АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ДУГОГАСИТЕЛЬНЫМ БАРЬЕРОМ Российский патент 2018 года по МПК H01H71/02 

Настоящее изобретение относится к области электроустановок и, в частности, автоматических выключателей с дугогасительным барьером.

Как известно, автоматический выключатель включает в себя электрическую цепь, которая содержит по меньшей мере два коммутирующих элемента, из которых по меньшей мере один является подвижным с возможностью перемещения из открытого положения в закрытое и обратно. В открытом положении два коммутирующих элемента расположены на расстоянии друг от друга, а электрическая цепь автоматического выключателя разомкнута. Наоборот, в закрытом положении два коммутирующих элемента контактируют друг с другом, а электрическая цепь автоматического выключателя замкнута. Определенные типы автоматических выключателей, например, автоматические выключатели в литом корпусе, для гашения дугового разряда, возникающего при замыкании/размыкании электрической цепи выключателя, имеют так называемую деионизационную ячейку, встроенную во внутреннюю камеру автоматического выключателя, называемую «дугогасительной камерой».

Параметр, характеризующий работу автоматического выключателя - это так называемая отключающая способность, определяемая как максимальный ток короткого замыкания, при котором автоматический выключатель способен произвести отключение при рабочем напряжении не более трех раз без получения повреждений или нарушения защитных характеристик выключателя. Сила тока отключающей способности значительно выше (на несколько порядков) максимального номинального тока автоматического выключателя. Максимальный номинальный ток - еще один характерный параметр, который определяется как максимальный ток, который автоматический выключатель может выдерживать неограниченное время.

Отключающая способность зависит от особенностей конструкции автоматического выключателя, например, его размера, размера деионизационной ячейки и дугогасительной камеры, а также от наличия элементов, способных погасить дуговой разряд, например, ферромагнитных элементов, описанных в европейском патенте ЕР 1998349 А1.

Задачей настоящего изобретения является создание решения, которое позволяет улучшить производительность автоматического выключателя в части его отключающей способности.

Эта задача решается в автоматическом выключателе, в общем определенном в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления предлагаемого автоматического выключателя определены в прилагаемых зависимых пунктах формулы изобретения.

Суть изобретения станет более ясной из следующего описания частного варианта осуществления, проиллюстрированного посредством неограничивающего примера в сопровождающих чертежах, где:

- Фиг. 1 является трехмерным видом варианта осуществления автоматического выключателя;

- Фиг. 2 является видом сбоку в плане автоматического выключателя на фиг. 1, где первый и второй корпусы соединены вместе;

- Фиг. 3 является трехмерным видом автоматического выключателя на фиг. 1, на которой главным образом показана верхняя часть автоматического выключателя;

- Фиг. 4 является видом сбоку в разрезе первого возможного варианта осуществления автоматического выключателя на фиг. 1;

- Фиг. 5 является видом сбоку в разрезе автоматического выключателя на фиг. 4, на которой первый и второй корпусы показаны раздельно;

- Фиг. 6 является трехмерным видом первого корпуса автоматического выключателя на фиг. 1;

- Фиг. 7 является трехмерным видом второго корпуса варианта осуществления автоматического выключателя на фиг. 4, где показаны несколько подвижных дугогасительных барьеров;

- Фиг. 8 является видом в плане, на котором соответственно показаны первое плечо, второе плечо и подвижный дугогасительный барьер автоматического выключателя на фиг. 1, где перечисленные выше элементы представлены в первой рабочей конфигурации;

- Фиг. 9 является видом в плане, на котором показаны первое плечо, второе плечо и подвижный дугогасительный барьер автоматического выключателя на фиг. 8, где перечисленные выше элементы представлены во второй рабочей конфигурации;

- Фиг. 10 является видом в плане, на котором показаны первое плечо, второе плечо и подвижный дугогасительный барьер на фиг. 8, где перечисленные выше элементы представлены в третьей рабочей конфигурации;

- Фиг. 11 является трехмерным видом неполного сечения второго плеча и подвижного дугогасительного барьера на фиг. 8-10, где второе плечо и подвижный барьер представлены в конфигурациях на фиг. 8 и 9;

- Фиг. 12 является трехмерной проекцией первого варианта осуществления второго корпуса на фиг. 7, содержащего несколько подвижных дугогасительных барьеров, которые при этом показаны в первом рабочем положении;

- Фиг. 13 является трехмерным видом корпуса на фиг. 7, где подвижные дугогасительные барьеры показаны во втором рабочем положении; и

- Фиг. 14 является трехмерным видом второго варианта осуществления второго корпуса на фиг. 7, содержащего несколько подвижных дугогасительных барьеров, которые при этом показаны в первом рабочем положении;

- Фиг. 15 является видом в плане корпуса на фиг. 14, где подвижные дугогасительные барьеры показаны во втором рабочем положении.

На фигурах идентичные ссылочные позиции обозначают идентичные или технически эквивалентные элементы.

