Реле

 

М 27139

Класс 21 g, 4

АВТОРСКЕЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСЙНИЕ р е л. е.

К авторскому свидетельству Д. И. Ааарьева, заявленному 10 мая

1931 года (заяв, свид. № 88270), О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 июля 1932 года.

Предлагается реле, в котором, согласно изобретению, использовано явление внезапного изменения фазы тока в контуре, состоящем из емкости и самоиндукции с железом.

Якорь реле, выполненнь!й в виде диска, помещен в магнитное поле обмоток, рассчитанных и включенных в цепи, защищаемые реле. При одном напряжении, приложенном,к реле, ток в обмотке контура, включенной на конденсатор, мал и совпадает по фазе с током отдельных обмоток„вращающегося магнитного поля не получается и якорь не вращается.

При большем напряжении ток в обмотке контура возрастает скачком и изменяет свою фазу, магнитные поля обмоток образуют вращающийся магнитный поток, и якорь приводится во вращение.

На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемо" о реле; фиг. 2, 3 и 4 — диаг граммы, поясняющие принцип действия реле; фиг. 5, б, — схематически одну из форм выполнения реле по фиг. 1 в двух проекциях; фиг. 7, 8, — другие формы выполнения по фиг -1, Гаким образом принцип действия предлагаемого реле основан на явлении опрокидывания фазы тока (по отношению к напряжению) в контуре емкости и самоиндукцки в виде реактивной катушки с железным магнитопроводом.

Известно, что в таком контуре, при повышении напряжения V от нуля до некоторого значения, имеет место режим аЬ (фиг. 2) слабого тока, отстающего по фазе от напряжения, в виду преобладачия реакции самоиндукции. При дальнейшем повышении напряжений такой режим уже невозможен, ток l увеличивается скачком и в контуре устанавливается режим ао тока, опережающего напряжение V.

В предлагаемом реле использованы

* оба характерные явления: 1) скачкообразное *увеличение тока и 2) „опрокиды вание" фазы тока относительно напряжения. При упрощенной форме выпал- нения реле использовано только скачко. образное увеличение тока.

Основные элементы реле (фиг. 1, 5) следующие. Электромагнит с обмотками

Ылт, создающими вращающее магнит-. ное поле, в которое помещен якорь 0, выполненный в виде алюминиевого диска.

Обмотка М, намотанная на магнитопровод 55, и конденсатор К составляют вместе резонансный контур.

Потенциометр R служит для регули рования силы тока.

Для того, чтобы установить реле на некоторую предельную силу тока, движок а потенциометра устанавливается так, чтобы напряжение V было при этом токе равно отрезку ab на фиг. 2. Тогда при малых токах S, и, следовательно, при малом напряжении V в контуре МК будет протекать ток малой силы, отстающий по фазе от напряжения V, и совпадающий при надлежащем подборе а L u R по фазе с током в катушках тт. Никакого вращающегося поля в зазоре электромагнита при этом не будет (будет только поле пульсирующее), и диск D будет оставаться в покое.

Векторная диаграмма для этого случая изображена на фиг. 3.

Как только ток превысит допустимый (напряжение V сделается большим ab) — в контуре NEC ток возрастет скачком и изменится ro фазе на опережающий.

При наличии омического- сопротивления обмоток Мтт, будет получен угол опережения гораздо меньше 90, (в первом случае угдЬ отставания тока будет также меньше 90 ), При надлежащем выборе сопротивлений можно получить, сумму этих углов = 90, т.-е. достигнуть сдвига фаз после „опрокидывания" между J и J„(или, что все равно, между Ф и Ф ) равным 90 . Следовательно, после

„опрокидывания" магнитное поле в за- зоре будет слагаться из двух полей, сдви- нутых во времени и пространстве, т.-е. tj будет получено вращающееся поле, под действием которого диск придет во вра- щение. Векторная диаграмма потоков после „опрокидывания" изображена на фиг. 4.

Весь магнитоп ровод собирается из тонкого листового железа (лагированного или динамного). Для получения нужной кривой магнитного потока, именно такой, чтобы в некоторых пределах было Е, +

+ Е, + Е = V =- /(./) = сопИ и вместе с тем в тех же пределах поток череззазор Ф= f(J) сильно возрастал, магнитопровод реактивной катушки собирается из двух частей. При сборке магнито-провода из одной части нельзя достичь того, что в некоторых пределах V= j (J) const, так как всегда в этих пределах будет получаться седловина, обусловленная резким спадением разности напряжений

Ж, — Ес

Чтобы это устранить и доба влчется (фиг, 5) часть А магнитопровода, кривая намагничивания которой имеет резкий изгиб при меньших ампервитках, чем остальная часть магиитопровода. При таком устройстве магнитопposogts нри

„опрокидывании" получается также большое увеличение магнитного потока, а не только тока, как было бы при сборке из листов с одинаковым воздушным зазором.

