МЕХАНИЗМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА УТЕЧКИ, А ТАКЖЕ СИСТЕМА С УСТРОЙСТВОМ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА УТЕЧКИ И ЛИНЕЙНЫМ ЗАЩИТНЫМ АВТОМАТОМ Российский патент 2013 года по МПК H01H71/52 

Изобретение касается механизма переключения устройства защиты от тока утечки для включения линейного защитного автомата. Кроме того, изобретение касается устройства защиты от тока утечки, а также системы, имеющей устройство защиты от тока утечки и расположенный рядом с устройством защиты от тока утечки линейный защитный автомат.

Устройства защиты от тока утечки представляют собой коммутационные аппараты, которые при неисправности, в частности при повреждении изоляции в электрических приборах и установках, отключают их в течение менее чем 200 мс. Т.е. устройство защиты от тока утечки представляет собой защитное устройство в электрических сетях. Оно отсоединяет подключенную контролируемую электрическую цепь от остальной электрической сети, когда ток проходит по неправильному пути, например через тело человека. Кроме того, устройство защиты от тока утечки сравнивает силу выходного тока с силой обратного тока.

Включенное между электрической сетью и электрическим прибором устройство защиты от тока утечки служит для того, чтобы токи проходили через преобразователь, т.е. как из питающей сети к электрическому прибору, так и в обратном направлении. До тех пор, пока изоляция электрического прибора исправна, прямой и обратный токи имеют одинаковую силу. Однако при повреждении изоляции часть тока, текущего в электрический прибор, может проходить через неисправность, т.е. повреждение изоляции, и корпус, а также через человека, который, например, обслуживает прибор. Устройство защиты от тока утечки может через свой преобразователь, уже начиная с разницы величиной в 10 мА, заметить электромагнитный дисбаланс и произвести отключение тока.

Устройства защиты от тока утечки (FI-выключатели; FI - ток утечки), предназначены для определенных электрических установок, например, для электрических установок на стройплощадках, в жилых зданиях, в специальных строениях, таких как офисные здания или магазины, и в промышленности.

Устройства защиты от тока утечки защищают людей в случае неисправности от опасных токов, протекающих через тело, как при косвенном, так и при прямом прикасании, путем немедленного отключения. Одновременно они являются единственными среди выполняющих отключение при коротких замыканиях и замыканиях на землю защитных устройств, обеспечивающими также полную защиту при токах утечки, которые возникают при так называемых неполных коротких замыканиях и замыканиях на землю, так как величина этих токов утечки в некоторых случаях намного ниже токов, на которые рассчитаны эти защитные устройства.

Кроме того, существуют комбинированные устройства защиты от тока утечки с линейными защитными автоматами (FI/LS-выключатели), которые объединяют в одном приборе защиту электрических линий и людей.

Для дополнительной установки на линейный защитный автомат имеются так называемые FI-блоки в исполнении с двумя, тремя и четырьмя полюсами, рассчитанные на токи от 6 до 125 А и на токи утечки 10, 30, 100 и 300 мА. Если устройствам защиты от тока утечки для определения тока утечки требуется вспомогательное напряжение, то они в общем называются защитными выключателем разностного тока (защитным устройством DI или DI-блоком).

Независимые от сетевого напряжения FI-блоки и зависимые от сетевого напряжения DI-блоки представляют собой устройства защиты от тока утечки, которые не имеют собственных коммутационных контактов, а устанавливаются на линейный защитный автомат (LS-выключатель) в качестве дополнительного прибора и используют его контакты. При этом механизм переключения в устройстве защиты от тока утечки, т.е. в FI- или соответственно DI-блоке, через соединительную муфту соединен с механизмом линейного защитного автомата. Появляющийся ток утечки создает в устройстве защиты от тока утечки электрический импульс. Через электромагнитное реле импульс используется для того, чтобы вызвать срабатывание механизма переключения в устройстве защиты от тока утечки. При этом подсоединенный механизм переключения также вызывает срабатывание линейного защитного автомата, его контакты разрываются и электрическая цепь размыкается. После устранения повреждения изоляции необходимо сначала включить устройство защиты от тока утечки, чтобы активировать защиту от тока утечки. Только затем можно включить линейный защитный автомат, и вместе с тем замкнуть электрическую цепь потребителя. FI- или DI-блок, таким образом, является не выключателем, а только защитным устройством.

Блок расцепителя, в частности электромагнитный расцепитель, устройства защиты от тока утечки служит для того, чтобы при появлении тока утечки преобразовывать сигнал напряжения в механическое движение. Под механическим движением может, например, подразумеваться вращение переключающего рычага или бугеля, или линейное перемещение толкателя.

Известные механизмы переключения устройств защиты от тока утечки сконструированы с чрезвычайно большими затратами и из-за этого занимают много места внутри устройства защиты от тока утечки или защитного выключателя разностного тока. До сих пор применяются механизмы переключения, которые были разработаны для включения нескольких контактов предохранительного FI-выключателя, изменены и приспособлены к условиям FI-блока. Эти механизмы переключения занимают относительно много места, что не позволяет использовать их в блочной конструкции.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать механизм переключения устройства защиты от тока утечки, который просто будет накапливать энергию, например энергию пружины, чтобы использовать ее для вызывания срабатывания подсоединенного через соединительную муфту линейного защитного автомата, и тем самым отсоединять от сети подключенную цепь потребителей. Далее механизм переключения и устройство защиты от тока утечки с таким механизмом переключения должны иметь простую и компактную конструкцию. Кроме того, должна быть создана система, имеющая устройство защиты от тока утечки и линейный защитный автомат, которая простым и быстрым способом будет размыкать электрическую цепь при возникновении тока утечки.

Эта задача решается с помощью механизма переключения с отличительными особенностями по независимому пункту 1 патента посредством устройства защиты от тока утечки с отличительными особенностями по независимому пункту патента 12, а также с помощью системы, имеющей устройство защиты от тока утечки и расположенный рядом с устройством защиты от тока утечки линейный защитный автомат, с отличительными особенностями по независимому пункту 14 патента. Другие отличительные особенности и детали изобретения вытекают из зависимых пунктов, описания, а также чертежей. При этом отличительные особенности и детали, описанные в связи с механизмом переключения, разумеется, также имеют силу в связи с устройством защиты от тока утечки, а также системой, имеющей устройство защиты от тока утечки и расположенный рядом с устройством защиты от тока утечки линейный защитный автомат, и соответственно, наоборот.

