ЛИНЕЙНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ И МАГНИТНОЕ ЯРМО ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 2010 года по МПК H01H71/40 H01H73/66 

Изобретение относится к линейному автоматическому выключателю согласно ограничительной части пункта 6 формулы изобретения, и магнитному ярму для линейного автоматического выключателя согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Линейный автоматический выключатель имеет корпус. В корпусе расположены коммутационное устройство и комбинированный расцепитель максимального тока и тока короткого замыкания. Такой комбинированный расцепитель максимального тока и тока короткого замыкания был разработан для применения возможно меньшего количества конструктивных частей. Он содержит с одной стороны якорь и с другой стороны магнитное ярмо, через которое проходит ток при включенном выключателе. Кроме того, на магнитном ярме расположена пластина для выхода линий поля, на которой выходят исходящие из биметаллического элемента при прохождении тока и направляемые магнитным ярмом линии магнитного поля. Биметаллический элемент расположен на первой стороне якоря. При нормальной работе системы он изгибается при максимальном токе и нажимает на якорь. Пластина для выхода линий поля расположена на противоположной второй стороне якоря. При токе короткого замыкания она магнитно притягивает якорь. Таким образом, как при максимальном токе, так и при токе короткого замыкания якорь поворачивается из исходного поворотного положения в одном и том же заданном направлении. При повороте он может вызывать выключение выключателя, например, с помощью храпового механизма.

Экономичные материалы для корпуса, как, например, дуропласты (среди прочего, мочевинные пластмассы), проявляют в течение срока службы усадку. Это является недостатком, поскольку многие конструктивные части опираются на корпус. Усадка корпуса приводит к тому, что изменяются расстояния конструктивных частей друг от друга. Это может оказывать отрицательное влияние на тепловое расцепление (расцепление при максимальном токе) и магнитное расцепление (расцепление при токе короткого замыкания).

Эта проблема решалась до настоящего времени часто тем, что весь коммутационный механизм устанавливался в металле, так что усадка корпуса не оказывала влияния на расцепление. Эти конструкции являются очень дорогими.

В качестве альтернативного решения применялись имеющие малую усадку или не имеющие усадку пластмассы для корпуса, например меламиновые пластмассы. Однако это решения является более дорогим, чем применение имеющих усадку дуропластов.

Задачей изобретения является создание недорогой конструкции, которая тем не менее обеспечивает возможность надежного теплового и магнитного расцепления.

Задача решена с помощью линейного автоматического выключателя с признаками пункта 6 формулы изобретения и с помощью магнитного ярма с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Таким образом, согласно изобретению применяется корпус, который подвержен усадке, и при этом якорь установлен так, что он при усадке корпуса изменяет свое исходное поворотное положение. Магнитное ярмо установлено так, что оно при усадке корпуса также воспринимает силы. Оно имеет такую форму, что воспринимаемые силы приводят к такому изменению положения биметаллического элемента и пластины для выхода линий поля, что вызывается противодействие изменению исходного поворотного положения якоря. Предпочтительно это изменение компенсируется (полностью, насколько это возможно при повороте).

Таким образом, усадка целенаправленно не отводится от якоря, а вместо этого усадка дополнительно используется на стороне магнитного ярма так, что воздействие усадки на якорь точно противодействует воздействию усадки на магнитное ярмо.

Предпочтительно в линейном автоматическом выключателе согласно пункту 6 формулы изобретения применяется магнитное ярмо согласно изобретению. Такое магнитное ярмо для линейного автоматического выключателя обеспечивает возможность закрепления на нем проводящего ток биметаллического элемента. Оно имеет основное тело, которое предназначено для направления исходящих из закрепленного на магнитном ярме биметаллического элемента при прохождении тока линий магнитного поля к плоской пластине для выхода линий поля, нормаль к поверхности которой задает первое направление. На двух противоположных сторонах магнитного ярма заданы опорные участки, с помощью которых обеспечивается возможность опоры магнитного ярма в корпусе. Кроме того, опорные участки обеспечивают возможность ввода сил из корпуса в магнитное ярмо во втором и в третьем направлении (которые, как правило, по существу противоположны друг другу). Эти направления по существу перпендикулярны первому направлению, а именно проходят по определению под углом от 75° до 105° (предпочтительно от 85° до 95°, особенно предпочтительно 90°) к первому направлению.

