PL198004B1 - Elektromagnes do wyłącznika samoczynnego i wyłącznik samoczynny z elektromagnesem - Google Patents

Abstract

1. Elektromagnes do wy lacznika samoczynnego, za- wieraj acego umieszczone w izolacyjnej obudowie zespó l do r ecznego nastawiania i przestawiania, otwierane i zamyka- ne styki uruchamiane przez zespó l do r ecznego nastawia- nia i przestawiania, zespó l wyzwalaj acy i rami e do automa- tycznego roz laczania styków, który to elektromagnes jest typu szybko-dzia laj acego do uruchamiania zespo lu wyzwa- laj acego przy wyst apieniu przeci azenia, i zawiera cz esc stala ferromagnetycznego rdzenia, cz esc ruchom a ferro- magnetycznego rdzenia, zamykaj ace przep lyw jarzmo, uzwojenie ukszta ltowane z izolowanego przewodu druto- wego, spr ezynuj acy element przestawiaj acy do utrzymywa- nia drugiej cz esci ruchomej rdzenia w stanie spoczynko- wym w oddaleniu od pierwszej cz esci sta lej, znamienny tym, ze cz esc sta la (25) ferromagnetycznego rdzenia ma osiowy otwór przelotowy (28) mieszcz acy popychacz (29) do uruchamiania zespo lu wyzwalaj acego (19) i ramienia (18), i poprzecznie wzgl edem osiowego otworu przelotowe- go (28) ma prostok atny przekrój, za s cz es c ruchoma (26) ferromagnetycznego rdzenia jest wyrównana wzgl edem cz esci sta lej (25), jest ruchoma w kierunku osiowego otwo- ru przelotowego (28) i poprzecznie wzgl edem kierunku osiowego otworu przelotowego (28) ma prostok atny prze- krój, przy czym cz esci sta la (25) i ruchoma (26) s a umiesz- czone w rurowym elemencie prowadz acym (27) z niema- gnetycznego materia lu i posiadaj acym rurowy............. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektromagnes do wyłącznika samoczynnego i wyłącznik samoczynny z elektromagnesem. Wynalazek dotyczy wyłącznika samoczynnego z elektromagnesem uruchamianym przy zwarciach.

Miniaturowe i modularne wyłączniki samoczynne do instalacji na szynie w sąsiedztwie licznych modułów są dobrze znane.

Znany wyłącznik tego typu składa się z obudowy wykonanej z materiału izolacyjnego, mającej generalnie kształt równoległościenny z dwoma szerszymi równoległymi powierzchniami lub ścianami oraz odpowiadającymi im mniejszymi bokami w odniesieniu do warunków montażowych na tylnej, przedniej, górnej i dolnej powierzchni.

Korpus lub obudowę wykonano z dwóch połówek połączonych ze sobą w płaszczyźnie równoległej do ścian obudowy, obudowa zawiera elementy mechaniczne i elektryczne.

Układ poszczególnych elementów i dostęp do nich z zewnątrz zależy od ich przeznaczenia oraz sposobu montażu. Przykładowo, tylna ściana korpusu służy do mechanicznego mocowania wyłącznika na podparciu i posiada wgłębienie, gdzie wchodzi szyna podtrzymująca, na której mocuje się wyłącznik za pomocą zębatych ślizgaczy umieszczonych na ścianie szyny.

Elementy do ręcznej obsługi wyłącznika umieszczono na przedniej ścianie, a pierwszy i drugi zacisk do mocowania końcówek zewnętrznych przewodów elektrycznych występują na ścianie dolnej i górnej, w podanej tu kolejności. Boki wyłącznika muszą być płaskie bez podwyższonych obszarów zapobiegających umieszczeniu w sąsiedztwie licznych modułów oraz nie mogą mieć otworów dostępu do wewnętrznych elementów z wyjątkiem tych, które są konieczne i w szczególności przeznaczone do wzajemnego połączenia mechanicznego pomiędzy sąsiednimi modułami.

Bardziej szczegółowy opis tego rodzaju modularnych wyłączników podano w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO96/12292.

Do zasadniczych elementów tworzących część tego typu wyłącznika, który musi posiadać zdolność przerywania dużych natężeń prądu, włącznie z prądami rzędu kilkudziesięciu amperów, obejmują szybkodziałający elektromagnes do automatycznego otwierania wyłącznika w przypadku głównego przeciążenia zwłaszcza w wyniku zwarcia.

Elektromagnes musi być konstrukcyjne prosty, łatwy do montażu wewnątrz korpusu i musi posiadać optymalną charakterystykę w zakresie niezawodności i powtarzalności zadziałania.

