Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_5442
.pdf
соосно с барабаном D.
Разумеется, следует понимать, что в некоторых частных случаях ядро может быть одновременно и красным, и
расположено несимметрично относительно полюсов El, E 2.
Катушки G4, G42, показанные в разрезе на рис. 2, размещены на вертикальных стержнях F', F-' сердечника F и
содержат несколько витков проволоки, соединенных с клеммами M, L цепи нагрузки.
Обмотки O', O'C' могут быть соединены последовательно, параллельно или в противоположных
направлениях, а в некоторых случаях одна из этих обмоток может быть опущена. Сердечник состоит из
ламинированных листов подходящего магнитного материала.
Поскольку потенциальная обмотка V состоит из большого числа витков, а магнитное сопротивление её
железной цепи очень мало, в этой цепи наблюдается значительная индуктивность и фазовый сдвиг, тогда как
в цепи токовых обмоток C, O2, из-за малого числа витков, уменьшенного сечения частей сердечника, на
которые они намотаны, и сравнительно больших воздушных зазоров между полюсами F', F2 и полюсами E',
E2, индуктивность мала, и, следовательно, поток, создаваемый токовыми катушками 70, практически
находится в фазе с током, его создающим. Направление потока, создаваемого токовыми катушками C', O2,
показано пунктирными линиями, а направление потока, создаваемого потенциальной катушкой V, — цепными
линиями, и следует отметить, что эти два направления перпендикулярны друг другу.
Два потока также смещены во временной фазе почти на 90° из-за разницы в индуктивности и постоянных
времени, как указано выше.
Вспомогательная обмотка K, закороченная сама на себя или через сопротивление R, может быть размещена
в любой части «магнитного пути B, B», B 2, чтобы угол 85° между двумя потоками был точно равен %,
обеспечивая тем самым идеально однородное результирующее вращающееся поле.
Для измерения суммарной электрической мощности многофазной несимметричной нагрузки 90 можно
установить два или три таких элемента, как описано выше, один над другим, при этом барабаны закреплены
на общей поворотной рейке с одним указателем 95. Когда прибор выполнен в виде вольтметра, катушки,
намотанные на железный сердечник внутри вращающегося барабана, изготовлены из тонкой проволоки и
соединены последовательно с высоким неиндуктивным сопротивлением между клеммами V, V?
вместо того, чтобы подключаться к клеммам M и L.
На фиг. 3, иллюстрирующей схему параллельного подключения вольтметров, набор катушек H', H2, H3, H4
расположен на полюсах E', F2 вблизи барабана и питается через резистор R' от вторичной обмотки S
трансформатора напряжения, первичная обмотка которого обозначена как P. Следует отметить, что катушка
P подключена к клеммам шины V3, V4. Электрические соединения выполнены таким образом, что
результирующее вращающееся поле, создаваемое обмотками P и H', H2,
H 3, H 4 оказывает, скажем, вращающий момент по часовой стрелке на движущуюся систему.
С другой стороны, катушки C 3, 04, установленные на концах F', F 2 внутреннего сердечника, соединены
последовательно с соответствующим неиндуктивным сопротивлением 120 Ом R 2 и подключены параллельно
клеммам M', M 2 машины.
Электрические соединения устроены таким образом, что результирующее вращающееся поле, создаваемое
катушками,
P и C 3, C 4 оказывают вращающий момент на барабан в противоположном направлении, т.е.
против часовой стрелки.
Очевидно, что при одновременном включении всех обмоток стрелка будет показывать показания,
пропорциональные разности вольт между шинами и входящей машиной.
Предпочтительно, подвижная система управляется волосковой пружиной, расположенной в S-образной
конфигурации таким образом, чтобы механический ноль находился в центре шкалы.
Электрические цепи можно отрегулировать таким образом, чтобы при подаче одинакового напряжения на
клеммы V3, V4 и M1l, M2 соответственно положение электрического нуля, то есть индикация отсутствия
разницы в напряжении, совпадало с положением механического нуля.
На фиг. 3 обмотки P и S показаны рядом друг с другом, но на практике их предпочтительно наматывать
концентрично друг относительно друга.
Для обеспечения идеальной глухости инструмента концы F3, F4 сердечника F могут быть продолжены в
плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, и полюсами постоянного магнита, расположенного в
непосредственной близости от барабана.
Данное изобретение также может быть применено к созданию интегрирующих счетчиков ампер-часов и
ватт-часов, а также других подобных устройств.