На фиг. б изображеиа примерная форма выполнения магнитопровода реле в другой проекции.

Для достижения явления „опрокидывания", приводящего в действие реле, должен быть произведен соответствующий расчет, которык, в основном, приводится следующим образом.

Задаются размерами дополнительной и основной частей магнитопровода и числом витков обмотки М, Строятся кривые намагничивания для обеих частей магнитопровода. Вычисляются токи намагничивания, по которым. определяются магнитные потоки и их суммарный поток. По суммарному магнитному потоку определяют напряжение самоиндукции Z Задаются током, при котором в контуре- МК самоиндукци и емкости наступает резонанс. Определяется емкость, строятся кривая Е,- =

=-f(J) и прямая Е,.= f(J).

Определяется графически теоретическое напряжение Н „опрокидыв.=:-:ия", т.-е. максимум Е= Š— Е, (в области преобладания самоиндукции).

Далее, полагая, что при резонансе подводимое напряжение („опрокидывания") полностью тратится в ваттном сопротивлении обмотки, определяют это сопротивление. Строится прямая ER ——

= JR — f(J).

После этого строят кривую V=(E, +

+ Е, )+Ер =/(l) (сложение геометрическое), из которой определяется действительное напряжение опрокидывания.

Вторая форма выполнения реле (фиг. 7), отличается от первой (фиг. 5), тем, что в ней можно получить магнитный поток в зазоре электромагнита (где помещается диск) весьма большой силы. Для этого наматывается на сердечник электромагнита еще обмотка М2.

Форма выполнения по фиг. 8 отличается от первых двух тем, что в ней отсутствуют параллельные обмотки mm, их роль выполняет медное кольцо, надетое наполовину сечения магнитопровода

1 электромагнита. Здесь используется только одно характерное явление „опрокидывание", т--e. скачкообразное увеличение тока (и магнитного потока через зазор).

При скачкообразном увеличении магнитного потока в зазоре, благодаря медному кольцу, возникнет вращающееся . магнитное поле (умеренное), момент вращения диска увеличится скачком и диск

, придет в умеренное вращение. Реле может быть питаемо не непосредственно от потенциометра, а через промежуточный трансформатор.

В этом случае получаются выгодные соотношения и параметры., Предлагаемое реле должно иметь следующие качества.

У

Большую уверенность действия — получающуюся благодаря, скачкообразному увеличению тока и одновременному с тем раздвижению векторов магнитных потоков Ф и Ф . Точность работы — так как время действия реле и трогание с места весьма мало зависят от заедания и случайного увеличения трения (достаточно небольшого увеличения тока в защищаемой системе, чтобы момент вращения диска изменился черезвычайно сильно.

Возможность изготовления реле с любыми характеристиками; например, для получения „зависимой" характеристики надо подобрать сопротивления обмоток М и яш так, чтобы при „опрокидывании" раздвижение векторов Ф и Ф было небольшим; для получения „независимой характеристики надо, чтобы после „опрокидывания" угол расхождения векторов

Фм и Фтт был равен 90 °

Реле может работать и как макси мальное и как диференциальное и должно дать хорошую селективность защиты, позволить устанавливать меньшую разницу в выдержках времени ближней и дальней зоны защиты, дать-возможность уменьшить выдержку времени в реле на ближних зонах защиты и, в конечном счете, сократить время действия токов короткого замыкания.

Предмет изобретения.

Реле, отличающееся тем, что с целью использования явления внезапного изменения фазы тока в контуре, состоящем из емкости и самоиндукции с железом, якорь Д реле, выполненный в виде диска, помещен в магнитное поле обмоток, рассчитанных и включенных в цепи, защищаемые реле, так, чтобы при одном напряжении, приложенном к реле, ток в обмотке контура МК, включенной нв конденсатор, был мал и совпадал по фазе с током остальных обмоток, вращающегося магнитного поля не получалось бы, и якорь Д не вращался бы, а при большем напряжении ток в о6мотке контура МК возрастал бы „скач- ком" и изменял бы свою фазу, магнитные поля обмоток образовали бы вращающийся магнитный поток, и якорь Д приходил бы во вращение".

1 (g с !!! о о !

1

У

Ь

Р! у4

Ленпрояпечатьсоюэ. Тип.,Печ Труд". Зак. 1915 — 100D

E авторскому свидетельству Д. И. Азарьева X 27139