Ponadto, w odniesieniu do wymiarów modularnych, korpus musi wykazywać zwartość kształtu w kierunku prostopadłym do boków wyłącznika i równocześnie nie może dawać znacznego wzrostu lub spadku napięć w elementach miedzianych i żelaznych, będących przyczyną w normalnych warunkach roboczych (zmiennych w zależności od obciążenia), miejscowego rozgrzewania powodującego zmianę charakterystyki roboczej samego elektromagnesu lub innych urządzeń występujących w wyłączniku, na przykład układu bimetalowego zabezpieczenia termicznego zapobiegającego przeciążeniom w dłuższych okresach.

Wszystkie takie niedogodności potęgują się wraz z dążeniem do zwartości budowy, prowadząc do gorszego rozproszenia ciepła.

Ponadto, zwartość wymiarów jest trudna do pogodzenia z potrzebą szybkiego zadziałania przy otwarciu, które wymaga odpowiedniej magnetycznej siły przyciągania związanej z dość długim skokiem roboczym twornika lub ruchomego rdzenia, a zwłaszcza energii kinetycznej potrzebnej możliwie bezzwłocznie i wystarczającej dla zadziałania mechanizmu wyzwalania oraz otwarcia wyłącznika.

Pomimo dostępności na rynku wyłączników samoczynnych z ruchomym twornikiem, jako najczęściej stosowanego rozwiązania dającego możliwość uzyskania najlepszych osiągów w tym zastosowaniu jest wyłącznik z ruchomym rdzeniem lub elektromagnesem typu tłoczkowego.

W takich elektromagnesach obwód magnetyczny składa się z pierwszej stałej części cylindrycznego rdzenia integralnej z jarzmem dla zamknięcia przepływu i drugiej ruchomej cylindrycznej części rdzenia, poosiowo wyrównanej z pierwszą częścią i oddzielonej od niej szczeliną powietrzną.

Wydrążona pokrywka cylindryczna z tworzywa sztucznego wtłoczona na pierwszą część rdzenia pracuje jako poosiowa prowadnica na ruchomej części, którą swobodnie umieszczono wewnątrz pokrywki gdzie z jej zamkniętym końcem tworzy oporowy ogranicznik, do którego dosuwa się ruchomy rdzeń za pomocą członu napędzającego, swobodnie przechodzącego wewnątrz poosiowego wgłębiePL 198 004 B1 nia zamocowanego rdzenia, z kolei przemieszczanego lub „polaryzowanego” za pomocą ściskanej sprężyny zwojowej, która również jest umieszczona we wgłębieniu.

Na pokrywce zamontowano uzwojenie z przewodzącego drutu o stosunkowo dużym przekroju poprzecznym (2-2,5 mm) do wzbudzania elektromagnesu.

Pomimo stosunkowo prostej budowy, w rozwiązaniu tym występują różne wady. Stały rdzeń, z powodu występowania napędzającego trzonu, a ponadto sprężyny dosuwającej, ma stosunkowo mały przekrój roboczy dla strumienia magnetycznego względem rdzenia ruchomego, co prowadzi do nierównomiernego rozkładu indukcji magnetycznej wewnątrz tego przekroju, zwłaszcza w szczelinie powietrznej, prowadząc do dodatkowych strat (elektromagnes jest wzbudzany prądem przemiennym) i dla niektórych warunków wzbudzenia w generowaniu siły przyciągania, która jest mniejsza niż można by uzyskać przy rdzeniu o pełnym przekroju. Elektromagnes nie może być dostosowany do innych warunków roboczych; w tym celu konieczna jest zmiana wytwarzania z dostosowaniem sprężyn dosuwających o różnej elastyczności. Również w miedzi występują dodatkowe, nieistotne straty wskutek prądów pasożytniczych z powodu rozproszonych przepływów, oddziaływujących na uzwojenie. Ostatecznie, budowa ta nie umożliwia zmniejszenia wymiarów i wytworzenia modularnych wyłączników samoczynnych o grubości mniejszej od obecnie przyjętej normy 17,5 mm.

Ostatnie wymaganie jest szczególnie istotne w domowych instalacjach, gdzie z przyczyn bezpieczeństwa instalacja musi być podzielona na możliwie dużą ilość sekcji indywidualnie zabezpieczonych wyłącznikami samoczynnymi, dostosowanymi do różnych spodziewanych maksymalnych obciążeń.

Celem wynalazku jest dostarczenie samoczynnego wyłącznika z elektromagnesem uruchamianym przy zwarciu, o konstrukcyjnej i funkcjonalnej charakterystyce eliminującej wspomniane powyżej wady opisane w odniesieniu do znanego wyłącznika.

