ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК H01H77/10 

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к низковольтному аппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика, используемым для быстродействующей защиты от токов короткого замыкания, с токоограничением.

Известны быстродействующие автоматические выключатели, отключающие токи короткого замыкания с различным коэффициентом токограничения, принцип работы которых основан на ускоренном электродинамическом разведении контактов при возникновении больших аварийных токов и быстром (за время значительно меньшее 5 мс) введении в разрываемую цепь большого сопротивления в виде электрической дуги, образующейся между размыкаемыми контактами (см. книгу С.Дзежбицки, Е.Вальчук Токоограничивающие выключатели переменного тока. - Ленинград: Энергоиздат 1982, стр.58, рис.3-8; стр.60-61, рис.3-10 и рис.3-11). Ускоренному размыканию контактов всегда противодействуют усилия пружин нажатия и возможность возврата контактов в первоначальное положение после принудительного размыкания электродинамическими силами. Для уменьшения влияния пружин нажатия применяют устройства ослабления их усилий непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов, а для обеспечения невозможности возврата контактов применяют механизм блокировки обратного движения контактов после их размыкания.

Кинематическая схема устройства ослабления усилия пружины нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов, примененная в выключателях типа MY, приведена на рис.2-8, стр.35 в упомянутой выше книге авторов С.Дзежбицки, Е.Вальчук. Конструкция такого устройства содержит сложный четырехзвенный механизм и требует для его размещения увеличения габаритов выключателя, а для срабатывания устройства при средних токах короткого замыкания необходим достаточно мощный и быстродействующий отключающий электромагнит. Необходимость в электромагните обусловлена недостаточным электродинамическим усилием отталкивания, развиваемым между подвижным и неподвижным контактодержателями при средних токах короткого замыкания из-за малой длины контактодержателей (увеличение длины ведет к увеличению момента инерции контактодержателя пропорционально квадрату этой длины), из-за конечности начального воздушного зазора между контактодержателями и из-за резкого увеличении воздушного зазора при отбросе контактов (усилие отталкивания обратно пропорционально величине этого зазора). Несмотря на эффективность описанного устройства, применение его в малогабаритных выключателях с двухразрывной контактной системой с поворотным контактным мостиком невозможно из-за сложности и громоздкости конструкции.

Кинематическая схема механизма блокировки обратного движения контактов после их размыкания и его работа в выключателях типа L фирмы Фудзи Электрик (механизм SS) показаны на рисунках 2-11, стр.39 и 3-11, стр.61 в названной ранее книге «Токоограничивающие выключатели переменного тока». Благодаря соединению подвижного и неподвижного контактодержателя с выводами выключателя с помощью гибких связей и установке подвижного контактодержателя на нескольких шарнирно связанных осях в механизме созданы условия для движения подвижного контактодержателя по сложной траектории под действием электродинамических сил отброса, возникающих между контактодержателями. Механизм блокировки снабжен зацепом, удерживающим контакты в замкнутом состоянии. При достижении электродинамическими силами определенной величины подвижный контактодержатель, благодаря своей траектории движения, выходит из зацепления с приводным валом выключателя и, не ожидая срабатывания более инерционного механизма свободного расцепления, осуществляет быстрое свободное перемещение (отброс) в направлении размыкания контактов. Блокирование крайнего отключенного положения подвижного контактодержателя после отброса с целью обеспечения невозможности повторного схождения контактов обеспечивается пружиной механизма блокировки путем введения зацепа в зацепление с приводным валом выключателя в процессе срабатывания механизма свободного расцепления. Описанный механизм блокировки, несмотря на его оригинальность и промышленное использование, неприменим в малогабаритных двухразрывных выключателях с поворотным контактным мостиком ввиду необходимости применения двух гибких связей в каждом полюсе и реализации сложной траектории движения, по которой синхронно должны двигаться оба контакта поворотного мостика.

