ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ Российский патент 2009 года по МПК H01H73/48 

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к низковольтным автоматическим выключателям, предназначенным для включения и/или отключения тока и обеспечения защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Известен выключатель автоматический по патенту РФ №2095875, МПК Н01Н 73/48, содержащий корпус с крышкой, механизм свободного расцепления с рейкой, контактную систему с дугогасительными камерами, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе. Кроме того, тепловой расцепитель электрически соединен с электромагнитным, а электромагнитный расцепитель электрически соединен с подвижным контактом контактной системы гибким токопроводом. Токопровод каждого полюса раздвоен, одна его часть жестко закреплена с одним из расцепителей, а другая его часть проходит, минуя расцепитель, и жестко закреплена со следующим за расцепителем узлом, причем обе части токопровода электрически соединены параллельно.

Недостатком известной конструкции является недостаточная эксплуатационная надежность, необходимость увеличения деталей приводного механизма в механизме свободного расцепления для обеспечения нормального выделения тепла при необходимости увеличения номинального тока.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является автоматический выключатель по патенту №53815 U1, МПК Н01Н 73/48. Известный выключатель автоматический содержит корпус с крышкой, механизм свободного расцепления с рейкой, контактную систему с дугогасительными камерами, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе. Кроме того, тепловой расцепитель электрически соединен с электромагнитным, а электромагнитный расцепитель электрически соединен с подвижным контактом контактной системы гибким токопроводом. Два механизма свободного расцепления выключателя соединены между собой рейкой и управляются одной общей рукояткой. Контактная система в каждом полюсе разделена на две параллельные части, каждая из которых имеет свою дугогасительную систему. В выключателе имеется один тепловой расцепитель для каждого полюса, электромагнитный расцепитель максимального тока имеет токопровод, выполненный в виде плоской шины, соединенной с параллельной частью посредством гибкого соединения.

К недостаткам известного выключателя можно отнести то, что при протекании тока короткого замыкания через полюс автоматического выключателя электромагнитные расцепители тока, находящиеся в одной или двух параллельных частях каждого полюса, срабатывают только от половины протекающего через полюс выключателя тока, уравновешенного благодаря гибкому соединению, связывающему параллельные части токопровода.

При этом возникают трудности с обеспечением стабильной и надежной работы электромагнитного расцепителя при малых уставках по току срабатывания в результате того, что электромагнитный расцепитель срабатывает (контролирует) только половину тока полюса.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение надежности и стабильности срабатывания электромагнитных расцепителей выключателя при токах короткого замыкания, упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления выключателя.

Для решения этой задачи предлагается выключатель автоматический, содержащий корпус с крышкой, контактную систему, разделенную в каждом полюсе на две параллельные части, каждая из которых имеет свою дугогасительную камеру, два механизма свободного расцепления, управляемых общей рукояткой, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе, электрически соединенные между собой и с выводами для подсоединения потребителя.

Новым в выключателе автоматическом является то, что тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока каждого полюса электрически соединены между собой с помощью скобы сложной формы, которая одновременно через гибкие токопроводы соединяет тепловой и электромагнитный расцепители с подвижными контактами. Скоба сложной формы имеет перемычку для перераспределения токов и параллельные выступы. Один из параллельных выступов служит для подсоединения теплового расцепителя, а другой параллельный выступ скобы является токопроводом электромагнитного расцепителя выключателя. Участки параллельных выступов скобы, непосредственно прилегающие к перемычке, служат для присоединения гибких токопроводов подвижных контактов.

По второму пункту формулы выключатель отличается тем, что участки параллельных выступов скобы сложной формы, к которым присоединяются гибкие токопроводы подвижных контактов, выполнены наклонными, а перемычка скобы и концы параллельных выступов скобы развернуты в противоположные стороны.

Такое выполнение выключателя позволяет компактно разместить соединяющие элементы деталей выключателя, что повышает надежность их соединения и облегчает процесс сборки выключателя автоматического. На фиг.1 показана электрическая схема предлагаемого выключателя автоматического. На электрической схеме:

R₁, R₂ - сопротивления параллельных участков контактной системы, включая контактные переходы;

R₃ - сопротивление перемычки скобы;

R₄ и R₅ - сопротивления параллельных выступов фигурной скобы;

R₆ - сопротивление выступа вывода для подсоединения нагрузки (нижнего вывода);

R₇ - сопротивление теплового расцепителя с гибким токопроводом;

I₁-I₈ - токи, протекающие через соответствующие сопротивления;

Iп - ток, протекающий через полюс выключателя.

