ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК H01H33/46 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию устройства для соединения и размыкания цепи между нагрузкой и источником электропитания, причем такое устройство может быть названо электрическим переключателем, при этом это может быть однофазный или трехфазный переключатель. В соответствии с настоящим изобретением, главным образом предлагается трехфазный электрический переключатель, нагрузкой которого является трехфазный двигатель переменного тока.

Предпосылки к созданию изобретения

В 1983 г. фирмой Telemecanique (ТЕ) (Франция) на рынок было выпущено комбинированное электрическое устройство Integral 32, которое соответствовало лучшим мировьм достижениям на тот момент. На фиг.45 показана конструкция участка переключателя этого устройства, в котором соединением и разрывом переключателя управляет катушка притяжения W1. Механизм ограничения тока содержит ограничитель тока W3, ударный стержень В 5 и стержень соударения 65. Позицией Z1 обозначена первая пружина растяжения, а позицией Z2 обозначена вторая пружина растяжения, причем усилие пружины растяжения Z1 больше, чем у пружины Z2. Когда катушка притяжения W1 получает питание, соединительная плата 20 поднимает пружину Z2 таким образом, что контакт переключателя замыкается, а когда катушка притяжения W1 обесточивается, пружина растяжения Z1 втягивается (сжимается) и прижимает пружину Z2 таким образом, что контакт разъединяется (размыкается). Когда через переключатель протекает ток перегрузки, ограничитель тока W3 притягивает ударный стержень В5, при этом стержень соударения 65 воздействует на пружину растяжения Z1 так, что подвижный контакт и неподвижный контакт могут разъединяться с высокой скоростью. Чем больше ток, тем выше скорость разъединения. Фирма ТЕ получила на указанное изделие два патента КНР, соответственно №89108203 и №89108547.

Шанхайский электротехнический институт разработал изделие, подобное изделию фирмы ТЕ, и получил патент КНР №95227387.

Указанные изделия являются слишком сложными, причем они всегда находятся в замкнутом состоянии, как контактор, и потребляемая мощность является высокой. В отличие от этого переключатель в соответствии с настоящим изобретением является более простым и его потребляемая мощность ниже.

Фирма Moeller (ФРГ) выпускает компактный пускатель электродвигателя, который содержит слегка измененный обычный воздушный переключатель, контактор и термореле, вставленные в переключатель, так что вся система целиком имеет малые размеры.

Краткое изложение изобретения

Для решения указанной выше проблемы в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается электрический переключатель, предназначенный для соединения и размыкания цепи, причем указанный электрический переключатель объединяет все функции прерывателя, контактора и реле защиты, при этом он может быть использован для соединения, размыкания и защиты цепи не только при частом срабатывании, как контактор, но также и для разрыва большого тока короткого замыкания, как воздушный переключатель. Переключатель имеет малые размеры и компактную конструкцию, причем, кроме того, он позволяет экономить электрическую энергию.

Для решения указанных выше и других задач в соответствии с настоящим изобретением предлагается электрический переключатель для соединения и размыкания цепи, который содержит механизм соединения и размыкания, предназначенный для соединения и размыкания цепи, снабженный по меньшей мере одним набором подвижных контактов и неподвижных контактов; механизм с электромагнитным приводом для контроля срабатыванием контактов так, чтобы создать замкнутую цепь (замкнутый контур); кожух для размещения подвижного контакта и неподвижных контактов; механизм гашения дуги, расположенный в кожухе и соответствующий подвижному и неподвижному контактам; корпус (оболочку), соединенный с основанием и предназначенный для размещения механизма с электромагнитным приводом; опорную плиту, объединенную с корпусом; и механизм удержания, расположенный на опорной плите и предназначенный для удержания контактов в состоянии замыкания цепи, после замыкания контактов, причем механизм удержания является электромагнитным и имеет набор механизма электромагнитного притяжения, в котором подвижный стальной магнитопровод выполнен в виде механизма с крючком или с дефлектором, причем подвижный стальной магнитопровод притягивается таким образом, что крючок или дефлектор удерживают переключатель замкнутым при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки, когда механизм электромагнитного притяжения получает питание.

Указанный электрический переключатель дополнительно содержит катушку, проводящую магнитную плату, кронштейн и пружину растяжения; причем крючок или дефлектор пересекает верхний конец проводящей магнитной платы и имеет наклонную плоскость в положении, в котором он контактирует с подвижной шпилькой, что позволяет отсоединять подвижную шпильку.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается электрический переключатель для соединения и размыкания цепи, который содержит механизм соединения и размыкания, предназначенный для соединения и размыкания цепи, снабженный по меньшей мере одним набором подвижных контактов и неподвижных контактов; механизм с электромагнитным приводом для контроля срабатыванием контактов так, чтобы создать замкнутую цепь; кожух для размещения подвижного контакта и неподвижного контакта; механизм гашения дуги, расположенный в кожухе и соответствующий подвижному и неподвижному контактам; корпус, соединенный с основанием и предназначенный для размещения механизма с электромагнитным приводом; опорную плиту, объединенную с корпусом; и механизм удержания с использованием упругости, расположенный на опорной плите и предназначенный для удержания контактов в состоянии замыкания цепи после замыкания контактов; причем крючок или дефлектор указанного механизма удержания удерживают переключатель замкнутым при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки за счет упругости, при этом указанный механизм удержания дополнительно содержит пружину, кнопку останова и кнопку сброса, причем указанный крючок или дефлектор упирается в подвижную шпильку.

Указанный электрический переключатель дополнительно содержит механизм ограничения тока, расположенный на опорной плите и предназначенный для обнаружения и ограничения тока перегрузки, причем указанный механизм ограничения тока перегрузки содержит электромагнитный набор, соответствующий каждой фазе цепи, и соединенный с ним набор механизма соединительного стержня (штока), причем указанный механизм соединительного стержня имеет стержень, который может быстро оказывать давление отдельно от подвижного стального магнитопровода механизма удержания, когда возникает ток перегрузки, и дополнительно содержит пружину, нажимную пластину, нажимной стержень (толкатель) и кронштейн.

Указанный электрический переключатель дополнительно содержит механизм переключателя выбора, расположенный на опорной плите, причем указанный механизм переключателя выбора содержит набор подвижных и неподвижных пластин скольжения, при этом подвижная пластина скольжения движется вместе со стержнем поворотной кнопки, причем указанный переключатель выбора может двигаться как в направлении вращения, так и в вертикальном направлении, чтобы контролировать рабочее состояние переключателя.

Указанный электрический переключатель дополнительно содержит механизм переключателя выбора, расположенный на опорной плите, причем указанный механизм переключателя выбора содержит два набора микрокнопок и механизм для соединения и размыкания цепи, который содержит поворотную кнопку, стержень поворотной кнопки, подвижные пластины скольжения и неподвижные пластины скольжения.

Указанный электрический переключатель дополнительно содержит комплексное устройство защиты, причем указанное комплексное устройство защиты имеет средство воздействия с термоэлементом, соответствующее каждой фазе цепи, причем средство воздействия с термоэлементом может разъединять указанный переключатель, когда возникает ток перегрузки, и дополнительно имеет механизм обнаружения пропадания фазы, соответствующий главной цепи, который может разъединять (размыкать) указанный переключатель при обнаружении пропадания фазы.

Указанный переключатель представляет собой переключатель комбинационного типа, причем он содержит участок переключения и участок защиты, причем переключатель может быть избирательного типа или неизбирательного типа, в зависимости от того, имеется ли в нем переключатель выбора. Переключатель избирательного типа построен по схеме, аналогичной показанной на фиг.1, в то время как переключатель неизбирательного типа построен по схеме, аналогичной показанной на фиг.2 или на фиг.3.

Указанный участок переключения содержит механизм контакта и замыкания, механизм удержания, в котором использован крючок или дефлектор, механизм ограничения тока, механизм соединения и поддержки и механизм переключателя выбора.

Указанный участок защиты содержит механизм защиты от перегрузки, механизм ограничения тока перегрузки, механизм защиты от пропадания фазы и механизм сброса.

Далее будет подробно описана работа переключателя.

Когда катушка W1 притяжения получает питание, подвижные и неподвижные стальные магнитопроводы и контакты замыкаются и подают питание на катушку W2 удержания так, чтобы притянуть крючок Е1, который может зацеплять или отталкивать подвижную шпильку 19. В это время, несмотря на то, что катушка W1 обесточивается, замкнутое состояние поддерживается при помощи катушки W2, притягивающей крючок Е1; когда необходимо разъединить переключатель, катушка W2 обесточивается, крючок Е1 быстро разъединяется от подвижной шпильки 19 за счет усилия натяжения пружины растяжения Z1 и компоненты усилия пружины Z2.

