Электромагнитный пускатель

 

Электромагнитный пускатель предназначен для использования в области электротехники. Техническим результатом является повышение быстродействия. Пускатель содержит контактор, который способен перемещаться в продольном направлении между первым положением, соответствующим включенному состоянию, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию, и сердечник, изготовленный из магнитомягкого материала, взаимодействующий с катушкой включения и присоединенный к контактору. Имеется также полюсная часть, которая изготовлена из магнитомягкого материала, причем ее поверхность, которая расположена со стороны сердечника, в первом положении контактора расположена на расстоянии воздушного зазора от поверхности сердечника, которая направлена перпендикулярно направлению смещения, а во втором положении плотно прилегает к упомянутой поверхности сердечника. Пускатель, кроме того, содержит ярмо, изготовленное из магнитомягкого материала, для замыкания магнитного потока катушки включения через полюсную часть и сердечник. Постоянный магнит используется для удержания контактора во втором положении, а пружина предварительно натягивает контактор в его втором положении в сторону первого положения. Пускатель снабжен катушкой выключения, которая для перемещения контактов из второго положения в первое положение возбуждается и компенсирует магнитное поле постоянного магнита по крайней мере временно, причем контур магнитного потока устройства постоянного магнита отделен от контура магнитного потока катушки включения. 2 с. и 16 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электромагнитному пускателю для перемещения контакта во включенное или выключенное состояние, содержащему стержень, приводящий в движение контакты-контактор, который способен перемещаться в продольном направлении между первым положением, соответствующим выключенному состоянию, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию, сердечник, который изготовлен из магнитомягкого материала и соединен с контактором, катушку включения, которая взаимодействует с сердечником, а также полюсную часть, которая изготовлена из магнитомягкого материала, причем ее поверхность, которая расположена со стороны сердечника, в первом положении контактора расположена на расстоянии воздушного промежутка от поверхности сердечника, которая проходит перпендикулярно направлению перемещения, а во втором положении прилегает к упомянутой поверхности сердечника, кроме того, предусмотрено ярмо, которое выполнено из магнитомягкого материала, для замыкания магнитного потока катушки включения через полюсную часть и сердечник, а также постоянный магнит для удержания контактора в первом положении и пружина, которая предварительно натягивает контактор во втором положении в направлении первого положения. Пускатель этого типа известен из Британской заявки на патент GB-A-2289374.

Имеется несколько начальных соображений, которые важны для магнитных пускателей и связаны с надежностью переключения и сроком службы вакуумного переключателя, применяемого в сетях распределения среднего напряжения: 1. Включение должно происходить быстро, так чтобы повреждение, причиняемое подгоранием контактных поверхностей, являющимся следствием искрения, было ограничено.

2. Поддержание включенного состояния должно достигаться с достаточно высоким контактным давлением, потому что в противном случае излишнее сопротивление контактов приведет к рассеиванию мощности между контактами, что может привести к их свариванию друг с другом. Это происходит, в первую очередь, при больших токах короткого замыкания.

3. Размыкание контактов должно происходить с высоким усилием, чтобы разомкнуть любые контакты, которые могут быть сварены вместе.

4. Размыкание контактов также должно происходить с большой скоростью, чтобы ограничить степень подгорания контактов в результате возникающей дуги.

5. Для надежности действия приводного механизма следует предусмотреть минимально возможное количество компонентов. Повреждение переключателя может быть в общем связано с повреждением приводного механизма.

6. Для того, чтобы иметь возможность максимально использовать допустимую нагрузку переключения, иногда желательно произвести выключение в особой точке характеристики тока или напряжения. В трехфазной системе этот момент переключения может отличаться для каждой фазы, и картина переключения может также отличаться каждый раз в зависимости от условий.

В прошлом первые пять пунктов этих соображений удовлетворялись для механических систем, которые действовали на основании энергии, накопленной в пружинах. Эти системы также позволяют достигать постоянных задержек во времени. Тем не менее эти приводы все же иногда дают сбои.

Вышеупомянутая Британская заявка на патент относится к пускателю с двумя устойчивыми состояниями, который работает с набором постоянных магнитов, катушкой и пружиной. По мере того, как ток подается в катушку, контакт перемещается в замкнутое, или включенное состояние. Магнитное поле катушки, возбужденное электрическим током, ориентировано в том же направлении, что и магнитное поле постоянного магнита. Общая магнитная сила облегчает возбуждение, что требует лишь небольшого тока для приведения контактов во включенное состояние. Во включенном состоянии пружина сжимается, и контактор удерживается на месте постоянными магнитами. Поле постоянных магнитов создает усилие на контактор, которое больше, чем сила пружины, и направлено противоположно силе пружины. После того, как включенное состояние контактов достигнуто, электрический ток в катушке может быть выключен.