Следует понимать, что в рамках данного изобретения можно добавить 15 дополнительных обмоток и
разместить их на концах F3, F4 сердечника F, таким образом регулируя электрические постоянные их цепи
для создания магнитного потока, имеющего любое желаемое соотношение фазы и времени с потоками,
создаваемыми остальными обмотками.
Кроме того, сердцевина может представлять собой участок, отличный от показанного на рисунке. Например,
она может иметь форму шестиугольной или восьмиугольной звезды с шестью и восемью концами
соответственно.
Аналогичным образом, главный электромагнит может быть снабжен более чем четырьмя выступающими
полюсными наконечниками, окружающими барабан и расположенными в любом желаемом геометрическом и
магнитном соотношении друг к другу и относительно полюсов внутреннего сердечника.
Дата: 20 мая 1926 года.
AUEL & IMRAY, 30, Southampton Buildings, Лондон, W.C 2, агенты заявителей.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
№ 15041, 1926 г.
Усовершенствования в области электроизмерительных приборов и защитных устройств индукционного типа
или относящиеся к ним.
Мы, N Aw ER Bno TH Rnns & Tnoiomrso N Lmni TED, британская компания, расположенная по адресу: 97 A, I
Dalston Lane, London, E 8, и Cmvonm L Ei B Liraw AN, субъект из России, расположенная по адресу: 9,
Stamnford Grove East, Stamnford Hill, London, N 16, настоящим заявляем, что природа данного изобретения
заключается в следующем:
Изобретение относится к электроизмерительным приборам и защитным устройствам индукционного типа, в
которых полый цилиндрический барабан способен вращаться в воздушном зазоре, образованном между
полюсами электромагнита и...
стационарный железный сердечник внутри барабана.
Целью нашего изобретения является разработка электрического реле переменного тока, которое будет
потреблять очень мало электрической энергии или вольт-ампер, особенно на последовательных обмотках, и
при этом будет способно создавать большой рабочий вращающий момент на своем вращающемся элементе,
который может быть как можно легче и прямо или косвенно управляет контактами реле, замыкание или
размыкание которых, как правило, приводит к срабатыванию автоматического выключателя.
Если требуются точность и надежность, то при использовании совместно с одновитковыми
трансформаторами тока шинного типа, применяемыми в системах сверхвысокого напряжения, необходимы
устройства с низким вольт-амперным потреблением.
Еще одной целью нашего изобретения является создание реле, механически сконструированного таким
образом, чтобы его электромагнитная цепь была устроена так, чтобы функцию реле можно было легко
изменять для удовлетворения различных требований в зависимости от характера используемой системы
защиты, без радикальных изменений в конструкции прибора, рассматриваемых с точки зрения производства.
Таким образом, как будет описано далее, простым изменением количества активных обмоток, их
относительной силы, полярности, группировки или способа подключения, или их комбинацией, одно и то же
реле может быть приспособлено для защиты от перенапряжения или пониженного напряжения, перегрузки по
току или пониженного тока, обратной мощности или обратного тока (направленные реле), или же оно может
быть легко адаптировано для использования в качестве дифференциального, дискриминирующего,
смещенного, сбалансированного или импедансного реле или подобного, при этом конструкция остается
практически неизменной.
276,080 Исходя из вышеизложенных целей, нашей общей задачей также было создание реле, обладающего
преимуществом простоты и компактности конструкции и сборки, требующего минимального количества
компонентов.
Согласно изобретению, электромагнитная цепь и сердечник индукционного реле расположены таким образом,
что в дополнение к основной обмотке электромагнита, создающей основной магнитный поток, пересекающий
подвижный элемент в определенном направлении, можно легко добавить и установить один или несколько
комплектов дополнительных обмоток либо внутри, либо в непосредственной близости от вращающегося
цилиндрического элемента, либо как внутри, так и снаружи относительно этого элемента. Внутренний
магнитный сердечник и внешние полюсные наконечники электромагнита имеют соответствующую форму для
размещения этих обмоток. Последние удерживаются на месте слегка загнутыми концами первой и последней
пластин.
Таким образом, мы получаем очень эффективное устройство, создающее крутящий момент и обладающее
множеством движущих сил, возникающих за счет взаимодействия дополнительного и основного магнитных
потоков, действующих на один и тот же подвижный элемент в нескольких точках внутри и за пределами его
периферии. При заданном энергопотреблении обмоток рабочие усилия реле согласно изобретению в
несколько раз превышают усилия, достигаемые в реле индукционного типа обычной конструкции.