Когда крючок Е1 разъединяется от подвижной шпильки 19, переключатель перемещается и побуждает подвижный стальной магнитопровод и подвижный контакт и неподвижный стальной магнитопровод и неподвижный контакт быстро разъединяться друг от друга за счет усилия пружины Z2.

Когда в переключателе возникает ток перегрузки, переключатель выбора немедленно выталкивается, выключает переключатели К2, К3 и SA и соударяется с крючком Е1, чтобы разъединяться от крюка (выйти из углубления крючка) так, чтобы выключить переключатель. Переключатель может быть вновь включен только тогда, когда будет нажата кнопка сброса переключателя выбора.

Когда в переключателе возникает перегрузка (перенапряжение) или ток перегрузки, механизм защиты размыкает контакт К1 и обесточивает катушку W2, при этом переключатель расцепляется. Переключатель может быть вновь включен только тогда, когда будет произведен сброс механизма защиты.

Обычно воздушный переключатель включают вручную, причем его разъединительная способность является высокой (например, переключатель 32 А, 400 В имеет разъединительную способность 50000А, что в 1562 раза превышает его номинальный ток), однако срок службы такого переключателя является низким и его трудно включать с высокой частотой. В отличие от этого, так как контактор управляется электрически, его срок службы является высоким и его можно включать с высокой частотой, однако он имеет разъединительную способность только в 10 раз выше его номинального тока.

Причина, по которой разъединительная способность воздушного переключателя выше, чем у контактора, главным образом заключается в том, что его скорость разъединения выше. Заявители настоящего изобретения считают, что причина, по которой скорость разъединения контактора является более низкой, определяется двумя факторами: один состоит в том, что контактор имеет больший вес, чем воздушный переключатель, а другой главным образом состоит в том, что в контакторе имеется остаточная намагниченность, когда он незамедлительно (мгновенно) обесточивается.

В настоящее время необходимо выполнять следующие функции в системе управления электрической машиной: защиту от перегрузки, защиту от короткого замыкания, контроль разделения, а также быстрое и легкое управление. Эти функции обычно выполняют при помощи воздушного переключателя, контактора и реле перегрузки. Предложенный переключатель позволяет выполнять все указанные выше функции, причем когда он включается, то катушка W1 немедленно выключается и поэтому остаточная намагниченность будет малой.

По сравнению с известным изделием предложенный переключатель имеет множество следующих преимуществ: 1) переключатель имеет небольшие размеры и простую конструкцию, им можно управлять с близкого расстояния, останавливать и управлять дистанционно при помощи переключателя выбора, причем его работа является удобной и гибкой; 2) катушка удержания имеет мощность менее 5% от мощности катушки притяжения, что позволяет экономить электроэнергию; 3) так как в переключателе используют конструкцию с крючком, давление его контакта сохраняется стабильным, что отличается от случая использования обычной катушки притяжения, работа которой часто зависит от вариации напряжения в сети, которое флуктуирует по синусоиде, так что контакт легко может быть поврежден; 4) действие тока перегрузки в переключателе является коротким, а скорость срабатывания является высокой.

В частности, предложенный переключатель хорошо подходит для практического применения; несмотря на то, что известно, что указанное выше выпускаемое фирмой ТЕ изделие и имеет разъединительную способность 5 ОКА, это редко необходимо на практике. Например, максимальный ток короткого замыкания в трансформаторе 560 КВА составляет всего 16.7 КА, а в трансформаторе 1800 КВА составляет всего 48 КА. На практике переключатель обычно может иметь ток частичного короткого замыкания, причем иногда ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный ток. Невозможно привести в действие стержень соударения выпускаемого фирмой ТЕ изделия или привести в действие прерыватель пускателя компактного двигателя; в отличие от этого петлевое напряжение на катушке притяжения может падать и контакты могут размыкаться, так как сила притяжения меньше, чем усилие обратной связи. Так как катушка также создает некоторые определенные силы притяжения, то скорость разъединения является низкой и на контакт воздействует дуга разрыва. Иногда, несмотря на то, что нагрузка и не является короткозамкнутой, а напряжение в сети питания является низким, указанный контакт переключателя может легко повреждаться.

Так как в предложенном переключателе используют отключающий механизм разъединения, то на его скорость разъединения главным образом воздействует усилие обратной связи, и даже если происходит размыкание в катушке удержания за счет падения напряжения, то скорость разъединения сохраняется постоянной и поэтому отмеченные выше проблемы совершенно исключены, следовательно, предложенный переключатель является более практичным и более надежным.

Предложенный переключатель содержит конструкцию, в которой имеется механизм трогания с использованием обмотки, при этом остаточная намагниченность является настолько малой, что ею можно пренебречь, в то время как усилие обратной связи может быть сделано большим. Действие механизма ограничения тока может быть быстрым. Следовательно, предложенный переключатель может разрывать большие токи короткого замыкания, как и воздушный переключатель, однако при экономии энергии.

Краткое описание чертежей

Указанные ранее и другие задачи, характеристики и преимущества изобретения будут более ясны из последующего детального описания специфических предпочтительных вариантов, данных в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема избирательного электрического переключателя.

На фиг.2 показана принципиальная электрическая схема неизбирательного электрического переключателя.

На фиг, 3 показана принципиальная электрическая схема имеющего удержание за счет упругости электрического переключателя с электрическим запуском.

На фиг.4(а) схематично показано состояние избирательного переключателя после замыкания.

На фиг.4(b) схематично показано состояние избирательного переключателя после размыкания.

На фиг.4(с) показан путь действия избирательного переключателя.

На фиг.5 схематично показана конструкция подвижной скользящей пластины, показанной на фиг.4(а) и 4(b).

На фиг.6 схематично показана конструкция неподвижной скользящей пластины, показанной на фиг.4(а) и 4(b).

На фиг.7 схематично показан конструкция стержня поворотной кнопки, показанного на фиг.4(а) и 4(b).

На фиг.8 схематично показан конструкция упругого дефлектора, показанного на фиг.4(а) и 4(b).

На фиг.9 схематично показано рабочее положение избирательного переключателя, причем на фиг.9(а) - состояние дистанционного управления, на фиг.9(b) - состояние останова, а на фиг.9(с) - состояние прямого соединения.

На фиг.10 показан вид сверху конструкции переключателя с вертикальной шпилькой.

На фиг.11 показано поперечное сечение конструкции переключателя с крючком.

На фиг.12 показано поперечное сечение конструкции переключателя с дефлектором.

На фиг.13 схематично показана конструкция подвижной шпильки, показанной на фиг.11 и на фиг.12.

На фиг.14 схематично показана конструкция механизма удержания, показанного на фиг.11.

На фиг.15 схематично показана конструкция крючка, показанного на фиг.11.

На фиг.16 схематично показана конструкция механизма ограничения тока, показанного на фиг.11 и 12.

На фиг.17 показано поперечное сечение конструкции электрического переключателя в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.18 схематично показана конструкция переключателя, в котором контакт установлен на его верхнем конце.

На фиг.18 (а) показана принципиальная электрическая схема электронного расцепителя.

На фиг.19 схематично показана конструкция неизбирательного переключателя, в котором контакт установлен на его верхнем конце.

На фиг.20 показаны соответственно вид сверху и поперечное сечение конструкции электрического переключателя с боковым крюком.

На фиг.21 схематично показана конструкция электрического переключателя с боковым крюком и единственным контактом.

На фиг.22 показано поперечное сечение конструкции электрического переключателя с боковым крюком, показанного на фиг.20.

На фиг.23 схематично показана конструкция механизма удержания электрического переключателя с боковым крюком, показанного на фиг.20 и 22.

На фиг.24 схематично показана конструкция одного ограничителя тока, такого как показанный на фиг.20.

На фиг.25 схематично показана конструкция другого ограничителя тока, такого как показанный на фиг.20.

На фиг.26 схематично показана конструкция механического переключателя с удержанием за счет упругости, имеющего электрическое возбуждение.

На фиг.27 схематично показан крючок, спаренный с подвижной шпилькой в переключателе с удержанием за счет упругости.

На фиг.28 показана форма соединительной оси в переключателе, таком как показанный на фиг.26.

На фиг.29 схематично показана конструкция первого механически-электрического устройства защиты.

На фиг.30 схематично показана конструкция другого механически-электрического устройства защиты.

На фиг.31 схематично показана конструкция контакта механически-электрического устройства защиты, показанного на фиг.30.

На фиг.32 показано состояние после возникновения тока перегрузки в устройстве защиты, показанном на фиг.30.

На фиг.33 показана цепь контроля пропадания фазы в устройстве защиты, показанном на фиг.29.

