ЗАМЫКАТЕЛЬ-РАЗМЫКАТЕЛЬ ЦЕПИ Российский патент 2005 года по МПК H01H73/00 

Данное изобретение касается замыкателя-размыкателя цепи, содержащего полюса с отделяемыми контактами, управляющий электромагнит для управления этими контактами и устройство защиты, связанное с отключающим механизмом.

Замыкатель-размыкатель цепи представляет собой электрическое устройство, используемое для обдуманного управления источником электропитания и размыкания линий, несущих нагрузку, типа двигателя (другими словами, для подключения и отключения этой нагрузки), посредством использования электромагнита, который определяется для его части "замыкателя", и для автоматического размыкания цепи нагрузки посредством использования устройства защиты, которое определяется для его части "автоматического выключателя", как только устройство защиты обнаруживает неисправность в электрической цепи типа короткого замыкания по меньшей мере в одной из линий.

В этом типе оборудования и в электромагните, и в устройстве защиты используется многополюсник, с целью воздействия на подвижные контакты в ответ на обдуманное управление и обнаружение неисправности в электрической цепи, соответственно. Отключающий механизм способен осуществлять изменение из состояния замкнутых контактов в состояние разомкнутых контактов под действием электромагнитного отключающего механизма, и его можно устанавливать в исходное состояние с помощью устройства ручного управления, способного непосредственно осуществлять размыкание

и замыкание контактов.

Таким образом, в документе ЕР-366519 описан замыкатель-размыкатель цепи упомянутого выше типа. Устройство защиты является главным образом механическим, так что необходимо охватить большое количество выключателей заданным диапазоном напряжений и токов электропитания.

В документе FR-2759489 описан замыкатель-размыкатель цепи, в котором электромагнит переключает контакты как в режиме замыкателя, так и в режиме размыкателя цепи. Гибридный характер работы электромагнита и его потребность в быстром управлении в режиме автоматического выключателя в этом случае создает проблемы.

В основу изобретения положена задача согласованной надежной работы в режиме замыкателя с высокой скоростью отключения в режиме размыкателя цепи, при организации механических соединений и электрических линий для выключателя, чтобы охватывать заданный диапазон напряжений и токов электропитания, с минимальным количеством компонентов.

В соответствии с изобретением, к механизму управления добавляют электромагнитный отключающий механизм, а устройство защиты подсоединяют к электромагниту через линию управления и к механизму управления через линию отключения, с целью подключения источника электропитания к электромагниту в линии управления и, в случае неисправности в электрической цепи, сигнала отключения в линии отключения.

Устройство защиты предпочтительно подсоединяют к клеммам источника электропитания переменного тока или постоянного тока, в то время как электромагнит является электромагнитом постоянного тока, работающим при заранее определенном напряжении, а устройство защиты снабжено цепью адаптера напряжения, способного преобразовывать напряжение источника электропитания в заранее определенное напряжение для запитывания электромагнита. Кроме того, устройство защиты предпочтительно способно выводить постоянный ток на электромагнит в его стадиях возбуждения и блокирования.

Силовые проводники, разделяемые контакты и связанные дугогасительные камеры можно благоприятно размещать в основании, устройство защиты, в виде отделяемого модуля, добавляют заменяемым образом к основанию, тогда как электромагнит и механизм управления прикреплены к основанию. В этом случае электромагнит и механизм управления можно размещать в части основания, выступающей вперед так, что компоненты в основании, начиная от вершины и действующие по направлению вниз, представляют собой электромагнит и механизм управления, устройство защиты и отсек, в котором можно размещать вспомогательные дополнительные контакты. В этом случае клеммы источника электропитания для катушки электромагнита можно размещать рядом с модулем защиты и на стороне отсека, в котором можно добавлять вспомогательные контакты.

Основание также благоприятно может иметь отсек для размещения дополнительного средства связи, между модулем защиты и отсеком для вспомогательных дополнительных контактов. Выгодно, если отсеки, выделенные для дополнительного средства связи и вспомогательных дополнительных контактов, сгруппированы под отделяемым модулем защиты.