Согласно первому аспекту изобретения задача решается с помощью механизма переключения устройства защиты от тока утечки для включения линейного защитного автомата, который расположен на несущей плате, имеющей установленную с возможностью вращения ручку, соединенный с ручкой бугель, причем первый конец бугеля расположен вне оси вращения ручки на ручке, и примыкающую к второму концу бугеля защелку, которая имеет направляющий паз для перемещения цапфы установленного с возможностью вращения переключающего рычага механизма переключения, имеющего установленный с возможностью вращения полувал с защелкивающейся кромкой, причем защелкивающаяся кромка предназначена для захвата конца защелки, имеющей соединенный с защелкой и/или с переключающим рычагом первый пружинный элемент, который может упруго деформироваться при движении защелки и/или переключающего рычага.

В свете изобретения устройство защиты от тока утечки представляет собой также защитный выключатель разностного тока.

Такого рода механизм переключения может просто накапливать энергию, чтобы использовать ее для перемещения переключающего рычага подсоединенного через соединительную муфту линейного защитного автомата. Кроме того, такого рода механизм переключения может иметь простую и компактную конструкцию. Коммутационное устройство может просто путем перемещения ручки механизма переключения накапливать энергию пружины и использовать ее при определении тока утечки и связанном с ним отключении через электрический или электромагнитный расцепляющий элемент для того, чтобы через закрепляемую на переключающем рычаге соединительную муфту активировать механизм переключения установленного линейного защитного автомата, и тем самым размыкать электрическую цепь. Для этого соединительная муфта расположена в области места подсоединения линейного защитного автомата, причем угол вращения и крутящий момент переключающего рычага отрегулированы в зависимости от данного линейного защитного автомата. Сам механизм переключения не имеет контактов, которые должны замыкаться или соответственно открываться с большим усилием или соответственно большим крутящим моментом. Приведение линейного защитного автомата в действие через соединительную муфту происходит со сравнительно низким крутящим моментом.

Механизм переключения может иметь достаточно компактную конструкцию, в частности его максимальная ширина может равняться ширине одного составного блока. В свете изобретения составной блок имеет ширину 18 мм. Это также соответствует предпочтительной ширине устройства защиты от тока утечки, которое включает механизм переключения. Этот механизм переключения разработан специально для применения в устройствах защиты от тока утечки или соответственно защитных выключателях разностного тока, не имеющих собственной системы контактов, а только вызывающих срабатывание линейного защитного автомата через соединительную муфту.

Механизм переключения расположен на несущей плате. При этом несущая плата может представлять собой часть, в частности боковой элемент, корпуса устройства защиты от тока утечки, в котором расположен механизм переключения. Несущая плата служит базовым элементом для крепления отдельных составных частей механизма переключения.

Механизм переключения имеет установленную с возможностью вращения ручку. Эта ручка может перемещаться рукой, так что механизм переключения может включаться или выключаться путем поворота ручки. Ручка соединена с бугелем, который служит для вращения переключающего рычага механизма переключения. Первый конец бугеля расположен вне оси вращения ручки на ручке. К бугелю, в частности к второму концу бугеля, примыкает защелка. "Примыкает" - означает, что защелка установлена с возможностью вращения на бугеле. Так, может быть предусмотрена ось вращения, которая будет соединять бугель, в частности второй конец бугеля, с защелкой с возможностью вращения. При движении ручки и вместе с ней бугеля защелка также перемещается. Защелка имеет также направляющий паз для перемещения цапфы, установленного с возможностью вращения переключающего рычага механизма переключения. Паз предпочтительно предусмотрен в верхней трети защелки. Цапфа переключающего рычага механизма переключения расположена на переключающем рычаге вне его оси вращения, так что при движении защелки переключающий рычаг вращается благодаря перемещению цапфы в направляющем пазу. Паз защелки служит так называемой кулисной направляющей для цапфы. Паз позволяет осуществлять движение поворота защелки, когда она поворачивается бугелем или соответственно ручкой. Переключающий рычаг служит устройством сопряжения с линейным защитным автоматом. Путем вращения переключающего рычага и закрепляемой на переключающем рычаге соединительной муфты можно непосредственно включать механизм переключения линейного защитного автомата, который также может быть закреплен на соединительной муфте. Переключающий рычаг механизма переключения служит непосредственным устройством сопряжения с установленным линейным защитным автоматом. Здесь включение осуществляет переключающий рычаг, который взаимодействует с соединительной муфтой, а не какой-либо включающий вал в любом другом положении устройства защиты от тока утечки, который затем, в свою очередь, с помощью другого бугеля и другого рычага управляет линейным защитным автоматом. Этот принцип экономит детали, пространство и материальные затраты.

Механизм переключения имеет также установленный с возможностью вращения полувал, который, в свою очередь, имеет защелкивающуюся кромку. Защелкивающаяся кромка предназначена для захвата конца защелки. Предпочтительным образом защелкивающаяся кромка предусмотрена на конце полувала. При этом полувал или соответственно защелкивающаяся кромка полувала расположены на несущей плате таким образом, что защелкивающаяся кромка может захватить конец защелки, отвернутый от паза защелки, и благодаря этому вызвать вращение защелки вокруг защелкивающейся кромки.

Механизм переключения имеет также, предпочтительным образом, соединенный с защелкой и/или переключающим рычагом первый пружинный элемент, который может упруго деформироваться при движении защелки и/или переключающего рычага. При включении механизма переключения, т.е. при перемещении ручки из положения «выключено» в положение «включено», первый пружинный элемент растягивается или соответственно испытывает упругую деформацию. Благодаря перемещению ручки из положения «выключено» в положение «включено» перемещаются бугель и вместе с ним защелка. Благодаря перемещению защелки затем вращается переключающий рычаг механизма переключения. Если первый пружинный элемент закреплен на защелке или на переключающем рычаге, то он может упруго деформироваться при движении защелки или соответствующего переключающего рычага в направлении ручки.