Дополнительные катушки расположены таким образом, чтобы создавать поток или потоки, которые смещены
как в пространственном направлении, так и во временной фазе на любой желаемый угол, обычно на 90°,
относительно основного потока.
Крутящий момент, создаваемый результирующим вращающимся полем на движущийся барабан, как правило,
преодолевает противодействующий крутящий момент, создаваемый пружиной, силой тяжести или каким-либо
другим управляющим устройством. Величина крутящего момента, накопленного в пружине, определяет
конкретные условия, при которых будет срабатывать реле.
Ввиду большего крутящего момента, создаваемого обмотками внутреннего сердечника, для заданной силы
регулирующей пружины и заданного значения рабочего тока требуется значительно меньше витков, чем
потребовалось бы для катушки, расположенной вне барабана, чтобы создать крутящий момент, отсюда и
снижение потребления вольт-ампер на этих обмотках и на реле в целом.
Потребление вольт-ампер дополнительных обмоток согласно данному изобретению может быть значительно
снижено за счет уменьшения поперечных сечений тех частей железного сердечника и полюсных наконечников
электромагнитов, на которых они установлены. В особых случаях эти поперечные сечения магнитных
материалов могут быть уменьшены до такой степени, что плотность магнитного потока в них приближается к
точке насыщения для сравнительно низких токов. Для общих целей мы используем для магнитной цепи
ламинаты из высококачественного магнитного материала с высокой проницаемостью и низкими постоянными
гистерезиса, обрабатываемые при нормальных плотностях магнитного потока. Вышеупомянутое уменьшение
числа витков и поперечного сечения некоторых частей магнитной цепи приводит к дополнительному
преимуществу в виде уменьшения индуктивности соответствующих обмоток и, таким образом, помогает
получить правильное фазовое соотношение между различными потоками для максимальной эффективности.
В наиболее простой форме реле согласно изобретению 85 магнитный сердечник, окруженный вращающимся
барабаном, имеет преимущественно крестообразную форму, а катушки, предпочтительно «токовые» катушки,
предварительно намотанные на каркасы или бобины, 90 размещены на одном или обоих плечах сердечника,
которые перпендикулярны направлению потока, создаваемого основной обмоткой электромагнита, обычно
«потенциальной» обмоткой, которая размещена 95 на ярме или плечах основной магнитной цепи.
Когда прибор приспособлен для использования в качестве реле перегрузки или пониженного тока, основная
обмотка электромагнита подключается к нагрузочной линии либо напрямую, либо через вторичную обмотку
трансформатора тока, а обмотки на внутреннем сердечнике запитываются в замкнутой цепи индукцией от
основной намагничивающей обмотки.
Крутящий момент, создаваемый обмотками на внутреннем сердечнике, может усиливаться катушками,
расположенными на полюсных наконечниках электромагнита, которые расположены таким образом, что
магнитный поток 110, пересекающий барабан, перпендикулярен основному намагничивающему потоку и
взаимодействует с потоком, создаваемым обмотками на внутреннем сердечнике, или, в качестве
альтернативы, катушки, расположенные на полюсных наконечниках 115, могут быть положительно или
отрицательно усилены катушками на сердечнике.
Это свойство может быть использовано с преимуществом для изменения чувствительности или диапазона
реле путем вывода всех концов отдельных дополнительных обмоток на подходящую клеммную плату, и, с
помощью соответствующего переключения, в цепь 125 может быть включено любое желаемое количество
активных катушек. Эти катушки также могут быть расположены для последовательного или параллельного
соединения, или их относительная полярность может быть изменена.
-Количество диапазонов на данном реле может быть дополнительно увеличено за счет наличия 130 276,080
76,0 s ответвлений на основной намагничивающей катушке.
При использовании прибора в качестве реле обратного тока основная намагничивающая катушка
подключается к потенциальным клеммам, внутренние обмотки сердечника предпочтительно представляют
собой последовательные катушки и подключаются к токовым клеммам реле, а обмотки полюсных
наконечников запитываются индукцией от основных потенциальных обмоток и служат для компенсации
любого падения напряжения реле.
Такая конструкция образует реле дифференциального действия, поскольку обмотки на полюсных
наконечниках и на внутреннем сердечнике создают потоки, перпендикулярные друг другу как в
пространственном направлении, так и во временной фазе по отношению к потоку, создаваемому основной
намагничивающей катушкой, и в нормальных условиях оба комплекта дополнительных обмоток действуют
совместно, стремясь повернуть барабан в одном и том же нерабочем направлении против упора.