Według wynalazku elektromagnes do wyłącznika samoczynnego, zawierającego umieszczone w izolacyjnej obudowie zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, otwierane i zamykane styki uruchamiane przez zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, zespół wyzwalający i ramię do automatycznego rozłączania styków, który to elektromagnes jest typu szybko-działającego do uruchamiania zespołu wyzwalającego przy wystąpieniu przeciążenia, i zawiera część stałą ferromagnetycznego rdzenia, część ruchomą ferromagnetycznego rdzenia, zamykające przepływ jarzmo, uzwojenie ukształtowane z izolowanego przewodu drutowego, sprężynujący element przestawiający do utrzymywania drugiej części ruchomej rdzenia w stanie spoczynkowym w oddaleniu od pierwszej części stałej, charakteryzuje się tym, że część stała ferromagnetycznego rdzenia ma osiowy otwór przelotowy mieszczący popychacz do uruchamiania zespołu wyzwalającego i ramienia, i poprzecznie względem osiowego otworu przelotowego ma prostokątny przekrój, zaś część ruchoma ferromagnetycznego rdzenia jest wyrównana względem części stałej, jest ruchoma w kierunku osiowego otworu przelotowego i poprzecznie względem kierunku osiowego otworu przelotowego ma prostokątny przekrój, przy czym części stała i ruchoma są umieszczone w rurowym elemencie prowadzącym z niemagnetycznego materiału i posiadającym rurowy prostokątny przekrój poprzeczny do wyrównywania ich względem siebie i prowadzenia, natomiast zamykające przepływ jarzmo jest połączone integralnie z częścią stałą, jest utworzone przez ferromagnetyczny pasek zagięty w kształcie prostokątnym wokół rurowego elementu prowadzącego i jest zaopatrzone w wybranie i w wycięcie po przeciwnych stronach, w których są umieszczone części stała i ruchoma rdzenia oraz rurowy element prowadzący, natomiast wokół rurowego elementu prowadzącego jest umieszczone uzwojenie z izolowanego przewodu, a na zewnątrz jarzma jest umieszczony przestawiający element sprężynujący, przy czym część ruchoma rdzenia jest usytuowana względem części stałej w określonej pozycji spoczynkowej, z uformowaną szczeliną powietrzną o określonej szerokości, a na zewnątrz jarzma jest usytuowane oparcie do utrzymywania pozycji spoczynkowej, natomiast część ruchoma współpracuje z popychaczem przez szczelinę powietrzną po wzbudzeniu elektromagnesu prądem uzwojenia przekraczającym określone.

Uzwojenie może zawierać izolowany przewód drutowy o prostokątnym przekroju, nawinięty wokół rurowego elementu prowadzącego z dłuższym bokiem prostokątnego przekroju drutu zwróconym do rurowego elementu prowadzącego.

Według wynalazku, wyłącznik samoczynny z elektromagnesem, zawierający umieszczone w izolacyjnej obudowie zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, otwierane i zamykane styki uruchamiane przez zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, zespół wyzwalający i ramię do automatycznego rozłączania styków, w którym elektromagnes jest typu szybko-działającego do uruchamiania zespołu wyzwalającego przy wystąpieniu przeciążenia, i zawiera część stałą ferromagnetycznego rdzenia, część ruchomą ferromagnetycznego rdzenia, zamykające przepływ jarzmo, uzwoje4

PL 198 004 B1 nie ukształtowane z izolowanego przewodu drutowego, sprężynujący element przestawiający do utrzymywania drugiej części ruchomej rdzenia w stanie spoczynkowym w oddaleniu od pierwszej części stałej, charakteryzuje się tym, że część stała ferromagnetycznego rdzenia ma osiowy otwór przelotowy mieszczący popychacz do uruchamiania zespołu wyzwalającego i ramienia, i poprzecznie względem osiowego otworu przelotowego ma prostokątny przekrój, zaś część ruchoma ferromagnetycznego rdzenia jest wyrównana względem części stałej, jest ruchoma w kierunku osiowego otworu przelotowego i poprzecznie względem kierunku osiowego otworu przelotowego ma prostokątny przekrój, przy czym części stała i ruchoma są umieszczone w rurowym elemencie prowadzącym z niemagnetycznego materiału i posiadającym rurowy prostokątny przekrój poprzeczny do wyrównywania ich względem siebie i prowadzenia, natomiast zamykające przepływ jarzmo jest połączone integralnie z częścią stałą, jest utworzone przez ferromagnetyczny pasek zagięty w kształcie prostokątnym wokół rurowego elementu prowadzącego i jest zaopatrzone w wybranie i w wycięcie po przeciwnych stronach, w których są umieszczone części stała i ruchoma rdzenia oraz rurowy element prowadzący, natomiast wokół rurowego elementu prowadzącego jest umieszczone uzwojenie z izolowanego przewodu, a na zewnątrz jarzma jest umieszczony przestawiający element sprężynujący, przy czym część ruchoma rdzenia jest usytuowana względem części stałej w określonej pozycji spoczynkowej, z uformowaną szczeliną powietrzną o określonej szerokości, a na zewnątrz jarzma jest usytuowane oparcie do utrzymywania pozycji spoczynkowej, natomiast część ruchoma współpracuje z popychaczem przez szczelinę powietrzną po wzbudzeniu elektromagnesu prądem uzwojenia przekraczającym określone.

