ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ Российский патент 1998 года по МПК H01H73/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическим выключателям для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках.

Известен выключатель автоматический [1], содержащий изоляционный корпус, контактную систему, включающую в себя подвижные и неподвижные контакты, максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий корпус, расцепляющий рычаг, защелку, отключающую рейку, рукоятку, по крайней мере одну главную пружину, два звена, шарнирно соединенных друг с другом, при этом одно из звеньев шарнирно соединено с расцепляющим рычагом, а другое с подвижными контактами, и упор, ограничивающий перемещение упомянутых звеньев. Нажатие на контактах создается пружиной, расположенной на оси, установленной с возможностью свободного хода на контактодержателях.

Однако в таком устройстве существует возможность отжига пружины при токах короткого замыкания (далее токов КЗ) и невозможность создания нормального контактного нажатия подвижного контакта при уменьшении напайки по толщине вследствие воздействия токов КЗ.

Кроме того, отключающая рейка не имеет достаточной защиты от теплового воздействия при токах КЗ.

Известен также выключатель автоматический [2], содержащий изоляционный корпус, состоящий из основания и крышки, в каждом полюсе неподвижные контакты, закрепленные на основании, подвижные контакты на контактодержателях, жестко соединенных между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий рукоятку, как минимум одну главную пружину и систему рычагов в виде передаточно-рычажного механизма, соединенного с одной стороны с контактодержателями и посредством отключающей рейки связанного с максимальными расцепителями, дугогасительные камеры, установленные в каждом полюсе выключателя, а для создания контактного нажатия между подвижным и неподвижным контактами между контактодержателем и подвижным контактом установлена пружина, фиксируемая на контактодержателе посредством колпачка, а отключающая рейка удерживается плоской и цилиндрической пружинами, закрепленными на скобе в виде пластины, изогнутой в виде колена.

Однако в таком устройстве цилиндрическая пружина также не защищена от тепловых воздействий, а колпачок не позволяет использовать более мощные пружины, обеспечивающие необходимое и достаточное контактное нажатие. Отключающая рейка также не имеет достаточной защиты от теплового воздействия при токах КЗ.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение отключающей способности путем защиты от отжига пружин выключателя автоматического, подверженных тепловому воздействию, а также обеспечение необходимого контактного нажатия при многократном использовании выключателя при токах КЗ.

Для решения указанной технической задачи в выключателе автоматическом, содержащем изоляционный корпус, в каждом полюсе дугогасительные камеры, неподвижные контакты, закрепленные в корпусе, подвижные контакты на контактодержателях, жестко соединенных между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий рукоятку, как минимум одну главную пружину и систему рычагов в виде передаточно-рычажного механизма, соединенного с одной стороны с контактодержателями и с другой стороны посредством отключающей рейки связанного с максимальными расцепителями, между подвижным контактом и контактодержателем установлена пружина с фиксацией в контактодержателе, отключающая рейка снабжена плоской и цилиндрической пружинами, закрепленными на скобе, жестко связанной с передаточно-рычажным механизмом, причем скоба имеет дополнительный элемент, выполненный за одно целое с телом скобы, в виде козырька, расположенного в плоскости, перпендикулярной основной части скобы, и превышающего по величине длину цилиндрической пружины.

На пружину между подвижным контактом и контактодержателем, установленную на втулку в виде цилиндра с тремя переходами, один из которых является направляющей для пружины, другой с фиксацией в контактодержателе, надета изоляционная трубка.

Именно выполнение скобы с дополнительным элементом - козырьком, позволило защитить от отжига при токах КЗ цилиндрическую пружину отключающей рейки, что позволило выключатель автоматический использовать многократно после токов КЗ.

Установка пружины между подвижным контактом и контактодержателем на втулку с тремя переходами обеспечило возможность использования более массивной пружины, обеспечивая надежное контактное нажатие даже после многократного использования после токов КЗ.

Установка изоляционной трубки на эту пружину предотвращает ее от отжига.

На фиг. 1 изображен выключатель автоматический в положении "Включено", общий вид; на фиг. 2 - выключатель автоматический в положении "Отключено автоматически", общий вид; на фиг. 3 - главный вид втулки с тремя переходами; на фиг.4. - главный вид скобы в сборе с пружинами и отключающей рейкой; на фиг. 5 - скоба, вид снизу.