На фиг.34 схематично показана конструкция соединительной оси и пластины компенсации в устройстве защиты, показанном на фиг.30.

На фиг.35 схематично показан элемент в сборке устройства защиты, показанного на фиг.30.

На фиг.36 схематично показано состояние после размыкания расцепителя, показанного на фиг.30.

На фиг.37 схематично показана конструкция стержня перегрузки в устройстве защиты, показанном на фиг.30.

На фиг.38 схематично показана конструкция кронштейна в устройстве защиты, показанном на фиг.30.

На фиг.39 схематично показана конструкция подвижного дугового контакта.

На фиг.40 схематично показана конструкция V-образного контакта.

На фиг.41 схематично показана конструкция переключателя с плавким предохранителем.

На фиг.42 схематично показана конструкция первого переключателя, в котором подвижный стальной магнитопровод отделен от подвижной шпильки.

На фиг.43 схематично показана конструкция другого переключателя, в котором подвижный стальной магнитопровод отделен от подвижной шпильки.

На фиг.44 схематично показана конструкция ударного переключателя.

На фиг.45 схематично показана конструкция переключателя, выпускаемого фирмой ТЕ Company.

На фиг.46 схематично показано состояние, в котором неизбирательный переключатель индицирует ток перегрузки и размыкается, при этом происходит сброс механизма сброса.

На фиг.47 схематично показано состояние, в котором неизбирательный переключатель индицирует ток перегрузки и размыкается, при этом механизм сброса создает обратную связь.

На фиг.48 показан вид спереди переключателя в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, на котором расположен вспомогательный контакт.

На фиг.49 показан вид сверху переключателя, показанного на фиг.48, причем он имеет вспомогательный контакт и путь скольжения.

На фиг.50 показано поперечное сечение конструкции переключателя, показанного на фиг.48.

На фиг.51 показана принципиальная электрическая схема переключателя, показанного на фиг.48.

На фиг.52 показан вид сбоку переключателя в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.53 схематично показано положение поворотной кнопки, когда включен переключатель, показанный на фиг.52.

На фиг.54 схематично показано положение поворотной кнопки, когда выключен переключатель, показанный на фиг.52.

На фиг.55 схематично показано соединение и разрыв цепи в переключателе, показанном на фиг.52.

На фиг.56 схематично показана конструкция механизма ограничения тока.

На фиг.57 схематично показана конструкция притягивающего сердечника в переключателе, показанном на фиг.48, 49, 50 и 52.

На фиг.58 схематично показана конструкция нажимного стержня (толкателя) в переключателе, показанном на фиг.48, 49, 50 и 52.

На фиг.59 схематично показана конструкция изоляционного кронштейна.

Описание предпочтительных вариантов изобретения

Электрический переключатель в соответствии с настоящим изобретением будет описан далее подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

1. Принципиальная электрическая схема электрического переключателя

На фиг.1 показана принципиальная электрическая схема электрического переключателя в соответствии с настоящим изобретением, в котором после того как переключатель притянут и замкнут при помощи контакта, находящегося внутри переключателя, цепь может немедленно обесточить катушку притяжения, но сохранять подачу питания на катушку удержания так, чтобы переключатель находился в самозащищенном состоянии (в состоянии самоблокировки). Если переключатель работает от дистанционной кнопки, то одна обмотка самозащиты может быть исключена по сравнению с контактором, так что он является более простым.

На фиг.1 показана предпочтительная принципиальная электрическая схема избирательного электрического переключателя, в которой имеющиеся в переключателе элементы и цепи опунктирены широким квадратом. Позициями А, В и С обозначены соответственно входные клеммы источника, позициями a, b и с обозначены соответственно входные клеммы нагрузки, а позициями x1, x11, х2 и х22 обозначены соответственно выходные клеммы вспомогательных контактов, причем позициями L и N обозначены клеммы источника управления, W1 и W2 представляют собой контрольные клеммы, позицией К обозначен основной контакт, а позицией К1 обозначен вспомогательный контакт переключателя, позицией W1 обозначена катушка притяжения, позицией W3 обозначен механизм контроля тока перегрузки, а комплексное устройство защиты опунктирено квадратом Z, причем некоторые комплексные устройства защиты содержат механизм W3 контроля тока перегрузки, причем механизм катушки удержания находится в блоке W2 клеммы управления. Он содержит катушку удержания W2, элемент выпрямления, элемент продолжения (возобновления) тока, элемент индикации и т.п., причем все эти элементы собраны на монтажной плате EJ, в то время как избирательный переключатель находится в блоке (квадрате) h. Для питания катушки притяжения используется также источник постоянного тока. Другой вид переключателя может быть построен по схеме, показанной на фиг.2 или фиг.3.

2. Работа избирательного переключателя

Электрический переключатель содержит избирательный переключатель и неизбирательный переключатель, причем работа избирательного переключателя зависит от переключателя выбора.

Избирательный переключатель образует один из отличительных признаков настоящего изобретения и выполняет две функции, а именно выбор рабочего состояния и разрыв электрической цепи, причем он имеет действие вращения и вертикальное действие.

На фиг.4(а) и фиг.4(b) схематично показана конструкция избирательного переключателя, причем его электрическая схема показана на участке h на фиг.1. Он имеет три переключателя К2, К3, SA, а также содержит поворотную кнопку 2 и стержень 26 поворотной кнопки. Имеется кольцо 27 в виде чашки на стержне 26 поворотной кнопки, причем его верхний конец является плоским, а нижний конец является круглым, как это показано на фиг.7. Позициями Z4, Z5 обозначены пружины, позицией 28 обозначен тройник (три шпильки), а позицией 29 обозначена подвижная пластина скольжения, в которой удлиненное отверстие совпадает со стержнем 26 поворотной кнопки, причем ободок и зона контакта последовательно расположены на среднем участке подвижной скользящей пластины 29, а подвижные контакты d1, d2 расположены на краях подвижной пластины скольжения 29. Как это показано на фиг.5, кнопки (выступы) на двух сторонах подвижной скользящей пластины 29 ограничивают диапазон вращения. Позицией 30 обозначена неподвижная скользящая пластина, в которой имеется отверстие, совпадающее с отверстием кольца 27, причем обжимное кольцо и зона контакта последовательно расположены на среднем участке неподвижной скользящей пластины 30, а неподвижные контакты f1, f2, f3 и f4 расположены на краях неподвижной скользящей пластине 30, причем кнопки (выступы) на ее двух сторонах имеют отверстия для крепления, как это показано на фиг.6. Между контактами имеются канавки для увеличения длины пути тока утечки.

Ободки подвижной и неподвижной скользящих пластин совпадают друг с другом для уменьшения зазора. Позицией 32 обозначен нажимной блок, изготовленный из упругого материала, такой как на фиг.8.

Когда избирательный переключатель собран, то неподвижная (вероятно, должно быть "подвижная"; это относится ко всему данному параграфу. - Прим. переводчика) скользящая пластина 29, пружина Z4 и нажимной блок 32, передние концы которых блокированы стороной поворотной кнопки, а задние концы которых поддерживаются при помощи прокладки 33, которая приклепана к стержню 26 поворотной кнопки, последовательно надеты на стержне 26 поворотной кнопки. Задний конец пружины Z4 может быть непосредственно блокирован при помощи кронштейна 88. Неподвижная скользящая пластина 29 может быть расположена на заднем конце пружины Z4 и также может быть непосредственно блокирована при помощи кронштейна 88. Неподвижная скользящая пластина 29 может двигаться в направлении приложения упругого усилия пружины Z4, причем неподвижная скользящая пластина 29 и нажимной блок 32 могут вращаться вместе со стержнем 26 поворотной кнопки. Стержень 26 поворотной кнопки проходит через неподвижную скользящую пластину 30 и крепится на кронштейне 88 при помощи элемента крепления 31 и тройника 28. После пропускания через пружину Z5 стержень 26 поворотной кнопки закрепляют на опорной плите 68 переключателя, как это показано на фиг.4(а) и 4(b).

Избирательный переключатель может быть трехпозиционным и четырехпозиционным; его траектория движения показана на фиг.4(с), причем он может вращаться в направлении, показанном стрелкой, и производить выбор рабочего состояния, при этом рабочее состояние в каждом его положении следующее:

D1 - дистанционное управление: когда избирательный переключатель стоит в этом положении, контакты К2, К3 замкнуты, а контакт SA разомкнут. В это время может происходить только дистанционное управление переключателем, который включен или выключен.

D2 - останов: когда избирательный переключатель стоит в этом положении, все контакты К2, К3 и SA разомкнуты, источник электропитания контролируется переключателем, а переключатель обесточен.

