АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01H73/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных электрических аппаратах.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении упрощения конструкции, удобства эксплуатации с высокой надежностью при воздействии на отключающийся валик другого коммутационного аппарата и расширении функциональных возможностей путем использования выключателя в различных электрических цепях.

Известен автоматический выключатель, в котором используется при токах перегрузки тепловой расцепитель, при коротких замыканиях электромагнитный расцепитель [1]
Недостатком известного выключателя является значительное выделение тепла тепловым расцепителем при повышении номинальных токов и снижение точности срабатывания электромагнитного расцепителя из-за влияния сильных электромагнитных полей.

Известны также устройства, содержащие тепловую и электромагнитную защиту, включаемые через трансформатор тока и используемые в качестве расцепителей аварийного отключения в других коммутационных аппаратах, например в контакторах [2]
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа автоматический выключатель, содержащий изоляционный корпус, коммутирующий контакт, механизм свободного расцепления с подпружиненным штоком и толкателем, способным воздействовать на отключающий валик другого коммутационного аппарата, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой. Выключатель снабжен резьбовым цоколем или втычными контактами с штепсельной колодкой [3]
Недостатком прототипа с резьбовым цоколем является снижение надежности при использовании его в качестве расцепителя аварийного отключения из-за возможности неточной установки толкателя против флажка отключающего валика контактора. В прототипе с втычными контактами и штепсельной колодкой этот недостаток устранен, но сохранилось, как и у выключателя с резьбовым цоколем, неудобство замены выключателя из резьбовой или штепсельной колодки, обусловленное необходимостью перемещения выключателя либо на длину резьбовой части цоколя, либо на длину втычных контактов.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение удобства эксплуатации выключателя при использовании его в качестве расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора при обеспечении высокой надежности срабатывания контактора путем установки выключателя в фиксированном положении, при котором толкатель четко попадает на отключающий валик контактора, расширение функциональных возможностей выключателя за счет использования его в различных электрических цепях.

Для достижения поставленной цели автоматический выключатель содержит следующие общие существенные признаки, совокупность которых направлена на решение задачи упрощения конструкции и повышения удобства эксплуатации при обеспечении высокой надежности срабатывания другого коммутационного аппарата, а именно: изоляционный корпус, снабженный фланцем с отверстиями для крепления выключателя, замыкающий или размыкающий коммутирующий контакт или их сочетание с выводами на корпусе, механизм свободного расцепления с подпружиненным штоком и толкателем, способным воздействовать на отключающий валик другого коммутационного аппарата, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой, снабженный выводами, закрепляемыми на изоляционном корпусе.

Совокупность указанных общих существенных признаков направлена также на решение задачи расширения функциональных возможностей выключателя за счет использования его в различных электрических цепях.

По отношению к прототипу у предлагаемого выключателя имеются следующие отличительные признаки. Изоляционный корпус снабжен фланцем с отверстиями для крепления выключателя в фиксированном положении. Токопровод с тепловой и электромагнитной защитой и коммутирующий контакт выполнены не зависимыми друг от друга, а их выводы закреплены на изоляционном корпусе. Коммутирующий контакт выполнен размыкающим или замыкающим, а также возможно сочетание этих контактов или их увеличение.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует причинно-следственная связь. Наличие у изоляционного корпуса фланца с отверстиями позволяет осуществлять фиксированное крепление выключателя таким образом, чтобы толкатель находился под флажком отключающего валика другого аппарата, на который должен воздействовать автоматический выключатель, применяемый в качестве расцепителя аварийного отключения. При этом конструкция выключателя упрощается уменьшается количество деталей, а именно отпадает необходимость в резьбовом цоколе или втычных контактах в резьбовой или штепсельной колодках, уменьшаются габариты выключателя, повышается удобство эксплуатации нет необходимости резервировать пространство, обусловленное перемещением выключателя на длину резьбовой части цоколя или на длину втычных контактов при замене выключателя. Для замены включателя достаточно отвернуть винты крепления. Расширяются функциональные возможности выключателя за счет использования его в различных электрических цепях выключатель может использоваться в качестве расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора, многоамперного автоматического выключателя за счет воздействия толкателя на отключающий валик другого аппарата. При этом предлагаемый автоматический выключатель может включаться в цепь трансформатора тока своим токопроводом, а коммутирующий контакт может использоваться в цепях сигнализации. Выключатель может включаться также в цепь управления, например, с напряжением 220 В. При этом размыкающий контакт должен быть последовательно соединен с токопроводом. Соединение может быть выполнено как в условиях эксплуатации, так и в условиях производства. При таком же соединении токопровода и размыкающего контакта автоматический выключатель может быть использован для защиты бытовых электрических сетей и установок. Предлагаемый автоматический выключатель может быть использован в цепях релейной защиты как максимальное токовое реле, если токопровод включить в цепь трансформатора тока, а коммутирующие контакты использовать для управления промежуточными реле.