Выключатель автоматический содержит изоляционный корпус 1, имеющий внутри перегородки (не показаны), отделяющие каждый полюс друг от друга, в каждом полюсе подвижные контакты 2 и неподвижные контакты 3, закрепленные в корпусе, в каждом полюсе дугогасительные камеры 4, изоляционные перегородки 5, электромагнитный максимальный расцепитель тока 6. Выключатель имеет отключающую рейку 7, защелку 8 и механизм свободного расцепления 9 в виде системы рычагов передаточно-рычажного механизма.

Подвижные контакты 2 каждого полюса жестко соединены между собой на изоляционном главном валу 10. Тепловой максимальный расцепитель 11, неподвижно соединенный с подвижными контактами 2, таким образом также закреплен на изоляционном главном валу 10.

Каждый подвижный контакт 2 представляет собой непосредственно контакт 12, закрепленный в контактодержателе 13 посредством скобы 14 и валика 15. Таким образов подвижные контакты 2 жестко соединены между собой на изоляционном главном валу 10 посредством контактодержателей 13.

Для создания контактного нажатия между подвижным контактом 2 и неподвижным контактом 3 между контактодержателем 13 и подвижным контактом 2 установлена пружина 16. Для фиксации пружины 16 на контактодержателе 13 установлена втулка 17. Для предохранения пружины 16 от отжига на нее установлена изоляционная трубка 18 из термостойкого материала.

Втулка 17 представляет из себя цилиндр, выполненный как одно целое, с тремя переходами 19 - 21, переход 19 служит направляющей для пружины 16, переходы 20 и 21 - для фиксации втулки 17 в контактодержателе 13. Использование этой втулки 17 позволило обеспечить контактное нажатие, необходимое и достаточное для работы выключателя после отключения токов короткого замыкания (далее токов КЗ), т. е. позволило увеличить контактное нажатие посредством увеличения диаметра пружины 16.

При работе устройства в режиме короткого замыкания напайка 22 (по ГОСТ ее толщина 2 мм в данном выключателе) при неоднократном отключении после токов КЗ уменьшается по толщине, т. е. происходит ее износ за счет расплавления, вызванного воздействием электрической дуги, возникающей после размыкания подвижного 2 и неподвижного 3 контактов. В связи с этим для обеспечения необходимого и достаточного контакта между подвижным 2 и неподвижным 3 контактами появится необходимость увеличения усилий пружины. Штампованный колпачок, используемый в прототипе, не позволял увеличить это нажатие.

Механизм свободного расцепления 9 состоит из пластины 23, укрепленной на контактодержателе 13, соединенной со звеном 24, которое подвижно закреплено на рычаге 25 посредством стержня 26. Пластина 23 соединена со звеном 24 посредством шарнира 27, на котором укреплены главные пружины 28, закрепленные на каркасе 29.

Рычаг 25 соединен подвижно с защелкой 8, входящей в зацепление с отключающей рейкой 7 выключателя.

Отключающая рейка 7 установлена в пазах щек 30 и удерживается плоской пружиной 31 и цилиндрической пружиной 32, закрепленными на скобе 33. Скоба 33 укреплена в щеках 30 посредством винта 34. Цилиндрическая пружина 32 служит для обеспечения нажатия на отключающую рейку выключателя.

Для обеспечения ликвидации непроизвольных отключений (за счет вибрации, механических нагрузок) необходимо обеспечить постоянное усилие на отключающие рейки 7, что и обеспечивается цилиндрической пружиной 32.

Скоба 33 имеет сложную конфигурацию. Основная часть скобы 33 выполнена в виде пластины, изогнутой в виде колена, и имеет назначение обеспечивать заданную величину зацепления защелки 8 и отключающей рейки 7, что и обеспечивается плоской пружиной 31 и цилиндрической пружиной 32. Регулировать ход отключающей рейки 7 допускается дополнительным изгибом скобы 33 в колене (аналогично решена эта задача и в прототипе).

Однако в режиме токов КЗ происходило пережигание цилиндрической пружины 32 за счет концентрации высокой температуры, что приводит к выходу из строя выключателя в целом. Это может происходить не при первом цикле (после возникновения токов КЗ), а при втором или третьем.

Для обеспечения надежности работы устройства (обеспечения многократности использования выключателя после токов КЗ) путем экранирования цилиндрической пружины 32 конструкция скобы 33 выполнена с дополнительным элементом (выполненным за одно целое с телом скобы 33) в виде козырька 35, расположенного в плоскости, перпендикулярной основной части скобы 33, и превышающего по высоте длину цилиндрической пружины 32. Таким образом, предотвращается пережигание цилиндрической пружины 32 при многократном использовании выключателя при токах КЗ. Взведение выключателя осуществляется с помощью рукоятки З6. Проведение тока осуществляется от неподвижного контакта 3 на подвижный контакт 2, затем через гибкое соединение 37 на токоведущие шины (не показаны).