Со ссылкой на приложенные чертежи вариант осуществления автоматического выключателя, не имеющий ограничительного характера, в целом обозначается позицией 1. В частном варианте осуществления изобретения на фиг. 1 автоматический выключатель (1) представляет собой, например, автоматический выключатель в литом корпусе. Автоматический выключатель в литом корпусе, в отличие от автоматического выключателя «открытого исполнения», имеет корпус из изоляционного материала, который служит для защиты от внешних воздействий, а также опорой для внутренних контуров и механизмов автоматического выключателя и выводов для подключения к внешней линии и цепям нагрузки.

В настоящее время автоматические выключатели в литом корпусе обычно используются в качестве предохранительных устройств в электрораспределительных системах, промышленной автоматике и зонах повышенной ответственности для прерывания электрической цепи, например, с силой тока до 3200 А. Некоторые производители данной отрасли поставляют на рынок различные типы автоматических выключателей в литом корпусе с различными функциями, поскольку, например, на рынке могут требоваться различные типы автоматических выключателей в литом корпусе как с релейной защитой по внутреннему дифференциальному току, так и без нее. Например, один из типов автоматического выключателя в литом корпусе - автоматический размыкатель с магнитно-термической системой отключения, которая на практике содержит исключительно электромеханические элементы. Другой тип автоматического выключателя в литом корпусе -автоматический выключатель с электронной системой отключения, которая сблокирована с электронным средством управления.

В примере, проиллюстрированном на фигурах и подробно описанном далее, автоматический выключатель (1) представляет собой многополюсный автоматический выключатель, в частном случае - трехполюсный автоматический выключатель. В альтернативном варианте осуществления изобретения автоматический выключатель (1) представляет собой четырехполюсный автоматический выключатель. В тоже время нижеследующее описание также верно для автоматических выключателей с другим количеством полюсов, например, однополюсных или двухполюсных.

В дальнейшем без ограничения будет подразумеваться вариант автоматического выключателя (1), проиллюстрированного на чертежах, многополюсного в литом корпусе.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 и в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, не имеющим ограничительного характера, автоматический выключатель (1) содержит первый корпус (10) из электроизоляционного материала, например, сырого каучука, и второй корпус (20), соединенный с первым корпусом (10), также выполненный из электроизоляционного материала, например, сырого каучука. Корпуса (10) и (20) выполняются как две отдельные детали, например, литьевым формованием. В упомянутом выше предпочтительном варианте осуществления изобретения со ссылкой на фиг. 5, автоматический выключатель (1) содержит по меньшей мере один крепежный элемент (31, 32), выполненный с возможностью крепления и поддерживания первого корпуса (10) и второго корпуса (20), составляющих единое целое. Предпочтительно использование нескольких крепежных элементов (31, 32). В предлагаемом варианте осуществления изобретения по меньшей мере один крепежный элемент (31, 32), выполненный с возможностью съемного соединения двух корпусов (10) и (20), при этом в качестве крепежа могут использоваться один или более винтов (31, 32) или одна и более пар винтов (31, 32). В альтернативном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один крепежный элемент (31, 32) является несъемным и может представлять собой по меньшей мере одну заклепку. В примере, проиллюстрированном на чертежах, несколько крепежных элементов имеют форму винтов или пар винтов (31), проходящих через первый корпус (10) и вставленных в соответствующие установочные места (42) на втором корпусе (20), а также имеет форму винтов или пар винтов (32), проходящих через второй корпус (20) и вставленных в соответствующие установочные места (41) на первом корпусе (10).

В одном из вариантов осуществления изобретения первый корпус (10) содержит первый участок (11) корпуса и второй участок (12) корпуса, выполненные как две отдельные детали, например, способом литьевого формования, и соединенные вместе. Второй участок (12) корпуса функционально связывает первый участок (11) корпуса и второй корпус (20). В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый корпус (10) содержит крышку (13), съемно связанную с участком (11) первого корпуса. Так, крышка (13) крепится к первому участку (11) корпуса с помощью винтов, которые проходят через крышку (13) и вставляются в соответствующие установочные места первого участка (11) корпуса.

Со ссылкой на фиг. 6, в одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения первый корпус (10) содержит переднюю панель (4) и противоположную ей заднюю панель (5), при этом со стороны упомянутой задней панели (5) к первому корпусу (10) крепится второй корпус (20). Применительно к настоящему описанию «передняя панель» означает панель первого корпуса (10), которая при нормальной эксплуатации автоматического выключателя направлена на оператора и противоположна стене крепления, например, стене, на которой висит электрическая панель. В предпочтительном варианте осуществления без ограничения задняя панель (5) первого корпуса (10) имеет выступающий участок (6) и утопленный участок (7), образующие ступеньку, а второй корпус (20) расположен над упомянутым выступающим участком (6) в утопленном участке (7) для соответствия форме упомянутой ступеньки и придания общей наружной формы прямоугольного параллелепипеда сборке, состоящей из первого корпуса (10) и второго корпуса (20). Кроме того, второй корпус (20) в предпочтительном варианте осуществления имеет форму полусферы с четырехгранной горизонтальной плоскостью или в целом четырехугольную форму.