Для того, чтобы переместить контакты в разомкнутое, или выключенное состояние, в катушку подается импульс электрического тока, генерируя магнитное поле, которое направлено противоположно полю постоянных магнитов. Усилие на контактор, создаваемое полем постоянных магнитов, таким образом частично компенсируется, так что контактор, с одной стороны, отжимается энергией, накопленной в пружине, в положение, соответствующее выключенному состоянию, и, с другой стороны, замедляется в некоторой степени остаточной силой, создаваемой постоянными магнитами.

Поэтому этот известный пускатель не соответствует требованиям, налагаемым изобретателем, о том, что выключение должно выполняться быстро. Это может быть объяснено тем фактом, что магнитный поток, при движении этих контактов в выключенное состояние, уменьшается слишком медленно во включенной состоянии контактов.

Время срабатывания при включении для пускателя определяется как время от начала возбуждения катушки включения до момента, в который контакты, приведенные в движение пускателем, замыкаются друг с другом. В случае пускателей для приведения в движение контактов, которые пригодны для переключения больших мощностей, время включения очень велико и не повторяемо. Благодаря высокой самоиндукции катушки включения пускателя, ток нарастает медленно до максимально достижимого уровня. Если во время этого нарастания тока сила натяжения пускателя достаточно велика, чтобы преодолеть противодействующую силу, имеющую место в выключенном состоянии (как результат, между прочим, трения пружины выключения, температуры и т.п.), подвижная часть пускателя, т. е. контактор, начинает перемещаться. Момент, в который это происходит, зависит, между прочим, от допусков в силе тока и трении. Время включения, т. е. время, с которого ток включается, до того, когда контакты действительно замыкаются, трудно предсказать, и время включения поэтому переменно и не повторяемо.

Задачей изобретения является создание пускателя типа, упомянутого во вводной части, в котором вышеупомянутые проблемы устранены и посредством которого вакуумные переключатели могут включаться или выключаться в течение регулируемого времени, что делает возможным выключать переключатели очень быстро, включать переключатели в нужный момент и при необходимости удерживать вакуумные переключатели в двух устойчивых состояниях.

Эта задача согласно первому аспекту изобретения решается тем, что имеется катушка выключения, которая, для перемещения контактора из второго положения в первое положение, возбуждается, обеспечивая компенсацию магнитного поля постоянного магнита, по крайней мере, временно, при этом цепь магнитного потока постоянного магнита отделена от цепи магнитного потока катушки включения.

Благодаря тому, что магнитные цепи постоянного магнита и катушки включения разделены, путь потока постоянных магнитов может быть короче, так что могут быть достаточными меньшие магниты, что приводит к тому, что размеры пускателя могут быть меньшими. Благодаря тому, что постоянные магниты меньше, их влияние при выключении сохраняется меньшее время, так что достигается высокая скорость выключения. Более того, упомянутое разделение потоков позволяет оптимально использовать катушку включения. Кроме того, в пускателе согласно изобретению достигается высокая энергия удержания во включенном состоянии.

Следует отметить, что международная заявка на патент WO 95/07542 описывает бистабильный электромагнитный пускатель, в котором используются постоянный магнит, подвижный сердечник и две катушки. Этот пускатель также имеет недостаток, заключающийся в том, что магнитный поток всегда замкнут через постоянный магнит, который действует как воздушный зазор для полей от катушек. В результате этот известный пускатель недостаточно эффективен.

Дополнительные усовершенствования и воплощения первого аспекта изобретения описаны в подпунктах формулы изобретения.

Далее, второй аспект изобретения относится к электромагнитному пускателю для перемещения контакта во включенное или выключенное состояние, содержащему контактор, который способен перемещаться в продольном направлении между первым положением, соответствующим выключенному состоянию, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию, сердечник, который изготовлен из магнитомягкого материала и присоединен к контактору, катушку включения, которая взаимодействует с сердечником, а также полюсную часть, которая изготовлена из магнитомягкого материала, причем ее поверхность, которая расположена со стороны сердечника, в первом положении контактора расположена на расстоянии воздушного зазора от поверхности сердечника, которая проходит перпендикулярно к направлению перемещения, а во втором положении прилегает как можно ближе к упомянутой поверхности сердечника, кроме того, предусмотрено ярмо, которое выполнено из намагничиваемого материала, для замыкания цепи магнитного потока катушки включения через полюсную часть и сердечник. Новым является то, что имеется блокирующее устройство, которое действует на контактор, перемещается в замкнутое состояние, когда контактор достигает первого положения, и разблокируется после определенного периода времени после момента, в который ток подается в катушку включения, причем этот период больше, чем время нарастания силы, воздействующей на контактор, которая требуется, чтобы преодолеть противодействующую силу, возникающую в первом положении контактора.

