EA003999B1 - Устройство управления замыканием и/или размыканием, в частности, для коммутационного аппарата типа выключателя и выключатель, оборудованный таким устройством - Google Patents

Abstract

Соответствующее изобретению устройство содержит якорь (9), механически соединенный с приводным стержнем (10) контактов прибора и выполненный с возможностью перемещения в опорном блоке (13) между положением покоя и активным положением, по меньшей мере один постоянный магнит (16, 17) и по меньшей мере одну обмотку (18, 19). Магнит (магниты) (16, 17) имеет (имеют) функцию удержания якоря (9) в положении покоя, тогда как обмотка (обмотки) (18, 19) имеет (имеют) функцию генерирования магнитного поля, когда появляется команда размыкания, например, вследствие выброса напряжения или по другой причине (или команда замыкания соответственно), предназначенного для противодействия силе магнитов, чтобы перемещать якорь (9) в активное положение, приводящее к разделению контактов (или к замыканию контактов соответственно). Это устройство отличается тем, что якорь (9) установлен с возможностью вращения между двумя упорами (11, 12), расположенными в опорном блоке (13), причем упоры (11, 12) соответственно ограничивают два вышеупомянутых положения.

Description

Настоящее изобретение касается устройства управления замыканием и/или размыканием, в частности, для коммутационного аппарата типа выключателя, содержащего якорь, механически соединенный с приводным стержнем контактов аппарата и имеющий возможность перемещаться в опорном блоке между положением покоя и активным положением, по меньшей мере, один постоянный магнит и, по меньшей мере, одну обмотку, где магнит (магниты) сконструирован(ы) так, чтобы удерживать якорь в положении покоя, а обмотка (обмотки) сконструирована(ы) так, чтобы, когда появляется команда размыкания из-за выброса напряжения или по другой причине (или команда замыкания, соответственно), генерировать магнитное поле, предназначенное для противодействия силе магнитов, чтобы переместить якорь в активное положение, приводящее к размыканию контактов (или замыканию контактов, соответственно).

Известно устройство, содержащее якорь, установленный с возможностью скольжения в линейном направлении в опорном блоке, два постоянных магнита, расположенных на каждой стороне оси скольжения якоря, и одну или больше обмотку (обмотки), расположенные вокруг якоря и предназначенные для генерирования магнитного поля, параллельного вышеупомянутой оси скольжения. Из этого линейного перемещения якоря следует, что вначале перемещения якоря в активное положение должен быть преодолен относительно большой воздушный зазор. Это приводит к необходимости подачи начального большого количества энергии (ампер-витков) с целью привода якоря.

Кроме того, во время своего линейного перемещения якорь имеет тенденцию перемещаться в боковом направлении, стремясь занять положение, в котором поле оказывается минимальным, что приводит к трениям, которые могут создаваться на подшипниках, и способным вызывать более высокие напряжения на упомянутых подшипниках.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение решает эти проблемы и предлагает устройство управления простой конструкции, в которой необходимая вначале энергия уменьшается и которая обнаруживает высокую производительность, а также выключатель, оборудованный таким устройством.

Для этого задачей настоящего изобретения является создание устройства ранее упомянутого типа, которое отличается тем, что якорь смонтирован подвижным образом при вращении между двумя упорами, расположенными в держателе, причем упоры соответственно ограничивают два положения.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения якорь содержит деталь удлиненной формы, имеющую два про тивоположных конца дугообразной формы, причем деталь смонтирована с возможностью вращения вокруг оси, проходящей перпендикулярно продольному направлению якоря.

В соответствии с конкретной особенностью устройство содержит две обмотки, сконструированные соответственно, для генерирования при возбуждении двух магнитных полей противоположного направления с целью приведения якоря во вращение соответственно в одном направлении для выполнения операции размыкания контактов, и в противоположном направлении для выполнения операции замыкания контактов.

В соответствии с другой особенностью каждая из двух обмоток расположена между двумя магнитами соответственно на одной и другой стороне оси, чтобы иметь взаимное и угловое смещения под углом, равным приблизительно 180°.

Задачей изобретения является также обеспечение выключателя, обладающего ранее упомянутыми особенностями, взятыми либо по отдельности, либо в сочетании.

Краткое описание чертежей

Однако другие преимущества и особенности станут более очевидными из последующего подробного описания, в котором делается ссылка на прилагаемые чертежи, приведенные только в качестве примера, где фиг. 1 представляет вид сверху соответствующего изобретению устройства управления выключателем в положении покоя, соответствующем замкнутому состоянию выключателя, фиг. 2 представляет вид, аналогичный фиг. 1, в положении устройства, соответствующем разомкнутому состоянию выключателя, фиг. 3 представляет вид в продольном разрезе, иллюстрирующий соответствующее изобретению устройство, созданное для выполнения управления несколькими выключателями, и фиг. 4 представляет вид в поперечном разрезе по стрелкам 1У-1У устройства, показанного на фиг. 3.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

На чертежах можно видеть устройство управления, сконструированное для выполнения размыкания контактов коммутационного аппарата типа выключателя среднего напряжения, размещаемого в электрической цепи, когда в электрической цепи возникает повреждение типа выброса напряжения.