Магнитное ярмо, согласно изобретению, характеризуется тем, что между одним из обоих опорных участков и основным телом расположен гибкий элемент, который при вводе действующих во втором и третьем направлении сил изгибается и за счет этого обеспечивает возможность перемещения пластины для выхода линий поля в направлении, которое по существу совпадает с первым направлением. По определению оно отклоняется максимально на 20° (предпочтительно максимально на 10°) от этого направления (при этом это отклонение может быть любым по направлению).

Проще говоря, магнитное ярмо воспринимает силы в одном измерении и преобразует в движение в измерении, перпендикулярном к нему.

Для этого гибкий элемент предпочтительно выполнен в виде стержня и имеет два места стержня с уменьшенным (относительно остального стержня) поперечным сечением, которые служат в качестве заданных мест изгиба. За счет выбора заданных мест изгиба особенно точно задается вид изгиба, так что перемещение пластины для выхода линий поля задается очень точно и обеспечивается достижение цели очень точного противодействия изменению исходного поворотного положения якоря.

В одном предпочтительно варианте выполнения стержнеобразный гибкий элемент проходит по прямой линии под углом от 35° до 55° (предпочтительно 45°) к первому направлению, с одной стороны, и ко второму направлению, с другой стороны, от опорного участка к основному телу. Другими словами, стержнеобразный гибкий элемент проходит «косо». За счет этого оптимальным образом направляются действующие на него силы.

Предпочтительно, один из обоих опорных участков, между которым и основным телом расположен гибкий элемент, выполнен в виде Т-образной ножки. Ножка обеспечивает возможность вхождения на первом плече винта для задания положения ножки и тем самым магнитного ярма, а на другом (противоположном) плече контропору для удерживания ножки в различных положениях винта.

В другом предпочтительном варианте выполнения магнитное ярмо выполнено в виде штампованной гибкой части. За счет этого обеспечивается возможность ее особенно экономичного изготовления.

Ниже приводится описание предпочтительного варианта выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - поперечный разрез линейного автоматического выключателя согласно изобретению;

фиг. 2 - важнейшие коммутационные элементы линейного автоматического выключателя согласно фиг. 1 в изометрической проекции;

фиг. 3 - применяемое в линейном автоматическом выключателе согласно фиг. 1 и 2, магнитное ярмо на виде сбоку;

фиг. 4 - магнитное ярмо, согласно фиг. 3 в линейном автоматическом выключателе на виде сбоку для иллюстрации принципа действия магнитного ярма.

Как показано на фиг. 1, обозначенный в целом позицией 8 линейный автоматический выключатель содержит корпус 10, который состоит из такого материала, как, например, дуропласт, который подвержен усадке корпуса. Собственно коммутационное устройство содержит неподвижный контакт 12 и поворачиваемый на неподвижный контакт 12 подвижный контакт 14. Подвижный контакт 14 приводится в действие с помощью рукоятки 16 в показанное на фиг. 1 положение включения, при этом рукоятка 16 через скобу 18 и держатель контакта перемещает подвижный контакт 14.

С держателем 20 контакта находится в зацеплении собачка 22, которая в основном положении, т.е. когда должно сохраняться состояние включения, входит в якорь 24, (см., в частности, фиг. 3). При повороте якоря 24 по часовой стрелке, собачка 22 выходит из зацепления, и через держатель 20 контакта это приводит к подниманию подвижного контакта 14 с неподвижного контакта 12 и тем самым к прерыванию состояния включения.