В последующем описании приводится один не ограничивающий вариант осуществления изобретения относительно прилагаемых чертежей.

Фиг.1 представляет схему замыкателя-размыкателя сети в соответствии с изобретением.

Фиг.2-4 представляют схемы вариантов замыкателя-размыкателя сети.

Фиг.5 и 6 изображают вид спереди и вид в разрезе по плоскости VI-VI замыкателя-размыкателя сети.

Замыкатель-размыкатель сети содержит несколько полюсов контактора, оснащенных неподвижными контактами 10 и подвижными контактами 11, связанными с дугогасительными камерами 12. Неподвижные контакты 10 подсоединены силовыми проводниками 13, 14 к клеммам 15 источника электропитания и клеммам 16 электрической нагрузки, помещенным в кожухе 17 оборудования или на клеммных колодках, прикрепленных на кожухе. Для каждого полюса подвижные контакты 11 размещены на перемычке, форсируемой в направлении замыкания пружиной 18 и в направлении размыкания толкателем 19.

Замыкатель-размыкатель сети содержит электромагнит 20 моностабильного или бистабильного типа и устройство 30 электронной защиты и управления; конечной целью электромагнита и устройства защиты является воздействие на толкатели 19 различных полюсов. Отметим, что электромагнит 20 является электромагнитом постоянного тока, и он не зависит от напряжения источника электропитания, например, от сети электропитания, тогда как различные устройства 30 защиты и управления обеспечены в виде функции напряжения источника электропитания; например, 24 В постоянного тока, 24 В переменного тока, 72 В переменного тока, 240 В переменного тока и т.д. Поэтому устройство 30, во-первых, адаптирует напряжение источника электропитания к постоянному напряжению, требуемому для электромагнита, и во-вторых, обеспечивает постоянный ток, например, порядка 100 мА, для катушки 21 электромагнита 20, в различных состояниях функционирования замыкателя-размыкателя цепи для стадии возбуждения или стадии блокирования.

Устройство 30 защиты и управления, в дальнейшем называемое просто "устройство защиты", содержит датчики 31 тока, которые обнаруживают токи в различных полюсах; датчики 31 можно подсоединять к силовым проводникам 14 различных полюсов зажимами или вилками 32, как показано на фиг.2. Датчики 31 соединены со схемой 33 защиты, которая вырабатывает сигнал неисправности в случае короткого замыкания, обнаруженного датчиками, или в случае другой неисправности в электрической цепи. Выход со схемы 33 защиты подсоединен через линию 33А отключения к электромагнитному отключающему механизму 41 с прерывистым срабатыванием, которое приводит в действие рычаг блокировки, принадлежащей контактному механизму 40 управления. Схема 33 защиты также действует, как линия источника электропитания, и она подсоединена к схеме 34 управления, которая определяет регулируемый ток источника электропитания для катушки, и подсоединена через линию 33В управления к катушке 21 электромагнита 20.

Напряжение источника электропитания для устройства защиты, отключающего механизма и катушки подают на связанные клеммы 35 в устройстве 30 защиты и расположенные непосредственно на кожухе устройства 30 или на клеммной колодке или дополнительной плате, прикрепленной к устройству, или на основании, на котором укреплено устройство, в зависимости от случая. Устройство 30 защиты изменяется в зависимости от номинального тока замыкателя-размыкателя цепи и содержит цепь 36 преобразования напряжения, подсоединенную к клеммам 35 источника электропитания замыкателя-размыкателя цепи, и способно подавать напряжение с заранее определенным уровнем на устройство 30 и на катушку 21 электромагнита.