Известна также конструкция автоматического выключателя с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика для быстродействующей защиты от токов короткого замыкания, в которой для исключения возможности повторного замыкания контактов тоже применяют механизм блокировки обратного движения контактов после их размыкания электродинамическими силами (см. патент США US 7,005,594 B2, H01H 3/00, от 28.02.2006 г.). Конструкция по патенту US 7,005,594 B2 является прототипом заявляемого технического решения. Прототип содержит корпус, двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на поворотном мостике, размещенном внутри барабана, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиком, механизм свободного расцепления, приводной стержень, шатун и ось шатуна, посредством которых механизм свободного расцепления связан с барабаном, ось с роликами, дугогасительные камеры, расположенные в зоне контактов. Ось с роликом соединена с пружинами нажатия и установлена с возможностью перекатывания роликом по цилиндрической поверхности барабана, на которой выполнен V-образный паз, и фиксирующий радиусный паз. Одновременно ролик находится в глубоком пазу поворотного мостика с возможностью перемещения вдоль этого паза. При достижении током короткого замыкания определенной величины происходит разведение контактов под действием электродинамических сил и поворот мостика. В это время механизм свободного расцепления и вся кинематическая цепочка: ось шатуна, шатун, приводной стержень и барабан, находятся в неподвижном состоянии, т.к. механизм свободного расцепления не успевает в силу своей инерционности войти в состояние расцепления под действием максимального расцепителя тока. При повороте мостика ролик преодолевает подъем V-образного паза и, находясь в движении в глубоком пазу мостика, в конце движения по цилиндрической поверхности барабана оказывается в фиксирующем радиусном пазу барабана. Таким образом происходит автоматическая фиксация поворотного мостика на барабане после электродинамического разведения контактов (электродинамического отброса) и исключение возможности повторного замыкания (см. рисунки фиг.7-9 в описании к патенту US 7,005,594 B2 на прототип). Однако нетрудно заметить, что при отбросе контактов мостик вынужден преодолевать нарастающее усилие пружин нажатия, в то время как усилие электродинамического отброса при расхождении контактов уменьшается, что приводит к замедлению ввода электрической дуги в межконтактный промежуток и, как следствие, к ухудшению токоограничивающих свойств выключателя. Отмеченный недостаток прототипа приводит также к увеличению порогового значения тока короткого замыкания, при котором возможна надежная фиксация отброшенного мостика. В результате в диапазоне токов между током электродинамической стойкости контактной системы и пороговым значением тока короткого замыкания, при котором осуществляется надежная фиксация отброшенного мостика, образуется зона опасной работы (малые и средние токи короткого замыкания), в которой возможны повторные замыкания и приварки контактов. Указанные недостатки обусловлены трудностями решения в выключателях с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика задачи ослабления усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов одновременно с фиксацией отброшенного мостика посредством известных конструкций.

Технический результат, достигаемый заявляемым предлагаемым изобретением, заключается в повышении токоограничивающих свойств автоматического выключателя с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика при отключении токов короткого замыкания за счет ослабления усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов с одновременным обеспечением гарантированного невозврата контактной системы в замкнутое состояние, начиная с токов короткого замыкания, сравнимых с током электродинамической стойкости контактной системы.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматический выключатель, содержащий в корпусе двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на поворотном мостике, размещенном внутри барабана, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиком, механизм свободного расцепления, приводной стержень, шатун и ось шатуна, посредством которых механизм свободного расцепления связан с барабаном, а также ось с внутренними и наружными роликами, снабжен дополнительным подпружиненным поворотным мостиком, выполненным по форме и геометрическим размерам, равным форме и геометрическим размерам основного мостика и смонтированным на оси вращения основного мостика параллельно ему с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси, возвратными пружинами, установленными между боковыми поверхностями основного и дополнительного мостиков, а также пружинами отброса, при этом шатун выполнен в виде узла, состоящего из двух параллельных, скрепленных между собой с помощью оси шатуна и дополнительной оси пластин с фигурными пазами, из установленного на дополнительной оси подпружиненного S-образного замка с кулачковой поверхностью на его колене и упором на конце замка, из двухконсольного ползуна, шарнирно соединенного первой консолью с барабаном и во вторую консоль которого вмонтирована ось с внутренними и наружными роликами, кроме этого, на выводе выключателя закреплена опора из электроизоляционного материала и подпружиненный рычаг на ней с возможностью контактирования с дополнительным мостиком и механизмом свободного расцепления, а в механизме свободного расцепления установлена дополнительная подпружиненная рейка с возможностью взаимодействия с подпружиненным рычагом с одной стороны и с упором замка с другой, причем замок с помощью кулачковой поверхности своего колена имеет возможность взаимодействия с внутренними роликами, пружины отброса закреплены своими первыми зацепами на оси шатуна, а вторыми на оси с роликами, при этом наружные ролики размещены внутри фигурных пазов пластин шатуна.