На фиг. 1 и 2 можно видеть, что соответствующее изобретению устройство содержит якорь 9 обычно удлиненной формы, имеющий два конца 9а, 9Ь дугообразной формы, жестко прикрепленные к приводному стержню 10, идущему перпендикулярно продольному направлению якоря 9. Этот якорь 9 смонтирован для свободного вращения в опорном блоке 13 между двумя положениями, ограниченными упорами 11, 12, образованными в упомянутом опорном блоке 13. Опорный блок 13 содержит для этой цели две поверхности 14, 15 круглой формы для направления вращения якоря, расположенные напротив друг друга относительно оси Х вращения якоря 9, каждая из которых проходит между двумя упорами 11, 12, где упомянутые поверхности сконструированы для работы совместно с вышеупомянутыми двумя концами 9а, 9Ь якоря 9. Эти упоры 11, 12 смещены в угловом отношении друг от друга относительно оси Х вращения якоря на угол, равный приблизительно 50°. Два упора 11, 12 дополняют по форме части 9с, 96 якоря 9, сконструированного для вхождения в соприкосновение с упомянутыми упорами. Каждый из этих упоров 11, 12 образован посредством двух частей 11а, 11Ь, 12а, 12Ь, имеющих одинаковое направление, расположенных симметрично друг к другу относительно оси Х вращения якоря 9. В этом опорном блоке 13 установлены два постоянных магнита 16, 17, расположенных противоположно относительно друг друга и относительно упомянутой оси X, каждый вдоль одной из двух вышеупомянутых направляющих поверхностей 14, 15, приблизительно в середине окружности этих поверхностей 14, 15, причем магниты 16, 17 в этом случае взаимно смещены по углу относительно оси Х на угол, приблизительно равный 180°. Направление намагничивания этих магнитов 16, 17 такое, как представлено стрелками на фиг. 1 и 2. Устройство дополнительно содержит две катушки 18, 19, каждая из которых образована посредством одной обмотки, причем упомянутые катушки 18, 19 расположены на каждой стороне якоря 9 между направляющими поверхностями 14, 15 и смещены на угол, приблизительно равный 180°, относительно друг друга вокруг оси X, где каждая из катушек расположена между двумя магнитами 16, 17. Таким образом, магниты и катушки последовательно и поочередно смещаются вокруг оси на угол, равный приблизительно 90°.

На фиг. 3 и 4 можно видеть, что приводной стержень 10 механически соединен непосредственно с валом 20 выключателя.

Работа устройства согласно изобретению будет кратко описана ниже со ссылкой на чертежи.

При нормальной работе цепи устройство находится в положении с замкнутым выключателем, представленном на фиг. 1. В этом положении якорь 9 прижат к первому упору 11а, 11Ь и удерживается в этом положении двумя постоянными магнитами 16, 17. Когда поступает команда размыкания, энергия, поступающая на соответствующую катушку 18, вызывает ее возбуждение, пока сила притяжения постоянных магнитов 16, 17 не станет меньше, чем сила, связанная с магнитным полем, создаваемым катушкой. В этом случае якорь 9 приводится во вращение по часовой стрелке. В начале этого движения начальный воздушный зазор ί оказывается близким к нулю, только оказывающий влияние воздушный зазор е остается постоянным и имеет низкое значение. Это приводит к низкой энергии, необходимой вначале для освобождения якоря 9 от упора 11. Продолжающееся вращательное движение якоря 9 вызывает соответствующее вращение расцепляющего стержня 10, приводящее к размыканию контактов 21, 22 выключателя и, следовательно, к размыканию электрической цепи. Когда якорь 9 входит в соприкосновение со вторым упором 12 (12а, 12Ь), проходящий через размыкающую катушку 18 ток прерывается. В этом положении устройства, представленного на фиг. 2, якорь 9 удерживается относительно второго упора 12 двумя постоянными магнитами 16, 17.

Чтобы выполнить замыкание цепи, подается ток в замыкающую катушку 19. Когда соответствующее магнитное поле, создаваемое замыкающей катушкой 19, оказывается больше, чем поле, создаваемое постоянными магнитами 16, 17, якорь 9 перемещается в противоположном направлении, то есть против часовой стрелки, пока он не достигнет первого упора 11, т.е. положения, в котором он снова удерживается постоянными магнитами 16, 17, представленного на фиг. 1.

Следует отметить, что, хотя в ранее описанном варианте осуществления переключение для размыкания достигается только одной из двух катушек, можно выгодно предусмотреть создание устройства, в котором переключение для размыкания достигается посредством подачи электропитания на две соединенные последовательно или параллельно катушки, не выходя при этом за рамки объема изобретения.