Korzystnie, uzwojenie zawiera izolowany przewód drutowy o prostokątnym przekroju, nawinięty wokół rurowego elementu prowadzącego z dłuższym bokiem prostokątnego przekroju drutu zwróconym do rurowego elementu prowadzącego.

Oparcie jest utworzone przez powierzchnię oporową dla części ruchomej rdzenia, integralną z obudową i usytuowaną w określonym położeniu względem elementu ustalającego położenie jarzma, przy czym element ustalający jest również integralnie ukształtowany w obudowie.

Oparcie ma postać paska o stosownej grubości oddzielnego od obudowy i umieszczonego w obudowie w określonym położeniu względem elementu ustalającego pokożenie jarzmadla ustalenia położenia jarzma integralnego z obudową.

Przestawiający element sprężynujący korzystnie ma postać sprężyny zwojowej z końcem i ramieniem roboczym, zamontowanej na kołku podpierającym w obudowie, przy czym ramię robocze jest zamocowane w otworze ukształtowanym w części ruchomej rdzenia, a koniec jest umieszczony w nacięciu wykonanym wewnątrz obudowy.

Obudowa ma liczne wewnętrzne nacięcia dla końca przestawiającego elementu sprężynującego dla umożliwienia doboru stopnia wstępnego napięcia przestawiającego elementu sprężynującego zależnie od nacięcia, w które jest włożony koniec.

Wynalazek eliminuje wady znanych urządzeń i spełnia wspomniane powyżej wymaganie oraz dostarcza samoczynny wyłącznik, który jest prosty i tani w wytwarzaniu, posiadający elektromagnes zabezpieczający przed zwarciem, który jest prosty, niezawodny, szybki i skuteczny dla bardzo dużego zakresu prądowego, wymaga bardzo małych dodatkowych zmian i równocześnie posiada małe wymiary w kierunku prostopadłym do boków wyłącznika.

Dodatkowo, konstrukcja elektromagnesu umożliwia bez zmiany elementów podczas produkcji przygotowanie w ostatecznym montażu modularnych wyłączników tego samego typu o różnej charakterystyce roboczej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia samoczynny wyłącznik w przekroju ogólnym w kierunku równoległym do boków wyłącznika; fig. 2 - poszczególne elementy tworzące elektromagnes wyłącznika z fig. 1, w perspektywicznym widoku.

Według fig. 1 wyłącznik samoczynny posiada obudowę 1 wykonaną z materiału izolacyjnego, składającą się z dwóch połówek obudowy połączonych ze sobą, z których jedną pokazano w przekroju dla ukazania wewnętrznej budowy obu połówek obudowy.

Budowa oraz wewnętrzne żebrowanie obu połówek są dopasowane do siebie w odpowiedni sposób i dokładnie ustalają obie połówki względem siebie, a także poszczególne elementy umieszczone w obudowie względem obudowy i względem innych części.

Obie połówki są połączone ze sobą za pomocą śrub lub nitów przechodzących przez otwory 2, 3, 4, 5, 6, prostopadle do płaszczyzny rysunku.

PL 198 004 B1

Wyłącznik posiada wgłębienia 7 w tylnej ścianie, w które wchodzi znormalizowana szyna DIN służąca do mocowania wyłącznika za pomocą nie pokazanych zębatych suwaków.

Wewnątrz obudowy znajdują się dokładnie rozmieszczone liczne elementy mechaniczne i elektryczne. Na bokach znajduje się pierwszy i drugi zacisk 8, 9 końcówki przewodu, do elektrycznego połączenia z zewnętrznymi przewodami. Z zaciskiem 8 jest połączony elektrycznie i mechanicznie koniec bimetalowego paska 10. W obudowie 1 jest umieszczony też elektromagnes 11, labirynt wygaszania łuku elektrycznego 12 zwany również komorą dejonizacyjną. W obudowie 1, wychylnie osadzona na kołku 14 w niej utworzonym lub umieszczonym znajduje się dźwignia 13 ręcznego nastawiania połączona z prętem nastawiania 24. Na sztywnej końcówce metalowej 16 elektromagnesu 11 umieszczony jest styk stały 15, połączony elektrycznie z końcówką uzwojenia elektromagnesu, przy czym drugi koniec uzwojenia jest połączony z zaciskiem 9. Z bimetalowym paskiem 10 jest elektrycznie połączony giętkim splotem miedzianym styk ruchomy 17 usytuowany na końcu ramienia 18. W obudowie 1 znajduje się też zespół wyzwalający 19, w którym występuje ramię styku i inne elementy. Bimetalowy pasek 10 jest połączony jednokierunkowo z zespołem wyzwalającym 19 suwaka 20. Z bimetalowym paskiem 10 jest też elektrycznie połączona prowadząca łuk elektryczny i przełączająca elektroda 21.