Автоматический выключатель (1) дополнительно содержит ручной аппарат (3) управления, например, поворотный рычаг (3) управления. На ручном аппарате (3) управления можно попеременно менять два положения: рабочее разомкнутое положение и рабочее замкнутое положение автоматического выключателя (1) в литом корпусе. Например, ручной аппарат (3) управления проходит через отверстие в первом корпусе (10). В предпочтительном варианте осуществления ручной аппарат (3) управления выступает из передней панели (4) первого корпуса (10). Ручной аппарат (3) управления может быть приведен в действие моторизованным устройством, подключенным к автоматическому выключателю в литом корпусе, например, как показано на фиг. 5 Европейского патента ЕР 2001036 В1.

Ручной аппарат (3) управления функционально связан с исполнительным механизмом, который установлен и зафиксирован внутри первого корпуса (10) и выполнен с возможностью определения переключения автоматического выключателя (1) между двумя рабочими положениями «разомкнут/замкнут». Специалисты в отрасли знакомы с различными типами исполнительных механизмов, которые можно использовать в автоматических выключателях (1), и по этой причине здесь не будем подробно останавливаться на этом механизме. Как правило, исполнительный механизм может включать в себя рычаги, упругие элементы, тяги, а также роторный исполнительный механизм (15) (показан на фиг. 8-10), например, описанный в Европейском патенте ЕР 2259278 В1 и др. В дальнейшем под поз. 15 будет подразумеваться исполнительный механизм в сборе посредством ссылки на одну из его частей.

Со ссылкой на фиг. 8-10 автоматический выключатель (1) содержит по меньшей мере одно первое плечо (С1), которое содержит по меньшей мере один первый коммутирующий элемент (Р1) и по меньшей мере один первый опорный элемент (S1) первого коммутирующего элемента (Р1), по меньшей мере один первый вывод (Т1), электрически соединенный с первым опорным элементом (S1) или встроенный в него. Исполнительный механизм (15) первого опорного элемента (S1) выполнен с возможностью перемещения первого опорного элемента (S1) для перемещения первого коммутирующего элемента (Р1) из нейтрального положения (см. фиг. 8) в рабочее положение (см. фиг. 9) и обратно.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения первый коммутирующий элемент (Р1) и второй коммутирующий элемент (Р2) представляют собой пластины и изготовлены из материала с высокой проводимостью, например, спеченного сплава серебра.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, не имеющем ограничительного характера, первый корпус (10) содержит и поддерживает первое плечо (С1) и исполнительный механизм (15). Другими словами, первый корпус (10) выполняет функцию опоры для первого плеча (С1) и исполнительного механизма (15).

Кроме того, автоматический выключатель (1) содержит второе плечо (С2), которое содержит по меньшей мере один второй коммутирующий элемент (Р2), выполненный с возможностью связи с первым коммутирующим элементом (Р1), когда он находится в рабочем положении, по меньшей мере один второй опорный элемент (S2) второго коммутирующего элемента (Р2) и по меньшей мере один второй вывод (Т2), электрически соединенный со вторым опорным элементом (S2) или встроенный в него. Как видно из фиг. 7, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, не имеющем ограничительного характера, второй корпус (20) содержит и поддерживает второе плечо (С2). Другими словами, второй корпус (20) выполняет функцию опоры для второго плеча (С2).

Необходимо отметить, что несмотря на предусмотренное в варианте осуществления изобретения разделение корпуса автоматического выключателя (1) на первый корпус (10) и второй корпус (20), и наличие первого плеча (С1) в первом корпусе (10), а второго плеча (С2) во втором корпусе (20) является предпочтительным, данное описание не ограничивается рамками частного варианта исполнения корпуса, поскольку может относиться также к автоматическим выключателям в литом цельном корпусе или даже автоматическим выключателям открытого типа.

Автоматический выключатель (1) дополнительно содержит подвижный барьер (60) или подвижный дугогасительный барьер (далее указывается как «подвижный барьер»), электроизоляционный и выполненный с возможностью перемещения между:

- первым рабочим положением, проиллюстрированным на фиг. 8, 9 и 11, в котором подвижный барьер (60) обеспечивает контакт между вторым коммутирующим элементом (Р2) и первым коммутирующим элементом (Р1), как показано на фиг. 9; и

- вторым рабочим положением, проиллюстрированным на фиг. 10, в котором подвижный барьер (60) по меньшей мере частично функционально размещается между первым коммутирующим элементом (Р1) и вторым коммутирующим элементом (Р2) для гашения дугового разряда, развивающегося между упомянутыми элементами (P1, Р2), в момент перехода коммутирующего элемента (P1) из рабочего положения в нейтральное. По этой причине подвижный барьер (60) также именуется «подвижным дугогасительным барьером». Применительно к настоящему описанию выражение «гашение дугового разряда» приравнивается к понятиям «отклонение, растяжение, разделение и/или прерывание дугового разряда» с целью ускорения затухания дугового разряда.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) выполнен из электроизоляционного материала, например, полиамида, предпочтительно армированного стекловолокном. В более предпочтительном варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) выполнен из электроизоляционного и самозатухающего материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, упомянутый электроизоляционный материал дополняется газификационным агентом, например, фосфором, т.е. таким материалом, который под воздействием высоких температур (например, таких, как внутри автоматического выключателя и вблизи коммутирующих элементов при дуговом разряде) выделяет газ, способствующий гашению дугового разряда.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения для поворота из упомянутого первого рабочего положения во второе рабочее положение и обратно.