Снабжение выключателя дополнительным подпружиненным поворотным мостиком, выполненным по форме и геометрическим размерам, равным форме и геометрическим размерам основного мостика и смонтированным на оси вращения основного мостика параллельно ему с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси, а также возвратными пружинами, установленными между боковыми поверхностями основного и дополнительного мостиков, позволило реализовать быстродействующее электродинамическое исполнительное устройство в самом мостике, используя электродинамические силы притяжения между основным и подвижным дополнительными мостиками, по которым протекает в одном направлении ток коммутируемой цепи. Выполнением шатуна в виде узла, состоящего из двух параллельных, скрепленных между собой с помощью оси шатуна и дополнительной оси пластин с фигурными пазами, из установленного на дополнительной оси подпружиненного S-образного замка с кулачковой поверхностью на его колене и упором на конце замка, из двухконсольного ползуна, шарнирно соединенного первой консолью с барабаном и во вторую консоль которого вмонтирована ось с внутренними и наружными роликами, и кроме этого, закреплением на выводе выключателя опоры из электроизоляционного материала и подпружиненного рычага на ней с возможностью контактирования с дополнительным мостиком и механизмом свободного расцепления, а также установкой в механизме свободного расцепления дополнительной подпружиненной рейки с возможностью взаимодействия с подпружиненным рычагом с одной стороны и с упором замка с другой, обеспечением замку возможности взаимодействия с помощью кулачковой поверхности своего колена с внутренними роликами, закреплением пружин отброса своими первыми зацепами на оси шатуна, а вторыми на оси с роликами, размещением наружных роликов внутри фигурных пазов пластин шатуна, создан малогабаритный компактный механизм, который под воздействием быстродействующего электродинамического исполнительного устройства одновременно выполняет функцию уменьшения усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов и функцию исключения обратного хода контактов мостика после электродинамического отброса. Компактность механизма получена благодаря размещению его деталей в самом шатуне, дополнительной подпружиненной рейки в механизме свободного расцепления, а подпружиненного рычага на выводе выключателя.

С помощью возвратных пружин быстродействующее электродинамическое исполнительное устройство настраивается на срабатывание при токе короткого замыкания, сравнимом с током начала электродинамического отброса. Настройка на надежное срабатывание при низких (6-12 значений номинального тока выключателя) токах короткого замыкания стала возможной благодаря эффективному использованию геометрических размеров основного и дополнительного мостиков, а также благодаря тому, что электродинамическая сила притяжения между мостиками при уменьшении расстояния между их боковыми поверхностями в процессе срабатывания увеличивается. Этим достигается одновременное с началом электродинамического разведения контактов приведение в действие механизма уменьшения усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов и исключения обратного хода контактов мостика после электродинамического отброса, а значит более раннее (за время значительно меньшее 5 мс) введение в разрываемую цепь электрической дуги и, как следствие, повышение токоограничивающих свойств автоматического выключателя. Само же уменьшение усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов и исключение обратного хода контактов мостика осуществляется автоматическим подключением к барабану пружин отброса, первые зацепы которых закреплены на оси шатуна, а вторые на оси с роликами, связанной через ползун с барабаном и размещенной наружными роликами внутри фигурных пазов пластин шатуна. Пружины отброса подключаются после поступательного перемещения дополнительного мостика вдоль оси вращения основного мостика под действием электродинамических сил притяжения и освобождения оси с роликами с помощью рычага, рейки и замка для свободного перемещения этой оси внутри фигурных пазов пластин шатуна.