Wszystkie te urządzenia z wyjątkiem elektromagnesu 11 nie leżą w zakresie niniejszego wynalazku i zostały wspomniane w celu dostarczenia ogólnego pojęcia o złożoności wyłącznika, trudnościach montażowych i wymagań odnośnie zwartości i minimalnych wymiarów, jakie poszczególne elementy muszą spełnić, aby umożliwić umieszczenie ich w płaskim małym pojemniku.

Zasada działania wyłącznika tego typu jest znana: po ręcznym nastawieniu ramienia 18 i zespołu wyzwalającego 19 zamykają się oba styki 15, 17 tworząc ciągłość obwodu elektrycznego pomiędzy zaciskami 8, 9, w wyniku czego prąd przepływa przez uzwojenie elektromagnesu i bimetalowy pasek, zasilając zewnętrzne urządzenie.

W oczywisty sposób elementy te muszą mieć minimalną rezystancję (lub bardziej ogólnie impedancję) dla uniknięcia poboru mocy i wytarzania ciepła wewnątrz wyłącznika.

W przypadku dłużej trwającego przeciążenia albo zwarcia zespół zabezpieczający termicznie, na przykład bimetalowy pasek 10 i zespół zabezpieczający magnetycznie, na przykład elektromagnes 11 uruchamiają zespół wyzwalający 19 powodując otwarcie styków 15 i 17.

Powstający przy otwarciu styków łuk elektryczny przechodzi od styku 17 na elektrodę 21 prowadzącą łuk i wygasa w komorze dejonizacyjnej.

Dla gwałtownego wygaszenia łuku otwarcie styków musi następować szczególnie szybko. Uzyskuje się to za pomocą stosunkowo mocnej sprężyny napinanej przez dźwignię ręcznego nastawiania i część urządzenia wyzwalającego.

Nie jest to jednakże wystarczające: dla zadziałania urządzenia wyzwalającego potrzebna jest pewna energia, która w przypadku zwarcia musi być dostępna natychmiast po wystąpieniu zwarcia.

Taką energię zapewnia elektromagnes 11 wzbudzany prądem zwarciowym.

Budowę elektromagnesu pokazano szczegółowo w widoku rozłożonego zespołu na fig. 2. Elektromagnes posiada rdzeń magnetyczny o pierwszej części stałej 25 i drugiej części ruchomej 26, które są wyrównane względem siebie w kierunku poosiowym.

Pryzmatyczny i niecylindryczny rdzeń posiada nieokrągły przekrój poprzeczny (w korzystnym przykładzie o wymiarach 3,5 x 8 mm) o lekko zaokrąglonych narożach i częściowo znajduje się w rurowym ustalającym i elemencie prowadzącym 27, który ma również przekrój prostokątny i jest wykonany poprzez wytłaczanie lub formowanie z tworzywa sztucznego, przykładowo o grubości w zakresie 0,3-0,4 mm.

W nieruchomej części rdzenia wykonany jest cylindryczny poosiowy otwór przelotowy 28 o średnicy w zakresie 1-1,4 mm, w którym swobodnie jest umieszczony popychacz 29 wykonany z niemagnetycznego tworzywa lub metalu o małej przewodności. W pobliżu przeciwnego końca zwróconego do części ruchomej 26 stała część rdzenia 25 ma pierścieniowy rowek 30 o bokach prostopadłych do osi rdzenia, służący do mocowania przez połączenie z jarzmem 31.

Jarzmo 31 wykonane jest z paska materiału ferromagnetycznego o przekroju przykładowo w zakresie 7 x 1,5-2 mm wygiętego dla utworzenia prostokątnej ramki o wymiarach około 20 x 16 mm i wysokości równej wysokości paska (7 mm).

W krótszym boku jarzma wykonane jest wybranie 32 do sprzęgania z rowkiem 30 stałego rdzenia 25. W przeciwnym boku jarzma wykonane jest prostokątne wycięcie 33, w które wchodzi koniec

PL 198 004 B1 rurowego elementu prowadzącego 27, umieszczony w podobny sposób, jak część rdzenia wewnątrz jarzma, przy czym mniejsze wymiary są ustawione w kierunku wysokości ramki.