Такой поворот якоря 24 можно вызывать двумя различными способами. Во-первых, для этого предусмотрен биметаллический элемент 26, который закреплен на магнитном ярме 28. Крепление особенно хорошо показано на фиг. 4. В исходном состоянии биметаллический элемент 26 имеет расстояние А от якоря 24. Во включенном состоянии через биметаллический элемент проходит ток. При максимальных токах биметаллический элемент нагревается, при этом он изгибается. При этом биметаллический элемент 26 изгибается к якорю 24, преодолевает расстояние А и в конце концов нажимает на якорь 24, так что он движется по часовой стрелке. Таким образом, речь идет о механизме для расцепления при максимальном токе. Одновременно с помощью магнитного ярма 28 может также происходить расцепление при токах короткого замыкания. Для этого на магнитном ярме 28 выполнена пластина 30 для выхода линий поля, а именно точно на другой стороне якоря 24 по сравнению с биметаллическим элементом 26, т.е. на фиг. 1 слева от якоря 24, а не справа от якоря 24, как биметаллический элемент 26. В исходном положении между пластиной 30 для выхода линий поля и якорем 24 задано расстояние В. При токе короткого замыкания через биметаллический элемент 26 проходит сильно увеличенный ток. Магнитное ярмо 28 направляет линии магнитного поля, которые выходят из проводящего ток биметаллического элемента 26, к пластине 30 для выхода линий поля, так что со стороны пластины 30 для выхода линий поля на якорь 24 действует магнитная притягивающая сила, и он притягивается. В этом случае он также поворачивается по часовой стрелке. Таким образом, речь идет о механизме расцепления при коротком замыкании, дополняющем механизм теплового расцепления. В то время как в механизме теплового расцепления биметаллический элемент 26 преодолевает расстояние А и затем давит на якорь 24, при коротком замыкании магнитное ярмо 28 притягивает якорь 24 с противоположной стороны, так что преодолевается расстояние В, и вызывает точно также поворот якоря по часовой стрелке. В этом случае собачка 22 выходит из зацепления, и прерывается электрический контакт между подвижным контактом 14 и неподвижным контактом 12, т.е. ток прерывается.

Для обоих видов расцепления важным является точная установка соответствующего расстояния А соответственно В с целью точного задания расцепления. Для установки расстояний А и В служит регулировочный винт 32, который входит в Т-образную ножку 34 магнитного ярма 28, точнее в одно плечо 36 ножки 36. Магнитное ярмо опирается и удерживается в корпусе с помощью противоположного плеча 38 в выемке 40. Положение винта 32 фиксировано. Таким образом, при повороте винта 32 не изменяется положение винта, а изменяется положение магнитного ярма 28, в которое входит винт 32. В соответствии с этим можно уменьшать и увеличивать расстояние А, при этом одновременно увеличивается, соответственно уменьшается расстояние В.

Усадка корпуса 10 при длительном сроке службы корпуса может приводить к тому, что расстояния А и В изменяются, так что расцепление не происходит больше точно заданным образом. Конструкция, показанная на фигурах, приводит к тому, что усадка имеет противоходные действия. Якорь 24 установлен в опоре 41 на корпусе 10. При усадке корпуса 10 якорь поворачивается по часовой стрелке, однако не настолько, чтобы освобождалась собачка 22. При этом расстояние А увеличивается, а расстояние В уменьшается. Согласно изобретению, конструктивно предусмотрено, что магнитное ярмо 28 точно компенсирует эти изменения расстояний А и В.

Показанное отдельно на фиг. 3 магнитное ярмо имеет основное тело 42, которое выполняет функцию направления линий магнитного поля. Направляются линии магнитного поля, которые исходят из биметаллического элемента 26. Для крепления биметаллического элемента 26 служит крепежный элемент 44 (см. фиг. 4), для которого на верхнем участке 46 магнитного ярма 28 имеется место. Верхний участок 46 служит в качестве опорного участка. Как показано на фиг. 4, опорный участок 46 входит в выемку 48 в корпусе 10. В качестве противоположного опорного участка служит ножка 34, которая, как указывалось выше, входит в выемку 40 в корпусе.