D3 - прямое соединение: когда избирательный переключатель стоит в этом положении, контакты К2 и SA замкнуты и переключатель получает питание.

D4 - прямая блокировка: только четырехпозиционный тип избирательного переключателя имеет положение блокировки и нажимной блок 32. Когда избирательный переключатель поворачивают из положения прямого соединения в положение прямой блокировки, все контакты К2, К3 и SA разомкнуты, а крючок Е1 прижат к нажимному блоку 32 и блокирует подвижную шпильку 19 так, что переключатель замыкается, при этом нажимной блок поддерживается в состоянии удержания.

Состояние соединения и размыкания избирательного переключателя трехпозиционного типа в каждом положении показано на фиг.9, где (а) обозначает положение дистанционного управления, (b) обозначает останов, а (с) обозначает прямое соединение.

Неизбирательный электрический переключатель не имеет избирательного переключателя и выполнен по схеме, показанной на фиг.2.

3. Конструкция участка переключения электрического переключателя

(1) Конструкция электрического переключателя с вертикальной шпилькой

На фиг.10 показан вид сверху конструкции переключателя с вертикальной шпилькой, имеющего участок переключения и участок комплексной защиты. Участок переключения имеет ограничитель тока. На фиг.11 показано поперечное сечение, где можно видеть замкнутое состояние переключателя, поддерживаемое при помощи механизма удержания с крючком; на фиг.12 показано поперечное сечение, где можно видеть замкнутое состояние переключателя, поддерживаемое при помощи механизма удержания с дефлектором, причем все эти переключатели выполнены по схеме, показанной на фиг.1, и их работа будет объяснена далее более подробно.

а. Механизм контакта и замыкания

Этот механизм содержит катушку притяжения W1, неподвижный стальной магнитопровод 15, неподвижный контакт 17, подвижный контакт 14, направляющую дугу пластину 89 и гаситель 6 дуги, причем в механизме контакта используется усилие отталкивания. Подвижный стальной магнитопровод 16 и подвижная шпилька 19 соединены вместе с соединительной платой 20, с изоляционной соединительной рамкой 21 и с подвижным контактом 14.

Когда катушка W1 получает питание, подвижный стальной магнитопровод 16 притягивается, что побуждает подвижный контакт 14, подвижную шпильку 19, соединительную плату 20 и изоляционную соединительную рамку 21 двигаться в направлении, показанном как F1, в результате чего подвижный стальной магнитопровод 16 и подвижный контакт 14 замыкают соответственно неподвижный стальной магнитопровод и неподвижный контакт. На фиг.11 позицией 93 обозначена резиновая прокладка, предназначенная для поглощения ударов и снижения остаточной намагниченности.

b. Механизм удержания

Механизм удержания образует один из отличительных признаков настоящего изобретения, причем в нем использован крючок или дефлектор Е1 для замыкания (блокировки) переключателя при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки 19. Механизм удержания может занимать различные положения, соответствующие подвижной шпильке 19, и может иметь множество различных конструктивных исполнений, в том числе это может быть электромагнитный механизм удержания, упругий механизм удержания, механизм удержания с нажимным блоком, и т.п., в соответствии с различными режимами удержания. Позициями W1, W2 и W3 на всех чертежах обозначены катушки или обозначены электромагниты, каждый из которых содержат стальной магнитопровод и катушку.

Электромагнитный механизм удержания содержит катушку W2 и соответствующие элементы внутри квадрата (экрана) W2 на фиг.1, в том числе крючок или дефлектор Е1, подвижную шпильку 19, проводящую магнитную плату 23, кронштейн 69 и пружину растяжения Z1, как это показано на фиг.14. На фиг.15 схематично показана конструкция крючка Е1, а также показана конструкция пересечения верхнего конца проводящей магнитной платы 23 и крючка Е1, причем поверхность Х на крючке Е1 представляет собой наклонную плоскость, так что образуется угол наклона между поверхностью Х и направлением F1, что позволяет легче разъединять крючок Е1 от подвижной шпильки 19.

Когда катушка W2 получает питание, крючок Е1 притягивается и заклинивает или захватывает подвижную шпильку 19, в результате чего переключатель замыкается (блокируется).

Подвижная шпилька 19 образует один из отличительных признаков настоящего изобретения, причем она является частью механизма удержания и может быть притянута к концу стального магнитопровода, на котором стальной магнитопровод пересекается с контактом вертикально, как это показано на фиг.11 и 17, а также может быть притянута к концу контакта, как это показано на фиг.43, или дополнительно может быть притянута к концу стального магнитопровода, на котором стальной магнитопровод расположен параллельно с контактом, как это показано на фиг.20 и 21, или же может быть закреплена в другом положении, в котором она может подключать переключатель. На фиг.13 схематично показана конструкция подвижной шпильки 19.

с. Механизм ограничения тока и размыкания переключателя при перегрузке

Механизм ограничения тока образует один из отличительных признаков настоящего изобретения, причем он подключен последовательно к петле главной цепи. Так как его действие является прямым и легким, а время срабатывания является очень коротким, то ожидаемая разрывающая способность тока короткого замыкания является высокой.

Механизм ограничения тока содержит катушку W3, пружину растяжения Z3, нажимную пластину 86, нажимной стержень 87 и кронштейн 90, как это показано на фиг.16. На фиг.16 позицией 91 обозначен сердечник катушки, позицией 92 обозначен изоляционный корпус катушки, причем обмотка катушки намотана снаружи от корпуса.

Катушка W3 подключена последовательно к петле главной цепи в составе механизма ограничения тока, причем когда в переключателе возникает ток перегрузки (ток перегрузки преимущественно в 12-16 раз превышает номинальный ток переключателя), то нажимная пластина 86 притягивается и толкает нажимной стержень 87 в направлении F2, при этом нажимной стержень 87 толкает крючок Е1, чтобы разъединять его от подвижной шпильки 19, при этом переключатель расцепляется. В это время нажимной стержень 87 разъединяется от двойного кольца 27 на другом нажимном блоке переключателя, при этом пружина Z5 толкает поворотную кнопку 2 и элементы, соединенные последовательно на двойном кольце 27, в направлении F3, пока кронштейн 88 не блокирует прокладку 33. В это время, подвижные контакты d1 и d2 разъединяются от неподвижных контактов f1, f2, f3 и f4, в результате чего источник электропитания переключателя выключается; при этом, как это показано на 4(b), с одного взгляда понятно, что поворотная кнопка 2 является достаточно высокой.

Если необходимо произвести сброс, нажимают на поворотную кнопку 2. В это время двойное кольцо 27 расположено ниже нажимного стержня 87, нажимной стержень 87 будет возвращен назад за счет усилия натяжения пружины растяжения Z3 и будет блокировать двойное кольцо 27, что позволяет восстановить нормальную работу переключателя.

d. Механизм соединения и поддержки

Механизм соединения и поддержки содержит корпус 1, торцевую крышку 8, кожух 10, основание 22, опорную плиту 68, различные комбинации деталей крепления и т.п. Как это показано на фиг.11 и 12, в корпусе имеется множество камер (отсеков), отделенных друг от друга на основании 22, каждая из которых содержит два набора гасителей дуги и одну направляющую дугу пластину, а также содержит набор неподвижных и подвижных контактов. Основание 22 прикреплено к кожуху 10 при помощи элемента крепления, в котором имеется установочное отверстие и установочный паз для монтажа и крепления переключателя.

В случае избирательного переключателя, механизм ограничения тока и механизм удержания расположены на опорной плите 68, в средней части которой имеется отверстие, через которое может проходить подвижная шпилька 19. При проведении сборки сначала устанавливают подвижный стальной магнитопровод 16, соединительную плату 20 и изоляционную соединительную рамку 21, а затем - пружину растяжения Z2, катушку W1 и неподвижный стальной магнитопровод 15, после чего устанавливают опорную плиту 68 для крепления различных элементов и производят крепление при помощи элемента крепления, как это показано на фиг.10, 11 и 12.

(2) Другая конструкция переключателя

На фиг.17 показана конструкция переключателя, в котором участок переключения содержит механизм ограничения тока, а положения комплексного устройства защиты и механизма ограничения тока отличаются от описанного выше, однако работа происходит по тому же принципу.

На фиг.18 схематично показана конструкция электрического переключателя, в котором контакт установлен на его верхнем конце.

На фиг.19 схематично показана конструкция электрического переключателя, в котором контакт установлен на его верхнем конце, а крючок отличается от описанного выше. На фиг.18 и 19 показан неизбирательный переключатель, построенный по электрической схеме, показанной на фиг.2.

