Автоматический выключатель с регулируемыми тепловыми и электромагнитными расцепителями тока Российский патент 2023 года по МПК H01H73/48 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, в частности к выключателям автоматическим, предназначенным для защиты электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На сегодняшний день из уровня техники известно наиболее близкое по технической сущности решение - устройство термоэлектромагнитной защиты выключателя автоматического, применяемое в автоматических выключателях и предусматривающее возможность регулировки и отключения выключателя при возникновении токов перегрузки (аномальных токов) и токов короткого замыкания, (https://www1.fips.ru/, открытый реестр полезных моделей ФИПС, патент на полезную модель №RU197945)

В известном выключателе держатель, с которым связаны пружины якоря электромагнитного расцепителя, выполнен единой деталью без дополнительных закладных деталей. В каждом соответствующем полюсу выключателя электромагнитном расцепителей установлена только одна пружина якоря, которая создает усилие, соответствующее пятикратной и десятикратной уставке.

Недостатками данного устройства является:

- повышенные требования к точности изготовления деталей устройства термомагнитной защиты вследствие использования одной пружины якоря для всех регулируемых уставок электромагнитного расцепителя;

- отсутствие органа калибровки заданного тока срабатывания для каждого полюса на стадии изготовления автоматического выключателя.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ И ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявляемая конструкция технического решения состоит из:

- корпуса автоматического выключателя (4), содержащего электромагнитный и тепловой расцепители для каждого из полюсов автоматического выключателя, общей для трех полюсов рейки регулировочной теплового расцепителя (1), общей для трех полюсов рейки регулировочной электромагнитного расцепителя (2), общей для трех полюсов рейки расцепления (3);

В корпусе (4), для каждого из полюсов автоматического выключателя установлены:

- электромагнитный расцепитель (далее - ЭМР, Фигуры 1,2) состоящий из стоек (5), установленных в пазы корпуса (4), рейки регулировочной ЭМР (2), общей для трех полюсов, установленной в стойки (5) с возможностью вращения вокруг своей оси, регулятора (6), особым образом установленного в крышку выключателя автоматического с выступом регулятора (7) (Фигура 3); регулировочных пружин десятикратной уставки тока (8), сцепленных с помощью зацепов (9) с пластинами (10) рейки регулировочной ЭМР (2) и зацепами (11), якорей (12), установленных в пластины с фиксаторами (15), выводов (13), магнитопроводов (14), регулировочных пружин пятикратной уставки тока (16), установленных между якорями (12) и винтами (17);

- теплового расцепителя (Фигура 4, далее - TP), состоящего из рейки регулировочной с выступами сложной формы (1), установленной на рейку расцепления (3) с возможностью вращения совместно с рейкой расцепления (3), регулятора TP (18), выводов (13), термоэлементов (19), закрепленных на выводе (13), регулировочных винтов (20).

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что регулятор ЭМР установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, при вращении регулятор уступом разворачивает регулировочную рейку ЭМР, тем самым изменяет натяжение регулировочной пружины десятикратной уставки. Регулятор имеет криволинейную поверхность, форма которой определена зависимостью усилия возвратной пружины от ее растяжения. В положении регулятора ЭМР для пятикратной уставки якорь ЭМР при срабатывании, преодолевает только усилие регулировочной пружины пятикратной уставки, регулировочная пружина десятикратной уставки не растянута и тем самым не создает усилия. В положении регулятора для десятикратной уставки якорь ЭМР преодолевает откалиброванное усилие регулировочной пружины десятикратной уставки и регулировочной пружины пятикратной уставки. Притягиваясь к магнитопроводу, якорь разворачивает рейку расцепления, что приводит к расцеплению выключателя автоматического.

Калибровка десятикратной уставки осуществляется посредством подгиба закладных деталей в виде металлических пластин, что увеличивает или уменьшает растяжение регулировочной пружины десятикратной уставки, увеличивающее или уменьшающее усилие, которое должен преодолеть якорь ЭМР при срабатывании. Кроме того, посредством подгиба закладных деталей в виде металлических пластин исключается снижающее надежность работы ЭМР влияние люфтов. Калибровка пятикратной уставки осуществляется посредством вращения винта регулировочного, что увеличивает или уменьшает сжатие пружины пятикратной уставки.