Для осуществления автоматического выключателя с указанными отличительными признаками не требуется дополнительного оборудования.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность известных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна на уровне техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемых технический результат новое свойство объекта совокупность признаков, которые отличают от прототипа предлагаемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть использована в низковольтных аппаратах, в частности в автоматических выключателях с получением технического результата, заключающегося в фиксированном креплении выключателя под флажком отключающего валика другого коммутационного аппарата, что обуславливает обеспечение достижения поставленной цели упрощение конструкции и повышение удобства эксплуатации выключателя и расширение его функциональных возможностей, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется приведенным чертежом, на котором показан выключатель с размыкающим и замыкающим коммутирующими контактами.

Автоматический выключатель содержит изоляционный корпус 1, который снабжен фланцем 2 с отверстиями для крепления выключателя, размыкающий контакт 3 с выводами 4 и 4', замыкающий контакт 5 с выводами 6 и 6'. Коммутирующие контакты 3 и 5 расположены на подпружиненном пружиной 7 штоке 8. На перегородке 9 установлены кронштейны 10, в прорезях которых может перемещаться ось рычага 11, расположенного на штоке 8. На токопроводе 12, имеющем выводы 13 и 13', расположены тепловая защита 14 и электромагнитная защита 15. На рычаге 11 имеется толкатель 16.

Предлагаемый автоматический выключатель выполняет роль расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора с защелкой, воздействуя толкателем 16 на отключающий валик контактора при срабатывании тепловой 14 или электромагнитной 15 защиты. Выводы 13 и 13' токопровода 12 при этом присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора тока, включенного на участке сети, коммутируемом контактором. Коммутирующие контакты 3 и 5 могут использоваться в целях сигнализации.

Выводы токопровода 12 и коммутирующих контактов 3 и 5 выполнены не зависимыми друг от друга, закрепляемыми на изоляционном корпусе 1. Выключатель может иметь один коммутирующий контакт, размыкающий или замыкающий, их сочетание или несколько размыкающих или замыкающих контактов.

При использовании автоматического выключателя в цепях контактора с удерживающей катушкой выводы 13 и 13' токопровода 12 присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора тока, а размыкающий контакт 3 используется в качестве вспомогательного контакта, включаемого в цепь катушки контактора.

Автоматический выключатель может использоваться в качестве максимального реле тока в цепях релейной защиты и автоматики. При этом токопровод 12 включается во вторичную обмотку трансформатора тока, а размыкающий контакт 3 или замыкающий контакт 5 используется для включения промежуточных или исполнительных реле или цепей сигнализации.

Автоматический выключатель может использоваться в качестве защитного аппарата в бытовых электроустановках, а также в цепях управления. При этом один вывод токопровода и один вывод размыкающего контакта, например 13' и 4', должны быть соединены между собой перемычкой, а к другим выводам присоединяется источник питания (вывод 13) и нагрузка (вывод 4).

Для проверки работы коммутирующих контактов выключатель имеет кнопку 17.

В процессе работы ток вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в защищаемую цепь, протекает по токопроводу 12 с тепловой защитой 14 и электромагнитной защитой 15.

