МАКСИМАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ ТОКА Российский патент 2002 года по МПК H01H71/16 

Изобретение относится к области электротехники, к электроаппаратостроению, в частности к конструкции максимальных тепловых расцепителей тока автоматических выключателей.

Известен тепловой расцепитель косвенного нагрева, содержащий термочувствительный элемент, жестко закрепленный одним концом и установленный с возможностью воздействия другим концом на механизм управления, и регулировочный винт (Авторское свидетельство СССР N 995147, кл. Н 01 Н 71/16, 1983 г.).

Известен также тепловой максимальный расцепитель тока комбинированного нагрева, содержащий термобиметаллический элемент, соединенный с гибким проводником, закрепленный одним концом с возможностью воздействия вторым концом на механизм свободного расцепления, и регулировочный винт (Авторское свидетельство СССР N 1686531, кл. Н 01 Н 71/16, 1991 г.).

Наиболее близким к предлагаемому является максимальный тепловой расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент, соединенный с тоководом и закрепленный на скобе-тоководе с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления, и регулировочный узел на базе винта (Авторское свидетельство СССР N 1239761, кл. Н 01 Н 71/16, 1986 г.).

В основе известных конструкций лежит регулируемый термобиметаллический теплочувствительный элемент прямого, косвенного или комбинированного нагрева током главной цепи. В результате нагрева термобиметаллический элемент деформируется пропорционально току главной цепи и воздействует на испольнительный элемент в виде механической защелки или контакта вспомогательной цепи.

В известных конструкциях регулировка максимальных тепловых расцепителей тока осуществляется при помощи регулировочного узла, базирующегося на регулировочном винте, и заключается в установке предварительного зазора между термобиметаллическим элементом и рейкой механизма свободного расцепления. Расцепитель нагружают током уставки, например 1,35 Iн, выдерживают заданное технологическое время, производят подрегулировку до срабатывания полностью механизма свободного расцепления и фиксируют регулировочный винт законтриванием или нанесением твердеющих растворов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание конструкции максимального теплового расцепителя тока, позволяющей упростить процесс регулировки и повысить ее точность.

Для решения этой задачи в максимальном тепловом расцепителе тока автоматического выключателя, содержащем термобиметалический элемент, соединенный с тоководом и закрепленный на скобе-тоководе с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления, и регулировочный узел, последний содержит двухплоскостную скобу, одной плоскостью жестко закрепленную на конце термобиметаллического элемента, и рычаг-регулятор, выполненный с рабочим концом, огибающим рейку механизма свободного расцепления, подвижно соединенный со второй плоскостью скобы с возможностью перемещения и фиксации относительно рейки механизма свободного расцепления и взаимодействия с ней. В максимальном тепловом расцепителе тока может быть использован термобиметаллический элемент в форме U-образной пластины с хвостовиком, на хвостовике которого установлен регулировочный узел, а токоподвод выполнен жестким и соединен с одной из ветвей U-образной пластины, при этом другая ветвь U-образной пластины закреплена на скобе-тоководе.

Параллельно U-образной пластине с хвостовиком установлен как минимум один U-образный шунт.

Предлагаемая конструкция максимального теплового расцепителя тока за счет выполнения регулировочного узла в виде скобы, на которой установлен рычаг-регулятор с рабочим концом, огибающим рейку механизма свободного расцепления, позволяет упростить процесс регулировки и повысить ее точность.

Использование предлагаемой конструкции регулировочного узла, дополнительно выполняющего функцию радиатора, непосредственно связанного с термобиметаллическим элементом, способствует в установившемся режиме более равномерному распределению теплового поля, активизации теплового потока dP, т.е. количества теплоты d²Q, проходящей в единицу времени dt через изотермическую площадку ds, определяемого как:
dP=d²Q/dt,
где dP - тепловой поток;
d²Q - количество теплоты, проходящей через элементарную площадку изотермической поверхности;
dt - промежуток времени.

Для наглядности выразим количество теплоты Q, проходящее через площадь изотермической поверхности S за время t, как:

где λ - коэффициент теплопроводности;
производная температуры Т по направлению нормали n изотермической площадки ds,
dt - промежуток времени.

Наряду с этим улучшаются условия конвективного процесса теплообмена, сопровождающегося теплопроводностью (механизм которой показан выше), более равномерного распределения температуры во всей токоведущей системе, и в конечном итоге приводит к снижению температуры перегрева токоведущих элементов автоматического выключателя.

Помимо этого, применение U-образной термобиметаллической пластины с хвостовиком, U-образных шунтов и жесткого токовода, выполняемых как из материала с высокой электропроводностью, так и из материала с низкой электропроводностью, в зависимости от величины номинальных токов и конструктивных соображений, позволит снизить материалоемкость цветных металлов, исключить сварные соединения.