Однако, если при возникновении неисправности в защищаемой системе фаза тока изменится на
противоположную относительно приложенного потенциала, магнитный поток, создаваемый обмотками
внутреннего сердечника, изменит направление и будет стремиться нейтрализовать поток, создаваемый
обмотками полюсных наконечников. При соответствующем пропорциональном соотношении их
относительных значений для заданной настройки и силы пружины барабан вращается в противоположном
направлении, вызывая срабатывание реле.
Реле согласно изобретению обладает тем преимуществом, что требуемое значение обратного тока для
заданной настройки практически постоянно при любых условиях изменения напряжения, а работа реле
остается абсолютно надежной даже в случае, если из-за короткого замыкания приложенное напряжение
снижается до очень низкого значения. Это обусловлено повышенной чувствительностью реле к падению
напряжения.
Кроме того, реле работает с очень низким энергопотреблением на всех своих обмотках, и особенно на
последовательных обмотках.
Аналогичная конструкция может быть использована для создания импедансного или дистанционного реле,
время срабатывания которого прямо пропорционально импедансу или расстоянию от реле до точки короткого
замыкания.
В этом реле основная намагничивающая катушка предпочтительно представляет собой последовательную
катушку и питается от вторичной обмотки трансформатора тока.
Внутренние обмотки сердечника питаются от трансформатора, подключенного к главной намагничивающей
обмотке, а обмотки на полюсных наконечниках являются «потенциальными» обмотками. В нормальных
условиях крутящий момент, создаваемый токовыми обмотками, меньше и противоположен по направлению
крутящему моменту, создаваемому потенциальными обмотками.
Падение напряжения на заданном участке линии, подлежащей защите, определяется формулой IZ, где I —
ток, протекающий через него, а Z — его полное сопротивление.
Реле настроено таким образом, что в норме оно остается неработоспособным до тех пор, пока приложенное
напряжение V превышает падение напряжения 75 IZ.
Однако, если неисправность возникнет в любой точке между местом установки реле и концом фидера, V
будет меньше IZ, и реле сработает.
Для того чтобы гарантировать, что первым сработает только то реле, которое находится ближе всего к месту
неисправности, подвижному элементу 85 этих реле любым желаемым образом придается небольшая
обратная временная задержка.
Для особых типов сбалансированных и дифференциальных реле может быть целесообразно предусмотреть
отводы в средней точке некоторых или всех обмоток, так что обычно соответствующие токи делятся поровну,
но текут в противоположных направлениях через две половины обмоток и, следовательно, не влияют на
подвижный элемент, но при возникновении неисправности небалансный или дифференциальный ток, или
ЭДС, в зависимости от случая, заставит реле сработать в таком направлении, чтобы устранить
неисправность.
В случае реле со смещением могут быть выполнены аналогичные 100 схем с той лишь разницей, что отводы
предпочтительно выводятся не из средних точек обмоток, а делят витки двух частей соответствующих 105
обмоток в некоторой другой определенной пропорции в зависимости от требуемой степени смещения.
Для специальных реле, таких как частотные реле или реле с особыми характеристиками, могут
использоваться два коаксиальных электромагнитных элемента, как описано выше, которые расположены
таким образом, чтобы воздействовать на один общий или два отдельных барабана, причем последние жестко
прикреплены к общему поворотному шпинделю, который управляет контактами.
В таких реле можно избежать использования регулирующей пружины, специально изготовив подвижные
барабаны таким образом, чтобы крутящий момент 120, создаваемый одним элементом в одном направлении,
всегда уравновешивался крутящим моментом, создаваемым другим элементом в противоположном
направлении.
Это происходит при любых условиях относительных значений токов (в пределах диапазона прибора),
протекающих через соответствующие обмотки двух элементов.
Метод придания формы или прорези подвижному барабану также может быть применен для получения любой
желаемой формы или степени открытости шкалы.
На прилагаемых чертежах показаны различные модификации конструкции и расположения обмоток, которые
схематически иллюстрируют примеры реле согласно изобретению.
На рис. 1 представлено реле защиты от перегрузки по току и пониженного напряжения.
P — это основная катушка, питающая ламинированный электромагнит B, B', B2 подковообразной формы,
расположенный между полюсами E', B2, к которому прикреплен вращающийся трубчатый барабан D из
тонкого немагнитного металла, такого как медь или алюминий.