Регулятор TP установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, при вращении происходит линейное перемещение регулировочной рейки TP вдоль оси вращения рейки расцепления выключателя, тем самым изменяется зазор между регулировочным винтом и выступами сложной формы регулировочной рейки ТР. Зазор определен зависимостью прогиба термоэлемента от тока, термоэлемент при срабатывании TP, изгибаясь, обеспечивает воздействие регулировочного винта на регулировочную рейку, что приводит к расцеплению выключателя автоматического.

Таким образом, за счет соответствующих калибровочных и регулировочных элементов возможно настроить как защиту от перегрузок, так и защиту от токов короткого замыкания выключателя автоматического, при этом при регулировке защиты от токов короткого замыкания, не изменяются временные пределы срабатывания защиты от перегрузок.

Технический результат заявляемого технического решения состоит в обеспечении регулировки уставок TP и ЭМР автоматического выключателя потребителем, обеспечение на стадии изготовления автоматического выключателя калибровки заданного тока срабатывания для каждого полюса для пятикратной и десятикратной уставки, при этом калибровка заданного тока срабатывания для десятикратной уставки не влияет на заданный ток срабатывания для пятикратной уставки. Появляется возможность исключить снижающее надежность работы ЭМР влияние люфтов, позволяя использовать конструкцию с гораздо большими допусками на изготовление деталей. При регулировке защиты от токов короткого замыкания, не изменяются временные пределы срабатывания защиты от перегрузок.

Технический результат заявляемого технического решения достигается за счет следующего:

- установки в корпус автоматического выключателя (4) электромагнитного и теплового расцепители для каждого из полюсов автоматического выключателя, общей для трех полюсов рейки регулировочной теплового расцепителя (1), общей для трех полюсов рейки регулировочной электромагнитного расцепителя (2), общей для трех полюсов рейки расцепления (3);

Установки в корпус (4), для каждого из полюсов автоматического выключателя:

- электромагнитного расцепителя (Фигуры 1, 2) состоящего из стоек (5), установленных в пазы корпуса (4), рейки регулировочной ЭМР (2), установленной в стойки (5) с возможностью вращения вокруг своей оси, регулятора (6), особым образом установленного в крышку выключателя автоматического с выступом регулятора (7) (Фигура 3); регулировочных пружин десятикратной уставки тока (8), сцепленных с помощью зацепов (9) с пластинами (10) рейки регулировочной ЭМР (2) и зацепами (11), якорей (12), установленных в пластины с фиксаторами (15), выводов (13), магнитопроводов (14), регулировочных пружин пятикратной уставки тока (16), установленных между якорями (12) и винтами (17);

- теплового расцепителя (Фигура 4), состоящего из рейки регулировочной с выступами сложной формы (1), установленной на рейку расцепления (3) с возможностью вращения совместно с рейкой расцепления (3), регулятора TP (18), выводов (13), термоэлементов (19), закрепленных на выводе (13), регулировочных винтов (20).

Заявляемое техническое решение работает следующим образом;

При прохождении электрического тока через вывод (13) выделяется энергия в виде тепла, термоэлемент (19) нагревается и изгибается в сторону с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока изгиб термоэлемента (19) достигает величины, достаточной для того, чтобы винт (20) термоэлемента (19) вступил в взаимодействие с рейкой регулировочной TP (1) и развернул ее совместно с рейкой расцепления (3), что приводит к расцеплению автоматического выключателя.

Для регулировки уставки рабочего тока необходимо вращать регулятор теплового расцепителя (18). Под его действием выступ (21) регулятора TP (18) взаимодействует с рейкой регулировочной TP (1), происходит линейное перемещение рейки регулировочной TP (1) вдоль оси вращения рейки расцепления (3), что приводит к уменьшению или увеличению зазора между винтом (20) и выступами сложной формы регулировочной рейки TP (1). При различных значениях зазора TP срабатывает при различных значениях токов перегрузки.