Таким образом, реализация автоматического выключателя в предлагаемом виде позволяет заявляемому устройству по сравнению с прототипом улучшить токоограничивающие свойства при отключении токов короткого замыкания и тем самым достичь декларируемого технического результата. При проведении патентного поиска технических решений со сходными с заявляемыми существенными отличительными признаками не обнаружено. Следовательно, описанный токоограничивающий автоматический выключатель обладает элементами новизны.

Предлагаемая конструкция токоограничивающего автоматического выключателя изображена на Фиг.1-11.

На Фиг.1 изображен один из полюсов выключателя во включенном состоянии. Передняя часть корпуса, передняя щека механизма и дополнительный мостик на Фиг.1 условно не показаны. На Фиг.2 показано сечение А-А (см. Фиг.1), проходящее через левое плечо основного и дополнительного мостиков, пружины нажатия, барабан, подвижные и неподвижные контакты. Фиг.3 представляет собой аксонометрическое изображение полюса выключателя в разобранном виде, а Фиг.4-Фиг.7 - аксонометрические изображения соответственно механизма электродинамического отключения (Фиг.4), барабана с основным и дополнительным мостиками (Фиг.5), ползуна с осью и роликами (Фиг.6), шатуна (Фиг.7). На Фиг.8 изображен полюс выключателя после электродинамического разведения контактов, но еще не сработавшим от действия максимального расцепителя механизме свободного расцепления. Для облегчения восприятия графических материалов детали общеизвестного механизма свободного расцепления, с которым связан шатун, а также детали максимального расцепителя тока, не показаны. Фиг.9 иллюстрирует промежуточное положение оси с роликами в фигурных пазах пластин шатуна во время срабатывания механизма свободного расцепления после электродинамического разведения контактов. Фиг.10 показывает финишное положение деталей и узлов полюса выключателя после автоматического срабатывания механизма свободного расцепления, а Фиг.11 - после перевода рукоятки выключателя из положения «Выключено автоматически» в положение «Взведено».

Токоограничивающий автоматический выключатель содержит в корпусе 1 (см. Фиг.1) двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов 2, 3 на выводах 4, 5 выключателя и подвижных контактов 6, 7 на поворотном мостике 8, размещенном внутри барабана 9, пружины нажатия 10, 11, установленные между барабаном и мостиком. На барабане закреплен приводной стержень 12, на приводном стержне одной своей консолью шарнирно установлен двухконсольный ползун 13. Во второй консоли ползуна смонтирована ось 14 с внутренними 15 и наружными 16 роликами (подробно ролики 15, 16 см. на Фиг.4 и Фиг.6). Ось 14 наружными роликами 16 установлена в шатуне 17, который имеет ось шатуна 18. Посредством приводного стержня 12, ползуна 13, оси 14, роликов 16, шатуна 17 и оси шатуна 18 барабан 9 связан с механизмом свободного расцепления (детали механизма свободного расцепления не показаны). Выключатель снабжен дополнительно подпружиненным пружинами 19, 20, поворотным мостиком 