Магнитная цепь замыкается неподвижным сердечником E крестообразной формы, который предпочтительно
состоит из пластин F5 и F6, как показано на фиг. 1a и 1b соответственно, и расположен симметрично
относительно полюсов E', E2 электромагнита и соосно с барабаном D.
Вторичная обмотка S на части B электромагнита соединена с катушками 0l, 02 на вертикальных стержнях F',
F2 сердечника F.
На рис. 1c показан способ, с помощью которого поперечное сечение плеч F' и F2 при необходимости может
быть уменьшено по сравнению с остальной частью магнитного пути.
Катушки O', O2 создают магнитный поток, практически перпендикулярный как по направлению, так и по фазе
времени основному потоку, проходящему от полюсов E', EF2, и, следовательно, барабан вращается в
заданном угловом направлении против постоянного противодействующего момента, например, пружины.
Путь магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой P, показан цепными линиями, а путь потока,
создаваемого обмотками O' и C?
пунктирными линиями.
Если клеммы M и L катушки P подключены к цепи нагрузки, устройство может работать как реле защиты от
перегрузки или недостаточного тока. В этом случае катушка P состоит из нескольких витков проволоки
большого сечения.
Если клеммы подключены к источнику напряжения, устройство может работать как реле перенапряжения или
пониженного напряжения; в последнем случае в цепь катушек Cl, O2 также будет вставлен резистор, и все
обмотки будут иметь сравнительно большое количество витков тонкой проволоки.
Конструкция, показанная на рис. 2, аналогична конструкции на рис. 1 и выполняет те же функции, но полюса
E', E2 снабжены полюсными наконечниками, на которых обмотки d'-d14 расположены последовательно с
катушками O', O2. Эти дополнительные обмотки создают магнитный поток, который взаимодействует с
потоком, создаваемым катушками O1, O2, и усиливает его.
Рис. 2а аналогичен рис. 2, но снабжен дополнительным выключателем или штекерным разъемом Т,
благодаря чему любое желаемое количество дополнительных катушек может быть запитано от обмотки S.
Таким образом, на одном реле можно удобно обеспечить большое количество диапазонов. Для целей
калибровки могут быть включены подходящие регулируемые резисторы r'-r-6.
Схема, показанная на рис. 3, предназначена для работы в качестве дифференциального реле направленного
действия, компенсирующего любое падение напряжения, подаваемого на потенциальные обмотки.
Конструкция аналогична показанной на рис. 2, за исключением того, что катушки Cl, 02 на вертикальных
стержнях F', F2 сердечника F соединены с клеммами нагрузки M, L, а основной намагничивающий поток
обусловлен обмотками P, соединенными с клеммами напряжения V', V2. Обмотки dl-d4 на полюсных
наконечниках соединены через резистор R с катушкой S.
Как и прежде, катушка S является вторичной обмоткой трансформатора, первичной обмоткой которого
является катушка P. На практике эти катушки намотаны концентрически. В нормальных условиях потоки,
создаваемые обмотками d'-d4 на полюсных наконечниках, взаимодействуют с токовыми обмотками 0', 02, и
оба этих потока перпендикулярны по направлению и фазе основному намагничивающему потоку. Вследствие
этого барабан D вращается до упора.
Если направление тока изменить на противоположное, то есть его фазу относительно приложенного
напряжения в любой момент времени изменить приблизительно на 180°, то магнитный поток, создаваемый
током, будет противодействовать, а не способствовать потоку, создаваемому катушками на полюсных
наконечниках, в результате чего барабан D будет вращаться в противоположном направлении, когда
обратный ток достигнет значения, соответствующего заданному значению реле.
Катушка K, расположенная на электромагните и соединенная с резистором IR', служит, при необходимости,
для регулировки фазового сдвига между магнитными потоками.
На рис. 4 положение потенциальной и токовой обмоток поменяно местами; токовые обмотки в каждом из 115
случаев обозначены толстыми линиями.
Рис. 5 аналогичен рис. 3, но на полюсах B', E2 предусмотрены дополнительные токовые обмотки GI 1, G 2,
которые увеличивают поток, создаваемый обмотками на внутреннем сердечнике F. Эти дополнительные
обмотки могут быть в любой момент отключены путем установки короткозамкнутой вилки или ее эквивалента,
что позволяет изменять диапазон работы прибора. 125 На рис. 6 показано реле обратного тока, в котором
ламинированный электромагнит имеет круглую форму и снабжен равноудаленными выступающими полюсами
HIV, H 2, H 3, H 4, из которых H 2 и H 4, противоположные F 2, F', представляют собой 130 276 080 катушек на
выступающих полюсах PI, P 2. Полюса F 1, F 2 могут иметь уменьшенное поперечное сечение по сравнению с
полюсами pi, P 2. Барабан D будет вращаться против ограничителя в нерабочем направлении или будет
приводить в действие контакты реле в другом рабочем направлении. зависимость от относительного
фазового соотношения между током и напряжением.