Работа выключателя.

1) Для взвода выключателя рукоятку 36 перемещают в направлении знака "0" (не показан) до упора, при этом происходит зацепление защелки 8 за отключающую рейку 7.

2) Чтобы произошло включение выключателя, перемещают рукоятку 36, укрепленную на каркасе 29, с закрепленными на нем главными пружинами 28 в направлении знака "1" до упора (фиг. 1). При этом пластина 23 и звено 24, закрепленные на шарнире 27, поворачиваются и приводят в движение подвижный контакт 2, укрепленный на пластине 23 и скобе 14, до соприкосновения с неподвижным контактом 3 (фиг. 1).

Включенный выключатель автоматический в нормальном режиме длительно проводит ток в защищаемой цепи (неподвижный контакт 3, подвижный контакт 2, гибкое соединение 37, токоведущие шины).

3) Чтобы произошло отключение выключателя, необходимо рукоятку 36, закрепленную на каркасе 29, закрепленными в нем главными пружинами 28 перевести в направлении знака "О" (не показан) до упора. При этом пластина 23 и рычаг 24, укрепленные на шарнире 27 и соединенные с подвижным контактом 2, поворачиваются, приводят в движение подвижный контакт 2, т. е. происходит размыкание подвижного контакта 3 (положение "Отключено").

4) "Отключено автоматически" (фиг. 2).

Для автоматического отключения необходимо повернуть отключающую рейку 7, при этом защелка 8 выходит из зацепления с отключающей рейкой 7, рычаг 25 с закрепленным на нем звеном 24 и пластиной 23 поворачивается на шарнире 27, приводя в движение подвижный контакт 2, закрепленный на шарнире 15. Происходит размыкание контактной цепи.

При возникновении в электрической цепи режима перегрузки происходит нагрев пластины 11 теплового максимального расцепителя тока за счет дополнительного нагрева.

Пластина теплового максимального расцепителя тока 11 нагревается и изгибается, ударяет по отключающей рейке 7 и поворачивает ее, при этом происходит отключение, описанное для режима "отключено автоматически".

При возникновении токов КЗ происходит притягивание якоря электромагнитного максимального расцепителя тока 6, щиток якоря ударяет по отключающей рейке 7 и поворачивает ее, при этом происходит отключение, описанное для режима "отключено автоматически".

В момент размыкания подвижного и неподвижного контактов 2 и 3 образуется электрическая дуга. Гашение электрической дуги происходит в дугогасильных камерах 4, установленных в каждом полюсе.

По сравнению с прототипом у выключателя автоматического повышается отключающая способность путем защиты от отжига пружин, подвергаемых тепловому воздействию, при многократном использовании в режиме токов КЗ, а также сохраняется необходимое и достаточное контактное нажатие при многократном использовании в режиме токов КЗ.

Выключатель автоматический относится к электротехнике, а именно к устройствам для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока в режиме короткого замыкания. Выключатель состоит из изоляционного корпуса, имеющего в каждом полюсе неподвижные контакты, подвижные контакты, жестко соединенные между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, дугогасительные камеры. Отключающая рейка снабжена плоской и цилиндрической пружинами закрепленными на скобе, жестко связанной с передаточным механизмом, причем скоба имеет дополнительный элемент в виде козырька для предотвращения отжига цилиндрической пружины. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Выключатель автоматический, содержащий изоляционный корпус, в каждом полюсе дугогасительные камеры, неподвижные контакты, закрепленные в корпусе, подвижные контакты на контактодержателях, жестко соединенных между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий рукоятку, как минимум одну главную пружину и систему рычагов в виде передаточно-рычажного механизма, соединенного с одной стороны с контактодержателями и с другой стороны посредством отключающей рейки связанного с максимальными расцепителями, между подвижным контактом и контактодержателем установлена пружина с фиксацией в контактодержателе, отключающая рейка снабжена плоской и цилиндрической пружинами, закрепленными на скобе, жестко связанной с передаточно-рычажным механизмом, отличающийся тем, что скоба имеет дополнительный элемент, выполненный за одно целое с телом скобы, в виде козырька, расположенного в плоскости, перпендикулярной основной части скобы, и превышающего по величине длину цилиндрической пружины. 2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что пружина между подвижным контактом и контактодержателем установлена на втулку в виде цилиндра с тремя переходами, один из которых является направляющей для пружины, другой фиксируется в контактодержателе, а на пружину надета изоляционная трубка.