21 (см. Фиг.2 и Фиг.5), выполненным по форме и геометрическим размерам, равным форме и геометрическим размерам основного мостика 8 и смонтированным на оси вращения основного мостика параллельно ему с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси, возвратными пружинами 22, 23, установленными между боковыми поверхностями основного 8 и дополнительного 21 мостиков, а также пружинами отброса 24, 25 (пружины отброса см. на Фиг.1, Фиг.4 и Фиг.7) При этом шатун 17 выполнен в виде узла (см. Фиг.7), состоящего из двух параллельных, скрепленных между собой с помощью оси шатуна 18 и дополнительной оси 26 пластин 27, 28 с фигурными пазами 29, 30, из установленного на дополнительной оси 26 подпружиненного пружиной 31 S-образного замка 32 с кулачковой поверхностью 33 на его колене и упором 34 на конце замка, из двухконсольного ползуна 13 (см. аксонометрию ползуна на Фиг.6), шарнирно соединенного первой консолью 35 через приводной стержень 12 с барабаном 9 и во второй консоли 36 которого вмонтирована ось 14 с внутренними 15 и наружными 16 роликами. Кроме этого, на выводе 4 выключателя (см. Фиг.1 и Фиг.3) закреплена опора 37 из электроизоляционного материала, а на ней подпружиненный пружиной 38 рычаг 39. Рычаг имеет возможность контактирования с дополнительным мостиком 21 поверхностью Б и с механизмом свободного расцепления плечом В. Между щеками Г и Д механизма свободного расцепления (Фиг.4) установлена дополнительная подпружиненная пружиной 40 рейка 41 (Фиг.1) с возможностью взаимодействия с плечом Е подпружиненного рычага 39 с одной стороны и с упором 34 замка 32 с другой. Причем замок 32 с помощью кулачковой поверхности 33 своего колена имеет возможность взаимодействия с внутренними роликами 15, пружины отброса 24, 25 закреплены своими первыми зацепами на оси 18 шатуна, а вторыми на оси 14 с роликами, при этом наружные ролики 16 размещены внутри фигурных пазов 29, 30 пластин 27, 28 шатуна. Взаимодействующие между собой детали выключателя 37-41, 26, 31, 32, 18, 24, 25, 27, 28, 14-16, 13, 12 представляют собой малоинерционный компактный механизм, который под воздействием быстродействующего электродинамического исполнительного устройства, состоящего из деталей 8, 21, 22, 23, 10, 11, 19, 20, одновременно выполняет функцию уменьшения усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов и функцию исключения обратного хода контактов мостика после электродинамического отброса с фиксацией мостиков в отброшенном состоянии. Выключатель имеет рукоятку 42 (см. Фиг.8) для оперирования, которая может занимать три положения. Положения рукоятки I, II и III соответствуют состояниям выключателя «Включено», «Отключено автоматически» и «Выключено» или «Взведено». Для возврата подпружиненного рычага 39 в исходное положение после автоматического отключения в механизме свободного расцепления предусмотрено водило 43. Эффективное гашение электрической дуги обеспечивается дугогасительными камерами 44, 45 в сочетании с электродинамическим воздействием на дугу магнитного поля токоведущего контура.