Используется принцип переключения, при котором защелка при включении и выключении вращается вокруг защелкивающейся кромки. Когда ручка при включении механизма переключения вращается из одной стороны в другую, она тянет с собой через бугель защелку. Так как защелка своим нижним концом остается висеть на защелкивающейся кромке полувала, она также ведет с собой в своем пазу за верхний конец цапфу переключающего рычага. Переключающий рычаг и вместе с ним закрепляемая на переключающем рычаге соединительная муфта для соединения с линейным защитным автоматом вращаются, так что включению линейного защитного автомата больше ничто не препятствует. Ручка при этом передвигается через мертвую точку в свое положение включения, где она и остается, так как сила тяги в бугеле теперь, после перехода мертвой точки, выгодным образом действует на ручку с обратным крутящим моментом.

В случае тока утечки механизм переключения расцепляется. Это означает, что полувал вращается электромагнитным расцепителем вокруг своей оси вращения и при этом защелкивающаяся кромка защелки, которая в процессе переключения зацепилась за защелкивающуюся кромку полувала, снова отцепляется. Свободная защелка теперь не может больше поддерживаться крутящим моментом, созданным при включении, и больше не мешает тому, чтобы переключающий рычаг с помощью первого пружинного элемента, предпочтительно торсионной пружины, снова вернулся в свое положение выключения. Через закрепляемую соединительную муфту можно привести в действие соответствующий механизм переключения включенного линейного защитного автомата. Ручка, которая в состоянии включения обычно удерживается в своем положении силой тяги в бугеле, может теперь, под действием слабой пружины ручки, снова переместиться в свое положение выключения.

Предпочтительным является механизм переключения, который имеет закрепляемую на переключающем рычаге соединительную муфту для включения механизма переключения линейного защитного автомата. Соединительная муфта одной стороной закреплена на переключающем рычаге механизма переключения, а другой стороной - на механизме переключения, в частности переключающем рычаге линейного защитного автомата. Благодаря этому может происходить включение механизма переключения линейного защитного автомата путем перемещения переключающего рычага описанного выше механизма переключения. Одна только соединительная муфта соединяет два переключающего рычага.

При этом соединительная муфта по форме соответствует установленному линейному защитному автомату. Она выступает из устройства защиты от тока утечки в линейный защитный автомат и имеет при этом контур, обратный контуру соединительной муфты механизма переключения линейного защитного автомата, так что она непосредственно входит в механизм переключения линейного защитного автомата.

Ручки механизмов переключения устройств защиты от тока утечки и линейного защитного автомата при этом не соединены непосредственно, так как оператор сначала должен включить устройство защиты от тока утечки, прежде чем можно будет включить линейный защитный автомат. Если бы оператор попробовал включить линейный защитный автомат до или одновременно с устройством защиты от тока утечки, соединительная муфта еще не включенного устройства защиты от тока утечки заставила бы сработать линейный защитный автомат, прежде чем его контакты вообще замкнулись бы. Линейный защитный автомат практически нельзя включать до тех пор пока устройство защиты от тока утечки не будет находиться в положении «включено».

Независимые друг от друга ручки дают оператору еще одно преимущество. В случае неисправности, сопровождающейся отсоединением электрической цепи потребителей от сети, оператор по положению ручек может узнать, какой прибор, устройство защиты от тока утечки или линейный защитный автомат вызвали размыкание, и вместе с тем, какая неисправность произошла, короткое замыкание или замыкание на землю. Это облегчает оператору поиск источника неисправностей. Например, если ручка устройства защиты от тока утечки находится в положении «включено», а ручка линейного защитного автомата - в положении «выключено», произошло короткое замыкание или соответственно перегрузка сети потребителей. Если, наоборот, обе ручки находятся в положении «выключено», то устройство защиты от тока утечки обнаружило ток утечки, который, например, был вызван повреждением изоляции или прикасанием человека к одной из находящихся под напряжением частей, и через соединительную муфту произвело отсоединение электрической цепи потребителей от сети с помощью линейного защитного автомата.

Предпочтительным образом несущая плата, по меньшей мере частично, является элементом корпуса устройства защиты от тока утечки, в котором расположен механизм переключения. Т.е. несущая плата может, например, представлять собой один или несколько боковых элементов, элемент крышки и/или элемент днища устройства защиты от тока утечки. Благодаря этому устройство защиты от тока утечки может быть выполнено чрезвычайно компактно. Несущая плата служит для крепления отдельных элементов механизма переключения. Благодаря креплению переключающего рычага, ручки, полувала, а также первого пружинного элемента на несущей плате, эти элементы могут располагаться правильно по отношению друг к другу. Первый пружинный элемент может, например, крепиться одним концом к несущей плате, а другим к защелке или переключающему рычагу. Это приводит к тому, что при перемещении защелки или переключающего рычага первый пружинный элемент упруго деформируется и тем самым оказывает усилие на защелку или соответственно переключающий рычаг. Несущая плата предпочтительным образом изготовлена из полимерного материала.

Кроме того, предпочтительным является механизм переключения, отличающийся наличием второго пружинного элемента, который соединен с установленным с возможностью вращения полувалом. Второй пружинный элемент оказывает усилие на полувал, так что полувал снизу давит на защелкнутую или зависшую защелку. Благодаря этому защелка после процесса включения остается висеть на защелкивающейся кромке и поддерживается, таким образом, оказываемым на защелку крутящим моментом, который создается первым пружинным элементом. Благодаря зависанию нижнего конца защелки на защелкивающейся кромке предотвращается перемещение переключающего рычага механизма переключения под действием оказываемого первым пружинным элементом усилия в положение выключения. Защелкивающаяся кромка служит для того, чтобы имеющаяся энергия пружины сначала накапливалась. Благодаря перемещению полувала в направлении, противоположном нижнему концу защелки, защелка отцепляется, так что она больше не может поддерживаться создающимся при включении крутящим моментом. После отцепления защелки первый пружинный элемент, предпочтительно торсионная пружина, снова поворачивает защелку и переключающий рычаг обратно в их положения выключения. Тогда через соединительную муфту механизм переключения приводит в действие включенный линейный защитный автомат.