В варианте, проиллюстрированном на примере, автоматический выключатель (1) является многополюсным, при этом по меньшей мере одно первое плечо (С1) и по меньшей мере одно второе плечо (С2) содержат несколько плеч, каждое из которых соотносится с соответствующей фазой электрического тока в автоматическом выключателе (1). Для многополюсных автоматических выключателей (1) удобно, когда исполнительный механизм (15) является общим для разных плеч и управляется общим исполнительным элементом (3). Если автоматический выключатель (1) является многополюсным, то в предпочтительном варианте осуществления автоматический выключатель (1) содержит несколько подвижных барьеров (60), каждый из которых соотносится с соответствующей фазой электрического тока в автоматическом выключателе (1). В предпочтительном варианте осуществления изобретения подвижные барьеры (60) могут перемещаться независимо друг от друга.

В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фиг. 8 и 9, первый опорный элемент (S1) представляет собой электропроводный рычаг, прямо или опосредованно подвешиваемый на шарнире с возможностью вращения на первый корпус (10) и вращающийся вокруг оси вращения между двумя положениями, находящимися под углом друг к другу и соответствующими нейтральному положению (см. фиг. 8) и рабочему положению (см. фиг. 9) первого коммутирующего элемента (Р1). Очевидно, что упомянутые положения соответствуют соответственно разомкнутому рабочему и замкнутому рабочему положению автоматического выключателя (1). В предпочтительном варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 8-13, ось вращения подвижного барьера (60) и ось вращения первого опорного элемента (S1) параллельны друг другу.

Например, первый опорный элемент (S1) представляет собой токопроводящий рычаг, выполненный, например, из меди и связанный с исполнительным механизмом (15), причем последний подвешивается на шарнире с возможностью вращения на первый корпус (10), опирается на него и выполнен из электроизоляционного материала. Можно предусмотреть, чтобы упомянутая связь между токопроводящим рычагом и исполнительным механизмом (15) во всех случаях известным способом обеспечивала возможность остаточного движения поворотного рычага и, следовательно, первого опорного элемента (S1) относительно исполнительного механизма (15), например, для компенсации износа коммутирующих элементов (P1, Р2) или компенсации смещения.

Для варианта с несколькими первыми плечами (С1) каждое из них оснащается первым опорным элементом (S1), а все первые опорные элементы (S1) в предпочтительном варианте осуществления привязываются к одному исполнительному механизму (15).

Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 8-10, предусматривает также, что первое плечо (С1) содержит токоотвод (18), выполненный, например, из меди, и у которого оконечный участок, например, имеет сквозное отверстие, являющееся первым выводом (Т1). Например, вывод (Т1) является частью вывода, не показанного на чертежах, или электрически соединен с ним. В предпочтительном варианте осуществления изобретения токоотвод (18) электрически соединен с первым опорным элементом (S1) посредством гибкого токопроводящего шнура (16) напрямую или через промежуточную токопроводящую крепежную пластину (17), к которой приваривается упомянутый шнур (16). В последнем случае токопроводящая крепежная пластина (17) может крепиться к токоотводу (18) заклепками.

Применительно к нижеследующему описанию под «токоотводом» подразумевается токоотвод с таким сечением, которое обеспечивает ему определенную жесткость в противоположность относительно гибким токоотводам, например, проводам, кабелям или шнурам, при этом предпочтительным является четырехугольное сечение токоотвода или, что еще лучше, прямоугольное.

Со ссылкой на фиг. 8-11 в предпочтительном варианте осуществления автоматического выключателя, не имеющем ограничительного характера, второй опорный элемент (S2) содержит подвижный рычаг (27), выполненный, например, из меди, с возможностью вращения второго коммутирующего элемента (Р2) относительно первого коммутирующего элемента (Р1) отталкивающей силой, возникающей при прохождении тока высокой плотности через плечи (С1, С2), например, при коротком замыкании, и который в любом случае выше номинального тока для автоматического выключателя (1). Применительно к нижеследующему описанию под «отталкивающей силой» подразумевается физическое явление, которое при соединенных коммутирующих элементах (P1, Р2), через которые проходит ток высокой плотности, вызывает взаимодействие токов рычага (27) и элемента (S1) и их удаление друг от друга при прохождении токов высокой плотности в противоположных направлениях.

В соответствии с описанным выше вариантом осуществления изобретения, второй опорный элемент (S2) дополнительно содержит по меньшей мере один упругий элемент (26), приводящий в действие подвижный рычаг (27) силами сжатия или растяжения и в нормальных условиях работы автоматического выключателя (1) выполненный с возможностью удержания второго коммутирующего элемента (Р2) на минимальном расстоянии от первого коммутирующего элемента (Р1), если последний находится в рабочем положении, проиллюстрированном на фиг. 9. В предпочтительном варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) выполнен с возможностью воздействия на подвижный рычаг (27) работой по меньшей мере одного упругого элемента (26), который при воздействии на подвижный рычаг (27) стремится удержать второй коммутирующий элемент (Р2) на минимальном расстоянии от первого коммутирующего элемента (Р1). В свою очередь подвижный рычаг (27) выполнен с возможностью прерывания контакта с подвижным барьером (60), чтобы последний оставался в первом рабочем положении (фиг. 8, 9, 11). Следует отметить, что в упомянутом выше варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения подвижным рычагом (27) из первого во второе рабочее положение и обратно.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения ось вращения подвижного барьера (60) и ось вращения подвижного рычага (27) параллельны друг другу.