На фиг.1 изображен предлагаемый максимальный тепловой расцепитель тока, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 изображен расцепитель с термобиметаллическим элементом в виде U-образной пластины с хвостовиком, вид спереди; на фиг.4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 - то же, вид сверху; на фиг.6 изображен расцепитель с U-образным шунтом, вид сбоку.

Максимальный тепловой расцепитель тока (фиг.1) содержит термобиметаллический элемент в виде пластины 1, размещенной на скобе-тоководе 2, регулировочный узел 3, состоящий из двухплоскостной скобы 4 и рычага-регулятора 5, соединенных, например, заклепочным соединением, и гибкий токовод 6.

В максимальном тепловом расцепителе тока (фиг.3) использован термобиметаллический элемент в виде U-образной пластины 7 с хвостовиком 8, а вместо гибкого токовода 6 применен жесткий токовод 9.

В максимальном тепловом расцепителе тока (фиг.6) параллельно термобиметаллическому элементу, выполненному в виде U-образной пластины 7, установлен, как минимум, один U-образный шунт 10 в зависимости от величины номинального тока.

Регулировка максимального теплового расцепителя тока производится следующим образом.

Рычаг-регулятор 5 устанавливается с предварительным зазором относительно рейки 12 механизма свободного расцепления 13. В зазор вводится калибр в форме пластины с толщиной, определяющей рабочий зазор "j" фиг.1, эмпирически согласованный с времятоковой характеристикой расцепителя. Затем при фиксированной рейке 12 перемещают рычаг-регулятор 5 до касания его рабочего конца 11 с плоскостью калибра. При этом за счет сил трения между плоскостями скобы 4 и рычага-регулятора 5 происходит фиксация положения рычага-регулятора 5.

После чего калибр удаляют и процесс регулировки оканчивается, т.е. необходимость в последней - стопроцентной токовой регулировке отпадает.

Предлагаемый максимальный тепловой расцепителъ максимального тока работает следующим образом.

При прохождении через выключатель тока нагрузки защищаемой цепи, равного 1,05 Iн, тепловая деформация термобиметаллического элемента 1 недостаточна для взаимодействия рабочего конца II рычага-регулятора 5 с рейкой 12 механизма свободного расцепления 13. Возрастание тока нагрузки до величины уставки по току срабатывания, например 1,35 Iн либо выше, приводит к достижению тепловой деформации термобиметаллического элемента 1, достаточной для взаимодействия рабочего конца II рычага-регулятора 5 с рейкой 12, в результате чего рейка 12 разворачивается, вызывая срыв защелки механизма свободного расцепления 13, т. е. размыкая цепи главных контактов автоматического выключателя.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в упрощении и повышении точности регулировки и улучшении условия конвективного процесса теплообмена. Сущность изобретения заключается в следующем: в максимальном тепловом расцепителе тока, содержащем термобиметаллический элемент 1, соединенный с тоководом 6 и размещенный на скобе-тоководе 2, регулировочный узел выполнен в виде двухплоскостной скобы 4 и рычага-регулятора 5 с рабочим концом, огибающим рейку 12 механизма свободного расцепления 13. Одна плоскость скобы 4 жестко закреплена на конце термобиметаллического элемента 1, а со второй плоскостью подвижно соединен рычаг-регулятор 5 с возможностью перемещения и фиксации относительно рейки 12 механизма свободного расцепления 13 и взаимодействия с ней. В максимальном тепловом расцепителе тока может быть использован термобиметаллический элемент 1 в форме U-образной пластины с хвостовиком, на котором установлен регулировочный узел. Токовод может быть выполнен жестким и соединен с одной из ветвей U-образной пластины, другая ветвь которой закреплена на скобе-тоководе 2. Параллельно U-образной пластине может быть установлен U-образной шунт. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Максимальный тепловой расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент, соединенный с тоководом и закрепленный на скобе-тоководе с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления, и регулировочный узел, отличающийся тем, что регулировочный узел содержит двухплоскостную скобу, одной плоскостью жестко закрепленную на конце термобиметаллического элемента, и рычаг-регулятор, выполненный с рабочим концом, огибающим рейку механизма свободного расцепления, и подвижно соединенный со второй плоскостью скобы с возможностью перемещения и фиксации относительно рейки механизма свободного расщепления и взаимодействия с ней. 2. Максимальный тепловой расцепитель тока по п. 1, отличающийся тем, что в нем использован термобиметаллический элемент в форме U-образной пластины с хвостовиком, на хвостовике которого установлен регулировочный узел, а токовод выполнен жестким и соединен с одной из ветвей U-образной пластины, при этом другая ветвь U-образной пластины закреплена на скобе-тоководе. 3. Максимальный тепловой расцепитель тока по п. 2, отличающийся тем, что параллельно U-образной пластине с хвостовиком установлен, как минимум, один U-образной шунт.