Результат интеллектуальной деятельности: Реле на герконах

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электроустановок от коротких замыканий.

Известно реле на герконах [SU 1576926, МПК H01H 51/28, 51/27 опубл. 07.07.1990.], содержащее основание, в котором установлены выводы, соединенные с двумя герконами и двумя обмотками управления, обмотки управления расположены соосно на общем каркасе, соединенном с основанием, внутри обмоток управления расположен ферромагнитный сердечник, выступающие концы которого соединены с потокоподводами, внутри которых установлены герконы, между потокоподводами и баллонами герконов установлены поляризующие постоянные магниты.

Недостатками этого реле являются возможность излишнего срабатывания, когда оно установлено вблизи шин электроустановки, от наведенной в обмотках управления помехи, а также размагничивание постоянных магнитов при протекании по шине электроустановки токов большой величины.

Известно реле на герконах [Карабанов С.М., Майзельс P.M., Шоффа В.Н. Магнитоуправляемые контакты (герконы) и изделия на их основе. -Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. - 408 с.], содержащее два геркона с одной катушкой управления с n витками, один с замыкающим, а другой с размыкающим контактами.

Недостатком реле является возможность излишнего срабатывания, когда оно установлено вблизи шин электроустановки, от наведенной в катушке управления помехи.

Техническим результатом является предотвращение излишних срабатываний реле от помехи в цепи его катушки управления.

Технический результат достигается тем, что в реле на герконах, содержащем два геркона с одной катушкой управления с n витками, один с замыкающим, а другой с размыкающим контактами, согласно изобретению герконы установлены взаимно перпендикулярно относительно друг друга, а их контакты соединены последовательно, при этом на геркон с замыкающим контактом намотано m витков из n витков управляющей обмотки, а на геркон с размыкающим контактом намотано (n-m) витков, причем соотношение витков на герконе с размыкающим контактом и витков на геркон с замыкающим контактом равно не более 1,5.

В заявляемом реле на герконах, в отличие от прототипа, оси герконов расположены взаимно перпендикулярно и их контакты включены последовательно, что позволяет исключить излишнее срабатывание реле при появлении помехи в его катушке управления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено схема реле на герконах.

Реле на герконах содержит герконы 1, 2, закрепленные взаимно перпендикулярно близи шины электроустановки 3. Разомкнутые контакты 4 геркона 1 через последовательно включенные замкнутые контакты 5 геркона 2 подключены к плюсу источника оперативного тока (на фиг. 1 не показан). На геркон 1 намотано n витков катушки управления 6, а на геркон 2 - (n-m) витков катушки управления 6. Выводы катушки управления 6 подключены к источнику питания 7. Соотношение витков на герконе с размыкающим контактом и витков на геркон с замыкающим контактом равно не более 1,5.

В качестве герконов 1, 2 могут быть использованы герконы типа КЭМ-1 и КЭМ-3, соответственно, катушки управления 6 - обмотка промежуточного реле РП-23, источника питания 7 - аккумуляторная батарея.

Реле на герконах работает следующим образом.

Пусть герконы 1, 2 установлены на расстоянии 0,12 м от шины 3, причем геркон 1 - в плоскости поперечного сечения шины 3 параллельно плоскости ее продольного сечения, а геркон 2 - перпендикулярно геркону 1.

Пусть по шине 3 в номинальном режиме протекает ток 20 А, а при коротком замыкании в электроустановке, питаемой шиной 3-100 А. Герконы 1, 2 имеют индукцию срабатывания В_ср1=3,4⋅10^-4 Тл и В_ср2=4,4⋅10^-4 Тл, катушка управления 6 - количество витков W=5000. При этом на геркон 1 намотано 2000 витков и длина намотки 1₁=0,04 м, а на геркон 2-3000 витков, 1₂=0,03 м. Тогда соотношение витков на герконах будет равно 1,5. Если соотношение витков на герконах будет меньше или больше, то не будет создаваться магнитное поле с индукцией, обеспечивающей исключение излишнего срабатывания реле при появлении помех в катушке управления. Для обеспечения срабатывания геркона 1 при токе в шине 3 равном 100 А в катушку управления 6 от источника питания 6 (ИП) по соединительным проводам необходимо подать ток 2,77 мА. Тогда на геркон 2 действует индукция В=3,48⋅10^-4 Тл.

В номинальном режиме работы электроустановки и при отсутствии помехи в соединительных проводах по шине 3 протекает ток 20 А, который создает магнитное поле с индукцией 0,33⋅10^-4 Тл, а по катушке управления 6-2,77 мА, который создает магнитное поле с индукцией 1,66⋅10^-4 Тл и 3,48⋅10^-4 Тл, соответственно. В результате на геркон 1 действует суммарная индукция B_∑=l,99-10^-4 Тл, а на геркон 2 - только от катушки управления 6, так как его ось расположена перпендикулярно вектору индукции магнитного поля, созданного током в шине 3. Герконы 1, 2 не срабатывают, так как индукции, действующие вдоль их продольных осей меньше B_cp1 и В_ср2. Поэтому на выходе реле на герконах сигнала нет.

При появлении помехи в соединительных проводах, с помощью которых катушка управления 6 подключается к источнику питания 7, ток в них увеличивается. Пусть он становиться равным 6 мА. Тогда на герконы 1, 2 действуют индукции В₁=3,76⋅10^-4 Тл и В₂=7,54⋅10^-4 Тл, соответственно. Так как B₁>B_cp1 и В₂>В_ср2, то геркон 1 замыкает контакты 4, а геркон 2 размыкает контакты 5. Поэтому на выходе реле на герконах сигнала нет. Реле не срабатывает излишне.

При коротких замыканиях в электроустановке, питаемой шиной 3, ток в ней увеличивается до 100 А. При этом ток в катушке управления 6 не увеличивается, так как нет помехи. В результате срабатывает только геркон 1, и на выходе реле на герконах появляется сигнал.