В вариантах осуществления изобретения, проиллюстрированных на фиг. 4-5, 7-13, второй опорный элемент (S2) содержит два упругих элемента (26), в частности, две металлические винтовые пружины, воздействующие на подвижный рычаг (27) силой сжатия. В описанных вариантах осуществления изобретения второй опорный элемент (S2) содержит неподвижный токоотвод (28), выполненный, например, из меди, в данном случае являющийся неотъемлемой частью второго корпуса (20), и подвижный рычаг (27), подвешенный на шарнирах с возможностью поворота на неподвижном токоотводе (28). В примере, проиллюстрированном на чертежах, оконечный участок неподвижного токоотвода (28) выполняет роль второго вывода (Т2). Например, второй вывод (Т2) является частью вывода автоматического выключателя (1), не показанного на чертежах, или электрически соединен с ним.

Например, подвижный рычаг (27) подвешивается на шарнире с возможностью поворота на шпильке (39), в примере имеющей раздвоенный оконечный участок, что проиллюстрировано на фиг. 4 и 5, и при этом расположен по обе стороны от шпильки (39). В предпочтительном варианте осуществления изобретения шпилька (39) выполнена из меди. В предлагаемом варианте осуществления изобретения неподвижный токоотвод (28) согнут, таким образом образуя первое углубление для установки шпильки (39), которая может опираться на неподвижный токоотвод (28) или крепиться к нему и которая, согласно примеру, удерживается на месте подвижным рычагом (27) и по меньшей мере одним упругим элементом (26). Если неподвижный токоотвод (28) согнут и образует второе углубление, противоположное первому, возможно выполнить второй опорный элемент (S2), содержащий дополнительно шпильку (49), выполненную, например, из стали, которая может использоваться для крепления первого оконечного участка по меньшей мере одного упругого элемента (26). Также возможно установить дополнительную шпильку (40), выполненную, например, из стали, выступающую с подвижного рычага (27), с помощью которой можно обеспечить соединение второго оконечного участка с по меньшей мере одним упругим элементом (26). Например, шпилька (40) крепится к подвижному рычагу (27) и проходит через него так, чтобы выступать из него с двух противоположных сторон. Таким образом, к подвижному рычагу (27) можно прикрепить пару упругих элементов (26). Следует отметить, что для данного исполнения неподвижного токоотвода (28), при котором имеется два противоположных углубления, которые используются как посадочные места двух шпилек (39, 49), достаточно придать неподвижному токоотводу (28) такую форму, при которой оконечный участок имеет S-образный или Z-образный вид.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения второй опорный элемент (S2) содержит экран (69) из ферромагнитного материала, например, железа, который расположен между подвижным рычагом (27) и неподвижным токоотводом (28) и выполнен с возможностью уменьшения силы отталкивания между подвижным рычагом (27) и неподвижным токоотводом (28).

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, проиллюстрированным на фиг. 11, подвижный барьер (60) содержит две параллельные или по существу параллельные боковые стенки (62), одна из которых хорошо видна на фиг. 11, и центральную перемычку (61) между ними. Центральная перемычка (61) установлена перпендикулярно боковым стенкам (62) и выполнена с возможностью функционирования в качестве экрана, способного погасить, отклонить, растянуть и/или прервать дуговой разряд. Более того, со ссылкой на фиг. 11 в предлагаемом варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) содержит поперечное ребро (64), соединяющее боковые стенки (62) и расположенное перпендикулярно им. Упомянутое поперечное ребро (64) отстоит от центральной перемычки (61) настолько, чтобы поперечное ребро (64) и центральная перемычка (61) образовали отверстие, через который проходит подвижный рычаг (27), когда подвижный барьер (60) находится в первом рабочем положении (фиг. 8, 9, 11). В примере, проиллюстрированном на фиг. 11, подвижный рычаг (27) прерывает контакт с подвижным барьером (60), и в частном примере, описанном здесь без ограничения, прерывает контакт с поперечным ребром (64) и переводит подвижный барьер (60) из первого рабочего положения (см. фиг. 9) во второе рабочее положение (см. фиг. 10). Кроме того, подвижный рычаг (27) прерывает контакт с подвижным барьером (60), чтобы последний из второго рабочего положения (фиг. 10) переместился в первое рабочее положение (фиг. 9) под действием упругого возврата, обеспечиваемого по меньшей мере одним упругим элементом (26) подвижного рычага (27). В частном примере, проиллюстрированном на чертеже и описанном здесь без ограничения, подвижный рычаг (27) прерывает контакт с подвижным барьером (60) ввиду того, что предохранитель (67) взаимодействует с боковыми стенками (62) подвижного барьера (60) для возврата последнего из второго рабочего положения в первое рабочее положение.