Изобретение основано на блокировании подвижной части, в частности контактора, пускателя в первом положении, что приводит к тому, что ток может нарастать в имеющейся катушке включения, пока сила этого тока не станет достаточной для того, чтобы подвижная часть начала перемещаться мгновенно, когда блокирующее устройство будет разблокировано. Момент, в который начинается движение, в этом случае определяется не силой тока в катушке включения, а разблокированием блокирующего устройства.

Дополнительные усовершенствования и воплощения изобретения описаны в подпунктах формулы изобретения.

Изобретение будет объяснено далее более подробно со ссылкой на чертежи, на которых: Фиг.1 показывает сечение вдоль оси приводного стержня пускателя согласно изобретению в выключенном состоянии связанного контакта; Фиг.2 показывает вид сбоку пускателя по фиг.1; Фиг.3 показывает поперечное сечение пускателя во включенном состоянии и Фиг.4 показывает вид сбоку пускателя, показанного на фиг.3; Фиг.5 показывает сечение вдоль оси контактора пускателя согласно изобретению в выключенном состоянии связанного контакта, имеющего электромагнитное устройство блокировки; Фиг.6 показывает вид сбоку пускателя, показанного на фиг.5; Фиг.7 показывает поперечное сечение другого варианта воплощения пускателя согласно изобретению во включенном состоянии, содержащего механическое устройство блокировки; Фиг.8 показывает вид сбоку пускателя, показанного на фиг.7; и
Фиг. 9 показывает график тока включения известного пускателя и пускателя согласно изобретению как функцию времени.

Воплощение пускателя согласно изобретению, которое показано на фигурах, содержит контактор 1, который способен перемещать контакт 2 в замкнутое, или включенное состояние (сравни фиг.4) и в разомкнутое, или выключенное состояние (сравни фиг.2). Для этой цели контактор установлен так, чтобы иметь возможность перемещаться в продольном направлении и может поэтому перемещаться между первым положением, соответствующим выключенному состоянию контакта 2, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию контакта 2. В этом воплощении контакт 2 заключен в так называемом "вакуумном баллоне".

Кроме того, в пускателе имеется пружина сжатия контакта 3, которая, во включенном состоянии контакта 2 (сравни фиг.4), сжата, таким образом сжимая части контакта 2 друг с другом, чтобы получить желаемое контактное давление. Более того, эта пружина сжатия контактов 3, в этом включенном состоянии контакта 2, предварительно натягивает контактор 1 в направлении его первого положения.

Сердечник 4, который взаимодействует с набором катушек включения 5, присоединен к контактору 1. Эти катушки 5 охватывают сердечник и полюсную часть 6. Сердечник и полюсная часть изготовлены из намагничиваемых материалов. В первом положении, а именно в выключенном состоянии контакта 2, которое показано на фиг.1, те поверхности сердечника 4 и полюсной части 6, которые направлены друг к другу, имеют между собой расстояние воздушного зазора d. Когда пускатель должен быть перемещен из выключенного состояния, первого положения контактора 1, которое показано на фиг.1, во включенное состояние, второе положение контактора 1, которое показано на фиг.3, набор катушек 5 возбуждается в течение короткого периода, в результате чего сердечник 4 перемещается в направлении полюсной части 6 до тех пор, пока взаимно направленные друг к другу поверхности этого сердечника и полюсной части 6 не упрутся друг в друга так близко, как только возможно. В результате предварительно сжатая пружина 3 сжимается дополнительно, как показано на фиг.4.

Поскольку соображения эффективности использования энергии приводят к выбору короткой длительности возбуждения, контактор должен удерживаться во втором положении против силы пружины сжатия контактов 3. С этой целью обеспечено устройство постоянного магнита, которое в показанном воплощении содержит постоянные магниты 7. Направление от северного полюса к южному этих постоянных магнитов проходит в направлении, перпендикулярном оси контактора 1. Эти постоянные магниты 7 взаимодействуют с якорем 8, который в показанном воплощении содержит два элемента якоря 9, которые проходят в поперечном направлении к оси контактора и изготовлены из намагничиваемого материала. Контактор удерживается во включенном состоянии, втором положении контактора 1, которое показано на фиг.3, посредством притяжения между магнитом 7 и элементами якоря 9. На фиг.3 связанная цепь магнитного потока II схематически показана сплошной линией и для ясности нарисована только для правого постоянного магнита 7. Цепь магнитного потока катушек 5 схематически показана только с правой стороны линией I. Части ярма, которые, должно быть, описаны ниже, гарантируют, что цепи магнитного потока I и II замкнуты.