(3) Электрический переключатель с боковым крючком

Катушка притяжения, подвижная катушка, неподвижный стальной магнитопровод и контактный механизм в указанном известном переключателе соединены последовательно в одну линию, причем такой переключатель относят к типу прямого движения, а в соответствии с настоящим изобретением главным образом предлагается переключатель, в котором механизм притяжения, механизм расцепления и контактный механизм установлены параллельно друг другу, причем такой переключатель относят к вращательному типу, при этом его конструкция аналогична конструкции контактора CJ 10-60.

На фиг.20 показан вид сверху конструкции переключателя, содержащего комплексное устройство защиты, в котором кожух разделен (на отсеки), а также показан разрез по линии F-F, а на фиг.22 показан разрез по линии Е-Е фиг.20, причем в указанной конструкции соединительная ось 84 и соединительный стержень 85 соединены с подвижным стальным магнитопроводом и с подвижным контактом, в результате чего обеспечивается их связь. Избирательный переключатель и комплексное устройство защиты в данном переключателе имеют такую же конструкцию и принцип работы, что и в переключателе с вертикальной шпилькой, и только занимают другие положения, причем при необходимости комбинация положений может иметь различные формы, описание чего здесь опущено. На фиг.23 показаны переключатель с крючком и переключатель с вертикальной шпилькой, расположенные напротив друг друга.

Как это показано на фиг.20, имеются два ограничителя тока W3, один из которых предназначен для ограничения тока короткого замыкания в переключателе и может иметь множество конструктивных исполнений, таких как это показано на фиг.24 и 25. На указанных чертежах позицией 40 обозначена гайка регулировочного винта, позицией 41 обозначен изоляционный корпус, позицией 42 обозначена железная стойка, позицией 43 обозначен стальной магнитопровод, позицией В 5 обозначен нажимной стержень, изготовленный из неферромагнитного материала, причем обмотка намотана снаружи на изоляционном корпусе 41.

Когда в переключателе возникает ток перегрузки, железная стойка 42 притягивается и движется в направлении F6, так что нажимной стержень В 5 также будет двигаться в направлении F6.

На фиг.20 показано, что ось вращения 64 имеет три ряда пальцев, причем число пальцев 65 (в каждом ряду) равно трем, при этом каждый из пальцев соответствует нажимному стержню В 5 в ограничителе тока W3 каждой фазы источника электропитания, причем один палец 87 соответствует крючку Е1, а палец 62 соответствует изоляционной соединительной рамке 21.

Когда возникает ток перегрузки в переключателе, катушка W3 притягивает нажимной стержень В 5, при этом он толкает палец 65, в результате чего ось вращения 64 вращается и палец 87 толкает крючок Е1, который может разъединяться с подвижной шпилькой 19, в результате чего происходит расцепление переключателя; в это время палец 87 разъединяется с подвижной пластиной скольжения 29 и происходит расцепление переключателя так, что переключатель отключается от своего источника электропитания; дополнительно, палец 62 наносит удар в соединительную рамку 21 для повышения скорости размыкания переключателя.

Некоторые переключатели с боковьм крючком имеют конструкцию с единственным контактом, как это показано на фиг.21, причем этот контакт непосредственно расположен на соединительной рамке 21 и соединен с проволочным выводом 18 при помощи гибкого провода 66, причем задние концы соединительной рамки 21 и соединительного стержня 85 сходятся на соединительной оси 84, которая может вращаться, причем принцип работы таких переключателей не отличается от описанного выше.

(4) Переключатель с запуском при помощи электроэнергии и с удержанием за счет упругости

На фиг.26 схематично показана конструкция переключателя, который включается или выключается при помощи электроэнергии и в котором удержание обеспечивается за счет упругости, причем этот переключатель построен по схеме, показанной на фиг.3.

На фиг.26 позициями Z1, Z6, Z8 и Z9 обозначены пружины, позицией ST обозначена ручная кнопка останова, позицией SF обозначена ручная кнопка сброса, позицией JR обозначен элемент воздействия перегрузки, позицией Е3 обозначена плата температурной компенсации, а другие элементы уже были описаны выше. Когда переключатель выключается, подвижная шпилька 19 прилегает к крючку Е1. Когда катушка W1 получает питание, переключатель замыкается, подвижная шпилька 19 падает в углубление (крюк) крючка Е1, пружина растяжения толкает крючок Е1, в результате чего он зацепляет подвижную шпильку 19 так, что переключатель остается замкнутым. Когда необходимо выключить переключатель, нажимают вниз ручную кнопку останова ST, чтобы подать питание на катушку W2, при этом переключатель может быть электрически отключен так, что когда нажимают вниз ручную кнопку останова ST, переключатель может быть отключен вручную.

Когда в переключателе возникают ток перегрузки, перенапряжение и пропадание фазы, тогда соединительная ось В 1 вращается в направлении F4 так, что соединительная ось В1 не может блокировать перемещение крючка Е1 в направлении F5, при этом прокладка 33 соударяется с крючком Е1 и побуждает его разъединяться от подвижной шпильки 19, в результате чего происходит расцепление переключателя, когда он сброшен, причем следует нажать вниз ручную кнопку сброса ST, чтобы отключить переключатель.

Все описанные выше переключатели могут быть преобразованы в переключатели с удержанием за счет упругости, в которых принцип работы крючка и подвижной шпильки соответствует показанному на фиг.27.

Соответственно, участок переключения указанного переключателя может иметь комбинацию множества различных форм, причем механизм удержания переключателя может иметь множество различных конструктивных исполнений, в том числе это может быть электромагнитный механизм удержания, упругий механизм удержания, нажимной экранирующий механизм удержания в соответствии с различными режимами удержания, при этом переключатель может быть избирательного или неизбирательного типа в зависимости от наличия в нем переключателя выбора, причем имеются переключатели с ограничителем тока и переключатели без ограничителя тока в зависимости от наличия ограничителя тока, которые индивидуально здесь не показаны.

4. Комплексное устройство защиты

Существует множество видов различных комплексных устройств защиты и далее будут описаны несколько их типовых конструкций.

(1) Электромеханический тип - I

На фиг.29 показан вид спереди конструкции устройства защиты, в котором кожух разделен (на отсеки), а также показан разрез по линии А-А. На фиг.11 и 12 схематично показан переключатель, объединенный с устройством защиты в разрезе по линии А-А, а на фиг.18 и 20 схематично показан переключатель, объединенный с устройством защиты в разрезе по линии В-В. Показанное на фиг.29 устройство защиты выполняет функции защиты от тока перегрузки, от перегрузки (перенапряжения) и от пропадания фазы. Позицией W3 обозначен элемент контроля тока перегрузки, который может быть выполнен в соответствии с показанным на фиг.24 или 25, позицией JR обозначен элемент тепловой защиты, который может изгибаться в направлении F7 за счет теплоты. Позицией 4 обозначен стержень регулировки перегрузки, который может вращаться вокруг оси Q1 и регулировать ток перегрузки в диапазоне F. Соединительная ось В1, стержень регулировки перегрузки 4, катушка W5 и нажимная пластина 74 закреплены на кронштейне 76 и установлены в кожухе 70.

Элемент W3 контроля тока перегрузки вставлен в соединительную пластину 72, которая закреплена в кожухе 70, причем нажимной стержень В5 находится в непосредственной близости от соединительной оси В1, при этом, в случае трехфазной нагрузки, форма соединительной оси В1 соответствует показанной на фиг.28, причем она имеет две линейки пальцев, при этом три пальца в ряду соответствуют нажимному стержню В 5 элемента W3 контроля тока перегрузки, а три из четырех пальцев в колонке соответствуют элементу JR тепловой защиты, причем еще один палец соответствует нажимной пластине 74, при этом нажимная пластина 74 закреплена на стержне 4 регулировки перегрузки в центре оси Q2. Когда ток перегрузки или перенапряжение возникают в переключателе, нажимная пластина 74 толкает компенсационную пластину Е3, чтобы создать вращение соединительной оси В1, при этом соединительная ось В1 толкает нажимную пластину 74, чтобы сместить вниз пластину Е3 температурной компенсации, так что пластина Е3 температурной компенсации может побуждать переключатель К1 выключаться, в результате чего происходит расцепление переключателя.

Как это показано на фиг.29, переключатель К1 и катушка W5 преимущественно представляют собой реле небольшого размера, нормально замкнутые контакты которого представляют собой контакты К1 переключателя, причем катушка W5, катушка W4 и стальной магнитопровод 9 образуют цепь контроля пропадания фазы, как это показано на фиг.33. Каждая фаза катушки W4 имеет конструкцию, в которой используют единственный стальной магнитопровод и получают выходной сигнал с единственной катушки, причем катушки трех фаз соединяют последовательно друг с другом, а их выходной сигнал выпрямляют, фильтруют и затем подают на катушку W5. Если три фазы электрического источника сбалансированы и подключены, то выходной сигнал катушки W4 равен нулю Если происходит пропадание фазы, то возникает выходной сигнал, в результате чего переключатель К1 притягивается катушкой W5. Уровень срабатывания катушки W5 выбран в соответствии с номинальным током, причем допускается 20% дисбаланс трех фаз электрических источников, то есть допускается, чтобы катушка W4 имела выходной сигнал, составляющий 20% номинального тока, однако следует иметь в виду, что катушка W5 не может работать в течение длительного времени.