Другими словами, из примера очевидно, что подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения подвижным рычагом (27), который прерывает контакт с ним для перемещения из первого во второе рабочее положение и обратно. Заметим, что в дополнение к частному механическому исполнению, описанному выше, возможны и другие частные и аналогичные варианты осуществления изобретения, основанные на функции прерывания контакта между подвижным рычагом (27) и барьером (60) для перемещения подвижного барьера (27) из первого во второе рабочее положение и обратно. Одним возможных путей достижения такого результата, согласно примеру, является установка подвижного барьера (60) в первом рабочем положении по обе стороны от подвижного рычага (27). Другой возможный путь достижения такого результата - использование подвижного барьера (60) со сквозным отверстием в конструкции, через которое проходит подвижный рычаг (27), или углублением, расположенным поперечно подвижному рычагу (27).

Следует отметить, что в общих вариантах осуществления изобретения, описанных выше, подвижный барьер (60) перемещается из первого рабочего положения только при движении подвижного рычага (27) силой отталкивания против упругого элемента (26). Таким образом, подвижный барьер (60) перемещается из первого рабочего положения только при сверхтоке, а не при каждом размыкании автоматического выключателя (1) с помощью ручного аппарата (3) управления. Общий вариант осуществления изобретения, описанный выше, обеспечивает преимущество в том, что не требует сложных или специальных систем для перемещения подвижного барьера (60), а также обеспечивает высокую стабильность работы автоматического выключателя (1).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения боковые стенки (62) подвижного барьера (60) подвешиваются на шарнире с возможностью вращения и поворачиваются вокруг оси вращения. На фиг. 11 ось вращения образует шпилька (63), установленная на боковой стенке (62). На другой боковой стенке (62) можно установить аналогичную шпильку, что не показано на фиг. 11. Упомянутые шпильки (63) можно использовать, например, для соединения подвижного барьера (60) со вторым корпусом (20). В примере, проиллюстрированном на фиг. 8-11, второе плечо (С2) содержит опорную раму (70) подвижного барьера (60), подвешенного на ней на шарнире с возможностью вращения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения опорная рама (70) выполнена из электроизоляционного материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, опорная рама (70) подвижного барьера (60) содержит первый участок (8а) деионизационной ячейки (8а, 8b) автоматического выключателя (1), содержащего несколько токопроводящих пластинчатых элементов. Автоматический выключатель (1) дополнительно содержит второй участок (8b) деионизационной ячейки, выполненный с возможностью присоединения к первому участку (8а) деионизационной ячейки, если второй корпус (20) объединен с первым корпусом (10).

В соответствии с частным предпочтительным вариантом осуществления изобретения первый корпус (10) включает в себя дугогасительную камеру (19), в которой размещен первый участок (8b) деионизационной ячейки (8а, 8b) и имеется отверстие (9) со стороны второго корпуса (20).

Заметим, что несмотря на наличие дугогасительной ячейки (8а, 8b), выполненной из двух раздельных частей, в проиллюстрированном варианте осуществления изобретения, данное описание применимо и для автоматических выключателей с одной дугогасительной ячейкой, не делимой физически на две раздельные части.

В описанном выше варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг. 4, 5, 7-11, подвижный барьер автоматически перемещается подвижным рычагом (27), если в исходном замкнутом контуре возникает короткое замыкание или сверхток для перемещения подвижного рычага (27) отталкивающими силами и размыкания двух коммутирующих элементов (Р1, Р2) до получения конфигурации, показанной на фиг. 10 (здесь даже первый опорный элемент (S1) возвращается в нейтральное положение автоматическим расцеплением автоматического выключателя (1)). Очевидно, что конфигурация на фиг. 10 имеет ограничения, поскольку не говорится о том, что опорный элемент (S1) переходит в нейтральное положение одновременно с переходом подвижного барьера в конечное положение, проиллюстрированное на фиг. 10. Следует иметь в виду, что в вышеупомянутом варианте осуществления изобретения подвижный барьер (60) перемещается, по меньшей мере частично, в положение между двумя коммутирующими элементами (P1, Р2) с образованием дугового разряда между ними, который таким образом можно погасить, отклонить, растянуть и/или прервать с помощью того же подвижного барьера (60), чтобы сместить дуговой разряд ближе к дугогасительной ячейке. Это ускорит процесс гашения дугового разряда и, следовательно, повысит эффективность работы автоматического выключателя (1) с точки зрения отключающей способности.

На фиг. 12 и 13 проиллюстрирован вариант осуществления второго корпуса (20), который отличается от второго корпуса (20) на фиг. 7 тем, что подвижный барьер (60) выполнен с возможностью гашения дугового разряда, поскольку подвижный барьер (60), взаимодействующий во втором рабочем положении (фиг. 13) с электроизоляционной ячейкой (65) автоматического выключателя (1), образует экран, который, к примеру, при покрытии второго коммутирующего элемента (Р2) образует средство гашения дугового разряда. Например, во втором рабочем положении подвижный барьер (60) выполнен с возможностью установки по бокам от электроизоляционной ячейки (65) с образованием экрана, разделяющего первый (Р1) и второй (Р2) коммутирующие элементы друг от друга. Электроизоляционная ячейка (65) в предпочтительном варианте осуществления изобретения имеет переднее отверстие, выполненное с возможностью принятия, по меньшей мере частично, подвижного барьера (60), когда последний находится во втором рабочем положении.