Токи в каждом из полюсов выключателя, содержащем один электромагнитный расцепитель тока в одной параллельной части полюса и один тепловой расцепитель в другой параллельной части полюса, перераспределяются при помощи перемычки скобы сложной формы.

Один из параллельных выступов скобы соединен с термобиметаллической пластиной теплового расцепителя и далее с выводом для подсоединения нагрузки (нижним выводом).

Параллельный выступ скобы, который является токопроводом электромагнитного расцепителя, связан также с выступом нижнего вывода. При этом через электромагнитный расцепитель протекает большая часть тока полюса Iп, составляющая разность между током полюса и током 15, проходящим через тепловой расцепитель. При увеличении тока, протекающего через электромагнитный расцепитель, усилие тяги расцепителя увеличивается пропорционально квадрату тока расцепителя. Это усилие значительно превышает усилие тяги одного или двух электромагнитных расцепителей, установленных в каждой из параллельных частей полюса в конструкции выключателя по патенту №53815, так как в известной конструкции через расцепители протекает половина тока полюса. Предлагаемая конструкция позволяет значительно увеличить усилие трогания якоря расцепителя и, соответственно, уменьшить разность между усилием трогания якоря электромагнитного расцепителя и усилием отключения защелки механизма свободного расцепления (срабатывание выключателя), что повышает точность и стабильность работы расцепителя. Уменьшение разности между током полюса Iп и током 14, протекающим через электромагнитный расцепитель, позволяет уменьшить погрешность в работе электромагнитного расцепителя.

На фиг.1 - электрическая схема предлагаемого выключателя автоматического;

на фиг.2 - предлагаемый выключатель автоматический, вид сбоку в разрезе;

на фиг.3 - предлагаемый выключатель автоматический, вид спереди;

на фиг.4 - скоба сложной формы, соединяющая подвижные контакты и расцепители, вид сбоку;

на фиг.5 - скоба сложной формы, соединяющая подвижные контакты и расцепители, вид сверху.

Предлагаемый выключатель автоматический содержит корпус 1 с крышкой 2. Каждая контактная система 3 выключателя в каждом полюсе разделена на параллельные части 4 (см. фиг.5) и содержит неподвижный контакт 5 и подвижный контакт 6, при замыкании образующие контактные переходы 7. Неподвижный контакт 5 соединен с выводом подсоединения потребителя (верхний вывод) 8, имеющим параллельные выступы 9. Подвижный контакт 6 установлен с возможностью поворота. Подвижные контакты соединены с тепловым расцепителем максимального тока 10 и электромагнитным расцепителем максимального тока 11 с помощью гибких токопроводов 12 и токопроводящей скобы сложной формы 13. Скоба сложной формы имеет параллельные выступы 14. С одним из выступов соединена термобиметаллическая пластина теплового расцепителя 10, который далее через гибкий токопровод 15 соединен с выводом для подсоединения нагрузки (нижним выводом) 16. Другой параллельный выступ скобы является токопроводом электромагнитного расцепителя 11, соединенного с выступом 19 нижнего вывода 16. Скоба сложной формы имеет перемычку 17 для электрического соединения теплового расцепителя 10 и электромагнитного расцепителя 11. На параллельных выступах скобы, в непосредственной близости от перемычки, расположены участки 18 для присоединения гибких токопроводов 12 подвижных контактов. Каждая параллельная часть 4 контактной системы имеет свою дугогасительную камеру 20 (фиг.2).

Выключатель содержит механизм свободного расцепления 21, включающий рейку 22, скобу 23, рычаг 24 и пружину 25, а также второй механизм свободного расцепления 26, включающий рейку 27, скобу 28, рычаг 29 и пружину 30. Работа механизмов свободного расцепления 21 и 26 осуществляется с помощью синхронизирующей рейки 31 и общей рукоятки 32.