(2) Электромеханический тип - II

На фиг.30 показан вид спереди конструкции устройства защиты, а также показан его разрез по линии А-А, при этом на фиг.17 схематично показано устройство защиты, объединенное с переключателем, причем указанное устройство защиты выполняет функции защиты от перенапряжения и от пропадания фазы, при этом на фиг.17 позицией R2 обозначена сигнальная лампа.

На фиг.30 показан механизм защиты от пропадания фазы, который содержит стержень В2 тока перегрузки, пружину Z6, пружину растяжения Z1, экран Е2, катушку W4 и катушку W5. Когда в переключателе происходит пропадание фазы, катушка W5 притягивает экран Е2, так что он выпадает из стержня В2 тока перегрузки, при этом стержень В2 тока перегрузки выдвигается вверх за счет упругого усилия пружины Z6, в результате чего переключатель К1 разрывает контакт. Как это показано на фиг.31, переключатель К1 изготовлен из упругого медного листа, на котором выполнены два полукруглых контакта. После срабатывания стержень В2 тока перегрузки выступает над уровнем поверхности устройства защиты, как это показано на фиг.32, и если необходимо произвести сброс, то нужно просто его нажать вниз.

Показанный на фиг.30 механизм контроля перегрузки содержит стержень В4 перегрузки, соединительную ось В3, компенсационный лист Е3, термоэлемент JR и пружину Z7. Как это показано на фиг.34, соединительная ось В3 и компенсационный лист Е3 имеют три пальца в одной линейке, каждый из которых соответствует элементу перегрузки в каждой фазе, причем передний конец компенсационного листа Е3 свернут в виде крючка, который может зацеплять стержень В4 перегрузки, а задний конец компенсационного листа Е3 зажат в соединительной оси В3, два конца которой выполнены в виде цилиндров для крепления и вращения, причем пружина Z9 толкает соединительную ось В3 для обеспечения ее плотного зацепления со стержнем В4 перегрузки, при этом термоэлемент JR в каждой фазе прижимается к пальцам соединительной оси В3, как это показано на фиг.35, когда термоэлемент JR изгибается под воздействием теплоты, в результате чего соединительная ось В3 вращается, при этом компенсационный лист Е3 выпадает из стержня В4 перегрузки, в результате чего стержень В4 перегрузки выдвигается вверх за счет действия пружины и разрывает переключатель К1, причем стержень В4 перегрузки выступает над уровнем поверхности устройства защиты, как это показано на фиг.36, и если необходимо произвести сброс, то нужно просто его нажать вниз. Компенсационный лист Е3 служит для компенсации температуры тепловой защиты.

Для регулировки тока перегрузки предусмотрено утолщение 77 на стержне перегрузки в виде круглого эксцентрика, радиус которого от нижней точки до верхней точки выбирают в соответствии со степенью кривизны термоэлемента, по которому протекает ток. На фиг.37 показана конструкция стержня перегрузки и утолщения 77, а на фиг.38 показана конструкция кронштейна 76, который может фиксировать стержень В2 тока перегрузки, соединительную ось В3 и стержень В4 перегрузки.

(3) Тип с механическим отпусканием

На фиг.26 схематично показана конструкция электрического переключателя с механическим отпусканием, причем в левой части на фиг.26 показано комплексное устройство защиты, конструкция которого и принцип работы уже были описаны здесь выше и поэтому дополнительно не поясняются.

(4) Тип с электрическим отпусканием

На фиг.18(а) показана принципиальная электрическая схема комплексного устройства защиты с электронным отпусканием, в котором катушка W4 представляет собой вариометр с регулировкой взаимной индуктивности и предназначена для обнаружения тока петли главной цепи, DP представляет собой трансформатор электрического источника, AD представляет собой электронный контроллер, который может быть выполнен в виде микросхемы или в виде однокристального процессора. После обнаружения тока катушкой W4 комплексное устройство защиты определяет, существует ли ток перегрузки, перенапряжение или пропадание фазы за счет сравнения нагрузок, и дополнительно определяет, следует ли произвести отпускание устройства защиты на основании результатов сравнения.

Контроллер с использованием однокристального процессора может выполнять различные функции, такие как индикация тока каждой фазы и напряжения контролируемой нагрузки; индикация температуры окружающей среды, влажности, времени и полного числа срабатываний (запусков), а также раннее отпускание может регистрировать фазный ток, напряжение или последовательность фаз при пропадании фазы контролируемой нагрузки, причем когда ток перегрузки, перенапряжение или пропадание фазы происходят при каждом включении, то такой контроллер может подавать звуковой и световой тревожный сигнал.

Электронное устройство защиты может быть объединено с электромеханическим устройством защиты, в результате чего образуется комплексное устройство защиты, так что комплексное устройство защиты может иметь либо электромеханическую конструкцию и функцию, либо электронную конструкцию и функцию, причем на фиг.29 показан электронный контроллер.

4. Работа электрического переключателя

Работа электрического переключателя может быть проиллюстрирована, например, при помощи фиг.11, 12 и 17.

Когда избирательный переключатель находится в положении D1 дистанционного управления, переключатели К2 и К3 замкнуты и поэтому переключателем можно управлять дистанционно при помощи кнопки. Если кнопка QA нажата (включена), то катушка W1 получает питание, переключатель притягивается и замыкается, при этом подвижный контакт 14, подвижный стальной магнитопровод 16, подвижная шпилька 19, соединительная пластина 20 и изоляционная соединительная рамка 21 могут двигаться в направлении F1, переключатель может замыкаться, при этом подвижный контакт 14 и неподвижный контакт 17 соединяются и катушка W2 немедленно получает питание, так что крючок Е1 может быть притянут и замкнут, в результате чего подвижная шпилька 19 будет блокирована (заперта) крючком Е1. Несмотря на то, что в это время катушка W1 обесточивается, катушка W2 получает питание (остается под напряжением) и крючок Е1 зацепляет подвижную шпильку 19, что позволяет удерживать переключатель замкнутым. Если необходимо разомкнуть переключатель, то переключатель ТА размыкают для снятия питания с катушки W2, в результате чего крючок Е1 больше не притягивается и разъединяется с подвижной шпилькой 19, так как создается компонента силы на наклонной поверхности Х крючка Е1 за счет усилия натяжения пружины растяжения Z1, приложенного к крючку Е1, и прикладывается давление к подвижной шпильке 19 за счет пружины 22. После того как крючок Е1 выпадает из подвижной шпильки 19, подвижный контакт 14, подвижный стальной магнитопровод 16, подвижная шпилька 19, соединительная пластина 20 и изоляционная соединительная рамка 21 могут двигаться в направлении, противоположном направлению F1, в результате чего переключатель размыкается.

Когда избирательный переключатель переводится в положение останова D2, вне зависимости от того, в каком режиме работы находился переключатель, то переключатель размыкается и дистанционное управление не работает.

Когда избирательный переключатель переводится в положение D3 прямого соединения, переключатель немедленно включается.

Когда избирательный переключатель переводится из положения D3 прямого соединения в положение D4 блокировки прямого соединения (прямой блокировки), то сначала нажимной блок 32 толкает крючок Е1, затем выключаются переключатели К2 и SA, при этом переключатель может быть замкнут при помощи нажимного блока 32, толкающего крючок Е1, в результате чего образуется тип переключателя с удержанием при помощи нажимного блока. Когда переключатель необходимо остановить (выключить) в положении D4, он возвращается только в положение D2.

Когда переключатель замкнут в положении D1 или D3, и если происходит перегрузка или пропадание фазы, то контакт К1 в комплексном устройстве защиты будет разъединяться и снимать питание с катушки W2, при этом переключатель может размыкаться. Переключатель будет работать нормально только когда комплексное устройство защиты сброшено. Если в переключателе возникает ток перегрузки, то будут происходить описанные здесь выше процессы, которые поэтому дополнительно не рассматриваются.

Когда возникает ток перегрузки в переключателе в положении D4, то так как нажимной блок 32 изготовлен из упругого материала, нажимной стержень 87 может сжимать нажимной блок 32, чтобы разъединять крючок Е1, так что крючок Е1 может разъединиться с подвижной шпилькой 19, что приведет к расцеплению переключателя.