Do krótszego boku jarzma 31 z wybraniem 32 jest elektrycznie punktowo zgrzana końcówka metalowa 16 podtrzymująca styk stały 15 wyłącznika. W końcówce również jest wykonane wybranie 34, które jest nałożone na wybranie 32 jarzma 31 dla połączenia ze stałym rdzeniem.

Na rurowym elemencie prowadzącym 27 jest umieszczone uzwojenie 35 z płaskiego drutu przewodzącego, o przekroju poprzecznym przykładowo 2,4 x 1,3 mm, tworzącego zasadniczo prostopadłe zwoje, gdzie mniejsza grubość miedzianego drutu jest prostopadła do poosiowego kierunku rdzenia.

Dzięki temu uzwojenie mieści się wewnątrz wysokości jarzma i nie wystaje ponad tę wysokość.

W tym celu w jarzmie 31 wykonane jest stosowne wycięcie 36, 37, przez które przechodzą końce uzwojenia 38, 39 na zewnątrz jarzma i gdzie mocuje się je w drodze lutowania z metalową końcówką 16, której kołnierz 16 wystaje poza koniec jarzma do zacisku 9 wyłącznika (fig. 1).

Konstrukcję elektromagnesu dopełnia pracujący na skręcanie przestawiający element sprężynujący 41, korzystnie w postaci sprężyny zwojowej, której ramię robocze 42 umieszczone jest w otworze 43 wykonanym w końcu ruchomego rdzenia 26 po przeciwnej stronie w sąsiedztwie stałego rdzenia 25. Sprężyna przestawia lub „polaryzuje ruchomy rdzeń 26 do położenia spoczynkowego z pokonaniem siły wywieranej na rdzeń przez prąd przepływający w uzwojeniu w normalnych warunkach roboczych, a zatem bez rozłączania wyłącznika.

Wszystkie części elektromagnesu 11 wyraźnie pokazano na fig. 1. Wewnętrzne żebrowanie obudowy 1, na przykład żebro 44, tworzy oparcie dla stabilnego i dokładnego ustalenia jarzma i połączonej z nim końcówki 16 (tzn. całego elektromagnesu), a także oparcie 45, na którym spoczywa koniec ruchomego rdzenia, a zatem dokładnie wyznacza położenie spoczynkowe względem nieruchomej części i w rezultacie szerokość szczeliny powietrznej w stanie spoczynkowym.

Powrotna sprężyna zwojowa jest wychylnie zamontowana na kołku 46 będącym częścią obudowy 1 (lub gdy jest oddzielnym elementem, zamocowanym wewnątrz obudowy 1 w określonym położeniu), ramię robocze 42 sprężyny dosuwa ruchomy rdzeń do powierzchni oparcia 45.

Siła oddziaływania przestawiającego elementu sprężynującego 41 ma postać sprężyny zwojowej zależy od ustawienia wstępnego napięcia, przy czym napięcie dobiera się poprzez osadzenie końca 47 sprężyny w odpowiednim położeniu w jednym z wycięć wykonanych wewnątrz obudowy 1, przez co tworzy ono określony kąt uzwojenia sprężyny względem jej położenia spoczynkowego. Według fig. 1 w obudowie można wykonać kilka wycięć 48, 49 umożliwiających kilka położeń wstępnego napięcia sprężyny dobieranych podczas montażu, dla dostarczenia różnych charakterystyk działania wyłącznika, generalnie wyrażony w amperach (np. 15-25 A).

Choć zastosowanie sprężyny zwojowej z końcówką ramienia jest korzystne, nie ma zasadniczego znaczenia: środki powrotne można wykonać także w inny sposób, przykładowo jako wychylną dźwignię na kołku 46 w pełni równoważna do ramienia 42, które jest dociskane lub „polaryzowane za pomocą rozciąganej sprężyny zamocowanej jednym końcem do dźwigni i drugim do kołka lub wycięcia (kilka kołków lub kilka wycięć) stosownie umieszczone w wolnej przestrzeni pomiędzy zespołem do ręcznego nastawienia, zawierającym dźwignię 13 i kołek 14, i elektromagnesem 11. W ramach dalszego udoskonalenia, pociągającego za sobą minimalne zróżnicowanie w operacji końcowego montażu, można również ustalić szerokość szczeliny powietrznej w położeniu spoczynkowym, dla optymalizacji czasu zadziałania elektromagnesu zależnie od przypisanej mu charakterystyki. W tym celu zamiast integralnego z obudową 1 oparcia 45 można zastosować włożony w gniazdo obudowy pasek o grubości określonej w zależności od charakterystyki.