Кнопка 42 ручного управления, способная перемещаться в положение "Включено" или положение "Выключено", взаимодействует с механизмом 40, с целью управляемого переключения контактов 11. Очевидно, что можно предусмотреть две кнопки, одну для функции "Включено", а другую для функции "Выключено". Механизм 40 управления содержит:

- часть 40А бистабильного отключения, управляемую электромагнитным отключающим механизмом 41,

- часть 40В автоматического бистабильного управления, управляемую электромагнитом 20 от команды "Включено" или "Выключено", посылаемой на клеммы 35, и

- часть 40С ручного управления, управляемую непосредственно кнопкой 42, на которую может оказывать влияние часть 40А отключения.

Части 40А и 40С оказывают воздействие на подвижные контакты 11 через скользящее или поворачивающее устройство 43А, С, а часть 40В оказывает воздействие на подвижные контакты 11 через скользящее или поворачивающее устройство 43В. Эти два устройства 43А, С и 43В могут быть отдельными. В предпочтительном варианте осуществления устройства 43А, С и 43В можно применять к общему поворачивающему многополюсному рычагу 44, который действует непосредственно на полюсные толкатели 19 (см. фиг.3).

В показанных на фиг.2-4 вариантах осуществления замыкатель-размыкатель цепи содержит основание 50, а устройство 30 защиты состоит из электронного модуля защиты, добавляемого заменяемым образом к основанию, в зависимости от номинального тока, назначенного для замыкателя-размыкателя цепи. Задняя часть основания снабжена средством крепления 51 к опоре типа стандартного бруска или крепежной пластины и содержит, или скреплена у его верхней и нижней частей с клеммными колодками 52, 53, содержащими силовые клеммы 15, 16. Основание содержит силовые проводники 13, 14, неподвижные контакты 10 и подвижные контакты 11 и дугогасительные камеры 12.

На фиг.2 электромагнит 20 и механизм 40 управления размещены в модуле 60 электромеханического управления, смонтированном на основании 50. На фиг.3 и 4 электромагнит 20 и механизм 40 управления размещены в одном (или двух) отсеке (отсеках), расположенных около вершины основания 50 на выступающей части 54 от основания. В этом случае, это узел 50, 20, 40 электромеханического управления и размыкания, который является независимым от напряжений источника электропитания и который остается неизменным для различных номинальных токов, адаптация напряжения достигается электронными схемами в модуле 30 защиты, а номинальный ток достигается выбором данного модуля 30 защиты.

На фиг.3 электромагнит 20 и модуль 30 защиты помещены в выступающей части 54 на основании так, что электромагнит 20 установлен на верхней части основания, за которым следует механизм 40, модуль 30 защиты и отсек 55, который может содержать вспомогательную дополнительную плату 56 контактов, в последовательности по направлению к нижней части основания. Клеммы 35 источника электропитания катушки 21 электромагнита 20 расположены в отсеке 55 или на вспомогательной дополнительной плате 56 контактов.

На фиг.4 между модулем 30 защиты и отсеком 55, содержащим вспомогательную дополнительную плату 56 контактов, основание 50 снабжено отсеком 57, который может содержать, например, дополнительную плату 58 связи, к которой может быть добавлена шина связи для соединения рассматриваемого устройства с другими электрическими устройствами, и эта шина способна снабжать энергией и управлять выключателем. Блок модуля 30 защиты может быть снабжен плечом 37, чтобы поддерживать дополнительную плату 58 связи в ее отсеке 57.

Выключатель 59 размещен на дополнительной плате 56 (фиг.4) или в модуле 30 защиты (фиг.1) с целью отключения источника электропитания для модуля защиты, когда кнопка находится в положении "Выключено".

Замыкатель-размыкатель цепи установлен и функционирует следующим образом. Модуль 30 защиты добавлен на основание 50, оборудованное электромагнитом с заданным номинальным значением. Этот модуль способен адаптировать напряжение к номинальному рабочему напряжению электромагнита и подавать электропитание постоянного тока к электромагниту как в стадии возбуждения, так и в его стадии блокирования.