Работает токоограничивающий автоматический выключатель следующим образом.

Во включенном состоянии основной 8 и дополнительный 21 мостики замыкают посредством подвижных двух пар контактов 6, 7 и неподвижных контактов 2, 3 главную цепь выключателя. Необходимое усилие контактного нажатия создает механизм свободного расцепления, воздействуя через ось шатуна 18, шатун 17, ось с роликами 14, ползун 13, приводной стержень 12 и барабан 9 на пружины нажатия 10, 11 и 19, 20, помещенные между опорными поверхностями К (см. Фиг.2) барабана и плечами мостиков. Усилия пружин нажатия выбраны исходя из требуемой электродинамической стойкости контактной системы. Усилия возвратных пружин 22, 23 подобраны таким образом, чтобы дополнительный мостик 21 начинал свое поступательное движение при токах короткого замыкания, близких к току электродинамической стойкости, но не превышающих его. Неподвижный в осевом направлении основной мостик 8 и подвижный вдоль оси вращения дополнительный мостик 21 вместе с возвратными пружинами 22, 23 образуют электродинамическое исполнительное устройство, срабатывающее при токах, близких к токам электродинамической стойкости контактной системы. При возникновении в защищаемой цепи тока короткого замыкания, по величине близкого к току электродинамической стойкости, происходит ослабление контактного нажатия в основном и дополнительном контактном мостике за счет нарастания электродинамических сил отброса. Одновременно нарастают и электродинамические силы притяжения между основным 8 и дополнительным 21 мостиками, так как по ним параллельно протекают токи одного направления. Под действием сил притяжения дополнительный мостик 21, преодолевая усилия возвратных пружин 22, 23, перемещается в направлении к основному мостику на величину зазора t, (см. сечение А-А, Фиг.2). При осевом перемещении дополнительный мостик 21 освобождает рычаг 39 (мостик 21 сходит с поверхности Б рычага 39) от зацепления с мостиком. Рычаг под действием усилия пружины 38, поворачиваясь против часовой стрелки, вращает рейку 41, которая, нажимая на упор 34, выводит кулачковую поверхность 33 замка 32 из зацепления с внутренними роликами 15 оси 14. Освобожденная от зацепления с замком ось 14 под действием усилия двух пружин отброса 24, 25, прокатываясь внешними роликами 16 внутри фигурных пазов 29, 30, отбрасывает с помощью ползуна 13 и приводного стержня 12 приводной барабан 9 на угол, величина которого пропорциональна перемещению оси с роликами в удлиненной части фигурного паза. Вначале при отбросе барабана (на зазорах между контактами в 1-2 мм, сравнимых с величиной провала контактов), производится ослабление пружин нажатия 10, 11, 19, 20, т.к. из-под пружин нажатия мгновенно убирается опорная поверхность К барабана. Это способствует более быстрому электродинамическому разведению контактов в начальный момент времени и, как следствие, к более раннему введению электрической дуги в межконтактный промежуток. В дальнейшем при отбросе барабана пружинами отброса 24 25 оба мостика подхватываются внутренней поверхностью М барабана (см. на Фиг.2), делая невозможным повторное замыкание контактов после их электродинамического разведения и одновременно фиксируя двухразрывную контактную систему в отброшенном состоянии (см. фиг.8), путем удерживания оси 14 усилием пружин отброса в крайнем верхнем положении внутри фигурных пазов 29, 30. Параллельно с электродинамическим исполнительным устройством при возникновении короткого замыкания начинает срабатывать и максимальный расцепитель тока (не показан). Максимальный расцепитель тока, воздействуя на главную рейку механизма свободного расцепления (не показаны), вводит механизм в режим свободного расцепления. Так как время срабатывания механизма свободного расцепления больше времени срабатывания описанного электродинамического механизма отброса и фиксации мостика, то шатун 17, связанный с механизмом свободного расцепления осью 18, будет перемещаться в направлении f с некоторым опозданием (см. Фиг.9 - промежуточное положение шатуна после электродинамического отброса контактов, но не сработавшем до конца механизме свободного расцепления и Фиг.10 - окончательное положение шатуна после полного срабатывания механизма свободного расцепления от действия максимального расцепителя и автоматического перехода рукоятки из положения I «Включено» в положение II «Отключено автоматически»). Однако при этом механизм свободного расцепления путем более позднего перемещения шатуна 17 возвращает ось 14 и замок 32 в исходное состояние, частично подготавливая механизм отброса и фиксации мостика к последующей операции взведения и включения выключателя. Окончательно механизм подготавливается к включению при переводе рукоятки 42 из положения II «Отключено автоматически» в положение III «Взведено», см. Фиг.11. При этом водило 43, связанное с механизмом свободного расцепления, воздействуя на плечо В рычага 39, перемещает этот рычаг по часовой стрелке в исходное положение, подготавливая рычаг для вхождения в контакт поверхностью Б с дополнительным мостиком 21, а дополнительная рейка 41 под действием усилия пружины 40, упираясь в плечо Е, занимает положение, открытое для вхождения в зацепление с упором 34 замка 32 при осуществлении операции включения. Во время перевода рукоятки 42 из положения III «Взведено» в положение I «Включено» (см. Фиг.11 и Фиг.1.) шатун 17, перемещаясь вниз, заводит в зацепление упор 34 замка 32 с рейкой 41. Одновременно, непосредственно перед замыканием контактов, водило 43 уводится механизмом свободного расцепления в сторону (в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа) и вверх, предоставляя возможность рычагу 39 своей поверхностью Б свободно войти в контакт с дополнительным мостиком 21. Тем самым, в случае включения цепи, в которой уже созданы условия для короткого замыкания, вся кинематика выключателя оказывается готовой к автоматическому отключению тока короткого замыкания с достижением определенного уровня токоограничения. При переводе рукоятки из положения I «Включено» в положение III «Отключено» (при ручном отключении номинальных рабочих токов) водило 43 перемещается механизмом свободного расцепления в обратном направлении и, удерживая рычаг 39, не позволяет рычагу через дополнительную рейку 41 воздействовать на замок 32.