Данное изобретение также может быть применено при изготовлении электроизмерительных приборов.
Следует понимать, что в рамках данного изобретения допускается использование сердечника не
крестообразной формы.
Аналогичным образом, главный электромагнит может быть снабжен рядом полюсных наконечников, отличных
от показанного на рисунке, и расположенных вокруг барабана в любом желаемом геометрическом и
магнитном соотношении друг к другу и относительно полюсов внутреннего сердечника.
Следует также отметить, что относительная длина выступов опор может варьироваться в зависимости от
особых требований.
Дата: 15 июня 1926 года.
ABEL & IMRAY, агенты заявителей.
На обмотках, снабженных токовыми катушками Ji, I? и HII, H 3, имеются катушки J', J 2, подключенные
параллельно клеммам напряжения V 1, Y 2; обмотки K', IC( 2 на F 1, F 2 также подключены через
неиндуктивное сопротивление R к клеммам Vi, V 2.
Действие данной модификации в основном аналогично действию предыдущих конструкций.
В модификации, показанной на рис. 7, токовые катушки G 1 ', ( 42 намотаны, как на рис. 5, на полюса E 1, E 2,
но не на участки F 1, F 2. Обмотки d d подключены через сопротивление R параллельно катушке S, как на рис.
5, но дополнительные обмотки N 1, N 2 размещены на плечах F 3, F 4 внутреннего сердечника и подключены
через клеммы N 1, N 2 к независимому источнику переменного или постоянного тока, и, чтобы увеличить или
уменьшить чувствительность реле, эти обмотки могут действовать совместно с потоком, создаваемым
основной обмоткой P, или противодействовать ему.
На рис. 8 изображено реле обратной мощности, которое не является дифференциальным, а представляет
собой обычное реле ваттметра. Токовые обмотки намотаны на вертикальные плечи F1, F2 внутреннего
сердечника, а напряжение... ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электрических измерительных приборов, реле и защитных устройств
индукционного типа или относящиеся к ним. Мы, Н. Ари)Эру Б. Эо, компания Rs & T Homvso Н. Ли МИТЕД,
британская компания, расположенная по адресу: Далстон Лейн, 97, Лондон, E 8, и Синму Л. Лури Б. Липим АН,
субъект из России, расположенная по адресу: Стэмфорд Гроув Ист, 9, Стэмфорд Хилл, Лондон, N 16,
настоящим заявляем, что характер данного изобретения и способ его осуществления будут подробно
описаны и установлены в следующем заявлении:
Изобретение относится к приборам и реле индукционного типа, предназначенным для индикации,
регистрации и интегрирования переменного электрического тока, в которых полый цилиндрический барабан
способен вращаться в воздушном зазоре, образованном между неподвижным ламинированным железным
сердечником, расположенным внутри барабана, и полюсом, являющимся частью ламинированной железной
цепи электромагнита.
Согласно изобретению, на внешнем ламинированном сердечнике электромагнита предусмотрена основная
обмотка возбуждения, а дополнительные обмотки предусмотрены на полярных выступах внутреннего
сердечника или на обоих внутренних и внешних сердечниках для создания поля или полей, которые смещены
как в пространственном направлении, так и во временной фазе относительно поля основной обмотки, в то
время как другие ненамотанные или намотанные выступы внутреннего сердечника уменьшают или
увеличивают магнитное сопротивление основного пути поля.
Полярные выступы внутреннего сердечника расположены симметрично относительно полярных выступов
внешнего сердечника 80 и простираются в непосредственной близости от внутренней поверхности барабана.
-Конструкция приборов предпочтительно такова, что все обмотки легко снимаются и заменяются. 95
Полярные выступы внутреннего сердечника предпочтительно, но не обязательно, имеют крестообразную
форму; в последнем случае обмотки располагаются на одном или обоих выступах, имеющих общую ось, 100
тогда как выступы, перпендикулярные им, обычно не намотаны, и их ось проходит через центр полярных
поверхностей внешнего сердечника. Намотанные выступы внутреннего сердечника могут иметь 105 меньшее
поперечное сечение, чем ненамотанные выступы, чтобы уменьшить индуктивность цепи дополнительных
обмоток, а в особых случаях плотность магнитного потока близка к точке насыщения 110 для токов
сравнительно низкой силы.
