Устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных помех

 

Использование: область электротехники , защита от воздействия внешних магнитных полей. Сущность изобретения заключается в том, что повышение эффективности защиты достигается за счет отвода от защищаемого аппарата внешнего магнитного потока индуктором и П-образным магнитопроводом и увеличения начального значения магнитной проницаемости материалов магнитопроводов. Таким образом, обеспечивается защита от магнитных полей любого направления и напряженности. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916475/07 (22) 04.03.91 (46) 30.11.92. Бюл. ¹ 44 (71) Кировский политехнический институт (72) Е.А.Хагемейстер и А.В.Голговских (56) Гродиев И.И. Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот. M.:

Связь, 1972, с. 57.

Авторское свидетельство СССР № 1672867, кл. Н 01 Н 45/10, G 12 В 17/02, 1989.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области защиты от воздействия внешних магнитных полей, возникающих при работе силового энергетического оборудования. Защиту релейных элементов, в частности электромагнитных реле, осуществляют с помощью экранирующих устройств, которые компенсируют поле помех.

Известен магнитный экран, выполненный в виде ферромагнитного корпуса. Такой сплошной экран затрудняет обслуживание и контроль работы релейной аппаратуры.

Кроме того, для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть

5 — 10 мм, что существенно увеличивает размеры и вес всего устройства.

Известно экранирующее устройство, содержащее компенсирующие обмотки, расположенные на магнитопроаоде эащи. Ы 1778809 А1 (si)s Н 01 Н 45/10, G 12 В 17/02 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ ОТ МАГНИТНЫХ

ПОМЕХ (57) Использование; область электротехники, защита от воздействия внешних магнитных полей. Сущность изобретения заключается в том, что повышение эффективности защиты достигается за счет отвода от защищаемого аппарата внешнего магнитного потока индуктором и П-образным магнитопроводом и увеличения начального значения магнитной проницаемости материалов магнитопроводов. Таким образом, обеспечивается защита от магнитных полей любого направления и напряженности. 4 ил. щаемого аппарата и электрически соединенные с обмотками 0-образного индуктора. Такое устройство эффективно защищает от магнитных помех всех направлений, кроме перпендикулярного плоскости магнитопроводов защищаемого аппарата и индуктора. Влияние магнитного поля такого направления приводит к изменению магнитной проницаемости магнитопровода электромагнитного реле. Кроме того, при экранировании слабых лагнитн ых полей начальное значение магнитной проницаемости мало.

Цель изобретения — повышение эффективности защиты от магнитных полей любого направления и напряженности.

Цель достигается тем, что известное устройство снабжено дополнительньил источником тока, П-образный дополнительный магнитопровод и индуктор снабжены до1778809 полнительными обмотками. соединенными между собой последовательно-встречно, причем первый вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом источника постоянного тока, второй вывод дополнительчой обмотки индуктора соединен с первым выводом дополнительной обмотки дополнительного магнитопровода П-образной формы, второй вывод которой соединен с вторым выводом источника постоянного тока.

Данное устройство позволяет повысить эффективность за счет того, что часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого реле Cl-образным магнитопроводом индуктора и перпендикулярным ему П-образным магнитопроводом (направление внешнего магнитного поля

ОХ, фиг. 1) или по отдельности каждым из них (направление OY и OZ), осуществляется первичное экранирование; увеличивается начальное значение магнитной проницаемости материала индуктора и ll-oáðàçíoão магнитопровода за счет подмагничивания постоянным током, Предложенное устройство позволяет эффективно защищать от магнитных полей любого направления и напряженности, На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 и 3 — схема распределения магнитных потоков при направлении внешнего магнитного поля перпендикулярно стержHAM магнитопроводов (фиг. 2) и шихтовке магнитопровода (фиг. 3), Устройство содержит U-образный индуктор 1, на .котором по крайней мере размещена одна обмотка 2, компенсирующие обмотки 3, размещенные по одной на каждом стержне магнитопровода защищаемого электромагнитного реле 4. Компенсирующие обмотки 3 и обмотки индуктора 2 соединены последовательно таким образом, что ЭДС, создаваемые магнитным полем, в компенсирующих обмотках 3 были направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора 2, Защищаемое электромагнитное реле 4 располагается внутри магнитопровода Q-образной формы, Магнитные оси обмоток 2 и 3 параллельны, Перпендикулярно плоскости индуктора 1 и магнитопровода реле 4 расположен П-образный магнитопровод 5 с обмоткой 6, которая соединена последовательно с дополнительной обмоткой 7, размещенной на индукторе 1, и с источником постоянного тока 8.

Индукция, наводимая внешним магнитным полем в индукторе, пропорциональна индукции, наводимой внешним магнитным

55 полем в магнитопроводе защищаемого реле.

Число компенсирующих обмоток 3 определяется количеством стержней магнитопровода защищаемого реле 4.

Компенсирующие обмотки 3 включены между собой встречно-последовательно.

На магнитопроводе защищаемого реле расположена рабочая обмотка 9. Под действием тока, протекающего в этой обмотке, происходит срабатывание электромагнитного аппарата.

К катушке индуктора последовательно подключены компенсирующие катушки 3.

Число витков каждой компенсирующей катушки 3 выбирается в 2 — 5 раэ меньше числа витков катушки индуктора 2 с целью компенсации ЭДС, наводимой внешним магнитным полем в компенсирующих катушках, и создания магнитного поля, компенсирующего влияния внешнего магнитного поля, Устройство работает следующим образом.

