АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H01H73/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к низковольтным автоматическим выключателям, предназначенным для защиты электрических цепей от токов перегрузки и короткого замыкания.

Известны автоматические выключатели [1], содержащие изоляционный корпус, подвижные и неподвижные контакты, дугогасительные камеры, электромагнитные максимальные расцепители тока, отключающую рейку, защелку и механизм свободного расцепления.

Недостатком таких выключателей является то, что их электромагнитные максимальные расцепители тока имеют недостаточное быстродействие, из-за чего возможны повторные замыкания контактов после их отброса электродинамическими силами при отключении токов короткого замыкания.

Наиболее близким по техничиеской сущности к предложенному устройству является автоматический выключатель [2], содержащий изоляционный корпус, в каждом полюсе подвижный контакт, по крайней мере один неподвижный контакт и одну дугогасительную камеру, изоляционную перегородку с отверстиями, примыкающую к выходу камеры, механизм управления, защелку и электромагнитный расцепитель тока, содержащий якорь, один конец которого связан с пружиной, и сердечник, охватывающий токопровод.

Недостатком этого выключателя является сложность конструкции электромагнитного максимального расцепителя тока.

Цель изобретения - упрощение конструкции выключателя.

Это достигается тем, что в автоматическом выключателе, содержащем изоляционный корпус, в каждом полюсе подвижный контакт и по крайней мере один неподвижный контакт и одну дугогасительную камеру с изоляционной перегородкой с отверстиями, примыкающей к выходу дугогасительной камеры, механизм управления, защелку и электромагнитный расцепитель тока, содержащий якорь, один конец которого связан с пружиной, и сердечник, охватывающий токопровод, якорь выполнен в виде пластины, максимальный расцепитель тока установлен в изоляционном корпусе у выхода дугогасительной камеры так, что якорь расположен между сердечником и перегородкой с отверстиями и установлен другим концом в корпусе с возможностью поворота.

Выключатель снабжен изоляционной пластиной, которая установлена одним концом в корпусе между изоляционной перегородкой с отверстиями и якорем с возможностью поворота и взаимодействия с якорем.

На фиг.1 изображен автоматический выключатель во включенном положении; на фиг.2 - то же, в отключенном положении.

Автоматический выключатель содержит изоляционный корпус 1, подвижный контакт 2, выполненный в виде контактного мостика и подпружиненный пружиной 3, неподвижные контакты 4 и 5, дугогасительные камеры 6 и 7, изоляционную перегородку 8 с отверстиями 9, примыкающую к выходу дугогасительной камеры 7, электромагнитный максимальный расцепитель тока, содержащий П-образный магнитопровод 10, выполненный из листового ферромагнитного материала, подпружиненный пружиной 11 якорь 12, выполненный в виде пластины также из листового ферромагнитного материала, установленный в изоляционном корпусе 1 с возможностью вращения вокруг точки 13 напротив дугогасительной камеры 7 и обращенный одной своей стороной к изоляционной перегородке 8 с отверстиями 9, примыкающей к выходу дугогасительной камеры 7, а другой стороной - к торцам П-образного магнитопровода, изоляционную пластину 14, распложенную в промежутке между изоляционной перегородкой 8 с отверстиями 9, примыкающей к выходу дугогасительной камеры 7, и якорем 12 с возможностью перемещения и взаимодействия с якорем 12, отключающую рейку 15, защелку 16, механизм свободного расцепления 17, токоведущий элемент 18 с выводом 19, а также вывод 20.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении в защищаемой автоматическим выключателем электрической цепи короткого замыкания ток короткого замыкания, протекая от вывода 19 к выводу 20 или наоборот, создает электродинамические силы, отбрасывающие подвижный контакт 2 от неподвижных контактов 4 и 5, т.е. происходит размыкание контактов независимо от действия механизма свободного расцепления 17. Возникающая между подвижным 2 и неподвижными 4, 5 контактами электрическая дуга создает в дугогасительных камерах 6 и 7 избыточное давление. Под действием избыточного давления струя газа с большой скоростью выбрасывается из камеры 7 через отверстия 9 в перегородке 8, воздействуя на изоляционную пластину 14, которая, перемещаясь воздействует на якорь 12, перемещая его вокруг точки 13 в направлении к торцам П-образного магнитопровода 10. Кроме того, пластина 14 препятствует распространению раскаленного газа в полости выключателя.