При прохождении электрического тока через вывод (13) создается магнитодвижущая сила, обеспечивающая проведение магнитного потока через рабочий зазор между якорем (12) и магнитопроводом (14). При превышении заданного значения тока якорь (12) притягивается к магнитопроводу (14), преодолевая усилие пружины (16) при пятикратной уставке и пружин (8), (16) при десятикратной уставке. Под воздействием якоря (12) рейка расцепления (3) разворачивается, что приводит к расцеплению автоматического выключателя.

Для регулировки уставки защиты от токов короткого замыкания необходимо вращать регулятор ЭМР (6). Под его действием выступ (7) взаимодействует с выступом (22) рейки регулировочной ЭМР (2), происходит разворот рейки регулировочной ЭМР (2) вокруг своей оси, что приводит к уменьшению или увеличению натяжения регулировочной пружины десятикратной уставки (8). При различных значениях натяжения пружины узел электромагнитной защиты срабатывает при различных значениях токов короткого замыкания.

На стадии изготовления автоматического выключателя заданный ток срабатывания десятикратной уставки для каждого полюса калибруется посредством подгиба закладных деталей в виде металлических пластин (10), что увеличивает или уменьшает натяжение регулировочной пружины десятикратной уставки (8). В свою очередь, это увеличивает или уменьшает усилие, которое должен преодолеть якорь (12) при срабатывании. Калибровка заданного тока срабатывания для пятикратной уставки осуществляется посредством вращения винта (17), что увеличивает или уменьшает сжатие регулировочной пружины пятикратной уставки (16).

Изобретение относится к выключателям автоматическим, предназначенным для защиты электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий. Технический результат заключается в обеспечении регулировки уставок теплового расцепителя и электромагнитного расцепителя автоматического выключателя и обеспечении на стадии изготовления автоматического выключателя калибровки заданного тока срабатывания для каждого полюса для пятикратной и десятикратной уставки тока, при этом калибровка заданного тока срабатывания для десятикратной уставки не влияет на заданный ток срабатывания для пятикратной уставки. Регулятор электромагнитного расцепителя установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, имеет криволинейную поверхность, форма которой определена зависимостью усилия возвратной пружины от ее растяжения, и при вращении уступом разворачивает регулировочную рейку электромагнитного расцепителя, тем самым изменяет натяжение регулировочной пружины десятикратной уставки тока. В положении регулятора электромагнитного расцепителя для пятикратной уставки тока якорь электромагнитного расцепителя при срабатывании преодолевает только усилие регулировочной пружины пятикратной уставки, регулировочная пружина десятикратной уставки не деформирована и не создает усилия. В положении регулятора для десятикратной уставки якорь электромагнитного расцепителя преодолевает откалиброванное усилие регулировочной пружины десятикратной уставки и регулировочной пружины пятикратной уставки. Притягиваясь к магнитопроводу, якорь разворачивает рейку расцепления, что приводит к расцеплению выключателя автоматического. Регулятор теплового расцепителя установлен с возможностью вращения вокруг своей оси, при вращении происходит линейное перемещение регулировочной рейки теплового расцепителя вдоль оси вращения основной рейки выключателя, тем самым изменяется зазор между регулировочным винтом и выступами сложной формы регулировочной рейки теплового расцепителя. 4 ил.

Выключатель автоматический с регулируемыми тепловыми и электромагнитными расцепителями тока, содержащий корпус с размещенными регулируемыми электромагнитным расцепителем тока и тепловым расцепителем тока, устанавливаемыми для каждого из полюсов автоматического выключателя, отличающийся тем, что электромагнитный расцепитель тока содержит регулировочные пружины десятикратной и пятикратной уставки, общую для всех полюсов рейку регулировочную, установленную в стойки с возможностью вращения вокруг своей оси, с закладными деталями в виде металлических пластин, регулятор электромагнитного расцепителя с выступом в виде криволинейной поверхности, который при своем развороте в положении для десятикратной уставки разворачивает регулировочную рейку, что обеспечивает натяжение регулировочной пружины десятикратной уставки, а в положении для пятикратной уставки конструктивно обеспечивается необходимый люфт между зацепами регулировочных пружин и закладных деталей в виде металлических пластин.