При перегрузке в защищаемой цепи в токопроводе 12 автоматического выключателя появляется ток перегрузки в соответствии с коэффициентом трансформации трансформатора тока. При этом срабатывает тепловая защита 14, освобождая рычаг 11, который под действием пружины 7 и штока 8 выталкивает толкатель 16. Толкатель 16 ударяет по флажку отключающего валика (на чертеже не показан) другого коммутационного аппарата (контактора), осуществляя его отключение. Поврежденный участок защищаемой сети отключается от сети.

При коротком замыкании срабатывает электромагнитная защита 15, при этом освобождается рычаг 11, который перемещается вместе с осью в пазах кронштейнов 10. Рычаг 11 под действием пружины 7 и штока 8 выталкивает толкатель 16, контактор отключается. Коммутирующие контакты, изменяющие при срабатывании защит свое коммутационное положение при перемещении штока 8, могут использоваться в цепях сигнализации.

Надежность попадания толкателя 16 на флажок отключающего валика контактора обеспечивается за счет фиксированного крепления корпуса 1 с фланцем. Наличие фланца на корпусе не только упрощает конструкцию выключателя, но и повышает удобство его замены в процессе эксплуатации.

Если автоматический выключатель используется в качестве расцепителя аварийного отключения в контакторе с удерживающей катушкой или в качестве максимального реле тока, то при изменении тока во вторичной обмотке трансформатора при перегрузке или коротком замыкании в защищаемой цепи произойдет срабатывание тепловой или электромагнитной защиты и при перемещении штока 8 под действием пружины 7 коммутирующие контакты изменят свое положение. Размыкающий контакт 3, включенный в цепь катушки контактора, отключит ее. Поврежденный участок сети отключается от сети. Коммутирующие контакты 3 и 5 могут выключить или отключить промежуточные или исполнительные реле в цепях релейной защиты и автоматики.

При использовании автоматического выключателя в бытовых установках или цепях управления размыкаемый контакт 3 соединятся последовательно с токопроводом. При перегрузке или коротком замыкании срабатывают тепловая или электромагнитная защита, при этом происходит размыкание размыкающего контакта и защищаемый участок отключается от сети.

Проверка работы коммутирующих контактов может быть осуществлена нажатием на кнопку 17.

После устранения неисправности в сети автоматический выключатель возвращается в исходное состояние нажатием на толкатель 16.

Как показали результаты опытной проверки при использовании автоматического выключателя обеспечивается достижение следующих показателей: упрощается конструкция выключателя при обеспечении высокой надежности срабатывания контактора, в котором выключатель используется в качестве расцепителя аварийного отключения, расширяются функциональные возможности контактора, придавая ему способности защитного аппарата, расширяются функциональные возможности автоматического выключателя за счет использования его в различных электрических цепях.

Предлагаемый автоматический выключатель в связи с достижением новых показателей представляет значительный интерес для народного хозяйства. Выключатель не оказывает отрицательного воздействия на здоровье людей и состояние окружающей среды.

Использование: изобретение возможно использовать в низковольтных электрических аппаратах. Изоляционный корпус содержит фланец с отверстиями для крепления выключателя в фиксированном положении, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой и коммутирующие контакты, выполненные независимыми друг от друга, а их выводы закреплены на изоляционном корпусе. Устройство обладает высокой надежностью срабатывания контактора, расширяются функциональные возможности контактора, имеющего способности защитного аппарата. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий изоляционый корпус, коммутирующий контактный элемент, механизм свободного расцепления с подпружиненным штоком и толкателем, способным воздействовать на отключающий валик другого коммутационного аппарата, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой, отличающийся тем, что корпус снабжен фланцем с отверстиями для крепления, коммутирующий контактный элемент выполнен электрически независимым от токопровода, а выводы коммутирующего контактного элемента и токопровода закреплены на изоляционном корпусе. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что коммутирующий контактный элемент выполнен размыкающим. 3. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что коммутирующий контактный элемент выполнен замыкающим. 4. Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что коммутирующий контактный элемент выполнен в виде сочетания размыкающих и замыкающих контактов.