Чтобы осуществить отцепление защелки от защелкивающейся кромки, полувал должен вращаться против оказываемого вторым пружинным элементом на полувал усилия. Это происходит с помощью электрического или соответственно электромагнитного расцепителя. Этот электрический или соответственно электромагнитный расцепитель служит для того, чтобы при возникновении тока утечки преобразовывать сигнал напряжения в механическое движение. При этом предпочтительным образом толкатель электрического или соответственно электромагнитного расцепителя перемещается так, что он вращает полувал против его действующего на него крутящего момента и, таким образом, отцепляет нижний конец защелки. Толкатель при этом, предпочтительным образом, действует на конец полувала. Предпочтительным является механизм переключения, у которого механизм переключения имеет, по меньшей мере, один электрический или соответственно электромагнитный расцепитель, имеющий установленный с возможностью перемещения толкатель для приведения в действие полувала. Т.е. электрический или соответственно электромагнитный расцепитель расположен на несущей плате механизма переключения. Представляется возможным предусмотреть несколько электрических или соответственно электромагнитных расцепителей, которые могут различным образом касаться полувала.

Кроме того, предпочтительным является механизм переключения, имеющий соединенный с полувалом направляющий рычаг, установленный концентрично полувалу механизма переключения. Направляющий рычаг позволяет полувалу различных электрических или соответственно электромагнитных расцепителей вращаться против усилия, оказываемого на него вторым пружинным элементом, чтобы отцепить нижний конец защелки. Совместимость с различными существующими системами расцепителей обеспечивается благодаря тому, что полувал можно приводить в действие как непосредственно толкателем классического электромагнитного расцепителя, так и косвенно через направляющий рычаг толкателем нового компактного электромагнитного расцепителя. Так называемый новый компактный электромагнитный расцепитель, предпочтительным образом, расположен непосредственно под ручкой или соответственно бугелем механизма переключения. Благодаря этому новый компактный электромагнитный расцепитель является легко доступным, без необходимости демонтажа механизма переключения, т.е. ручки, бугеля или защелки.

Установка концентрично полувалу механизма переключения означает, что ось вращения полувала и ось вращения направляющего рычага совпадают друг с другом. Направляющий рычаг является многофункциональным. Т.е. он, с одной стороны, имеет задачу, чтобы при срабатывании электромагнитного расцепителя под ручкой, причем толкатель электромагнитного расцепителя давит вниз на направляющий рычаг, вращался полувал, отцеплялась защелка и благодаря этому срабатывал механизм переключения. С другой стороны, верхнее плечо направляющего рычага после срабатывания нажимается переключающим рычагом в направлении положения «выключено» переключающего рычага, и благодаря этому не возвращающийся самостоятельно в свое исходное положение толкатель электромагнитного расцепителя нажимается нижним плечом направляющего рычага, приходя в свое исходное положение, не препятствуя при этом вращению полувала, который должен быть повернут для обратного защелкивания.

Бугель механизма переключения может быть выполнен различными способами. Бугель представляет собой соединительную деталь между ручкой и защелкой механизма переключения. Т.е. посредством бугеля при перемещении ручки перемещается защелка, и наоборот. При этом бугель, предпочтительным образом, выполнен так, что он занимает как можно меньше места под ручкой. Особенно предпочтительным является поэтому механизм переключения, у которого бугель, по меньшей мере, на отдельных участках имеет L-образную форму. Т.е. конец бугеля, который установлен на ручке механизма переключения, имеет, предпочтительным образом, L-образную форму или L-образный контур. Это позволяет полке L-образного участка бугеля, по меньшей мере, частично располагаться горизонтально. Благодаря особому исполнению, а также соответствующей длине бугеля, переключающий рычаг, защелка и полувал механизма переключения могут располагаться рядом с ручкой, а не под ручкой механизма переключения. Место под механизмом переключения может оставаться свободным для крепления компактного электромагнитного расцепителя. Т.е. благодаря особой форме бугеля можно в случае неисправности демонтировать электромагнитный расцепитель под ручкой в положении включения механизма переключения и заменить на неповрежденный без необходимости открытия уже полностью смонтированного механизма переключения. Во время процесса переключения и в состоянии включения бугель использует место над электромагнитным расцепителем, чтобы выполнить свою функцию соединительного звена.

Кроме того, предпочтителен механизм переключения, у которого соединительная муфта имеет захват. Захват выполнен при этом таким образом, что при движении переключающего рычага в положение выключения он может перемещать соответствующий переключающий рычаг расположенного рядом с механизмом переключения линейного защитного автомата параллельно движению переключающего рычага механизма переключения, тем самым заставлять срабатывать механизм переключения линейного защитного автомата и разрывать его контакты.

Для обеспечения совместимости с приводимыми в действие путем вращения переключающими рычагами механизма переключения и линейного защитного автомата механизм переключения имеет свободный ход в соединительной муфте, т.е. в захвате линейного защитного автомата, а именно между переключающим рычагом механизма переключения и расположенным концентрично ему захватом. Так, устройство защиты от тока утечки, т.е. FI- или DI-блок, может приводить в действие линейный защитный автомат путем поворота переключающего рычага, и вместе с ним захвата. Но с другой стороны, вращение соединительной муфты, т.е. захвата, из-за приведения в действие с помощью установленного последовательно прибора, например линейного защитного автомата, расцепителя минимального напряжения или расцепителя рабочего тока, не препятствуется, если захват может свободно поворачиваться в соответствующем направлении. Слабая торсионная пружина свободного хода служит для того, чтобы захват после свободного хода снова поворачивался в свое исходное положение.

Механизм переключения, который имеет контрольную кнопку с контрольным пружинным элементом, в частности контрольной пластинчатой пружиной, также является предпочтительным. Особенно предпочтительным при этом является, если контрольный пружинный элемент контрольной кнопки перемещается с одной стороны, по меньшей мере, одним цилиндрическим элементом, в частности двумя цапфами, которые прижимают контрольный пружинный элемент к соединительной клемме механизма переключения. Контрольная кнопка, предпочтительным образом, с целью экономии места расположена внутри механизма переключения. При этом контрольная кнопка расположена, в частности, между ручкой и переключающим рычагом механизма переключения на несущей плате.

