МАКСИМАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ ТОКА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК H01H73/18 H01H73/66 

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям, конкретно - к исполнительным токочувствительным органам - максимальным электромагнитным расцепителям тока.

Известна конструкция максимальных электромагнитных расцепителей тока выключателей автоматических серии ВА-19, используемых для тяговых установок (Выключатели автоматические серии ВА-19. Технические условия ТУ 16-89 ИГРФ. 641233.007 ТУ. Вводятся впервые с 1.01.91 г. Без ограничения срока действия). Названные максимальные электромагнитные расцепители тока имеют сердечник с катушкой и плоской скобой магнитопровода с поджатым в сборе к ее торцу пластинчатым якорем с клапаном и хвостовиком. Клапан якоря образует с сердечником угловой воздушный зазор, величина которого фиксируется винтом, служащим для регулировки пружины, обеспечивающей усилия трогания якоря при срабатывании. При срабатывании от электромагнитного действия тока клапан якоря движется к сердечнику, а хвостовик ударом разворачивает рейку фиксатора, освобождая от зацепления с ней рычаг механизма выключателя.

К недостаткам известной конструкции максимальных расцепителей тока относятся:
Небольшая чувствительность, снижающаяся с уменьшением количества витков в катушке сердечника, ограниченная возможность уменьшить ток срабатывания за счет уменьшения рабочего воздушного зазора в магнитной цепи из-за разгонного характера срыва защелки. (Усилие трогания якоря меньше срыва зацепления).

Несколько повысить чувствительность и надежность срабатывания усовершенствованием самой конструкции максимальных электромагнитных расцепителей тока и принципа их взаимодействия с фиксатором рейки зацепления удалось у автоматических выключателей (авт.св. СССР N 1256105, H 01 H 73/66, опублик. Бюл. N 33, 07.09.86 г.). Хвостовик якоря электромагнитного расцепителя снабжен U-образной скобой, а клапан выступом, расположенном в воздушном зазоре между сердечником и якорем и направлен в сторону сердечника, причем U-образная скоба размещена так, что один из ее концов сопряжен с фиксатором рейки зацепления выключателя. Это позволяет в отдельных случаях при срабатывании разворачивать рейку зацепления парой сил: термобиметаллическим элементом и хвостовиком якоря.

Однако и эта конструкция имеет недостатки:
1. При токах и защищаемой цепи равных или незначительно превосходящий уставку электромагнитного расцепителя сохраняется разгонный характер срыва защелки, т.е. действует на фиксатор рейки зацепления только хвостовик якоря и сохраняются недостатки предыдущей конструкции.

2. При наличии тока, близкой к уставке теплового расцепителя фиксатор рейки зацепления разворачивается только тепловым расцепителем, ему приходится преодолевать дополнительно усилие пружины якоря, что снижает надежность срабатывания.

3. Сложность конструкции, обусловленная необходимостью сопряжения U-образной скобы хвостовика с фиксатором рейки зацепления.

Наиболее близкой по технической сути к заявляемому является конструкция максимального электромагнитного расцепления тока автоматического выключателя с усовершенствованным расцепителем (патент 4459572, США, Заяв. 10.09.82, N 416784, опубл. 10.07.84, кл. H 01 H 73/00, H 01 H 73/48, НКИ 335/16).

Известный максимальный электромагнитный расцепитель тока, выбранный за прототип, содержит П-образное ярмо, термобиметаллический элемент, консольно закрепленный на токоподводящей скобе и образующий с ней токовую петлю. Вокруг П-образного ярма и Г-образный поворотный якорь с хвостовиком и спиральной пружиной, один торец которой размещен на Г-образном поворотном якоре, поджимает его в направлении, противоположном движению на срабатывание, и фиксирует параллельно биметаллическому элементу с возможностью входить в зацепление с расцепляющим рычагом механизма выключателя и с образованием рабочих зазоров с П-образным ярмом и со свободным концом термобиметаллчиеского элемента.

Принцип его расстопорения зацепления связан у этого расцепителя с троганием якоря, а не с разгоном. Усилие трогания якоря равно усилию срыва зацепления. Поэтому повышение чувствительности и надежности срабатывания могут быть осуществлены уменьшением усилия срыва зацепления.

Однако известному максимальному электромагнитному расцепителю, выбранному за прототип, присущи недостатки:
1. Мала чувствительность (ток срабатывания 610-640 А).

2. Надежность срабатывания ослаблена ростом усилия сопротивления при трогании и движении якоря на срабатывании.

3. В режимах срабатывания электромагнитного расцепителя не используется деформация термобиметаллического элемента.

Предлагаемое техническое решение открывает возможности совершенствования конструкции максимального электромагнитного расцепителя тока, позволяет снизить усилие срыва зацепления расцепляющего рычага с Г-образным поворотным якорем перед срывом, с пользой использовать в работе расцепителя деформацию термобиметаллического элемента как при нагревании, так и при остывании его.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы повысить чувствительность максимального электромагнитного расцепителя тока и надежность его срабатывания путем снижения усилия срыва зацепления, за счет снятия усилия пружины поворотного якоря свободным концом разогреваемого током нагрузки термобиметаллического расцепителя и возвращение якоря после срабатывании в исходное состояние остывающим термобиметаллическим элементом.

