Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4153
.pdf
[Цена 11-] Настоящее изобретение предлагает термочувствительное управляющее устройство, которое
может быть реализовано в системе указанного выше типа и сконструировано таким образом, чтобы
избирательно работать под воздействием несущих токов заданной частоты и малого значения, в то время как
управляющее устройство не реагирует на питающий ток другой частоты, например, на обычный
низкочастотный ток линий электропередачи.
Для реализации изобретения 55 в предпочтительной форме мы размещаем термочувствительный
управляющий элемент, предпочтительно обычного биметаллического типа, обладающий как магнитными, так
и токопроводящими свойствами, в магнитном поле 60 питающей обмотки, которая настроена,
предпочтительно с помощью соответствующих конденсаторов, на резонанс при подаче в цепь тока заданной
частоты. Поскольку величина магнитного потока 65 в магнитном поле обмотки питания значительно
возрастает в условиях резонанса, нагрев теплового элемента за счет гистерезиса и вихревых токов,
индуцированных в нем, также соответственно возрастает в условиях резонанса в обмотке питания.
Таким образом, расположив термочувствительный элемент и обмотку питания так, чтобы первый нагревался
до температуры, необходимой для его работы, только тогда, когда на обмотку подается ток резонансной
частоты, можно легко добиться селективной работы термочувствительного элемента. 80 Кроме того, за счет
теплоизоляции теплового элемента, например, путем помещения элемента в вакуумный контейнер, можно
обеспечить его работу при очень малом токе питания с частотой >0,5 Гц.
Более полное понимание изобретения можно получить из следующего описания в сочетании с прилагаемым
чертежом, на котором на фиг. 1 схематически показана термочувствительная цепь управления реле,
воплощающая изобретение, которая может выборочно переключаться между двумя положениями; на фиг. 2
представлена принципиальная схема системы управления несущим током, использующей реле типа,
показанного на фиг. 1, а на фиг. 3 показана модифицированная форма термочувствительного устройства
управления цепью, воплощающая изобретение.
Обращаясь к рис. 1 чертежа, двухпозиционное реле управления цепью включает в себя пару
термочувствительных элементов 10 и 11, которые могут быть обычного биметаллического типа, состоящего,
например, из полос латуни и никелевой стали, соответствующим образом соединенных, хотя при желании
могут использоваться и другие виды термочувствительных элементов. Соответствующие
термочувствительные элементы 10 и 11 снабжены обмотками питания 12 и 13, которые, как показано на
рисунке, окружают элементы таким образом, что элементы располагаются в магнитном поле
соответствующей обмотки питания. Элементы 10 и 11 закреплены одним концом к соответствующей опоре 19
и 20 соответственно, а свободный конец каждого элемента предназначен для взаимодействия с
центрально-поворотным подвижным элементом 14, который приводит в действие соответствующий механизм
управления цепью. Как показано на рисунке, наклонный ртутный переключатель 15, включающий контакты 16
и 17, заключенные в корпус с соответствующим количеством ртути 18, установлен на элементе 14 таким
образом, что ртуть 18 замыкает цепь между контактами 16 и 17, когда элемент 14 наклоняется в положение,
показанное изгибом элемента 11.
Станет очевидно, что при наклоне элемента 14 в противоположном направлении из-за изгиба элемента 10
управляемая цепь разомкнется.
Для компенсации колебаний температуры окружающей среды термочувствительными подвижными
элементами 10 и 11, опоры для элементов 19 и 20 могут быть установлены на шарнирах, а компенсирующая
тепловая полоса 21 и 22 закреплена на соответствующих опорах известным способом. Кроме того, при
необходимости могут быть предусмотрены регулируемые упоры 23 и 24 для регулировки положения
термочувствительных элементов 10 и 11 относительно элемента 14.