Контрольная кнопка нажимает на контрольный пружинный элемент, в частности пластинчатую пружину, которая одновременно является возвратным элементом и контактным элементом. Острие контрольного пружинного элемента при нажатии контрольной кнопки касается подвижной полки первого пружинного элемента, в частности торсионной пружины, переключающего рычага, при условии, что он находится в своем положении включения, и замыкает, таким образом, контрольную электрическую цепь. Пластинчатая пружина не доходит до подвижной полки первого пружинного элемента переключающего рычага, если переключающий рычаг находится в положении выключения. Замыкание контрольной электрической цепи при выключенном механизме переключения невозможно. Непосредственно после замыкания электрической цепи она снова немедленно размыкается, так как контрольный ток приводит к тому, что механизм переключения срабатывает и переключающий рычаг, и вместе с ним подвижная полка переводятся в свое положение выключения. Контрольный пружинный элемент, предпочтительным образом, перемещается с одной стороны двумя цилиндрическими элементами, в частности двумя цапфами, которые прижимают контрольный пружинный элемент к соединительной клемме механизма переключения. К тому же контрольный пружинный элемент или соответственно контрольная пластинчатая пружина вблизи своего правого конца перемещается, предпочтительным образом, в двух цапфах. Они служат для того, чтобы конец контрольного пружинного элемента или соответственно контрольной пластинчатой пружины нажимал на соединительную клемму устройства защиты от тока утечки, т.е. FI-блока, в котором расположен механизм переключения, включая контрольную кнопку. Далее, предпочтительно, чтобы первый пружинный элемент переключающего рычага механизма переключения имел защелкивающийся щиток для установки контактного элемента, который находится на расположенном в механизме переключения контрольном сопротивлении. Т.е. контрольная электрическая цепь продолжает оставаться замкнутой, в то время как первый пружинный элемент, в частности торсионная пружина, переключающего рычага опирается на небольшой защелкивающийся щиток, который служит для того, чтобы можно было дополнительно установить контрольное сопротивление после полного монтажа механизма переключения, включая несущую плату и закрытую крышку, путем защелкивания ножки контрольного сопротивления. Это дает то преимущество, что множество вариантов механизмов переключения не продолжает увеличиваться за счет бесчисленного разнообразия контрольных сопротивлений. В частности, защелкивание как процесс монтажа осуществляется просто и дешево, и при этом не требуется дополнительный инструмент, как, например, при использовании обжимаемых контактов, обжатии или пайке.

В соответствии с другим аспектом изобретения задача решается с помощью устройства защиты от тока утечки для включения линейного защитного автомата, причем устройство защиты от тока утечки имеет описанный выше механизм переключения.

Устройство защиты от тока утечки с такого рода механизмом переключения может иметь достаточно компактную конструкцию, в частности его максимальная ширина может равняться ширине одного составного блока. Этот механизм переключения разработан специально для применения в устройствах защиты от тока утечки, не имеющих собственной системы контактов, а только заставляющих срабатывать линейный защитный автомат через соединительную муфту. По меньшей мере, один боковой элемент или соответственно элемент крышки или днища корпуса устройства защиты от тока утечки может служить несущей платой механизма переключения. Благодаря этому габаритные размеры устройства защиты от тока утечки могут быть небольшими.

Благодаря расположению такого рода многофункционального механизма переключения в устройстве защиты от тока утечки подобные устройства защиты от тока утечки могут изготавливаться с шириной, равной ширине двух составных блоков, но также и с шириной, равной ширине только одного составного блока, такого как FI- или DI-блок. При этом механизм переключения, включая контрольную кнопку, а также его составные части, и включая блок расцепителя, т.е. электромагнитный расцепитель, помещается в верхней половине устройства защиты от тока утечки только в одном составном блоке, и при этом может управлять линейным защитным автоматом путем вращения соединительной муфты. Далее такого рода устройство защиты от тока утечки благодаря механизму переключения может использоваться с различными установленными электромагнитными расцепителями.

Далее предпочтительным является устройство защиты от тока утечки, которое, по меньшей мере, имеет электромагнитный расцепитель, имеющий установленный с возможностью перемещения толкатель, преобразователь суммарного тока, электрические кабели и соединительные клеммы для электрических кабелей. Благодаря использованию особого механизма переключения можно изготовить устройства защиты от тока утечки, которые вместе с электромагнитными расцепителями, преобразователем суммарного тока, электрическими кабелями и соединительными клеммами помещаются в один единственный составной блок. Количество составных частей устройства защиты от тока утечки было сокращено до минимума благодаря использованию особого механизма переключения. Благодаря этому возникают значительные преимущества в издержках производства устройства защиты от тока утечки. Гамма продуктов расширяется за счет дополнительно устанавливаемых устройств защиты от тока утечки, т.е. FI- или DI-блоков, с шириной, равной ширине только одного составного блока, что дополнительно дает значительные преимущества покупателю и рынку.

В соответствии с последним аспектом изобретения задача решается с помощью системы, имеющей устройство защиты от тока утечки и расположенный рядом с устройством защиты от тока утечки линейный защитный автомат, у которого устройство защиты от тока утечки выполнено, как описано выше, причем между устройством защиты от тока утечки и линейным защитным автоматом предусмотрена соединительная муфта, через которую соединены переключающий рычаг механизма переключения устройства защиты от тока утечки и переключающий рычаг линейного защитного автомата. Предпочтительными являются устройство защиты от тока утечки и линейный защитный автомат, выполненные в виде последовательно подключаемого прибора. Они могут, например, располагаться рядом друг с другом на монтажной планке. Через соединительную муфту устройство защиты от тока утечки может активировать механизм переключения и тем самым размыкать электрическую цепь при определении тока утечки. Соединительная муфта может соединять друг с другом переключающий рычаг механизма переключения устройства защиты от тока утечки и переключающий рычаг механизма переключения линейного защитного автомата для включения последнего. Такого рода система позволяет включать переключающий рычаг механизма переключения линейного защитного автомата и вместе с тем заставлять срабатывать линейный защитный автомат с небольшим крутящим моментом.