Полагая, что кнопка 42 первоначально находится в положении "Включено", напряжение, прикладываемое к клеммам 35, подает электроэнергию на катушку 21 через схему 34 управления и замыкает контакты 10, 11 через часть 40В механизма 40. Контакты размыкаются вручную посредством помещения кнопки 42 в положение "Выключено", через часть 40С механизма 40, в то время как выключатель 59 размыкается, как описано выше. Контакты размыкаются автоматически, когда цепь 33 переключается, например, в результате сигнала перегрузки по току, выдаваемого датчиком 31; это переключение выключает часть 40А механизма 40 через отключающий механизм 41. Если на клеммах 35 нет напряжения, катушка 21 будет невозбужденной, и контакты будут размыкаться через часть 40В.

Изобретение относится к области электротехники. Замыкатель-размыкатель цепи содержит управляющий электромагнит и устройство защиты, способные воздействовать на подвижные контакты в ответ, соответственно, на командное управление и на обнаружение неисправности в электрической цепи через многополюсник. К контактному механизму управления добавляют электромагнитный отключающий механизм. Устройство защиты, предпочтительно взаимозаменяемое, подсоединено к электромагниту через линию управления и к механизму управления через линию отключения так, что оно подсоединяет источник электрического питания к электромагниту в линии управления и, в случае неисправности, сигнал отключения в линию отключения. Электромагнит является электромагнитом постоянного тока, а устройство защиты адаптирует его напряжение источника электропитания. Технический результат - обеспечение высокой надежности работы в режиме замыкателя и высокой скорости отключения в режиме размыкателя в заданном диапазоне напряжений и токов с использованием минимального количества компонентов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Замыкатель-размыкатель цепи, содержащий

- силовые проводники, снабженные отделяемыми неподвижными и подвижными контактами,

- управляющий электромагнит (20), выполненный с возможностью ответного действия на командное управление, и устройство (30) защиты, выполненное с возможностью ответного действия при обнаружении неисправности в электрической цепи на подвижные контакты (11), по меньшей мере через один многополюсник, при этом устройство защиты содержит средство (31) обнаружения токов, переносимых силовыми проводниками, и средство (33) вырабатывания сигнала отключения,

- контактный механизм (40) управления, содержащий многополюсник и выполненный с возможностью активизации, при этом указанный многополюсник переключается между разомкнутым состоянием контактов и замкнутым состоянием контактов,

отличающийся тем, что

- электромагнитный отключающий механизм (41) используется с механизмом управления,

- устройство (30) защиты соединено с электромагнитом (20) через линию (33В) управления и с механизмом (40) управления через линию (33А) отключения, с возможностью подачи электроэнергии для электромагнита в линию (33В) управления и, в случае неисправности, сигнала размыкания в линию (33А) отключения.

- силовые проводники, снабженные полюсами с отделяемыми неподвижными и подвижными контактами, с которыми связаны дугогасительные камеры,

- электромагнит (20) и устройство (30) защиты, которые выполнены с возможностью воздействия на подвижные контакты (11) в ответ на обнаружение неисправности в электрической цепи, по меньшей мере через многополюстник, причем устройство защиты содержит средство (31) обнаружения токов, переносимых силовыми проводниками и первой электрической линией (33В) с электромагнитом (20),

отличающийся тем, что

- устройство (30) защиты представляет собой взаимозаменяемое и электронное средство (36) для преобразования напряжения источника электропитания в напряжение, соответствующее для электромагнита (20), связанного с устройством защиты,

- при этом устройство защиты подсоединяется через вторую электрическую линию (33А) к магнитному отключающему механизму (41), выполненному с возможностью управления контактным механизмом (40) управления, который выполнен с возможностью удержания контактов разомкнутыми, и его перевода в исходное состояние кнопкой (42) ручного управления, причем

- механизм (40) управления содержит часть (40В) бистабильного автоматического управления, управляемого электромагнитом (20), и часть (40А) бистабильного отключения, управляемую магнитным отключающим механизмом (41), с возможностью оказания воздействия на контактные полюса.