Между основным телом 42 и ножкой 34 расположен сгибаемый элемент 50. Сгибаемый элемент 50 состоит из стержня 52, который сужается в направлении ножки 34 в месте 54, которое одновременно образует нижнее плечо Т-образной ножки 34. В направлении основного тела 42 стержнеобразный элемент 52 сужается также в месте 56, которое находится примерно на высоте пластины 30 для выхода линий поля. Суженные места 54 и 56 служат в качестве заданных мест сгибания. Весь стержень 52 находится по существу под углом α к ножке 34 и под углом β к нормали 58 к поверхности пластины 30 для выхода линий поля. Углы α и β составляют оба приблизительно 45°. Это обеспечивается тем, что ножка 34 расположена примерно перпендикулярно пластине 30 для выхода линий поля. При усадке корпуса через опору 40 соответственно 48 действуют силы F_Schwindung (см. стрелки на фиг. 3, а также фиг. 4) на опорные участки 34, соответственно 46. Силами F_Schwindung задаются два направления действия сил, которые проходят примерно перпендикулярно нормалям 58 к поверхности. Действительный угол слегка отклоняется от 90°, однако находится в пределах от 75° до 105°.

За счет сил F_Schwindung магнитное ярмо сжимается. Поэтому в наиболее слабых местах происходит сгибание. Это - места 54 и 56. Тем самым стержнеобразный элемент 52 сгибается на фигуре влево, так что основное тело 42 с пластиной 30 для выхода линий поля перемещается в соответствии со стрелкой 60. Направление движения в соответствии со стрелкой 60 почти совпадает с заданным нормалями 58 к поверхности направлением. Во всяком случае, направление движения не отклоняется более чем на 20° от заданного нормалями 58 к поверхности направления.

Размеры частей магнитного ярма 28 выбраны так, что указанному выше поворотному движению якоря, которое вызывается через опору 40 корпусом 10 при его усадке, оказывается противодействие. Как указывалось выше, при усадке якорь 24 слегка поворачивается по часовой стрелке и тем самым увеличивает расстояние А и уменьшает расстояние В. За счет одновременно воздействующих при усадке сил F_Schwindung вызывается движение в соответствии со стрелкой 60. За счет движения 60 расстояние В снова увеличивается. Размеры должны быть такими, чтобы расстояние В снова соответствовало расстоянию, которое задано в исходном состоянии. Движение 60 выполняет все основное тело 42 и тем самым также верхняя часть 46. Тем самым перемещается также биметаллический элемент 26 в заданном стрелкой 60 направлении. Тем самым осуществляется также противодействие увеличению расстояния А за счет поворота якоря 24 по часовой стрелке при усадке корпуса 10.

Таким образом, конструкция целенаправленно учитывает вызванное усадкой движение якоря 24. Магнитное ярмо 28 выполнено так, что это не имеет значения, поскольку усадка корпуса одновременно вызывает второе воздействие (на магнитное ярмо 28), которое противодействует первому воздействию (на якорь 28). Это противодействие обеспечивается, в частности, за счет предусмотрения сгибаемого стержнеобразного элемента 52, в частности обоих заданных мест 54 и 56 сгибания.