Выключатель автоматический работает следующим образом. После включения выключателя с помощью рукоятки 32 происходит замыкание контактов 5 и 6. Через выключатель проходит электрический ток, который в каждом полюсе выключателя на участке от верхнего вывода 8 до перемычки 17 токопроводящей скобы сложной формы 13 делится (перераспределяется) обратно пропорционально сопротивлениям R₁ и R₂ (см. фиг.1) параллельных участков контактной системы 3. Ток протекает последовательно по параллельным выступам 9 верхнего вывода 8, контактным переходам 7, подвижным контактам 6, гибким токопроводам 12 и соединяется на перемычке 17 токопроводящей скобы сложной формы 13. На участке полюса от перемычки 17 скобы 13 до нижнего вывода 16 ток делится (перераспределяется) между параллельными участками с тепловым расцепителем 10 и электромагнитным расцепителем 11 обратно пропорционально сумме сопротивлений (R₄+R₆) и (R₅+R₇) (см. фиг.1) на каждом из параллельных участков.

На параллельной части полюса с электромагнитным расцепителем 11 ток протекает последовательно по наклонному участку 18 параллельного выступа скобы 13, участку 14 скобы и выступу 19 нижнего вывода 16.

На параллельной части полюса с тепловым расцепителем 10 ток протекает по наклонным участкам 18 параллельных выступов скобы 13, участку 14 скобы 13, термобиметаллической пластине теплового расцепителя 10, гибкому токопроводу 15 и нижнему выводу 16.

При протекании тока перегрузки через полюс выключателя срабатывает соответственно тепловой 10 или электромагнитный 11 расцепитель максимального тока. При этом происходит поворот установленной в одном из механизмов свободного расцепления 21 рейки 22 и освобождается скоба 23, удерживающая рычаг 24 механизма свободного расцепления. Рычаг 24 под воздействием усилия пружины 25 поворачивается и воздействует на синхронизирующую рейку 31 механизмов свободного расцепления, связанную с рейкой 27 рычагом 29 второго механизма свободного расцепления. Рейка 27 второго механизма свободного расцепления освобождает скобу 28, которая затем освобождает рычаг 29 и второй механизм свободного расцепления 26, который начинает срабатывать. Выключатель под воздействием двух механизмов свободного расцепления отключается.

При опережающем начале отключения второго механизма свободного расцепления процесс отключения аналогичен предыдущему с изменением последовательности срабатывания механизмов свободного расцепления.

Выключатель автоматический предназначен для обеспечения защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Выключатель содержит корпус (1) с крышкой (2). Контактная система (3) разделена в каждом полюсе выключателя на две параллельные части (4), каждая из которых имеет свою дугогасительную камеру (19). Тепловой (10) и электромагнитный (11) расцепители максимального тока электрически соединены между собой скобой сложной формы (13) и имеют перемычку (17) для перераспределения токов. Скоба (13) имеет параллельные выступы, один из которых соединяется с тепловым расцепителем (10), а второй является токопроводом для электромагнитного расцепителя (11). Участки параллельных выводов скобы (1), непосредственно прилегающие к перемычке (17), служат для присоединения гибких токопроводов (12) подвижных контактов (7). Отключение выключателя происходит с помощью двух механизмов свободного расцепления (20) и (24), управляемых общей рукояткой (30). Технический результат - повышение надежности и стабильности срабатывания электромагнитных расцепителей выключателя при токах короткого замыкания, упрощение конструкции и снижение трудоемкости изготовления выключателя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Выключатель автоматический, содержащий корпус с крышкой, контактную систему, разделенную в каждом полюсе на две параллельные части, каждая из которой имеет свою дугогасительную камеру, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе, электрически соединенные между собой и выводами для подсоединения потребителя, два механизма свободного расцепления, управляемые общей рукояткой, отличающийся тем, что тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока каждого полюса электрически соединены с помощью скобы, которая одновременно через гибкие токопроводы соединяет тепловой и электромагнитный расцепители с подвижными контактами, при этом скоба имеет перемычку для перераспределения токов, параллельные выступы, к одному из которых подсоединен тепловой расцепитель, а другой является токопроводом электромагнитного расцепителя выключателя, и участки параллельных выступов скобы, непосредственно прилегающие к перемычке, которые служат для присоединения гибких токопроводов подвижных контактов.

2. Выключатель автоматический по п.1, отличающийся тем, что участки параллельных выступов скобы, к которым присоединяются гибкие токопроводы подвижных контактов, выполнены наклонными, а перемычка скобы и концы параллельных выступов скобы развернуты в противоположные стороны.