Индукционно-динамический привод высоковольтных коммутационных аппаратов

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - уменьшение расхода активных материалов, повышение КПД и надежности. Введение между якорем и катушками индуктора короткозамкнутых витков из меди позволяет выполнить якорь из закаленной стали и уменьшить расход меди. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Д1)S Н 01 Н, 33/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4607770/24-07 .(22) 22.09.88 (46) 23.07.90. Бюл. Р 27 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И. Ленина (72) А.И. Будовский и В,П. Иванов (53) 621.316.564(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1758283, кл. Н 01 Н 3/28, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Р 1511779, кл. Н 01 Н 3/28, 1987.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к быстродействующим приводам высоковольтных коммутационных аппаратов, в частности к приводам выключателей постоянного тока с вакуумными дугогасительными камерами (ВДК).

Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов, повышение

КПД и надежности.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема данного привода в исходном состоянии, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, в сработавшем состоянии привода; на фиг. 3— разрез А-А на фиг ° 1; на фиг. 4 — разрез Б-Б íà AHl, 1 (вид на короткозамкнутые витки и якорь).

В корпусе 1 закреплены коаксиальные изоляционные втулки 2 и 3, в которые вставлен тороидальный магнитопровод 4 из спирально намотанной ленточной электротехнической стали. В верхней части магнитопровода и изоляционных втулок выполнены шесть прямоугольных радиальных пазов 5 (фиг. 3), равно„,ЯУ„„1580485 А 1

2 (54 > ННЛУКПНОННО-Д!НВРНР4ЕОКИН ПРИВОД

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КОИМУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — уменьшение расхода активных материалов, повышение КПД и надежности. Введение между якорем и катушками индуктора короткозямкнутых витков из меди IIos воляет выполнить якорь из закаленной стали и уменьшить расход меди. 4 ил. мерно расположенных по окружности. В пазах закреплены три катушки 6 индуктора также равномерно по окружности.

Через центр корпуса и центральное окно 7 якоря, выполненного в виде при-. водного диска 8 (фиг. 4) проходит шток 9 выключателя, опирающийся на диск 8. Иестью окнами 10 диск 8 насажен на выступы 11 магнитопровода над 1 д катушками, образованные между пазами р

5, в которых находятся перемычки 12 диска 8. Между катушками 6 и диском

8 в пазах размещены три короткозамкнутых витка 13, по форме совпадающие с катушками 6. Витки 13 представляют собой пластины из материала с хорошей электролроводностью, например из меди.

Диск 8 выполнен из материала с высокой жесткостью и прочностью, например из . закаленной стали. Толщина перемычек

12 увеличивается от периферии к центру для получения минимальной массы при требуемой прочности.

Привод работает следуюцим образом.

При разряде конденсаторной батареи на катушке 6 индуктора (фиг. 1 и 3) 1580485 создается импульсное магнитное поле, наводящее ЭДС и, следовательно, ток в короткозамкнутых витках 13 (Omr. 4), противоположно направленный току в

) катушках. При взаимодействии токов катушек б и витков 13 на последние действуют,отталкивающие силы. Короткозамкнутые витки 13 давят на диск 8, от которого усилие передается на шток 10

9. Перемещение штока 9 перекюпочает контакты выключателя. Величина перемещения привода и фиксация его во вклю" ченном положении могут .осуществляться с помоцью демпрферов, фиксаторов и защелок, действующих на шток 9. Во включенном положении привода диск 8 и витки 13 могут либо оставаться в верхнем положении {фиг. 3), если они жестко связаны со штоком 9, либо под соб- g0 ственным весом упадут вниз в исходное положение. Возвращение штока 9 в исходное положение обычно осуществляется с помощью пружин (не показаны).

Поскольку короткозамкнутые витки иэ меди передают усилие на диск по поверхности, их масса определяется конфигурацией катушек и толциной, которая выбирается только из условий глубины проникновения магнитного поля в материал витков. Глубина проникновения Ь определяется частотой процесса f и удельной проводимостью материала, как h = - /7 (для частот 100-1000 Гц h = 7-2 мм). Осущест35 вление передачи усилия от короткозамкнутых витков к штоку через диск из закаленной стали позволяет намного снизить вес подвижных частей привода, так как относительная (к плотности) прочность и жесткость закаленной легированной стали в 8-10 раз выше, чем у меди. Испытания показывают, что применение закаленной стали для приводного диска оказывается даже более

45 выгодным, чем применение алюминиевыхсплавов, с точки зрения как весогабаритных показателей, так и надежности.