Ясно, что цепи магнитного потока I, II катушек включения 5 и постоянного магнита 7 соответственно полностью отделены друг от друга.

Постоянные магниты расположены таким образом, что их сила притяжения незначительна даже с воздушным зазором, который меньше, чем 0,5 мм. В результате они не будут воздействовать на движения отключения пускателя.

В противоположность известным пускателям удерживающая система пускателя согласно изобретению, которая в предпочтительно используемом воплощении содержит постоянные магниты 7 и элементы якоря 9, сформирована таким образом, что магнитный поток постоянных магнитов дважды пересекает действующий воздушный зазор (сравни цепь потока II). В результате достигается удвоенная сила удержания. При выключении сила удержания по существу оказывает вредное воздействие на движения выключения. Однако в этой конструкции двойной воздушный зазор означает, что сила, с которой постоянные магниты воздействуют на якорь при выключении, убывает очень быстро по мере увеличения воздушного зазора, так что это вредное воздействие очень быстро исчезает.

Цепь магнитного потока I катушек включения 5 проходит через сердечник 4, полюсную часть 6 и ярма 10.

Устройство постоянного магнита также снабжено потокопроводящими элементами 11, 12, которые проводят магнитный поток в направлении элемента якоря 9 и через него.

Предпочтительно ярма 10 и потоко-проводящие части 11, 12 изготовлены как единое целое, так что нет более какой-либо необходимости в регулировке между воздушными зазорами d₁ и d₂.

Кроме того, сердечник 4 и элементы якоря 9 составляют единый блок, причем сердечник и элемент якоря соединены соединительной частью 13. Эта соединительная часть 13 предпочтительно имеет меньший поперечный размер, чем сердечник 4 и элемент якоря 9.

Пускатель выключается катушкой выключения 14, которая расположена таким образом, чтобы возбуждение генерируемого в результате магнитного поля противодействовало магнитному полю постоянных магнитов. Возбуждение в импульсной форме всегда достаточно. Энергия выключения обеспечивается освобождением пружины сжатия контактов 3 и, если она имеется, дополнительной пружиной выключения.

В показанном воплощении обеспечен магнитный шунт 15, посредством которого можно воздействовать на силу удержания системы удержания и чувствительность расцепляющей катушки выключения ружиной выключения 14 (см. путь потока III). Следует также отметить, что существующие пускатели имеют чрезвычайно медленное выполнение выключения. Это является результатом принятого компромисса между эффективным использованием магнитных цепей, воздушных зазоров и присущего рассеянного потока и использованием постоянных магнитов и нескольких управляющих катушек. Эти недостатки здесь исправлены. Преимуществами бистабильных электромагнитных пускателей согласно изобретению являются:
1. Большая сила удержания во включенном состоянии.

2. Высокая скорость выключения.

3. Оптимальное использование постоянного магнита благодаря отдельным магнитным цепям и использованию двойного воздушного зазора для магнитной цепи постоянного магнита.

Второй аспект этого изобретения объясняется на основе бистабильного пускателя, который показан на фиг.5-8. Следует отметить, что это изобретение может быть применено на любом типе пускателя.

Воплощение пускателя согласно изобретению содержит контактор 1, который способен перемещать контакт 2 в замкнутое, или включенное состояние (фиг.8) и в разомкнутое, или выключенное состояние (фиг.6). Для этой цели контактор установлен так, чтобы иметь возможность перемещаться в продольном направлении и может поэтому перемещаться между первым положением, соответствующим выключенному состоянию контакта 2, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию контакта 2. В этом воплощении контакт 2 заключен в так называемом "вакуумном баллоне".

Кроме того, в пускателе имеется пружина сжатия контактов 3, которая, во включенном состоянии контакта 2 (см. фиг.8), сжата, таким образом сжимая части контакта 2 друг с другом, чтобы получить желаемое контактное давление. Более того, эта пружина сжатия контактов 3 в этом включенном состоянии контакта 2 предварительно натягивает контактор 1 в направлении его первого положения.

Сердечник 4, который взаимодействует с набором катушек включения 5, присоединен к контактору 1. Эти катушки 5 охватывают сердечник и полюсную часть 6. Сердечник и полюсная часть изготовлены из намагничиваемых материалов. В первом положении, а именно в выключенном состоянии контакта 2, которое показано на фиг.5, те поверхности сердечника 4 и полюсной части 6, которые направлены друг к другу, имеют между собой расстояние воздушного зазора d. Когда пускатель должен быть перемещен из выключенного состояния, первого положения контактора 1, которое показано на фиг.5, во включенное состояние, второе положение контактора 1, которое показано на фиг.7, набор катушек 5 возбуждается в течение короткого периода, в результате чего сердечник 4 перемещается в направлении полюсной части 6 до тех пор, пока взаимно направленные друг к другу поверхности этого сердечника и полюсной части 6 не упрутся друг в друга так близко, как только возможно. В результате предварительно сжатая пружина 3 сжимается дополнительно, как показано на фиг.8.