Użycie elektromagnesu o takiej konstrukcji umożliwia uzyskanie wielu korzyści. Mianowicie, sekcja robocza układu przepływu wewnątrz obwodu magnetycznego, zwłaszcza wewnątrz rdzenia, będzie praktycznie jednorodna i umożliwi uzyskanie dużej siły przyciągania, przy równomiernym rozkładzie przepływu. Należy nadmienić, że dla takiej samej magnetycznej siły napędowej nI (n = liczba zwojów; l = natężenie prądu) oddziaływującej w obwodzie siła wywierana na ruchomy rdzeń jest proporcjonalna do powierzchni A przekroju obwodu magnetycznego w regionie szczeliny powietrznej. Dzięki jednorodnemu rozkładowi przepływu dodatkowe straty wskutek histerezy w obwodzie magnetycznym będą minimalne. Minimalne będą również dodatkowe straty wskutek prądów pasożytniczych w uzwojeniu, ponieważ przewody mają w kierunku prostopadłym do nieuniknionych przepływów dyspersyjnych mniejszą grubość, a zatem minimalny przekrój. Ponadto, zastosowanie sprężyny dociskowej na zewnątrz obwodu magnetycznego oprócz zapewnienia, jak już wspomniano, bardziej jednoPL 198 004 B1 rodnego rozkładu strumienia magnetycznego, daje możliwość ustawienia warunków roboczych elektromagnesu bez potrzeby zasadniczych zmian podczas wytwarzania. Również dzięki małym wymiarom elektromagnesu w kierunku prostopadłym do boków wyłącznika (względem układu wewnątrz obudowy) możliwe jest uzyskanie modularnych wyłączników o zmniejszonej grubości.

Dla specjalisty będzie oczywiste wprowadzenie licznych zmian i adaptacji w opisanym powyżej korzystnym przykładzie wykonania, jednakże bez odstępstwa od zakresu poniższych zastrzeżeń.

Claims (8)

1. Elektromagnes do wyłącznika samoczynnego, zawierającego umieszczone w izolacyjnej obudowie zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, otwierane i zamykane styki uruchamiane przez zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, zespół wyzwalający i ramię do automatycznego rozłączania styków, który to elektromagnes jest typu szybko-działającego do uruchamiania zespołu wyzwalającego przy wystąpieniu przeciążenia, i zawiera część stałą ferromagnetycznego rdzenia, część ruchomą ferromagnetycznego rdzenia, zamykające przepływ jarzmo, uzwojenie ukształtowane z izolowanego przewodu drutowego, sprężynujący element przestawiający do utrzymywania drugiej części ruchomej rdzenia w stanie spoczynkowym w oddaleniu od pierwszej części stałej, znamienny tym, że część stała (25) ferromagnetycznego rdzenia ma osiowy otwór przelotowy (28) mieszczący popychacz (29) do uruchamiania zespołu wyzwalającego (19) i ramienia (18), i poprzecznie względem osiowego otworu przelotowego (28) ma prostokątny przekrój, zaś część ruchoma (26) ferromagnetycznego rdzenia jest wyrównana względem części stałej (25), jest ruchoma w kierunku osiowego otworu przelotowego (28) i poprzecznie względem kierunku osiowego otworu przelotowego (28) ma prostokątny przekrój, przy czym części stała (25) i ruchoma (26) są umieszczone w rurowym elemencie prowadzącym (27) z niemagnetycznego materiału i posiadającym rurowy prostokątny przekrój poprzeczny do wyrównywania ich względem siebie i prowadzenia, natomiast zamykające przepływ jarzmo (31) jest połączone integralnie z częścią stałą (25), jest utworzone przez ferromagnetyczny pasek zagięty w kształcie prostokątnym wokół rurowego elementu prowadzącego (27) i jest zaopatrzone w wybranie (32) i w wycięcie (33) po przeciwnych stronach, w których są umieszczone części stała (25) i ruchoma (26) rdzenia oraz rurowy element prowadzący (27), natomiast wokół rurowego elementu prowadzącego (27) jest umieszczone uzwojenie (35) z izolowanego przewodu, a na zewnątrz jarzma (31) jest umieszczony przestawiający element sprężynujący (41), przy czym część ruchoma (26) rdzenia jest usytuowana względem części stałej (25) w określonej pozycji spoczynkowej, z uformowaną szczeliną powietrzną o określonej szerokości, a na zewnątrz jarzma (31) jest usytuowane oparcie (45) do utrzymywania pozycji spoczynkowej, natomiast część ruchoma (26) współpracuje z popychaczem (29) przez szczelinę powietrzną po wzbudzeniu elektromagnesu prądem uzwojenia (35) przekraczającym określone.

2. Elektromagnes według zastirz 1, tym, że uzwojenie (35) zawiera izolowany przewód drutowy o prostokątnym przekroju, nawinięty wokół rurowego elementu prowadzącego (27) z dłuższym bokiem prostokątnego przekroju drutu zwróconym do rurowego elementu prowadzącego (27).