К примеру, электроизоляционная ячейка (65) встроена в опорную раму подвижного барьера (60), сходную с опорной рамой (70) на фиг. 11, в которой пластины, образующие участок деионизационной ячейки (8а), в предпочтительном варианте осуществления не обеспечены, хотя в любом случае участок деионизационной ячейки (8b) может быть обеспечен в первом корпусе (10).

На фиг. 14 и 15 показан дополнительный вариант осуществления изобретения, в котором подвижные барьеры (60) вращаются вокруг соответствующих осей вращения, перпендикулярных оси вращения первых опорных элементов (S1), и, согласно примеру, перпендикулярных оси вращения токопроводящих рычагов (27). Так, подвижные барьеры (60) подвешены на шарнирах на стенках второго корпуса (20) или опорной раме, сходной с опорной рамой (70) на фиг. 11.

Кроме того, вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 14 и 15, отличается от варианта осуществления на рис. 7 тем, что для каждого второго опорного элемента (S2) вторых коммутирующих элементов (Р2) предусмотрен только один упругий элемент (26), а также тем, что для каждой фазы электрического тока предусмотрено два подвижных барьера (60), установленные рядом друг с другом во втором рабочем положении (фиг. 15) и образующие экран, отделяющий вторые коммутирующие элементы (Р2) от первых коммутирующих элементов (Р1).

Со ссылкой на фиг. 14 и 15 возможно обеспечить наличие у подвижных барьеров стенок или рычагов, не показанных на чертежах, выполненных с возможностью взаимодействия с подвижными рычагами (27) для перемещения подвижных барьеров (60) из первого рабочего положения (фиг. 14) во второе рабочее положение (фиг. 15) и обратно.

До этого момента описывались варианты осуществления изобретения, в которых подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения вторым опорным элементом (S2) и в некоторых случаях подвижным рычагом (27). Однако существуют и альтернативные варианты осуществления изобретения, в которых подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения первым опорным элементом (S1). В таких вариантах осуществления изобретения может использоваться неподвижный второй коммутирующий элемент (Р2), поскольку он является неотъемлемой частью второго опорного элемента (S2) без подвижных частей.

В предлагаемом варианте осуществления изобретения автоматический выключатель (1) содержит автоматическую систему защиты с системой отключения, выполненную с возможностью перевести первый коммутирующий элемент (Р1) в нейтральное положение в случае обнаружения короткого замыкания или перегрузки по току. Объем знаний специалистов в этой сфере охватывает различные типы систем отключения, от полностью электромеханических (автоматические магнитно-термические выключатели) до сблокированных с электронным блоком управления (автоматические электронные выключатели). Вышеупомянутая автоматическая система защиты также может выполняться с системой защиты от токов остаточного разряда или без нее.

Разумеется, для удовлетворения как потенциальных, так и заявленных потребностей специалист в данной области техники может вносить различные изменения и модификации в автоматический выключатель (1) согласно описанию, не выходя за объем изобретения, определяемый в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в автоматических выключателях с дугогасительным барьером. Технический результат состоит в повышении надежности работы выключателя. Для этого автоматический выключатель содержит по меньшей мере одно первое плечо (С1), которое содержит по меньшей мере один первый коммутирующий элемент (Р1) и по меньшей мере один первый опорный элемент (S1), по меньшей мере один первый вывод (Т1), электрически соединенный с первым опорным элементом (S1) или встроенный в него; исполнительный механизм (15) первого опорного элемента (S1), выполненный с возможностью перемещения первого опорного элемента (S1) для перемещения первого коммутирующего элемента (Р1) из нейтрального положения в рабочее и обратно; второе плечо (С2), которое содержит по меньшей мере один второй коммутирующий элемент (Р2), выполненный с возможностью контакта с первым коммутирующим элементом (Р1), когда он находится в рабочем положении, по меньшей мере один второй опорный элемент (S2) второго коммутирующего элемента (Р2) и по меньшей мере один второй вывод (Т2), электрически соединенный со вторым опорным элементом (S2) или встроенный в него; отличающийся тем, что автоматический выключатель (1) дополнительно содержит электроизоляционный подвижный барьер (60), выполненный с возможностью перемещения между: первым рабочим положением, в котором подвижный барьер (60) обеспечивает контакт между вторым коммутирующим элементом (Р2) и первым коммутирующим элементом (Р1); и вторым рабочим положением, в котором подвижный барьер (60) по меньшей мере частично функционально размещается между первым коммутирующим элементом (Р1) и вторым коммутирующим элементом (Р2) для гашения дугового разряда, развивающегося между ними, в момент перехода коммутирующего элемента (Р1) из рабочего положения в нейтральное. 14 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Автоматический выключатель (1), содержащий:

- по меньшей мере одно первое плечо (С1), которое содержит по меньшей мере один первый коммутирующий элемент (Р1) и по меньшей мере один первый опорный элемент (S1), по меньшей мере один первый вывод (Т1), электрически соединенный с первым опорным элементом (S1) или встроенный в него;

- исполнительный механизм (15) первого опорного элемента (S1), выполненный с возможностью перемещения первого опорного элемента (S1) для перемещения первого коммутирующего элемента (Р1) из нейтрального положения в рабочее положение и обратно;