Что касается неизбирательного переключателя, то он снабжен механизмом для индикации тока перегрузки, анализа и сброса, установленным на кронштейне 69, который может управлять переключателем К2, показанным на фиг.2. На фиг.46 показана конструкция механизма, который находится в замкнутом состоянии. На фиг.46 показан стержень 26 в виде цилиндра с двойным кольцом 27 в виде чашки в его средней части, переключатель К2 в виде нормально разомкнутой кнопки, пружина Z5 и кронштейн 69. Когда переключатель работает нормально, нажимной стержень 87 прижимается к двойному кольцу 27 и переключатель К2 включается, а когда в переключателе возникает ток перегрузки, тогда нажимной стержень 87 может разъединиться со стержнем 26, в результате чего стержень 26 может подниматься под действием пружины, при этом переключатель К2 выключается, как это показано на фиг.47. Только после возврата в исходное положение стержня переключатель может работать нормально.

Меры, улучшающие качественные характеристики переключателя

1. Использование подвижного дугового контакта для увеличения срока службы контакта

На фиг.39 схематично показана конструкция подвижного дугового контакта, где показан подвижный контакт Т1, неподвижный контакт Т2, подвижный контактный лист Т3 и неподвижный контактный лист Т4. Хорошо известно, что когда два заряженных тела находятся в непосредственной близости друг от друга, то электрические заряды будут стекать (разряжаться) с их ближайших концов. В подвижном дуговом контакте использован принцип, позволяющий разряжать электрическую дугу не в положении контакта, а в другом положении, после чего электрическая дуга может быть введена в гаситель дуги.

2. Изменение формы контакта для увеличения контактной площади контакта

Контакт имеет V-образную форму, как это показано на фиг.40, за счет чего по сравнению с известными полукруглыми или плоскими контактами контактная площадь контакта будет увеличена, а контактное сопротивление будет понижено.

3. Плавкий предохранитель в переключателе для ограничения максимального тока короткого замыкания

Как это показано на фиг.41, плавкий предохранитель 94 введен в каждую фазу главной электрической цепи для ограничения максимального тока короткого замыкания.

4. Введение в катушку контура сброса или использование двойной катушки.

5. Разъединение стального магнитопровода от подвижной шпильки для повышения скорости размыкания

Для повышения скорости размыкания переключателя подвижный стальной магнитопровод в переключателе может разъединяться с подвижной шпилькой, чтобы снизить вес подвижной шпильки при размыкании, за счет чего скорость размыкания может быть увеличена. На фиг.42 схематично показаны конструкции подвижного стального магнитопровода и подвижной шпильки, причем подвижная шпилька 19, соединительная пластина 20, изоляционная соединительная рамка 21 и подвижный контакт 14 соединены вместе. Две соединительные пластины, на которых предусмотрены два крюка 96, ограничивают пространство, в котором находится подвижная шпилька 19. Когда катушка W1 получает питание, подвижный сердечник катушки 16 притягивается, так как крюки 96 зацепляют подвижный сердечник катушки 16 и позволяют ему перемещать подвижную шпильку 19 и подвижный контакт 14, в результате чего они замыкаются. Когда катушка W2 получает питание, крючок Е1 захватывает подвижную шпильку 19 и замыкает переключатель. Когда катушка W1 обесточивается, подвижный магнитопровод толкается (возвращается) в его исходное положение пружиной ZO, при этом подвижный сердечник катушки 16, подвижный контакт 14 и подвижная шпилька 19 разъединяются. В указанном переключателе подвижный контакт будет размыкаться при меньшем весе и при более высокой скорости, что повышает отключающую способность переключателя в режиме короткого замыкания.

На фиг.42 схематично показаны конструкции подвижного стального магнитопровода и подвижной шпильки с использованием двух пружин отпускания, а на фиг.43 схематично показаны конструкции подвижного стального магнитопровода и подвижной шпильки с использованием одной пружины отпускания.

6. Применение ударного механизма с использованием энергии тока перегрузки для повышения скорости размыкания

В соответствии с настоящим изобретением предлагается использовать энергию, получаемую за счет тока перегрузки в переключателе, для соударения с подвижной шпилькой, в результате чего повышается скорость размыкания.

На фиг.20 показана одна из указанных конструкций, принцип работы которой уже был описан выше.

Указанный описанный выше переключатель может быть заменен другим переключателем ударного типа, показанным на фиг.44, в котором объединены катушка W3 горизонтального типа, соединительная ось 64, нажимной стержень 87, ударный стержень 65 и притягивающий сердечник 86. Когда возникает ток перегрузки в катушке W3, притягивающий сердечник 86 притягивается и нажимной стержень 87 толкает крючок Е1 в направлении F1, в результате чего он выпадает из подвижной шпильки 19. В это время ударный стержень 65 наносит удар по подвижной шпильке 19, чтобы она размыкалась с более высокой скоростью, в результате чего повышается отключающая способность переключателя при токе перегрузки.

7. Использование системы стандартных блоков

Переключатель при необходимости может быть сделан с использованием системы стандартных блоков, причем он может быть снабжен средствами выполнения различных дополнительных функций, такими как модуль защиты от тока утечки, и т.п.

8. Другие виды переключателей

Переключателем может быть переключатель с защитой от взрыва или коммутационный переключатель (коммутатор). В переключателе с защитой от взрыва необходимо герметизировать только контактный механизм или весь переключатель, или же контакты переключателя должны быть расположены в вакууме или в гасящем дугу материале.

Авторы настоящего изобретения полагают, что эффект экономии энергии будут выше в вакуумном контакторе постоянного тока, в котором катушка притяжения больше, если в нем использован механизм удержания в соответствии с настоящим изобретением.

Описание предпочтительных вариантов электрического переключателя

Описание конструкции и работы электрического переключателя будет проведено на примере модели, изготовленной авторами настоящего изобретения.

1. Конструкция примерного переключателя

На фиг.48, 49, 50, 51 и 52 показана конструкция примерного переключателя, в котором позицией J обозначен нормальный вспомогательный контактный набор, конструкция которого аналогична вспомогательным контактам в контакторе CJX1, причем ось 94 имеет подвижный вспомогательный контакт и может перемещаться в наборе контактов вверх и вниз, а позицией Z8 обозначена пружина. Когда переключатель включают, пружина Z8 замыкает контакт J1 размыкает контакт J3. Когда переключатель замкнут, изоляционная рамка 21 движется вверх и толкает ось 94, в результате чего контакт J1 размыкается, а контакт J3 замыкается. В переключателе имеются два набора вспомогательных контактов, причем один из наборов предназначен для собственного использования, а другой - для выходного сигнала. Наборы контактов вставлены в выемку между двумя сторонами кожуха 10 и зажаты корпусом 1.

На фиг.50 и 52 показано, что переключатель имеет основание 22, кожух 10 и корпус 1. Имеются три камеры в нижней части кожуха 10, в которых соответственно размещены подвижный контакт, неподвижный контакт, гаситель дуги и направляющая дугу пластина, причем в кожухе 10 имеются четыре стойки, расположенные в одной плоскости, на которых установлены подвижный стальной магнитопровод, стационарный стальной магнитопровод, подвижная шпилька, катушка W1 и основание 22, при этом в средней части плоскости предусмотрен удлиненный паз, который позволяет соединять верхнюю и нижнюю части, причем имеются салазки по бокам паза, по которым может скользить изоляционная рамка 21, как это показано на фиг.49. Изоляционная рамка может поддерживать подвижный стальной магнитопровод и три набора подвижных контактов, как это показано на фиг.59, причем форма изоляционной рамки, соединенной с подвижным стальным магнитопроводом и с подвижными контактами, такая же, как в контакторе CJX2.

Опорные плиты 68 установлены на четырех стойках в кожухе 10 и закреплены крепежной деталью 31, которая имеет форму прямоугольника. Избирательный переключатель и механизм удержания закреплены при помощи крепежной детали на опорной плите 68, позицией Е1 обозначен крючок, причем подвижная шпилька 19 может проходить через квадратное отверстие в средней части опорной плиты 68, на боковых сторонах которой закреплен при помощи крепежной детали механизм ограничения тока перегрузки.

Миниатюрные кнопки К4, К5 установлены в двух отверстиях кронштейна 88, причем верхний конец кнопки может проходить через отверстие в корпусе 1 и открыт снаружи от корпуса 1 для использования.

Упрощенный электрический переключатель не нуждается в использовании избирательного переключателя и может содержать только механизм удержания и механизм ограничения тока перегрузки, а поворотную кнопку 2, кнопку К4, кнопку К5, двойное кольцо 27, подвижную пластину скольжения 29 и неподвижную пластину скольжения 30, показанные на фиг.50 и 52, все можно исключить, оставив только кронштейн 88 для крепления притягивающего сердечника 86 и нажимного стержня 87.