В случае тока утечки механизм переключения расцепляется. Это означает, что полувал вращается электромагнитным расцепителем вокруг своей оси вращения, при этом защелкивающаяся кромка защелки, которая в процессе переключения зацепилась за защелкивающуюся кромку полувала, снова отцепляется. Свободная защелка теперь не может больше поддерживаться крутящим моментом, созданным при включении, и больше не мешает тому, чтобы переключающий рычаг с помощью первого пружинного элемента, предпочтительно торсионной пружины, снова вернулся в свое положение выключения. При включении устройства защиты от тока утечки первый пружинный элемент упруго деформируется, в то время как переключающий рычаг вращает или соответственно наклоняет защелку. В положении включения ручки механизм переключения через первый пружинный элемент оказывает усилие на переключающий рычаг или соответственно на защелку, и вместе с тем через бугель на ручку механизма переключения, которая при включении, пройдя через мертвую точку, теперь стабильно удерживается в положении включения. Это усилие поддерживается благодаря тому, что защелка удерживается на защелкивающейся кромке полувала. Энергия натяжения первого пружинного элемента, таким образом, накапливается. Только при расцеплении защелки накопленная энергия, т.е. усилие пружины первого пружинного элемента, заставляет защелку или соответственно переключающий рычаг вращаться, чтобы через соединительную муфту разомкнуть электрическую цепь в линейном защитном автомате. Т.е. через закрепляемую на переключающем рычаге механизма переключения соединительную муфту можно привести в действие соответствующий механизм переключения включенного линейного защитного автомата. Ручка механизма переключения устройства защиты от тока утечки, которая в состоянии включения обычно удерживается в своем положении силой тяги в бугеле, может теперь, под действием слабой пружины ручки, снова переместиться в свое положение выключения.

Далее изобретение поясняется более подробно на не являющихся исключительными примерах осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Показано:

Фиг.1 - механизм переключения защитного выключателя разностного тока в положении «включено»;

Фиг.2 - механизм переключения защитного выключателя разностного тока в положении «выключено»;

Фиг.3 - механизм переключения устройства защиты от тока утечки в положении «включено» с направляющим рычагом;

Фиг.4 - механизм переключения защитного выключателя разностного тока в положении «включено» с классическим электромагнитным расцепителем;

Фиг.5 - механизм переключения устройства защиты от тока утечки в положении «включено» с компактным электромагнитным расцепителем;

Фиг.6 - изображение в перспективе механизма переключения защитного выключателя разностного тока в положении «включено»;

Фиг.7 - изображение в перспективе механизма переключения устройства защиты от тока утечки в положении «включено» с компактным электромагнитным расцепителем и направляющим рычагом;

Фиг.8 - изображение в перспективе контрольной кнопки, контрольного пружинного элемента, первого пружинного элемента, а также контрольного сопротивления.

На фиг. 1 представлен механизм переключения 1 защитного выключателя разностного тока 30, т.е. DI-блока, в положении включения. Механизм переключения 1 расположен на несущей плате 2. Защелка 7 соединена через примыкающий с возможностью вращения к защелке бугель 4 с ручкой 3 механизма переключения 1. Первый конец 5 бугеля 4 соединен с возможностью вращения с ручкой 3, в то время как второй конец 6 бугеля соединен с возможностью вращения с примыкающей защелкой. Защелка 7 имеет на своей верхней торцевой стороне паз 8, в котором удерживается с возможностью перемещения цапфа 10 переключающего рычага 9 механизма переключения 1. Цапфа 10 переключающего рычага 9 расположена на расстоянии от оси вращения переключающего рычага 9 на переключающем рычаге 9. При повороте защелки 7 цапфа 10 перемещается в пазу 8 защелки 7, так что переключающий рычаг 9 вращается. Нижний конец 13 защелки 7 захватывает в положении включения механизма переключения 1 защелкивающуюся кромку 12 установленного с возможностью вращения полувала 11. Т.е. при переходе механизма переключения 1 из положения выключения в положение включения нижний конец 13 защелки 7 остается висеть на защелкивающейся кромке 12 полувала 11. Т.е. когда ручка 3 при включении механизма переключения 1 вращается, она тянет с собой через бугель 4 защелку 7. Так как защелка 7 своим нижним концом 13 остается висеть на защелкивающейся кромке 12 полувала 11, она также ведет с собой в своем пазу 8 за верхний конец цапфу 10 переключающего рычага 9. Переключающий рычаг 9 и вместе с ним закрепляемая на переключающем рычаге 9 соединительная муфта для соединения с линейным защитным автоматом вращаются, так что включению линейного защитного автомата больше ничто не препятствует. Ручка 3 при этом передвигается через мертвую точку в свое положение включения, где она и остается, так как сила тяги в бугеле 4 теперь, после перехода мертвой точки, выгодным образом действует на ручку 3 с обратным крутящим моментом.

В случае тока утечки механизм переключения 1 расцепляется. Это означает, что полувал 11 вращается непоказанным электромагнитным расцепителем вокруг оси его вращения, при этом защелкивающаяся кромка 12 защелки 7, которая в процессе переключения зацепилась за защелкивающуюся кромку 12 полувала 11, снова отцепляется. Свободная защелка 7 теперь не может больше поддерживаться крутящим моментом, созданным при включении, и больше не мешает тому, чтобы переключающий рычаг 9 с помощью первого пружинного элемента 14, предпочтительно торсионной пружины, снова вернулся в свое положение выключения. Через закрепляемую соединительную муфту можно привести в действие соответствующий механизм переключения включенного линейного защитного автомата. Ручка 3, которая в состоянии включения обычно удерживается в своем положении силой тяги в бугеле 4, может теперь, под действием слабой пружины ручки, снова переместиться в свое положение выключения. Положение выключения механизма переключения 1 защитного выключателя разностного тока представлено на фиг. 2.

Механизм переключения 1 имеет соединенный с переключающим рычагом 9 первый пружинный элемент 14, который может упруго деформироваться при движении переключающего рычага 9. При включении механизма переключения 1, т.е. при перемещении ручки 3 из положения выключения в положение включения, первый пружинный элемент 14 растягивается или соответственно испытывает упругую деформацию. Благодаря перемещению ручки 3 из положения выключения в положение включения, перемещаются бугель 4 и вместе с ним защелка 7. Благодаря перемещению защелки затем вращается переключающий рычаг 9 механизма переключения 1.