Для осуществления названного согласно изобретению в максимальном электромагнитном расцепителе тока возвратная спиральная пружина установлена между поворотным якорем и термобиметаллическим элементом так, что один ее торец упирается в поворотный якорь, а другой торец - в свободный конец термобиметаллического элемента. При этом обеспечивается подвижное взаимодействие поворотного якоря и термобиметаллического элемента во всех случаях срабатывания.

Сопоставительным анализом по перечисленным отличиям заявленного максимального электромагнитного расцепителя тока от прототипа подтверждается соответствие критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого расцепителя с прототипом и другими техническими решениями в данной области позволяют нам сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображен предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока, разрез в исходном положении; на фиг. 2 - предлагаемый электромагнитный расцепитель тока, встроенный в однополюсный автоматический выключатель.

Предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя содержит П-образное ярмо 1, термобиметаллический элемент 2, консольно закрепленный на токопроводящей скобе 3, Г-образный поворотный якорь 4, с хвостовиком и спиральной пружиной 5, один торец 6 пружины 5 размещен на Г-образном поворотном якоре 4, а другой торец 7 пружины 5 размещен на термобиметаллическом элементе и упирается в свободный конец 8. Пружина 5 поднимает поворотный якорь 4, фиксирует его параллельно термобиметаллическому элементу 2 с возможностью входит в зацепление с расцепляющим рычагом 9 механизма выключателя и с образованием рабочих зазоров σ с П-образным ярмом 1 и C - со свободным концом 8 термобиметаллического элемента.

Предложенный максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя работает следующим образом. При прохождении тока защищаемой цепи по биметаллическому элементу 2, играющему вместе с токоподводящей скобой 3 роль токовой петли П-образного ярма 1, свободный конец 8 развивает ход в направлении выбора зазора C, торец 7 пружины 5 следует за свободным концом 8, снимает усилие возвратной пружины 5, усилие срыва зацепления поворотного якоря 4 с рычагом механизма 9 уменьшается, происходит срабатывание электромагнитным притяжением якоря 4 к ярму 1 и срыв зацепления осуществляется при трогании якоря 4, чувствительность и надежность срабатывания повышается. Возвращение после отключения тока якоря 4 в исходное положение происходит за счет воздействие через поворотную пружину 5 остывающего термобиметаллического элемента 2.

После снятия усилия возвратной пружины 5, усилие сопротивления перемещению якоря на срабатывание не возрастает, а уменьшается.

Предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя имеет преимущества по сравнению с прототипом:
1. Обладает большей чувствительностью срабатывает при токе 350 А (прототип срабатывает при токе 610 А).

2. Усилие сопротивления в процессе трогания якоря у предлагаемого расцепителя падает, а у прототипа растет, что подтверждает большую надежность срабатывания предлагаемого расцепления.

3. В режимах проведения тока и срабатывания электромагнитного расцепителя и возвращения якоря в исходное положение используется деформация нагреваемого и остываемого термоэлемента.

На предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель разработаны чертежи, по которым выполнен его опытный образец и испытан на функционирование в однополюсном автоматическом выключателе.

Изобретение относится к электроаппаратостроению. Согласно изобретению, в максимальном электромагнитном расцепителе тока, имеющим П-образное ярмо, термобиметаллический элемент с токоподводящей скобой, охватывающие П-образное ярмо токовой петлей и Г-образный поворотный якорь с возвратной спиральной пружиной, образующий рабочие зазоры с ярмом и свободным концом термобиметаллического элемента, возвратная спиральная пружина установлена между поворотным якорем и термобиметаллическим элементом так, что один ее торец упирается в поворотный якорь, а другой торец в свободный конец термобиметаллического элемента. Таким образом в предлагаемом максимальном электромагнитном расцепителе тока деформация нагреваемого током термобиметаллического расцепителя используется для снятия усилия возвратной пружины, а деформация остывающего термобиметаллического элемента - для возвращения якоря в исходное состояние и восстановления поджатия. Что позволяет повысить чувствительность расцепителя, снизить ток срабатывания до 350 А. 2 ил.

Максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий П-образное ярмо, термобиметаллический элемент, консольно закрепленный на токоподводящей скобе и образующий с ней токовую петлю вокруг П-образного ярма, и Г-образный поворотный якорь с хвостовиком и спиральной пружиной, один торец которой размещен на П-образном поворотном якоре, поджимает его в направлении, противоположном движению на срабатывание и фиксирует параллельно термобиметаллическому элементу с возможностью входить в зацепление с расцепляющим рычагом механизма выключателя и с образованием рабочих зазоров с П-образным ярмом и со свободным концом термобиметаллического элемента, отличающийся тем, что спиральная пружина установлена между Г-образным поворотным якорем и термобиметаллическим элементом так, что второй торец размещен на термобиметаллическом элементе и упирается в свободный его конец.