Некоторые электрические переключатели еще проще и содержат только механизм удержания, причем в этом случае избирательный переключатель и механизм ограничения тока опущены, при этом боковые поверхности опорной плиты 68 также не нужны. Некоторые другие переключатели содержат только механизм удержания и избирательный переключатель.

Электрическая схема упрощенного переключателя также является простой, причем в ней кнопки К2, К3, К4 исключены и (места их установки) закорочены, а кнопка К5 исключена и разомкнута.

2. Электрическая схема переключателя и управление в переключателе

Примерный переключатель построен по электрической схеме, показанной на фиг.51, которая по сравнению с фиг.1 имеет только один нормально разомкнутый вспомогательный контакт, причем в избирательном переключателе используют двухпозиционный сдвоенный переключатель. Когда поворотная кнопка 2 расположена параллельно петле главной цепи, как это показано на фиг.53, переключатель находится в положении управления, которое соответствует положению соединения (а) на фиг.55, при этом кнопки К2 и К3 в переключателе включены, причем дистанционное управление может производиться при помощи кнопок QA и ТА, а прямое управление может производиться при помощи миниатюрных кнопок К4, К5 в переключателе.

Когда поворотная кнопка 2 расположена перпендикулярно петле главной цепи, как это показано на фиг.54, переключатель находится в положении останова, которое соответствует положению останова (b) на фиг.55, при этом кнопки К2 и К3 в переключателе выключены, причем миниатюрные кнопки К4, К5 экранированы (шунтированы) поворотной кнопкой 2, так что переключатель не может быть замкнут.

3. Контроль тока перегрузки в переключателе

На фиг.56 схематично показана конструкция механизма ограничения тока в примерном переключателе, причем позицией 86 обозначена нажимная пластина, соответствующая показанной на фиг.57. Позицией OZ обозначена фиксированная ось поворота нажимной пластины 86, которая введена в пазы на боковых сторонах опорной плиты 68, причем две стороны нажимной пластины 86 установлены в двух пазах, при этом нижняя сторона нажимной пластины 86 является более широкой и соответствует нажимному стержню В 5 ограничителя тока W3, а верхняя сторона представляет собой цилиндр, который вставлен в два боковых паза кронштейна 88, чтобы блокировать стержень 26 поворотной кнопки. Позицией 87 обозначен нажимной стержень, соответствующий показанному на фиг.58, два передних крючка которого могут зацеплять цилиндр на верхней стороне нажимной пластины 86, а задняя ось расположена в двух боковых пазах кронштейна 69, причем пружина растяжения Z3 натянута между нажимным стержнем 87 и проводящей магнитной платой 23.

Когда переключатель замкнут, и если нажимной стержень В 5 движется в направлении F6 за счет тока перегрузки, то он будет нажимать (давить) на нажимную пластину 86, вращать ее относительно фиксированной оси поворота OZ и толкать нажимной стержень 87, который толкает крючок Е1, в результате чего крючок Е1 выпадает из подвижной шпильки 19, что приводит к расцеплению переключателя. В это время нажимная пластина 87 разделяется от экрана двойного кольца 26, что позволяет ей двигаться в направлении F3, что приводит к разъединению друг от друга подвижной и неподвижной пластин скольжения в переключателе. После снижения тока перегрузки экран двойного кольца 26 прижимается вниз и располагается ниже нажимной пластин 86, при этом пружина растяжения Z3 тянет нажимную пластину 86 и нажимной стержень 87, в результате чего происходит сброс системы.

4. Сборка примерного переключателя

Методика сборки, описанная со ссылкой на приведенные чертежи, включает в себя следующие операции: прежде всего соединяют вместе подвижный стальной магнитопровод 16, соединительную плату 20 и изоляционную рамку 21 и вводят в удлиненный паз в кожухе 10; затем устанавливают пружину растяжения Z2, катушку W1 и неподвижный стальной магнитопровод; после этого подвижную шпильку 19 закрепляют на соединительной плате 20. Опорную плиту 68, на которой закреплены механизм удержания, избирательный переключатель и механизм ограничения тока перегрузки, устанавливают внахлест на неподвижном стальном магнитопроводе 15, причем резиновую прокладку 93 вводят между нажимной пластиной 68 и неподвижным стальным магнитопроводом 15, закрепляют нажимную пластину 68 при помощи крепежной детали 31 на четырех стойках в кожухе 10, и неподвижный контакт 17 устанавливают на кожухе 10, причем один конец катушки W3 закрепляют при помощи крепежной детали на неподвижном контакте 17, а другой конец катушки W3 закрепляют на монтажном зажиме 18, при этом подвижный контакт 14 вставляют в верхний конец изоляционной рамки 21, а гаситель дуги 6 и направляющую дугу пластину 89 устанавливают в камерах в кожухе, основание 22 закрепляют на кожухе 10 при помощи крепежной детали и вспомогательные контактные наборы вводят в выемки на двух сторонах в кожухе, KJ закрепляют на нажимной пластине 68 и производят монтаж, как это показано на фиг.51, после чего кожух 10 закрепляют на проводящей магнитной пластине 23, чем и завершается методика сборки переключателя.

Несмотря на то, что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что они приведены только для примера и не имеют ограничительного характера. Следует иметь в виду, что в изобретение специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за рамки формулы изобретения.

Предлагается электрический переключатель, главным образом трехфазный переключатель, предназначенный для соединения и размыкания цепи между нагрузкой, например трехфазным двигателем переменного тока, и источником электропитания. Переключатель содержит механизм соединения и размыкания, предназначенный для соединения и размыкания цепи, снабженный по меньшей мере одним набором подвижных и неподвижных контактов; механизм с электромагнитным приводом для контроля срабатыванием контактов; кожух для размещения подвижного и неподвижного контактов; механизм гашения дуги; корпус, соединенный с основанием и предназначенный для размещения механизма с электромагнитным приводом; опорную плиту, объединенную с корпусом; и механизм удержания, расположенный на опорной плите и предназначенный для удержания контактов в состоянии замыкания цепи. Механизм удержания является электромагнитным и имеет набор механизма электромагнитного притяжения, при этом подвижный стальной магнитопровод выполнен в виде механизма с крючком или с дефлектором, причем подвижный стальной магнитопровод притягивается таким образом, что крючок или дефлектор удерживают переключатель замкнутым при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки, когда механизм электромагнитного притяжения получает питание. Технический результат - упрощение конструкции и снижение потребляемой мощности. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 59 ил.

1. Электрический переключатель, содержащий:

механизм соединения и размыкания, предназначенный для соединения и размыкания цепи, снабженный по меньшей мере одним набором подвижных контактов и неподвижных контактов;

механизм с электромагнитным приводом для контроля срабатывания контактов;

кожух для размещения подвижного контакта и неподвижного контакта;

механизм гашения дуги, расположенный в кожухе и соответствующий подвижному и неподвижному контактам;

корпус, соединенный с основанием и предназначенный для размещения;

механизм с электромагнитным приводом;

опорную плиту, объединенную с корпусом; и

механизм удержания, расположенный на опорной плите и предназначенный для удержания контактов в состоянии замыкания цепи, после замыкания контактов, причем механизм удержания является электромагнитным и имеет набор механизма электромагнитного притяжения, в котором подвижный стальной магнитопровод выполнен в виде механизма с крючком или с дефлектором, причем подвижный стальной магнитопровод притягивается таким образом, что крючок или дефлектор удерживают переключатель замкнутым при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки, когда механизм электромагнитного притяжения получает питание.

механизм соединения и размыкания, предназначенный для соединения и размыкания цепи, снабженный по меньшей мере одним набором подвижных контактов и неподвижных контактов;

механизм с электромагнитным приводом для контроля срабатывания;

кожух для размещения подвижного контакта и неподвижного контакта;

механизм гашения дуги, расположенный в кожухе и соответствующий подвижному и неподвижному контакту;

корпус, соединенный с основанием и предназначенный для размещения;

механизм с электромагнитным приводом;

опорную плиту, объединенную с корпусом; и

механизм удержания с использованием упругости, расположенный на опорной плите и предназначенный для удержания контактов в состоянии замыкания цепи, после замыкания контактов, причем крючок или дефлектор указанного механизма удержания удерживают переключатель замкнутым при помощи захватывания или заклинивания подвижной шпильки за счет упругости, при этом указанный механизм удержания дополнительно содержит пружину, кнопку останова и кнопку сброса, при этом указанный крючок или дефлектор упирается в подвижную шпильку.