В соответствии с изобретением, обмотки питания 12 и 13 расположены таким образом, чтобы обеспечить
резонанс при подаче тока заданной частоты. Для обеспечения избирательного действия элементов 10 и 11
частота, на которой обмотка 12 находится в резонансе, отличается от частоты, на которой обмотка 13
находится в резонансе. Этого можно достичь путем соответствующего подбора размеров питающих обмоток
12 и 13, хотя предпочтительно, как показано на рис. 2, конденсаторы 25 и 26 соединены в цепи с
соответствующими питающими обмотками 70 для создания в них резонансных условий при подаче на цепь
питающего тока желаемой частоты. 7,5 В системе селективного управления несущим током, показанной на
рис. 2, обмотки 12 и 13 реле, показанного на рис. 1, соединены в резонансном контуре соответственно с
конденсаторами 80 и 26 на одном из трехфазных высоковольтных линий электропередачи L. Линии
электропередачи L питаются через соответствующие трансформаторы 27 и разъединитель 28 от
низкочастотного трехфазного источника питания, обозначенного цифрой 29, который может представлять
собой генератор обычного цикла.
Переменный ток заданной высокой частоты, например, 1500 циклов, может накладываться на одну фазу
линий электропитания L, когда источник переменного тока 30 подключен к ней через разъединитель 31 и
согласующие конденсаторы 32. При подключении источника переменного тока 33 к одной из фаз питающих
линий L через выключатель 34 и согласующие конденсаторы 35 к силовому току может накладываться
переменный ток различной заданной высокой частоты, например, 3000 Гц. Частота источника 30 имеет
заданное значение, необходимое для резонанса в цепи, включающей обмотку питания 12, а частота
источника 33 имеет заданное значение, необходимое для резонанса в цепи, включающей обмотку питания 13.
Контакты 16 и 17 механизма ртутного выключателя lo10 соединены для управления цепью питания
электромагнитного линейного выключателя или контактора 36, который управляет подключением
электрических преобразовательных устройств 37 к линиям электропитания L.
Таким образом, при расположении различных частей системы управления в соответствующих положениях,
показанных на чертеже, замыкание разъединителя 28 для подключения трехфазного источника 29 к линиям
питания L служит для подачи питания на рабочую обмотку электромагнитного выключателя 36.
Переключатель 36 мгновенно замыкает и соединяет приводные устройства 37, которые можно принять за
электрические лампы, с линиями электропитания L. В связи с тем, что обмотки 12 и 13 управляющего реле не
резонируют и, следовательно, относительно не реагируют на 130 250,260 м, свободный конец реле
изгибается, поднимая правый конец поворотного элемента 14. Когда поворотный элемент 14 наклонен
достаточно, чтобы ртуть замкнула контакты 16 и 17, цепь питания электромагнитного выключателя 36
восстанавливается, и выключатель немедленно замыкается, подключая электрические лампы 37 к линиям
электропитания. 7, Хотя это и не показано на чертеже, очевидно, что автоматическое устройство управления,
включающее термочувствительное реле и электромагнитный переключатель, может быть продублировано
любое желаемое количество раз и сконфигурировано для управления подключением дополнительных
преобразовательных устройств к линиям питания L, если это необходимо. Резонансные обмотки
дополнительного управляющего устройства могут быть подключены к той же фазе линий питания L и, таким
образом, управляться одновременно с работой показанного устройства, или же могут быть подключены к
другой фазе линий питания для раздельного управления, если это необходимо.
Модифицированная форма термочувствительного управляющего устройства, показанная на рис. 3,
сконструирована таким образом, чтобы активироваться аналогично устройству, описанному в связи с рис. 1,
хотя показанная на рис. 3 конструкция значительно эффективнее и, следовательно, требует относительно
небольшого тока активации. Как показано, модифицированное термочувствительное устройство включает в
себя пару взаимодействующих подвижных термочувствительных элементов управления цепями 38 и 39,
которые представляют собой обычные биметаллические элементы 105, обладающие магнитными и
токопроводящими свойствами, и установлены внутри теплоизолирующего контейнера для сохранения тепла,
выделяемого в нем при подаче напряжения на обмотку 40 на резонансной частоте 110. Предпочтительно,
термочувствительные элементы заключены известным способом внутри вакуумированного корпуса 41, к
которому прикреплен один конец каждого из элементов, а другие 115 концов элементов обычно находятся под
напряжением, исключающим возможность их включения в цепь управления. В предпочтительном варианте
исполнения, показанном на рисунке, вакуумированный корпус 41 окружен обмоткой питания 40, которая
расположена 120 для резонанса при подаче тока заданной частоты аналогично обмоткам питания 12 и 13
реле, показанного на рис. 1.