Следует также отметить, что команду размыкания можно обеспечивать, например, посредством преднамеренного действия, имеющего целью разделение контактов, или непосредственно вследствие появления повреждения электрической цепи.

Значение вращающих моментов замыкания и размыкания зависит от расположения магнитов, то есть от направления их намагничивания.

Таким образом, как обстоит дело в ранее описанном варианте осуществления, направление намагничивания можно выбрать так, чтобы крутящий момент замыкания был высоким, а крутящий момент размыкания - низким (где поле размыкающей катушки расположено в направлении магнитов).

Следует отметить, что это устройство можно полезно использовать для выполнения ряда других действий управления вакуумными выключателями.

Таким образом, исполнительный механизм, устойчивый в двух предельных положениях, получен посредством изобретения без снабжения катушек электрической энергией, где электроэнергия на катушки подается только во время перемещения якоря.

Достижение стабильности вращения ведет к балансированию всех сил, приводя к более высокой эффективности устройства без создания слишком больших напряжений на подшипниках.

Другие преимущества устройства, связанные с его структурой, следующие:

исполнительный механизм можно монтировать для вращения непосредственно на валу устройства с целью приведения в действие, которое позволяет предотвращать возвраты контрпривода;

облегчается объединение устройства в структуре выключателя, и общее выполнение оказывается простым;

включенные в цепь магниты и два упора образуют с якорем минимальный воздушный зазор, позволяющий достигать высоких удерживающих сил между ротором и статором без дополнительного источника энергии.

Следует отметить, что успешно выполняются внешние детали Е исполнительного механизма, например, для ограничения наведенных токов.

Изобретение, конечно, никоим образом не ограничено описанным и показанным вариантом осуществления, который приведен только в качестве примера.

Напротив, изобретение включает все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетаний, насколько последние выполняются в соответствии с сущностью изобретения.

Claims (12)

1. Устройство управления размыканием и/или замыканием, в частности, для коммутационного устройства типа выключателя, содержащее якорь, механически соединенный с приводным стержнем контактов коммутационного устройства и выполненный с возможностью перемещения в опорном блоке между положением покоя и активным положением, по меньшей мере один постоянный магнит и по меньшей мере одну обмотку, размещенную в опорном блоке, причем магнит (магниты) выполнен с возможностью удержания якоря в положении покоя, а обмотка (обмотки) выполнена так, чтобы при появлении команды размыкания из-за выброса напряжения или по другой причине (или команды замыкания соответственно) генерировать магнитное поле, создаваемое для противодействия силе магнитов, для перемещения якоря в активное положение, приводящее к разделению контактов (или замыканию контактов соответственно), отличающееся тем, что якорь (9) установлен с возможностью вращения между двумя упорами (11, 12), расположенными в опорном узле (13), причем упоры (11, 12) соот ветственно ограничивают указанные два положения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что якорь (9) содержит деталь удлиненной формы, имеющую два противоположных конца (9а, 9Ь) дугообразной формы, причем указанная деталь установлена с возможностью вращения вокруг оси X, проходящей перпендикулярно продольному направлению якоря (9).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что опорный блок (13) содержит между упорами (11, 12) две направляющие поверхности (14, 15) для направления вращения, выполненные для работы совместно с двумя концами (9а, 9Ь) якоря (9).

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что два упора (11, 12) имеют форму, дополняющую форму концов (9с, 96) якоря (9), выполненных для приведения в соприкосновение с упорами (11, 12).

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что каждый из упоров (11, 12) образован посредством двух частей упора (11а, 11Ь, 12а, 12Ь), расположенных симметрично относительно друг друга и относительно оси Х вращения якоря (9).

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно содержит два постоянных магнита (16, 17), соответственно расположенных вдоль двух направляющих поверхностей (14, 15) противолежащим образом относительно друг друга и относительно оси Х вращения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что два магнита (16, 17) соответственно расположены примерно в середине периферии двух указанных направляющих поверхностей (14, 15).

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну обмотку (18, 19), расположенную в опорном блоке (13) между двумя направляющими поверхностями (14, 15), причем обмотка (обмотки) смещена относительно каждого из магнитов на угол, равный примерно 90°.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что оно содержит две обмотки (18, 19), выполненные соответственно для генерирования при возбуждении двух магнитных полей встречного направления с целью приведения якоря (9) во вращение соответственно в одном направлении для выполнения операции размыкания контактов и в противоположном направлении для выполнения операции замыкания.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что каждая из двух обмоток (18, 19) расположена между двумя магнитами (16, 17) соответственно на одной и другой сторонах оси Х так, чтобы быть взаимно смещенными на угол, примерно равный 180°.

11. Устройство по любому из пп.6-10, отличающееся тем, что направление намагничивания магнитов (16, 17) выбрано так, что крутящий момент замыкания больше, чем крутящий момент размыкания.

Фиг. 1

12. Выключатель, отличающийся тем, что он оборудован устройством по любому из пп.1-