Поскольку соображения эффективности использования энергии приводят к выбору короткой длительности возбуждения, контактор должен удерживаться во втором положении против силы пружины сжатия контактов 3. С этой целью предусмотрен постоянный магнит, который, в частности, содержит постоянные магниты 7. Направление от северного полюса к южному этих постоянных магнитов проходит в направлении, перпендикулярном оси контактора 1. Эти постоянные магниты 7 взаимодействуют с якорем 8, который в показанном воплощении содержит два элемента якоря 9, которые проходят в поперечном направлении к оси контактора и изготовлены из намагничиваемого материала. Как показано на фиг. 7, контактор удерживается во включенном состоянии, втором положении контактора 1, которое показано на фиг.7, посредством притяжения между магнитом 7 и элементами якоря 9. На фиг.7 связанная цепь магнитного потока II схематически показана сплошной линией и для ясности нарисована только для правого постоянного магнита 7. Цепь магнитного потока катушек 5 схематически показана только с правой стороны линией I. Части ярма, которые должны быть, описано ниже, гарантируют, что цепи магнитного потока I и II замкнуты.

Ясно, что цепи магнитного потока I, II катушек включения 5 и постоянного магнита 7 соответственно полностью отделены друг от друга.

Постоянные магниты расположены таким образом, что их сила притяжения незначительна даже с воздушным зазором, который меньше, чем 0,5 мм. В результате они не будут воздействовать на движения отключения пускателя.

В противоположность известным пускателям удерживающая система пускателя согласно изобретению, которая в предпочтительно используемом воплощении содержит постоянные магниты 7 и элементы якоря 9, сформирована таким образом, что магнитный поток постоянных магнитов дважды пересекает действующий воздушный зазор (сравни цепь потока II). В результате достигается удвоенная сила удержания. При выключении сила удержания по существу оказывает вредное воздействие на движения выключения. Однако в этой конструкции двойной воздушный зазор означает, что сила, с которой постоянные магниты воздействуют на якорь при выключении, убывает очень быстро по мере увеличения воздушного зазора, так что это вредное воздействие очень быстро исчезает.

Цепь магнитного потока I катушек включения 5 проходит через сердечник 4, полюсную часть 6 и ярма 10.

Устройство постоянного магнита также снабжено магнитопроводами 11, 12, которые проводят магнитный поток в направлении элемента якоря 9 и через него.

Предпочтительно ярма 10 и магнитопроводы 11, 12 изготовлены как единое целое, так что нет более какой-либо необходимости в регулировке между воздушными зазорами d₁ и d₂.

Кроме того, сердечник 4 и элементы якоря 9 составляют единый блок, причем сердечник и элемент якоря соединены соединительной частью 13. Эта соединительная часть 13 предпочтительно имеет меньший поперечный размер, чем сердечник 4 и элемент якоря 9.

Пускатель выключается катушкой выключения 14, которая расположена таким образом, чтобы возбуждение генерируемого в результате магнитного поля противодействовало магнитному полю постоянных магнитов. Возбуждение в импульсной форме всегда достаточно. Энергия выключения обеспечивается освобождением пружины сжатия контактов 3 и, если она имеется, дополнительной пружиной выключения.

На фиг.9 ток включения I известного пускателя откладывается по оси ординат, а время t откладывается вдоль оси абсцисс.

Во время t₀ напряжение присоединено к концам катушки включения, и ток включения через катушку включения медленно возрастает, как показано сплошной линией, пока ток включения I, в момент времени t₁, достигнет уровня I₁, который связан с противодействующей силой, которую необходимо преодолеть в отключенном состоянии пускателя, чтобы переместить этот пускатель во включенное состояние. В момент времени t₁ начинается движение включения контактов, вызванное пускателем, причем эти контакты замкнутся друг с другом только в момент времени t₂. После момента времени t₂ ток включения I начинает расти снова до максимального уровня. Сила противодействия зависит от таких факторов, как, между прочим, трение в пускателе, его пружине выключения, при этом эти факторы подвержены изменениям, в частности, под влиянием температуры.