Этого можно достичь, если это необходимо, подключив соответствующий конденсатор 42 к клеммам обмотки
питания 39, как показано на чертеже.
Когда обмотка 40 запитана током 130 относительно низкой частоты, подаваемым от резистора 29,
термочувствительные элементы 10 и 11, а также ртутный выключатель 15 остаются в тех положениях,
которые показаны на рисунке.
Когда необходимо включить электромагнитный выключатель 36 для отключения преобразовательных
устройств 37 от линий питания L, выключатель 31 замыкается, подключая высокочастотный источник 30 к
одной фазе линий питания L. Поскольку результирующий ток, наложенный на силовой ток линии питания,
имеет заданную частоту, необходимую для резонанса в цепи, включающей обмотку 12 управляющего реле,
магнитный поток в обмотке 12 мгновенно увеличивается до относительно большого значения. Возникающие в
результате потери на гистерезис, а также вихревые токи, возникающие в металлическом
термочувствительном элементе 10, служат для нагрева элемента. В результате повышения температуры
элемента 10 свободный конец изгибается и постепенно поднимает левый конец шарнирно закрепленного
элемента 14.
Когда элемент 14 наклоняется за пределы горизонтального положения, ртуть 18 38) оттекает от контактов 16
и 17, тем самым прерывая цепь питания электромагнитного выключателя 36 и позволяя последнему
вернуться в разомкнутое положение, в котором он показан. При размыкании выключателя 31 для отключения
источника 30 от линий питания 27 обмотка 12 больше не получает резонансный ток, и, следовательно,
тепловой элемент 10 охлаждается и возвращается в свое нормальное положение, как показано на рисунке.
Однако элемент 14 удерживается в наклонном положении в противоположном направлении под действием
веса ртути 18 в правом конце 4) ртутного выключателя 15.
Если необходимо повторно подключить преобразовательные устройства 35 к линиям питания L, это можно
сделать, замкнув выключатель 34. Это накладывает на b() низкочастотный силовой ток линий питания
несущий ток заданной частоты, необходимый для резонанса в цепи, включая обмотку питания 13. В этих
условиях поток в магнитном поле обмотки 13 увеличивается до относительно большого значения, однако
поток в магнитном поле обмотки 12 существенно не изменяется, поскольку последняя не резонирует с
частотой источника 33. Таким образом, термочувствительный элемент 11 нагревается за счет гистерезиса и
вихревых токов, как это было описано ранее в связи с элементом 10, и по мере повышения температуры
элемента 250,260 4 250,260 тока на частоте, необходимой для резонансных условий, поток в магнитном поле
обмотки увеличивается до высокого значения. Нагревательный эффект возникающих гистерезиса и вихревых
токов в термочувствительных элементах 38 и 39 приводит к быстрому повышению их температуры до
высокого значения, поскольку тепловые потери от элементов сводятся к практически пренебрежимо малому
значению в вакуумированном контейнере 41.
Поскольку тепловые элементы 38 и 39 работают при относительно высокой температуре, нет необходимости
предусматривать средства для компенсации изменений температуры окружающей среды.
Хотя это и не показано на рисунке, очевидно, что пара термочувствительных устройств, как показано на рис.
3, может быть настроен на резонанс с токами возбуждения различной частоты и подключен через
соответствующие клеммы 43 и 44 для управления открытием и закрытием обмоток электромагнитного
линейного выключателя или контактора практически таким же образом, как описано в связи с рис. 2.
Хотя мы описали изобретение как реализованное в виде селективных реле для систем управления током
несущей, в которых термочувствительные элементы нагреваются индуктивным или трансформаторным
воздействием от настроенной электрической цепи, следует понимать, что при желании термочувствительные
элементы также могут быть подключены к настроенной цепи для непосредственного нагрева резонансным
током.
Описав и установив теперь природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то,
что мы
Соседние файлы в папке патенты