Часть внешнего магнитного потока отводится от защищаемого аппарата магнитопроводом индуктора (фиг. 1). Поэтому напряженность поля внутри индуктора в месте расположения магнитопровода защищаемого аппарата меньше напряженности внешнего магнитного поля в 5 — 10 раз. Индуктор 1 и П-образный магнитопровод 6 шунтируют магнитный поток, происходит защита or статических и переменных полей, направленных как вдоль магнитной оси (фиг, 1), так и перпендикулярно ей (фиг. 2, 3).

Внешнее магнитное поле наводит в катушке и ндуктора ЭДС 1, которая может быть вычислена по формуле

l2 =4,44 f Bm S а2, где f — частота внешнего магнитного поля, Гц;

Bm — индукция в магнитопроводе индуктора, наведенная внешним магнитным полем, Тл;

S — площадь сечения магнитопровода индуктора, м .

Магнитное поле в компенсирующих обмотках 3 наводит ЭДС, направленную встречно lz. Под действием разницы ЭДС;

Л l=lz-l4 n, где n — число компенсирующих обмоток 3, в них протекают токи, создающие магнитные потоки Ф, равные по величине магнитным потокам, наводимым внешним магнитным полем в стержнях магнитопровода защищаемого аппарата, но имеющие противоположное направление и компенсирующее влияние внешнего магнитного поля.

1778809

Точность компенсации зависит от выполнения фазовых и амплитудных соотношений между полем помех и компенсирующими полями. Учитывая, что речь идет о низких частотах, фазовыми сдвигами компенсирующих обмоток и обмотки индуктора можно пренебречь, а амплитудные соотношения легко получаются подбором сечения магнитопровода индуктора и числа витков компенсирующих обмоток.

Под действием рабочего магнитного потока Q (фиг. 1), создаваемого рабочей обмоткой в реле, в обмотках 3 наводятся ЭДС, равные по величине и направленные встречно. Поэтому рабочий магнитный поток реле не оказывает влияния на работу устройства.

С изменением напряженности внешнего поля в и раз изменяется в и раз и ЭДС катушки индуктора, соответственно изменяется разница ЭДС и компенсирующие потоки Ф . В итоге в магнитопроводе защищаемого электромагнитного аппарата сумма магнитных потоков, наводимых внешним магнитньил полем Ф,„„и создаваемых компенсирующими катушками Фк, будет равно О. Влияние внешнего магнитного поля нейтрализуется.

Наличие подмагничивающих обмоток 7 и 6, питающихся от источника постоянного тока, дает возможность увеличить начальное значение магнитной проницаемости материалов магнитопроводов при экранировании слабых магнитных полей (до

100 Аlм, фиг, 4). Это позволяет уменьшить сечения магнитопроводов 1 и 5.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности реле и других электроаппаратов с магнитными сердечниками благодаря применению их при наличии низкочастотных и статических помех с высоким уровнем полей.

Степень ослабления внешнего поля индуктором и П-образным магнитопроводом зависит от их размеров, Чем больше площадь поперечного сечения и длина магнитопроводов 1 и 5, вдоль которых направлено внешнее магнитное поле, те л выше степень ослабления поля внутри индуктора.

Эффективность действия предложенного устройства подтверждена при защите широко распространенного реле серии PT5

40, Устройство содержало индуктор с площадью поперечного сечения 3,0 10 м . об-4 2 мотку индуктора в =28. компенсирующие обмотки й>, =14, магнитопровод сечением

10 10 м.

Беэ устройства относительная погрешность реле в магнитном поле, направленном перпендикулярно шихтовке магнитопровода, при напряженности внешнего магнитного поля Н=4000 А/и составила 9 — 10;ь, При использовании устройства относительная погрешность уменьшилась до 1 — 2%.

Формула изобретения

Устройство для защиты электромагнитных реле от магнитных помех, содержащее индуктор, компенсирующие обмотки и дополнительный П-образный магнитопровод, индуктор включает в себя П-образный магнитопровод и по крайней мере одну обмотку, размещенную на указанном магнитопроводе, компенсирующие обмотки предназначены для размещения по одной на каждом из стержней магнитопровода защищаемого реле, внутренняя полость П-образного магнитопровода предназначена для размещения в ней защищаемого реле, компенсирующие обмотки и обмотки индуктора соединены между собой последовательно так, что ЭДС, создаваемые магнитным полем в компенсирующих обмотках, направлены согласно между собой и встречно ЭДС в обмотках индуктора и расположены так, что их оси параллельны одна другой, дополнительный магнитопровод П-образной формы расположен так, что его стержни параллельны осям компенсирующих обмоток и обмотке индуктора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности защиты от магнитных полей любого направления и напряженности, устройство снабжено дополнительным источником тока, П-образный дополнительный магнитопровод и индуктор снабжены дополнительными обмотками, причем первый вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом источника постоянного тока, второй вывод дополнительной обмотки индуктора соединен с первым выводом дополнительной обмотки дополнительного магнитопровода П-образной формы, второй вывод которой соединен с вторым выводом источника постоянного тока.

1778809

1778809

Наоми

Jfio

Составитель M.Tðîôèìoâà

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор

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

Заказ 4196 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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