Вышеупомянутое влияние может вызвать увеличение противодействующей силы, которая соответствует уровню I₂ тока включения. Если напряжение подается в катушку включения в момент времени t₀, ток переключения будет снова возрастать, как показано сплошной линией, и будет затем расти дальше, как показано штрих-пунктирной линией. В момент времени t₃ будет достигнут уровень I₂, после чего начнется движение включения пускателя. В момент времени t₅ контакты, которые должны быть приведены в движение пускателем, входят в соединение друг с другом. Время включения, которое связано с током I₁, поэтому равно t₂-t₀, в то время как в случае уровня I₂ время включения равно t₅-t₀, так что время включения может изменяться и неповторимо. Более того, напряжение, связанное с током включения, может изменяться, так что при более низком напряжении ток включения I следует, в виде примера, кривой, показанной штриховой линией. Из графика можно увидеть, что при граничном уровне I₁ пускатель начинает свое движение включения в момент времени t₄, в то время как при граничном уровне I₂ движение включения начинается в момент времени t₆. Поэтому оказывается, что время включения пускателя также в значительной степени зависит от напряжения переключения.

Сравнительно большое изменение во времени включения под воздействием небольших изменений порогового уровня и/или напряжения питания для включения пускателя уменьшается согласно изобретению тем, что используется блокирующее устройство 16, которое воздействует на контактор 1. Это блокирующее устройство перемещается в состояние блокировки, когда контактор приходит в первое положение, которое соответствует выключенному состоянию пускателя. Когда включается напряжение или ток включения, блокирующее устройство 16 остается в блокирующем состоянии до тех пор, пока пройдет предопределенный период с момента, в который был включен ток включения. Этот период больше, чем время нарастания силы на контакторе, которая требуется, чтобы преодолеть противодействующую силу, имеющую место в первом положении контактора 1. Другими словами, этот период, например, больше, чем t₆-t₀, причем время t₆ есть максимальное время, которое может ожидаться при совокупном воздействии взаимно усиливающихся влияний.

Этот период может быть установлен как функция тока включения и предпочтительно истекает, когда ток через катушку включения достигает уровня, который выше, чем уровень, который требуется, чтобы преодолеть противодействующую силу, возникающую в первом положении контактора 1. Начало движения включения поэтому не зависит от переменной противодействующей силы пускателя в выключенном состоянии. В другом воплощении этот период имеет независимую фиксированную длительность, которая больше, чем t₆-t₀. Там, где t>t₆, I больше и поэтому больше сила. По сравнению с положением без блокировки здесь достаточно иметь меньшую катушку включения, потому что катушка включения используется лучше.

Режим включения при разблокировании можно видеть в правой части кривой на фиг.9, причем импульс разблокирования выдан в момент времени t₁₀, при этом t₁₁-t₁₀ является временем реакции на разблокирование включения.

Это время реакции значительно короче и более воспроизводимо, чем время реакции в случае пускателя без разблокирования. Моменты переключения t₁₂ и t_12', связанные с токами катушки включения, которые изменяются в результате допусков, лежат значительно ближе друг к другу, чем t₂ и t₅, которые иллюстрируют моменты переключения без блокировки.

Фиг.5 и 6 показывают электромагнитную версию блокирующего устройства 16, в то время как фиг. 7 и 8 иллюстрируют механическую версию блокирующего устройства 16.

Блокирующее устройство 16, показанное на фиг.5 и 6, содержит постоянный магнит 17, который расположен в фиксированном положении, как показано заштрихованной областью. В выключенном положении, показанном на фиг.5 и 6, элемент якоря 9 опирается на полюсные пластины 18, так что в этом выключенном состоянии магнитная цепь постоянного магнита замкнута через полюсные пластины 18 и элемент якоря 9. В результате элемент якоря 9 удерживается на месте, также как связанный сердечник 4 и контактор 1. Блокирующее устройство 16, кроме того, снабжено катушкой 19 с обмоткой 20, причем сердечник катушки упирается в полюсные пластины 18.

Когда ток подается к катушкам включения 5, пускатель удерживается в выключенном состоянии, показанном на фиг.5 и 6, и поэтому контактор 1 удерживается в его первом положении, контакты 2, приводимые в действие упомянутым контактором 1, остаются отделенными друг от друга. После того, как ток включен, ток в катушках включения 5 нарастает. Пускатель, даже если бы противодействующая сила нарастала, останется в выключенном состоянии до тех пор, пока после предварительно выбранного периода, следующего за временем включения тока включения, ток будет подан в обмотку 20 катушки 19, причем этот ток имеет такие величину и направление, что поле постоянного магнита 17 компенсируется. Затем, под влиянием тока включения для катушек включения 5 контактор 1 может быть перемещен во включенное состояние, в котором контакт 2 замкнут. Включенное состояние пускателя с замкнутым контактом 2 показано на фиг.7 и 8. Однако эти фигуры показывают пускатель с механическим блокирующим устройством.

