнітного потоку котушки включення через полюсную частина (6), сердечник (4), а також пристрій постійного магніту для утримання контактора (1) у другому положенні і пружину (3) стиснення контактів, яка попередньо натягує контактор у другому положенні у напрямку першого положення, відрізняється тим, що передбачена котушка вимикання (14), яка для переміщення контактора (1) з другого положення в перше порушується, забезпечуючи компенсацію магнітного поля постійного магніту принаймні тимчасово, при цьому ланцюг магнітного потоку пристрою постійного магніту відокремлена від ланцюга магнітного потоку котушки включення (5).

2. Пускач за п. 1, який відрізняється тим, що передбачений елемент (9) якоря, який розташований поперечно осі контактора (1), виготовлений з магнітомягкого матеріалу і з’єднаний з контактором, при цьому постійний магніт забезпечений магнітопроводами (11, 12), які проводять магнітний потік у напрямку елемента (9) якоря і через нього.

3. Пускач за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що передбачений щонайменше один постійний магніт (7), розташований так, що напрямок від його північного полюса до південного поперечно щодо осі контактора (1), а магнітопроводи (11, 12) розташовані на боці північного полюса і на боці південного полюса магніту (7), причому ці магнітопроводи мають поверхні, що проходять перпендикулярно осі контактора (1) і розташовані в його першому положенні на відстані повітряного зазору (d2) від елемента (9) якоря, а в другому положенні прилягають до останнього, при цьому котушка вимикання (14) розташована в площині, перпендикулярній осі контактора (1), і на тій стороні магнітопроводів (11, 12), яка лежить навпроти елемента (9) якоря, причому внутрішня поверхня вимикання котушки (14) лежить на одній лінії з тією стороною постійного магніту (7), яка розташована з боку контактора (1).

4. Пускач за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що ярмо (10) включення котушки і магнітопроводи (11, 12) постійного магніту утворюють єдиний блок.

5. Пускач по одному з пп. 2, 3 або 4, який відрізняється тим, що сердечник (4) і елемент (9) якоря становлять єдиний блок, причому сердечник і якір з’єднані сполучної частиною (13).

6. Пускач за п. 5, який відрізняється тим, що сполучна частина (13) має менший поперечний розмір, ніж сердечник (4) і якір (9).

7. Пускач по одному з пп. 4, 5 або 6, відрізняється тим, що у включеному стані контакту (2) повітряний зазор (d) між сердечником (4) та полюсної частиною (6) мінімальний, але не дорівнює нулю.

8. Пускач по одному з пп. 2-7, відрізняється тим, що магнітний шунт (15) поміщений в ланцюг магнітного потоку (11) постійного магніта.

9. Електромагнітний пускач для переміщення контакту (2) під включений або вимкнений стан, містить контактор (1), виконаний з можливістю переміщення в поздовжньому напрямку між першим положенням, відповідним вимкненому станом, і другим положенням, відповідним включеного стану, сердечник (4), який виготовлений з магнітомягкого матеріалу і з’єднаний з контактором (1), котушку включення (5), яка взаємодіє з сердечником (4), а також полюсную частина (6), виготовлену з магнітомягкого матеріалу, причому її поверхню, яка розташована з боку сердечника (4)у першому положенні контактора (1) розташована на відстані повітряного зазору (d) від поверхні сердечника (4), яка проходить перпендикулярно до напрямку зміщення, а в другому положенні щільно прилягає до згаданої поверхні сердечника, крім того, передбачено ярмо (10), яке виготовлене з магнітомягкого матеріалу, для замикання магнітного потоку котушки включення через полюсную частина (б) і сердечник (4), відрізняється тим, що є котушка вимикання (14), яка для переміщення контактора (1) з другого положення в перше порушується, компенсуючи при цьому магнітне поле постійного магніту принаймні тимчасово, а також передбачено блокувальний пристрій (16) для впливу на контактор (1), яке переміщується в стан блокування, коли контактор (1) займає перше положення, і розмикається після певного періоду часу після моменту, коли струм подається на котушку включення (5), причому цей період більше, ніж час наростання сили, діючої на контактор (1), яка потрібна, щоб подолати протидіючу силу, що виникає в першому положенні контактора.

10. Пускач за п. 9, що відрізняється тим, що зазначений період закінчується, коли струм через котушку включення (5) досягає рівня, який вище, ніж рівень, який вимагається, щоб подолати протидіючу силу, що виникає в першому положенні контактора (1).

11. Пускач за п. 9 або 10, відрізняється тим, що зазначений період часу має фіксовану тривалість.

12. Пускач за пп. 9, 10 або 11, відрізняється тим, що блокувальний пристрій (16) містить постійний магніт (17), який утримує контактор (1) в першому положенні, і котушку (19) для компенсації поля постійного магніту (17).

13. Пускач за п. 12, відрізняється тим, що передбачений компаратор, причому струм котушки включення (5) подається на один вхід, а еталонний сигнал подається на інший вхід і вихід приєднаний до котушки (19).

14. Пускач за п. 12, відрізняється тим, що котушка (19) управляється перемикачем, має певну тривалість уповільнення.

15. Пускач за пп. 9, 10 або 11, відрізняється тим, що блокувальний пристрій (16) містить два блокуючих елемента, які в першому положенні контактора (1) зачіпляються один з одним і утримують контактор зафіксованим в цьому положенні, а також є керуючий пристрій, який після певного періоду часу розчеплює блокуючі елементи.

16. Пускач за п. 12, відрізняється тим, що керуючий пристрій є додатковим електромагнітним приводом.

17. Пускач за п. 15 або 16, відрізняється тим, що є компаратор, причому струм котушки включення (5) подається на один вхід, а еталонний сигнал подається на інший вхід і вихід приєднаний до керуючого пристрою.

18. Пускач за п. 15 або 16, відрізняється тим, що керуючий пристрій управляється перемикачем, має певну тривалість уповільнення.

Пріоритет по пунктах:

18.09.1997 — за пп. 1-9;

24.04.1998 — за пп. 10-18.

Короткий опис статті: електромагнітний пускач

Джерело: електромагнітний пускач — патент РФ 2216806 — ЛАММЕРС Оренд Ян Віллем (NL)

Також ви можете прочитати