При наличии соответствующих 276 080 уточнений в обмотках прибор может использоваться в качестве
амперметра, вольтметра или ваттметра, дифференциального или параллельного вольтметра, реле защиты
от перегрузки или пониженного тока или напряжения, реле обратного тока, реле импеданса или защитного
устройства от других воздействий.
В простейшей форме магнитный сердечник, окруженный вращающимся барабаном i 3, имеющим
преимущественно крестообразную форму, и катушки, предпочтительно токовые катушки (в случае прибора
типа ваттметра), предварительно намотанные на каркасы или бобины, размещаются на одном или обоих
плечах сердечника, перпендикулярных направлению потока, создаваемого основной обмоткой
электромагнита, обычно «потенциальной» обмоткой, которая размещена на ярме или плечах основной
магнитной цепи. Компенсирующая катушка коэффициента мощности, закороченная сама на себя и
расположенная таким образом, чтобы охватывать основной поток давления, может служить для приведения
токовых и потоков давления в любое желаемое фазовое соотношение друг относительно друга.
Крутящий момент, создаваемый вышеупомянутыми обмотками на вращающийся барабан, может быть
увеличен или уменьшен, например, за счет установки второго комплекта дополнительных катушек, которые
легко монтируются на выступающих полюсных наконечниках главного электромагнита и распределены вокруг
и в непосредственной близости от внешней периферии барабана.
Эти дополнительные катушки также могут использоваться для температурной компенсации.
ошибки, как будет объяснено позже.
В случае многофазного прибора два или три таких электромагнитных элемента располагаются таким образом,
чтобы воздействовать на общую подвижную систему.
Когда прибор приспособлен для использования в качестве реле перегрузки или пониженного тока, основная
обмотка электромагнита состоит из нескольких витков проволоки сравнительно большого диаметра и
подключается к цепи нагрузки либо напрямую, либо через вторичную обмотку трансформатора тока, а
дополнительные обмотки на внутреннем сердечнике запитываются либо в замкнутой цепи путем индукции от
основной намагничивающей обмотки, либо эквивалентным образом, так что основная и дополнительные
намагничивающие канавки вместе создают результирующее вращающееся поле, которое стремится вращать
барабан из-за воздействия вращающегося поля на вихревые потоки, индуцированные в цилиндре.
С небольшими изменениями инструмент адаптирован для использования в качестве верхнего инструмента.
Реле напряжения Or-Junder.
Крутящий момент, создаваемый обмотками внутреннего сердечника, может усиливаться катушками,
расположенными на полюсных наконечниках электромагнита, которые расположены таким образом, что
магнитный поток, создаваемый ими и циркулирующий через сердечник, перпендикулярен основному
намагничивающему потоку как в пространственном направлении, так и во временной фазе и взаимодействует
с потоком, создаваемым обмотками внутреннего сердечника; или, в качестве альтернативы, катушки,
расположенные на полюсных наконечниках, могут быть положительно или отрицательно усилены катушками
внутреннего сердечника.
Это свойство может быть с успехом использовано для изменения чувствительности или диапазона действия
реле путем вывода всех концов отдельных дополнительных обмоток на соответствующую клеммную плату, и,
с помощью соответствующего переключения, в цепь можно включить любое желаемое количество активных
катушек. Эти катушки также могут быть расположены для последовательного или параллельного соединения,
или же может изменяться их относительная полярность.
Количество диапазонов на данном приборе или реле может быть дополнительно увеличено либо за счет
наличия отводов на основной намагничивающей катушке, либо за счет намотки последней в секциях, которые
могут быть соединены последовательно, параллельно или в противоположных направлениях. 9 Когда прибор
используется в качестве реле обратного тока, - основная намагничивающая катушка подключается к
потенциальным клеммам, внутренние обмотки сердечника предпочтительно являются последовательными
катушками и соединены с токовыми клеммами реле, а обмотки полюсных наконечников предпочтительно
запитываются индукцией от основных потенциальных обмоток и служат для компенсации реле любого
падения напряжения IOG.
Такая конструкция образует реле дифференциального действия, поскольку обмотки на полюсных
наконечниках и на внутреннем сердечнике создают потоки, перпендикулярные друг другу как в
пространственном направлении, так и во временной фазе по отношению к потоку, создаваемому основной
намагничивающей катушкой, и в нормальных условиях оба комплекта гибких намагниченных обмоток
действуют совместно, стремясь повернуть барабан в одном и том же нерабочем направлении против упора.