3. Wyłącznik samoczynny z elektromagnesem, zawierający umieszczone w izdacyjnej obudowie zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, otwierane i zamykane styki uruchamiane przez zespół do ręcznego nastawiania i przestawiania, zespół wyzwalający i ramię do automatycznego rozłączania styków, w którym elektromagnes jest typu szybko-działającego do uruchamiania zespołu wyzwalającego przy wystąpieniu przeciążenia, i zawiera część stałą ferromagnetycznego rdzenia, część ruchomą ferromagnetycznego rdzenia, zamykające przepływ jarzmo, uzwojenie ukształtowane z izolowanego przewodu drutowego, sprężynujący element przestawiający do utrzymywania drugiej części ruchomej rdzenia w stanie spoczynkowym w oddaleniu od pierwszej części stałej, znamienny tym, że część stała (25) ferromagnetycznego rdzenia ma osiowy otwór przelotowy (28) mieszczący popychacz (29) do uruchamiania zespołu wyzwalającego (19) i ramienia (18), i poprzecznie względem osiowego otworu przelotowego (28) ma prostokątny przekrój, zaś część ruchoma (26) ferromagnetycznego rdzenia jest wyrównana względem części stałej (25), jest ruchoma w kierunku osiowego otworu przelotowego (28) i poprzecznie względem kierunku osiowego otworu przelotowego (28) ma prostokątny przekrój, przy czym części stała (25) i ruchoma (26) są umieszczone w rurowym elemencie prowadzącym (27) z niemagnetycznego materiału i posiadającym rurowy prostokątny przekrój poprzeczny do wyrównywania ich względem siebie i prowadzenia, natomiast zamykające przepływ

PL 198 004 B1 jarzmo (31) jest połączone integralnie z częścią stałą (25), jest utworzone przez ferromagnetyczny pasek zagięty w kształcie prostokątnym wokół rurowego elementu prowadzącego (27) i jest zaopatrzone w wybranie (32) i w wycięcie (33) po przeciwnych stronach, w których są umieszczone części stała (25) i ruchoma (26) rdzenia oraz rurowy element prowadzący (27), natomiast wokół rurowego elementu prowadzącego (27) jest umieszczone uzwojenie (35) z izolowanego przewodu, a na zewnątrz jarzma (31) jest umieszczony przestawiający element sprężynujący (41), przy czym część ruchoma (26) rdzenia jest usytuowana względem części stałej (25) w określonej pozycji spoczynkowej, z uformowaną szczeliną powietrzną o określonej szerokości, a na zewnątrz jarzma (31) jest usytuowane oparcie (45) do utrzymywania pozycji spoczynkowej, natomiast część ruchoma (26) współpracuje z popychaczem (29) przez szczelinę powietrzną po wzbudzeniu elektromagnesu prądem uzwojenia (35) przekraczającym określone.

4. Wyłącznik według zastrz. 3, znamienny tym, że uzwojenie (35) zawiera izolowany przewód drutowy o prostokątnym przekroju, nawinięty wokół rurowego elementu prowadzącego (27) z dłuższym bokiem prostokątnego przekroju drutu zwróconym do rurowego elementu prowadzącego (27).

5. Wyłącznik według zastrz. 3, znamienny tym, że oparcie (45) jest utworzone przez powierzchnię oporową dla części ruchomej (26) rdzenia, integralną z obudową (1) i usytuowaną w określonym położeniu względem elementu ustalającego położenie jarzma (31), przy czym element ustalający jest również integralnie ukształtowany w obudowie (1).

6. Wyłącznik według z^^t^r^. 3, znamienny tym, że ορθτοίε (45) ma post:ać paska o stosownej grubości oddzielnego od obudowy (1) i umieszczonego w obudowie (1) w określonym położeniu względem elementu ustalającego położenie jarzma (31) dla ustalenia położenia jarzma (31) integralnego z obudową (1).

7. Wyłącznik według zastrz. 3, znamienny tym, że przestawiający element sprężynujący (41) ma postać sprężyny zwojowej z końcem (47) i ramieniem roboczym (42), zamontowanej na kołku podpierającym (46) w obudowie (1), przy czym ramię robocze (42) jest zamocowane w otworze (43) ukształtowanym w części ruchomej (26) rdzenia, a koniec (47) jest umieszczony w nacięciu (48, 49) wykonanym wewnątrz obudowy (1).

8. NW^ył^tc^r^iłk w^tdł^ug zassc^. 6, znamiennytym, że obudowa (11 mailczne wewnętrene nacięcia (48, 49) dla końca (47) przestawiającego elementu sprężynującego (41) dla umożliwienia doboru stopnia wstępnego napięcia przestawiającego elementu sprężynującego (41) zależnie od nacięcia, w które jest włożony koniec (47).