Такого рода механизм переключения 1 может просто путем натяжения первого пружинного элемента 14 накапливать энергию и использовать ее для перемещения переключающего рычага подсоединенного через соединительную муфту линейного защитного автомата. Кроме того, такого рода механизм переключения 1 может иметь простую и компактную конструкцию. Т.е. механизм переключения 1 просто путем перемещения ручки 3 механизма переключения 1 может накапливать энергию пружины и использовать ее при определении тока утечки и связанном с ним отключении через электрический или электромагнитный пусковой элемент для того, чтобы через закрепляемую на переключающем рычаге 9 соединительную муфту активировать механизм переключения установленного линейного защитного автомата и тем самым размыкать электрическую цепь. Угол вращения и крутящий момент переключающего рычага 9 механизма переключения 1 отрегулированы в зависимости от данного линейного защитного автомата. Такого рода механизм переключения 1 может иметь достаточно компактную конструкцию, в частности его максимальная ширина может равняться ширине одного составного блока.

Несущая плата 2 представляет собой боковой элемент корпуса защитного выключателя разностного тока 30, в котором расположен механизм переключения 1.

На фиг. 3 представлен механизм переключения 1 устройства защиты от тока утечки 30 в положении включения, причем механизм переключения дополнительно имеет направляющий рычаг 17. Этот механизм переключения 1 предназначен для устройства защиты от тока утечки, т.е. для FI-блока. Направляющий рычаг 17 установлен концентрично полувалу 11, причем направляющий рычаг 17 и полувал 11 соединены друг с другом. С помощью направляющего рычага 17 можно приводить в действие полувал 11 с помощью различных электромагнитных расцепителей. Классический электромагнитный расцепитель 16а представлен на фиг. 4. Этот классический электромагнитный расцепитель 16а давит снизу на полувал 11, чтобы повернуть его, в соответствии с фиг. 4, в направлении часовой стрелки. Благодаря этому защелкивающаяся кромка 12 отцепляет нижний конец 13 защелки, так что она более не может поддерживаться действующим на нее крутящим моментом. То же самое происходит при использовании компактного электромагнитного расцепителя 16b, как представлено на фиг. 5. Однако толкатель компактного электромагнитного расцепителя 16b давит на полувал сверху, чтобы повернуть его также в соответствии с фиг. 5 в направлении часовой стрелки. Компактный электромагнитный расцепитель 16b расположен непосредственно под ручкой 3 механизма переключения 1. При использовании компактного электромагнитного расцепителя 16b применяется направляющий рычаг 17. Он представляет собой многофункциональный направляющий рычаг 17. Т.е. многофункциональный направляющий рычаг 17, с одной стороны, имеет задачу, чтобы при приведении в действие электромагнитного расцепителя 16b, причем скрытый толкатель электромагнитного расцепителя 16b давит на направляющий рычаг вниз, полувал 11 вращался, и вместе с тем приводился в действие механизм переключения 1. С другой стороны, верхнее плечо 17а направляющего рычага электромагнитного расцепителя 16b после срабатывания нажимается переключающим рычагом 9 влево, т.е. в направлении от ручки 3 механизма переключения 1, и благодаря этому невозвращающийся самостоятельно в свое исходное положение толкатель электромагнитного расцепителя 16b нажимается нижним плечом 17b направляющего рычага 17, приходя в свое исходное положение, не препятствуя при этом вращению (по часовой стрелке) полувала 11, который должен быть повернут для обратного защелкивания.

Совместимость с различными существующими системами расцепителей 16a, 16b обеспечивается благодаря тому, что полувал 11 можно приводить в действие как слева снизу толкателем классического электромагнитного расцепителя 16а, так и справа сверху через направляющий рычаг 17 толкателем компактного электромагнитного расцепителя 16b.

На фиг.6 показано изображение в перспективе механизма переключения защитного выключателя разностного тока в положении включения механизма переключения 1. Полувал 11 может вращаться непоказанным классическим электромагнитным расцепителем 16а, чтобы отцепить нижний конец защелки 7. На фиг. 7 показано изображение в перспективе механизма переключения 1 устройства защиты от тока утечки 30 в положении включения механизма переключения 1, причем механизм переключения 1 имеет компактный электромагнитный расцепитель 16b и направляющий рычаг 17. Полувал 11 вращается толкателем компактного электромагнитного расцепителя 16b, расположенным непосредственно под ручкой 3 и бугелем 4. Над компактным электромагнитным расцепителем 16b бугель 4 имеет в положении включения механизма переключения 1 горизонтальный участок, так что компактный электромагнитный расцепитель 16b просто может быть вынут из механизма переключения 1 или соответственно из устройства защиты от тока утечки 30, без необходимости демонтажа других составных частей механизма переключения 1.

На фиг. 8 представлено изображение в перспективе контрольной кнопки 18, контрольного пружинного элемента 19, первого пружинного элемента 14, а также контрольного сопротивления 23 механизма переключения 1. Контрольный пружинный элемент 19 здесь выполнен в виде контрольной пластинчатой пружины. Контрольный пружинный элемент 19 контрольной кнопки 18 перемещается с одной стороны двумя цилиндрическими элементами 20, здесь двумя цапфами, которые прижимают контрольный пружинный элемент 19 к соединительной клемме механизма переключения 1. Контрольная кнопка 18, предпочтительным образом, с целью экономии места расположена внутри механизма переключения 1. При этом контрольная кнопка 18 расположена, предпочтительным образом, между ручкой 3 и переключающим рычагом 9 механизма переключения 1 на несущей плате 2.

Контрольная кнопка 18 нажимает на контрольный пружинный элемент 19, который одновременно является возвратным элементом и контактным элементом. Острие контрольного пружинного элемента 19 при нажатии контрольной кнопки 19 касается подвижной полки 14а первого пружинного элемента 14, которая выполнена здесь в виде торсионной пружины, переключающего рычага 9, при условии, что он находится в своем положении включения, и замыкает таким образом контрольную электрическую цепь. Пластинчатая пружина 19 не доходит до подвижной полки 14а первого пружинного элемента 14 переключающего рычага 9, если переключающий рычаг 9 находится в положении выключения. Замыкание контрольной электрической цепи при выключенном механизме переключения 1 невозможно. Непосредственно после замыкания электрической цепи она снова немедленно размыкается, так как контрольный ток приводит к тому, что механизм переключения 1 срабатывает, а переключающий рычаг 9 и вместе с ним подвижная полка 14а переводятся в свое положение выключения.