Т0, что короткозамкнутые витки по

50 толщине выбираются из условия проникновения в них электромагнитного поля и по форме катушек со свободным расположением их в пазах, существенно по,вьппает надежность привода, так как

55 облегченные по сравнению с прототипом собственвитки падают на катушки под со ным весом с малой скоростью, что не приводит к порче изоляции верхнего слоя катушек, могущей привести к пробою их витков. Это дает IIoBbILIeHHe надежности привода и его долговечности, а также повышение КПД за счет уменьшения зазора между активными частями катупек и витков благодаря возможности применения меньшей толщины изоляции.

Повьппение КПД привода по сравнению с прототипом для вакуумного выключателя постоянного тока с ВДК составит

6-87. Свободное размецение в пазах короткозамкнутых витков и диска обеспечивает простоту конструкции. Однако при этом диск во время работы не должен выходить за пределы выступов

11 магнитопровода, являющихся направляющими для диска и короткозамкнутых витков. Это условие будет соблюдаться, если высота 0 выступов над катушками будет больше суммы хода х диска и толщины Ь витка (фиг. 2).

Увелич е ние КПД прив ода с ум е н ьшением его подвижных масс объясняется лучшим преобразованием электромагнитной энергии в кинетическую энергию якоря. Выполнение диска из закаленной смеси стали с ее высокими упругими свойСтвами (ударной вязкостью) уменьшает поглощение энергии материалом.

Это иреимуцество возрастет с повьппением частоты электромагнитных процессов в ИДП. При частотах в сотни герц приложение нагрузки к деталям можно рассматривать как ударное. Возникающие при этом волновые явления в передающих усилие деталях затухают меньше в металлах с большей упругостью.

Передача движения от штока к электрическим контактам аппарата также сопровождается соударениями в промежуточных передачах с потерей части кинетической энергии, поэтому подвижные массы привода должны быть согласованы с массами контактов и передач. Уменьшение масс привода целесообразно до определенного предела. Во всяком сдучае эти массы не должны быть заметно меньше приводимых масс. Для быстродействующих выключателей постоянного тока, сихронных выключателей с вакуумными дугогасителями камерами приводмые массы невелики. Для них и может быть полезной предлагаемая конструкция.

Применение приводного диска из закаленной стали с высоким пределом текучести позволяет создать ИДП с высокой надежностью на большее число коммута5 1580ч ций (в десятки тысяч) при высокой стабильности характеристик.

Формула изобретения

Индукционно-динамический привод высоковольтных коммутационных аппаратов, содержащий индуктор в виде нескольких многовитковых катушек, распо- д ложенных в пазах тороидального магнитопровода, вставленного в кольцевой зазор меяду двумя коаксиальными изоляционными втулками, и связанный со IUTQ ком выключателя якорь, выполненный в виде диска с окнами под разделенные указанными пазами выступы магнитопровода, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью уменьшения расхода активных материалов, повышения 1(ПД и надеж- И ности, якорь выполнен из материала с пределом текучести, относительным удлинением и сужением не ниже, чем у закаленной стали, в радиальных пазах магнитопровода между катушками индуктора и якорем свободно установлены Короткоэамкнутые витки, выполненные из материала с электропроводностью не ниже, чем у меди, причем количество и форма короткоэамкнутых витков сООт» ветствуют количеству и форме катушек индуктора, толг(ина каждого короткоэамкнутого витка выбрана не больше глубины проникновения в материал витка магнитного поля на активном участке движения привода, а высота выступающей над катушками индуктора части магнитопровода выбрана больше суммы хода якоря и толцины витка.

4. б

1580485

А-4

Составитель Е. Унакова

Техред Л.Олийнык Корректор М. Пожо

Редактор С. Пекарь

Заказ 2019 Тираж 464 Подписное

В П4ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101