Однако, если фаза тока будет изменена относительно приложенного потенциала при возникновении
неисправности в защищаемой системе, поток, обусловленный обмотками тока на внутреннем сердечнике,
изменится на противоположный и будет противодействовать потоку, обусловленному обмотками компенсации
напряжения на полюсных наконечниках; и, соответствующим образом пропорционально распределяя их
относительные значения для заданной силы пружины, барабан вращается в противоположном направлении,
вызывая срабатывание реле. В упрощенной конструкции катушка тока размещена на одном полюсе
внутреннего сердечника, а катушка компенсации напряжения — на противоположном полюсе. Реле согласно
изобретению имеет то преимущество, что значение обратного тока, требуемое для данной настройки,
практически постоянно при всех 130 276 080. В случае реле со смещением могут быть выполнены
аналогичные схемы с той лишь разницей, что выводы предпочтительно выведены наружу, а не из средней
части.
Количество витков обмоток, но разделить 70 витков двух частей соответствующих обмоток на некоторое
другое определенное соотношение 1-n в зависимости от требуемой степени смещения. Вместо отводов
катушки могут быть намотаны в отдельных 75 секциях. Для специальных реле, таких как параллельные или
частотные реле, или реле с дискриминирующими характеристиками, два отдельных коаксиальных
электромагнитных элемента, как описано выше, могут быть расположены таким образом, чтобы
воздействовать на общий или на два отдельных барабана, причем последний жестко прикреплен к общему
поворотному шпинделю, который управляет контактами реле. В синхронных реле использование
управляющей пружины можно избежать, специально изготовив подвижные барабаны таким образом, чтобы
крутящий момент, создаваемый одним элементом в заданном направлении, всегда уравновешивался
крутящим моментом, создаваемым другим элементом в противоположном направлении, и это происходит —
Какими бы ни были относительные значения токов (в пределах диапазона прибора), протекающих через
соответствующие обмотки 95 двух элементов.
Метод придания формы или прорези подвижному барабану также может быть применен для получения
шкалы, соответствующей любому желаемому закону.
Прилагаемые чертежи иллюстрируют 100 схематических примеров электрических приборов и реле в
соответствии с изобретением.
ri.1 представляет собой однофазный ваттный резистор, а 105 на рис. 2 показывает в большем масштабе
полюса внутреннего и внешнего сердечника электромагнита в форме подковы.
На рис. 3 показан вольтметр или реле защиты от перенапряжения или пониженного напряжения в
соответствии с изобретением 110.
33 На рис. 4 показана форма барабана или цилиндрического ротора, предназначенного для использования в
вольтметрах, ваттметрах и некоторых из описанных реле. Рис. 5 является развитием рис. 4.
На рис. 6 показан дифференциальный вольтметр для использования в многофазной или однофазной
трехпроводной системе в целях балансировки или регулирования. На рис. 7 показан вольтметр, который
практически не подвержен ошибкам, вызванным колебаниями температуры.
На рисунках 8 и 9 показаны предпочтительные конструкции амперметров или реле с током более или менее
125 А.
На рис. 10 показан предпочтительный вариант формы барабана или ротора, используемого в сочетании с
амперметром.
Рис. 11 представляет собой развитие рис. 10. Условия изменения напряжения и работа реле остаются
достаточно надежными даже при коротком замыкании. Приложенное напряжение снижается до очень низкого
значения. Это связано с повышенной нечувствительностью реле при падении напряжения.
Реле также работает с очень низким энергопотреблением на всех своих обмотках, особенно на
последовательных обмотках.
Аналогичная схема может быть использована для ограничения работы реле сопротивления или
дистанционного реле, время работы которого зависит от типа реле.
В зависимости от импеданса на расстоянии от реле до позиции 4 короткого замыкания, в этом реле основная
намагничиваемая катушка предпочтительно представляет собой последовательную катушку, которая обычно
питается от вторичной обмотки защитного трансформатора тока.
Внутренние обмотки сердечника питаются от трансформаторного воздействия от основной намагничивающей
обмотки. Витки на полюсных наконечниках являются потенциальными обмотками. В упрощенной форме
только одна внутренняя обмотка сердечника питается от трансформаторного воздействия от основной
намагничивающей обмотки, а другая обмотка на противоположном конце на той же оси является
Соседние файлы в папке патенты