Первый пружинный элемент 14 переключающего рычага 9 механизма переключения 1 имеет защелкивающийся щиток 21 для установки контактного элемента 22, здесь в виде так называемой ножки, которая находится на расположенном в механизме переключения 1 контрольном сопротивлении 23. Т.е. контрольная электрическая цепь продолжает оставаться замкнутой, в то время как первый пружинный элемент 14 переключающего рычага 9 опирается на небольшой защелкивающийся щиток 21, который служит для того, чтобы можно было дополнительно установить контрольное сопротивление 23 после полного монтажа механизма переключения 1, включая несущую плату 2 и закрытую крышку, путем защелкивания ножки 22 контрольного сопротивления 23. Это дает то преимущество, что множество вариантов механизмов переключения не продолжает увеличиваться за счет бесчисленного разнообразия контрольных сопротивлений 23. В частности, защелкивание как процесс монтажа осуществляется просто и дешево, при этом не требуется дополнительный инструмент, как, например, при использовании обжимаемых контактов, обжатии или пайке.

Список позиций

1 механизм переключения

2 несущая плата

3 ручка

4 бугель

5 первый конец бугеля

6 второй конец бугеля

7 защелка

8 паз в защелке

9 переключающий рычаг

10 цапфа

11 полувал

12 защелкивающаяся кромка

13 конец защелки

14 первый пружинный элемент

14а подвижная полка первого пружинного элемента

15 второй пружинный элемент

16а классический электромагнитный расцепитель

16b компактный электромагнитный расцепитель

17 направляющий рычаг

17a верхнее плечо направляющего рычага

17b нижнее плечо направляющего рычага

18 контрольная кнопка

19 контрольный пружинный элемент

20 цилиндрические элементы

21 защелкивающийся щиток

22 контактный элемент

23 контрольное сопротивление

30 устройство защиты от тока утечки

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и упрощение устройства. Настоящее изобретение касается механизма переключения (1) устройства защиты от тока утечки (30) для включения линейного защитного автомата, расположенного на несущей плате (2), имеющего установленную с возможностью вращения ручку (3), соединенный с ручкой (3) бугель (4), причем первый конец (5) бугеля (4) расположен вне оси вращения ручки (3) на ручке (3), и примыкающую к второму концу (6) бугеля (4) защелку (7), которая имеет направляющий паз (8) для перемещения цапфы (10) установленного с возможностью вращения переключающего рычага (9) механизма переключения (1), имеющего установленный с возможностью вращения полувал (11) с защелкивающейся кромкой (12), причем защелкивающаяся кромка (12) предназначена для захвата конца (13) защелки (7), имеющей соединенный с защелкой (7) и/или с переключающим рычагом (9) первый пружинный элемент (14), который может упруго деформироваться при движении защелки (7) и/или переключающего рычага (9). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Механизм переключения (1) устройства защиты от тока утечки (30) для включения линейного защитного автомата, расположенный на несущей плате (2), имеющий установленную с возможностью вращения ручку (3), соединенный с ручкой (3) бугель (4), причем первый конец (5) бугеля (4) расположен вне оси вращения ручки (3) на ручке (3), и примыкающую ко второму концу (6) бугеля (4) защелку (7), которая имеет направляющий паз (8) для перемещения цапфы (10) установленного с возможностью вращения переключающего рычага (9) механизма переключения (1), имеющего установленный с возможностью вращения полувал (11) с защелкивающейся кромкой (12), причем защелкивающаяся кромка (12) предназначена для захвата конца (13) защелки (7), имеющей соединенный с защелкой (7) и/или с переключающим рычагом (9) первый пружинный элемент (14), который может упруго деформироваться при движении защелки (7) и/или переключающего рычага (9).

2. Механизм переключения по п.1, отличающийся тем, что механизм переключения (1) имеет закрепляемую на переключающем рычаге (9) соединительную муфту, для включения механизма переключения (1) линейного защитного автомата.

3. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что несущая плата (2), по меньшей мере, частично, представляет собой элемент корпуса устройства защиты от тока утечки (30).

4. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что механизм переключения (1) имеет второй пружинный элемент (15), который соединен с установленным с возможностью вращения полувалом (11).

5. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что механизм переключения (1) имеет, по меньшей мере, один электромагнитный расцепитель (16а, 16b), имеющий установленный с возможностью перемещения толкатель для приведения в действие полувала (11).

6. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что механизм переключения (1) имеет соединенный с полувалом (11) направляющий рычаг (17), установленный концентрично полувалу (11) механизма переключения (1).

7. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что бугель (4), по меньшей мере, на отдельных участках имеет L-образную форму.

8. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что соединительная муфта имеет захват.

9. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что механизм переключения (1) имеет контрольную кнопку (18) с контрольным пружинным элементом (19), в частности контрольной пластинчатой пружиной.

10. Механизм переключения по п.9, отличающийся тем, что контрольный пружинный элемент (19) перемещается с одной стороны, по меньшей мере, одной цилиндрической цапфой (20), которая прижимает контрольный пружинный элемент (19) к соединительной клемме механизма переключения (1).

11. Механизм переключения по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый пружинный элемент (14) переключающего рычага (9) имеет защелкивающийся щиток (21) для установки контактного элемента (22), который находится на расположенном в механизме переключения (1) контрольном сопротивлении (23).

12. Устройство защиты от тока утечки для включения линейного защитного автомата, отличающееся тем, что устройство защиты от тока утечки (30) имеет механизм переключения (1) по одному из пп.1-11.

13. Устройство защиты от тока утечки по п.12, отличающееся тем, что устройство защиты от тока утечки (30) имеет, по меньшей мере, один электромагнитный расцепитель (16а, 16b), имеющий установленный с возможностью перемещения толкатель, преобразователь суммарного тока, электрические кабели и соединительные клеммы для электрических кабелей.

14. Система, имеющая устройство защиты от тока утечки и расположенный рядом с устройством защиты от тока утечки линейный защитный автомат, отличающаяся тем, что устройство защиты от тока утечки (30) выполнено по п.12 или 13, причем между устройством защиты от тока утечки (30) и линейным защитным автоматом предусмотрена соединительная муфта, через которую, по меньшей мере, временно могут соединяться переключающий рычаг (9) механизма переключения (1) устройства защиты от тока утечки (30) и переключающий рычаг линейного защитного автомата.