В силу высокого быстродействия электродинамического исполнительного устройства, срабатывающего при токах, близких к токам электродинамической стойкости контактной системы и малой (по сравнению с контактными мостиками) инерционности вновь введенных деталей и узлов (рычаг, рейка, замок, ползун имеют малые габариты и изготовлены из легких материалов), достигается практическая синхронизация процесса электродинамического разведения контактов с процессами уменьшения усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов и исключения обратного хода контактов мостика после электродинамического отброса. Благодаря этому исключается возможность приварки контактов при электродинамическом отбросе, достигается более быстрое, в течение 1-3 мс, введение электрической дуги в межконтактный промежуток и, как следствие, повышение токоограничивающих свойств выключателя.

Таким образом, предложенное техническое решение с новыми существенными отличительными признаками позволяет практически реализовать конструкцию токоограничивающего автоматического выключателя с достижением технического результата в части повышения его токоограничивающих свойств при отключении токов короткого замыкания, начиная с токов, сравнимых с током электродинамической стойкости контактной системы.

Изобретение относится к низковольтным автоматическим выключателям с поворотным контактным мостиком. Выключатель снабжен дополнительным подпружиненным поворотным мостиком, который смонтирован внутри поворотного барабана на оси вращения основного мостика с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси. Выключатель снабжен механизмом фиксации контактов после электродинамического отброса. Шатун механизма выполнен в виде узла, состоящего из двух параллельных, скрепленных между собой с помощью оси шатуна и дополнительной оси пластин с фигурными пазами. На дополнительной оси установлен S-образный замок с кулачковой поверхностью и упором на конце замка. Двухконсольный ползун шарнирно соединен первой консолью с барабаном. Во второй консоли ползуна вмонтирована ось с внутренними и наружными роликами. Наружные ролики размещены внутри фигурных пазов шатуна. Замок имеет возможность взаимодействия с внутренними роликами. Между осью шатуна и осью с роликами установлены пружины отброса. Кроме этого, на выводе выключателя закреплены опора и подпружиненный рычаг с возможностью контактирования с дополнительным мостиком и механизмом свободного расцепления. В выключателе установлена дополнительная подпружиненная рейка с возможностью взаимодействия с подпружиненным рычагом с одной стороны и с упором замка с другой. Технический результат - повышение токоограничивающих свойств при отключении токов короткого замыкания. 11 ил.

Токоограничивающий автоматический выключатель, содержащий в корпусе двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на поворотном мостике, размещенном внутри барабана, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиком, механизм свободного расцепления, приводной стержень, шатун и ось шатуна, посредством которых механизм свободного расцепления связан с барабаном, а также ось с внутренними и наружными роликами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным подпружиненным поворотным мостиком, выполненным по форме и геометрическим размерам, равным форме и геометрическим размерам основного мостика и смонтированным на оси вращения основного мостика параллельно ему с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль этой оси, возвратными пружинами, установленными между боковыми поверхностями основного и дополнительного мостиков, а также пружинами отброса, при этом шатун выполнен в виде узла, состоящего из двух параллельных, скрепленных между собой с помощью оси шатуна и дополнительной оси пластин с фигурными пазами, из установленного на дополнительной оси подпружиненного S-образного замка с кулачковой поверхностью на его колене и упором на конце замка, из двухконсольного ползуна, шарнирно соединенного первой консолью с барабаном и во второй консоли которого вмонтирована ось с внутренними и наружными роликами, кроме этого, на выводе выключателя закреплена опора из электроизоляционного материала и подпружиненный рычаг на ней с возможностью контактирования с дополнительным мостиком и механизмом свободного расцепления, а в механизме свободного расцепления установлена дополнительная подпружиненная рейка с возможностью взаимодействия с подпружиненным рычагом с одной стороны и с упором замка с другой, причем замок с помощью кулачковой поверхности своего колена имеет возможность взаимодействия с внутренними роликами, пружины отброса закреплены своими первыми зацепами на оси шатуна, а вторыми на оси с роликами, при этом наружные ролики размещены внутри фигурных пазов пластин шатуна.