Период времени выбирается больше, чем время нарастания силы натяжения пускателя, при которой подвижные части пускателя начинают двигаться. Длительность периода может быть получена из тока включения или может иметь фиксированную величину.

Механическое блокирующее устройство 16, которое показано на фиг.7 и 8, содержит два блокирующих элемента, которые в первом положении контактора зацепляются друг с другом и удерживают контактор в этом положении. Один блокирующий элемент сформирован в воплощении, показанном на фиг.7 и 8, захватом 21, который прикреплен к элементу якоря 9. Другой блокирующий элемент в этом случае сделан в форме захвата 22, который может поворачиваться на оси 23. Этот захват 22 предварительно закреплен в показанном положении пружиной сжатия 24. Положение захвата 22 может быть изменено посредством управляющего устройства, которое в этом случае сформировано схематически показанным дополнительным приводом 25, который может быть обычным электромагнитным приводом малой мощности.

Когда пускатель перемещается в выключенное состояние путем подачи тока в катушку выключения 14, захват 21 и захват 22 зацепляются друг с другом, в частности, посредством крючкообразных свободных концов упомянутых захватов. Если затем ток подается в катушки включения 5, чтобы включить пускатель, зацепление между захватами 21 и 22 остается до тех пор, пока напряжение или ток не будут поданы к дополнительному приводу 25, чтобы позволить захвату 22 повернуться вправо, так чтобы захват 21 освободился от захвата 22. Эта механическая конструкция блокирующего устройства 16 также поддерживает выключенное состояние пускателя до тех пор, пока не истечет период времени, который больше, чем время нарастания силы контактора 1, которая требуется для преодоления противодействующей силы, возникающей в первом положении контактора 1.

Здесь также период времени может быть получен из тока, подаваемого к катушке включения, или может иметь независимое фиксированное значение.

Управляющий ток для дополнительного привода 25 или обмотки 20 катушки 19 может быть получен посредством компаратора (не показан), причем ток включения подается на один вход компаратора, в то время как на его другой вход подается эталонный ток, который больше, чем уровень, требующийся для преодоления противодействующей силы в первом положении контактора 1. Управляющий ток для дополнительного привода 25 или обмотки 20 катушки 19, при необходимости после усиления или обработки, может быть затем подан на выход компаратора.

В воплощении с фиксированным периодом времени может быть использован переключатель (не показан), имеющий фиксированный определенный период времени задержки, длительность которого может быть выбрана в соответствии с вышеописанными соображениями. Переключатель запускается, когда включается ток включения для катушки включения пускателя, а конец периода времени может даже находиться после момента, в который ток включения достигает своего максимального уровня.

Формула изобретения

1. Электромагнитный пускатель для перемещения контакта (2) во включенное или выключенное состояние, содержащий контактор (1), выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении между первым положением, соответствующим выключенному состоянию, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию, сердечник (4), который изготовлен из магнитомягкого материала и соединен с контактором (1), катушку включения, (5), которая взаимодействует с сердечником (4), полюсную часть (6), изготовленную из магнитомягкого материала, причем ее поверхность, которая расположена со стороны сердечника (4), в первом положении контактора (1) расположена на расстоянии воздушного зазора (d) от поверхности сердечника (4), которая проходит перпендикулярно направлению смещения, а во втором положении плотно прилегает к упомянутой поверхности сердечника, ярмо (10), которое изготовлено из магнитомягкого материала, для замыкания магнитного потока катушки включения через полюсную часть (6), сердечник (4), а также устройство постоянного магнита для удержания контактора (1) во втором положении и пружину (3) сжатия контактов, которая предварительно натягивает контактор в его втором положении в направлении первого положения, отличающийся тем, что предусмотрена катушка выключения (14), которая для перемещения контактора (1) из второго положения в первое возбуждается, обеспечивая компенсацию магнитного поля постоянного магнита по меньшей мере временно, при этом цепь магнитного потока устройства постоянного магнита отделена от цепи магнитного потока катушки включения (5).

2. Пускатель по п. 1, отличающийся тем, что предусмотрен элемент (9) якоря, который расположен поперечно оси контактора (1), изготовлен из магнитомягкого материала и соединен с контактором, при этом постоянный магнит снабжен магнитопроводами (11, 12), которые проводят магнитный поток в направлении элемента (9) якоря и через него.

3. Пускатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрен по меньшей мере один постоянный магнит (7), расположенный так, что направление от его северного полюса к южному поперечно относительно оси контактора (1), а магнитопроводы (11, 12) расположены на стороне северного полюса и на стороне южного полюса магнита (7), причем эти магнитопроводы имеют поверхности, проходящие перпендикулярно оси контактора (1) и расположенные в его первом положении на расстоянии воздушного зазора (d2) от элемента (9) якоря, а во втором положении прилегают к последнему, при этом катушка выключения (14) расположена в плоскости, перпендикулярной оси контактора (1), и на той стороне магнитопроводов (11, 12), которая лежит напротив элемента (9) якоря, причем внутренняя поверхность катушки выключения (14) лежит на одной линии с той стороной постоянного магнита (7), которая расположена со стороны контактора (1).