- второе плечо (С2), которое содержит по меньшей мере один второй коммутирующий элемент (Р2), выполненный с возможностью контакта с первым коммутирующим элементом (Р1), когда он находится в рабочем положении, по меньшей мере один второй опорный элемент (S2) второго коммутирующего элемента (Р2) и по меньшей мере один второй вывод (Т2), электрически соединенный со вторым опорным элементом (S2) или встроенный в него;

отличающийся тем, что автоматический выключатель (1) дополнительно содержит электроизоляционный подвижный барьер (60), выполненный с возможностью перемещения между:

- первым рабочим положением, в котором подвижный барьер (60) обеспечивает контакт между вторым коммутирующим элементом (Р2) и первым коммутирующим элементом (Р1); и вторым рабочим положением, в котором подвижный барьер (60) по меньшей мере частично функционально размещается между первым коммутирующим элементом (Р1) и вторым коммутирующим элементом (Р2) для гашения дугового разряда, развивающегося между ними, в момент перехода коммутирующего элемента (Р1) из рабочего положения в нейтральное,

- причем второй опорный элемент (S2) содержит подвижный рычаг (27), выполненный с возможностью вращения вокруг оси вращения, и дополнительно содержит по меньшей мере один упругий элемент (26), приводящий в действие подвижный рычаг (27) и в нормальных условиях работы автоматического выключателя (1) выполненный с возможностью удержания второго коммутирующего элемента (Р2) на минимальном расстоянии от первого коммутирующего элемента (Р1), если последний находится в рабочем положении.

2. Автоматический выключатель (1) по п. 1, в котором подвижный барьер (60) выполнен с возможностью вращения вокруг оси вращения для поворота из первого рабочего положения во второе рабочее положение и обратно.

3. Автоматический выключатель (1) по п. 1, в котором по меньшей мере один первый опорный элемент (S1) вращается вокруг оси вращения между двумя положениями, находящимися под углом друг к другу и соответствующими рабочему и нейтральному положению первого коммутирующего элемента (Р1).

4. Автоматический выключатель (1) по пп. 2 и 3, в котором ось вращения подвижного барьера (60) и ось вращения первого опорного элемента (S1) параллельны друг другу.

5. Автоматический выключатель (1) по п. 1, в котором подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения подвижным рычагом (27) из первого во второе рабочее положение и обратно.

6. Автоматический выключатель (1) по пп. 1, 2 и 5, в котором ось вращения подвижного барьера (60) и ось вращения подвижного рычага (27) параллельны друг другу.

7. Автоматический выключатель (1) по п. 5, в котором подвижный рычаг (27) выполнен с возможностью прерывания контакта с подвижным барьером (60) и его перемещения из первого во второе рабочее положение и обратно.

8. Автоматический выключатель (1) по п. 5, в котором в первом рабочем положении подвижный барьер (60) установлен по обе стороны от подвижного рычага (27).

9. Автоматический выключатель (1) по пп. 1-3, в котором подвижный барьер (60) выполнен с возможностью перемещения первым опорным элементом (S1).

10. Автоматический выключатель (1) по п. 1, в котором подвижный барьер (60) выполнен из электроизоляционного материала с добавлением материала, выполненного с возможностью выделять газ при повышении температуры упомянутого подвижного барьера (60), вызванном упомянутым дуговым разрядом.

11. Автоматический выключатель (1) по п. 1, который содержит дугогасительную камеру (19), в которой размещена деионизационная ячейка (8а, 8b), и в котором подвижный барьер (60) во втором рабочем положении выполнен с возможностью гашения дугового разряда размещением подвижного барьера между коммутирующими элементами (P1, Р2) и смещением дугового разряда к деионизационной ячейке (8а, 8b).

12. Автоматический выключатель (1) по п. 1, который содержит ячейку (65), выполненную из электроизоляционного материала, и в котором подвижный барьер (60) во втором рабочем положении выполнен с возможностью установки по бокам от упомянутой электроизоляционной ячейки (65) из электроизоляционного материала с образованием экрана, разделяющего первый (Р1) и второй (Р2) коммутирующие элементы друг от друга.

13. Автоматический выключатель (1) по п. 1, который представляет собой автоматический выключатель в литом корпусе, содержащий:

- первый корпус (10), содержащий и поддерживающий первое плечо (C1) и исполнительный механизм (15);

- второй корпус (20), соединенный с первым корпусом (10), содержащий и поддерживающий второе плечо (С2);

- по меньшей мере один крепежный элемент (31, 32), выполненный с возможностью соединить вместе первый корпус (10) и второй корпус (20) в единое целое.

14. Автоматический выключатель (1) по п. 13, в котором подвижный барьер (60) размещен и закреплен во втором корпусе (20).

15. Автоматический выключатель (1) по п. 1, который представляет собой многополюсный автоматический выключатель и в котором:

- упомянутые по меньшей мере одно первое плечо (С1) и по меньшей мере одно второе плечо (С2) содержат несколько плеч, каждое из которых соотносится с соответствующей фазой электрического тока в автоматическом выключателе, и

- исполнительный механизм (15), общий для разных плеч, и автоматический выключатель (1), который содержит несколько подвижных барьеров (60), каждый из которых соотносится с соответствующей фазой электрического тока в автоматическом выключателе (1).