Когда изоляционная пластина 14 отсутствует, струя газа воздействует непосредственно на якорь 12. Однако, поскольку выбрасываемая из камеры струя газа в непосредственной близости от изоляционной перегородки 8 с отверстиями 9 содержит ионизированные электрические заряды, якорь 12 необходимо располагать на определенном удалении от камеры 7, на котором указанные электрические заряды нейтрализованы, что ведет к увеличению габарита выключателя.

Одновременно на якорь 12 действуют магнитные силы притяжения к П-образному магнитопроводу 10, создаваемые за счет протекания тока в токоведущем элементе 18. За счет воздействия на якорь 12 двух описанных сил он приобретает большую скорость. Поворачиваясь, якорь 12 ударяет по отключающей рейке 15. Рейка 15 поворачивается и освобождает защелку 16, в результате чего срабатывает механизм свободного расцепления 17, подхватывая отбросившийся подвижный контакт 2 и не позволяет ему повторно замкнуться под действием пружины 3 после исчезновения тока.

Таким образом, по сравнению с прототипом [2], предложенное устройство обеспечивает упрощение конструкции благодаря применению простых технологичных деталей электромагнитного максимального рацепителя тока, а также значительному сокращению их количества, а используемое для движения якоря, кроме сил электромагнита, давление газа, возникающего при появлении электрической дуги, значительно повышает быстродействие расцепителя, что в итоге сокращает собственное время срабатывания выключателя и предотвращает возможность повторного замыкания контактов при отключении токов короткого замыкания. Размещение подвижной изоляционной пластины в промежутке между изоляционной перегородкой с отверстиями и якорем позволяет приблизить якорь к дугогасительной камере, а следовательно, уменьшить габарит в продольном направлении выключателя и снизить материалоемкость.

Использование: низковольтные автоматические выключатели. Выключатель содержит изоляционный корпус 1, в каждом полюсе подвижный контакт 2 и неподвижные контакты 4, 5, дугогасительные камеры 6, 7, изоляционную перегородку 8 с отверстиями 9, примыкающую к выходу камеры 7, электромагнитный максимальный расцепитель тока, содержащий П-образный магнитопровод 10 и подпружиненный якорь 12, отключающую рейку 15, защелку 16 и механизм свободного расцепления 17. Якорь 12, выполненный в виде пластины, установлен в изоляционном корпусе 1 с возможностью вращения вокруг точки 13 напротив дугогасительной камеры 7 и обращен одной своей стороной к изоляционной перегородке 8 с отверстиями 9, примыкающей к выходу дугогасительной камеры 7, а другой стороной - к торцам П-образного магнитопровода 10. Упрощение конструкции электромагнитного расцепителя достигается за счет применения простых технологичных деталей, а также значительного сокращения их количества, а его быстродействие - за счет использования избыточного давления, создаваемого при возникновении электрической дуги при протекании тока короткого замыкания, передаваемого непосредственно на якорь, а во втором варианте - через изоляционную пластину на якорь расцепителя. 2 ил.

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий изоляционный корпус, в каждом полюсе подвижный контакт и по крайней мере один неподвижный контакт и одну дугогасительную камеру с изоляционной перегородкой с отверстиями, примыкающей к выходу дугогасительной камеры, механизм управления, защелку и электромагнитный максимальный расцепитель тока, содержащий якорь, один конец которого связан с пружиной, и сердечник, охватывающий токопровод, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, якорь выполнен в виде пластины, максимальный расцепитель тока установлен у выхода дугогасительной камеры так, что якорь расположен между сердечником и перегородкой с отверстиями и установлен другим концом в корпусе с возможностью поворота. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен изоляционной пластиной, которая установлена одним концом в корпусе между изоляционной перегородкой с отверстиями и якорем с возможностью поворота и взаимодействия с якорем.