4. Пускатель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что ярмо (10) катушки включения и магнитопроводы (11, 12) постоянного магнита образуют единый блок.

5. Пускатель по одному из пп. 2, 3 или 4, отличающийся тем, что сердечник (4) и элемент (9) якоря составляют единый блок, причем сердечник и якорь соединены соединительной частью (13).

6. Пускатель по п. 5, отличающийся тем, что соединительная часть (13) имеет меньший поперечный размер, чем сердечник (4) и якорь (9).

7. Пускатель по одному из пп. 4, 5 или 6, отличающийся тем, что во включенном состоянии контакта (2) воздушный зазор (d) между сердечником (4) и полюсной частью (6) минимален, но не равен нулю.

8. Пускатель по одному из пп. 2-7, отличающийся тем, что магнитный шунт (15) помещен в цепь магнитного потока (11) постоянного магнита.

9. Электромагнитный пускатель для перемещения контакта (2) во включенное или выключенное состояние, содержащий контактор (1), выполненный с возможностью перемещения в продольном направлении между первым положением, соответствующим выключенному состоянию, и вторым положением, соответствующим включенному состоянию, сердечник (4), который изготовлен из магнитомягкого материала и соединен с контактором (1), катушку включения (5), которая взаимодействует с сердечником (4), а также полюсную часть (6), изготовленную из магнитомягкого материала, причем ее поверхность, которая расположена со стороны сердечника (4), в первом положении контактора (1) расположена на расстоянии воздушного зазора (d) от поверхности сердечника (4), которая проходит перпендикулярно направлению смещения, а во втором положении плотно прилегает к упомянутой поверхности сердечника, кроме того, предусмотрено ярмо (10), которое изготовлено из магнитомягкого материала, для замыкания магнитного потока катушки включения через полюсную часть (б) и сердечник (4), отличающийся тем, что имеется катушка выключения (14), которая для перемещения контактора (1) из второго положения в первое возбуждается, компенсируя при этом магнитное поле постоянного магнита по меньшей мере временно, а также предусмотрено блокирующее устройство (16) для воздействия на контактор (1), которое перемещается в состояние блокировки, когда контактор (1) занимает первое положение, и размыкается после определенного периода времени после момента, когда ток подается в катушку включения (5), причем этот период больше, чем время нарастания силы, действующей на контактор (1), которая требуется, чтобы преодолеть противодействующую силу, возникающую в первом положении контактора.

10. Пускатель по п. 9, отличающийся тем, что указанный период истекает, когда ток через катушку включения (5) достигает уровня, который выше, чем уровень, который требуется, чтобы преодолеть противодействующую силу, возникающую в первом положении контактора (1).

11. Пускатель по п. 9 или 10, отличающийся тем, что указанный период времени имеет фиксированную длительность.

12. Пускатель по пп. 9, 10 или 11, отличающийся тем, что блокирующее устройство (16) содержит постоянный магнит (17), который удерживает контактор (1) в его первом положении, и катушку (19) для компенсации поля постоянного магнита (17).

13. Пускатель по п. 12, отличающийся тем, что предусмотрен компаратор, причем ток катушки включения (5) подается на один его вход, а эталонный сигнал подается на другой вход и его выход присоединен к катушке (19).

14. Пускатель по п. 12, отличающийся тем, что катушка (19) управляется переключателем, имеющим определенную длительность замедления.

15. Пускатель по пп. 9, 10 или 11, отличающийся тем, что блокирующее устройство (16) содержит два блокирующих элемента, которые в первом положении контактора (1) зацепляются друг с другом и удерживают контактор зафиксированным в этом положении, а также имеется управляющее устройство, которое после определенного периода времени расцепляет блокирующие элементы.

16. Пускатель по п. 12, отличающийся тем, что управляющее устройство является дополнительным электромагнитным приводом.

17. Пускатель по п. 15 или 16, отличающийся тем, что имеется компаратор, причем ток катушки включения (5) подается на один его вход, а эталонный сигнал подается на другой вход и его выход присоединен к управляющему устройству.

18. Пускатель по п. 15 или 16, отличающийся тем, что управляющее устройство управляется переключателем, имеющим определенную длительность замедления.

Приоритет по пунктам:
18.09.1997 - по пп. 1-9;
24.04.1998 - по пп. 10-18.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9