Изобретение касается линейного автоматического выключателя с комбинированным расцепителем максимального тока и тока короткого замыкания, в котором расцепление при максимальном токе и токе короткого замыкания должно выполняться точно заданным образом. Для этого должны быть точно установлены расстояния его элементов от якоря. Однако если корпус состоит из экономичного материала для корпусов, такого как дуропласт, то он подвергается усадке. За счет этого могут изменяться указанные расстояния. Согласно изобретению с одной стороны, якорь (24) установлен так, что он при усадке корпуса изменяет свое исходное поворотное положение. Магнитное ярмо (28) в качестве части расцепителя максимального тока и тока короткого замыкания установлено и имеет такую форму, что указанные расстояния не изменяются, несмотря на усадку корпуса. Технический результат - создание недорогой конструкции, обеспечивает возможность надежного теплового и магнитного расцепления. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Магнитное ярмо (28) для линейного автоматического выключателя (8), на котором расположен биметаллический элемент (26) и которое имеет основное тело (42), которое предназначено для направления исходящих из биметаллического элемента при прохождении тока линий магнитного поля к пластине (30) для выхода линий поля, нормаль (58) к поверхности которой задает первое направление, и при этом на двух противоположных сторонах магнитного ярма (28) заданы опорные участки (34, 46), с помощью которых обеспечивается возможность опоры магнитного ярма (28) в корпусе (10), и которые обеспечивают возможность ввода сил (F_Schwindung) из корпуса (10) в магнитное ярмо (28) во втором и в третьем направлении под заданным углом к первому направлению, отличающееся тем, что между одним из обоих опорных участков (34, 46) и основным телом (42) расположен деформируемый элемент (52), который при вводе действующих во втором и третьем направлении сил (F_Schwindung) изгибается и за счет этого обеспечивает возможность перемещения пластины (30) для выхода линий поля в направлении (60), которое, по существу, соответствует первому направлению.

2. Магнитное ярмо (28) по п.1, отличающееся тем, что сгибаемый элемент (52) выполнен в виде стержня и имеет два места (54, 56) с уменьшенным поперечным сечением, которые служат в качестве заданных мест изгиба.

3. Магнитное ярмо (28) по п.2, отличающееся тем, что стержнеобразный сгибаемый элемент (52) проходит по прямой линии под углом (α, β) от 35 до 55° к первому направлению с одной стороны и ко второму направлению с другой стороны от опорного участка (34) к основному телу (46).

4. Магнитное ярмо (28) по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что один из обоих опорных участков, между которым и основным телом (42) расположен сгибаемый элемент (52), выполнен в виде Т-образной ножки (34), которая обеспечивает на одном плече (36) возможность вхождения винта (32) для задания положения ножки (34) и тем самым магнитного ярма (28), а на другом плече (38) контропору для удерживания ножки (34) в различных положениях винта (32).

5. Магнитное ярмо (28) по п.1, отличающееся тем, что магнитное ярмо выполнено в виде штампованной гибкой части.

6. Линейный автоматический выключатель (8), содержащий корпус (10), в котором расположены коммутационное устройство (12, 14, 16, 18, 20, 22) с включаемым и выключаемым выключателем (12, 14) и комбинированный расцепитель (24, 26, 28) максимального тока и тока короткого замыкания, при этом комбинированный расцепитель максимального тока и тока короткого замыкания содержит с одной стороны якорь (24) и с другой стороны магнитное ярмо (28), на котором закреплен биметаллический элемент (26), через который проходит ток при включенном выключателе, при этом, кроме того, на магнитном ярме (28) расположена пластина (30) для выхода линий поля, на которой выходят исходящие из биметаллического элемента при прохождении тока и направляемые магнитным ярмом (28) линии магнитного поля, при этом биметаллический элемент (26) расположен на одной стороне якоря (24) для нажимания на якорь (24) при максимальном токе, и при этом пластина (30) для выхода линий поля расположена на противоположной стороне якоря (24) для магнитного притягивания якоря при токе короткого замыкания, так что как при максимальном токе, так и при токе короткого замыкания якорь (24) поворачивается из исходного поворотного положения в одном и том же заданном направлении, при этом он при повороте может вызывать выключение выключателя, отличающийся тем, что корпус (10) подвержен усадке, и якорь (24) установлен так, что он при усадке корпуса изменяет свое исходное поворотное положение, и что магнитное ярмо (28) имеет такие опоры (40, 48), что оно при усадке корпуса также воспринимает силы (F_Schwindung) и что магнитное ярмо (28) имеет такую форму, что воспринимаемые силы приводят к такому изменению (60) положения биметаллического элемента (26) и пластины (30) для выхода линий поля, что вызывается противодействие изменению исходного поворотного положения якоря, и оно предпочтительно компенсируется.

7. Линейный автоматический выключатель (8) по п.6, отличающийся тем, что магнитное ярмо является магнитным ярмом (28) по любому из пп.1-5.