Электрический коммутационный аппарат Советский патент 1983 года по МПК H01H51/16 H01H50/58 H01H50/66 

Изобретение относится к электроаппаратостроению, преимущественно к сильноточным электрическим аппаратам

Известны устройства электрических аппаратов, в которых используется защелка, удерживающая подвижную систему в определенном положении: в положении Включено, Выключено или Взведено, Готов к включению.

Известно применение механической защелки для удержания контактов во включенном положении в быстродействующих выключателях. При коротком . замыкании в цепи выключатель срабатывает - освобождается защёлка, и подвижная система под действием отключающей пружины двигается всторону отклонения до упора Ц .

Недостатком аппарата является .то что при срабатывании в момент торможения существует удар подвижной части о неподвижную и расходование кинетической энергии подвижной част в тепло. Кроме того, динамический удар, возникающий при частых отключениях, повышает износ и снижает надежность аппарата.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является электрический коммутационный аппарат, .включающий подвижную систему, связанную с возможностью хода в обе стороны от нейтрального положения до положения мертвого хода, привод, отклоняющий подвижную систему от нейтрального положения,. и фиксирующие подвижную систему защелки. При срабатывании подвижная часть отклоняется от нейтрального положения в ту или другую сторону, и, преодолевая силу упругости плоской пружины, притягивается к электромагниту и замыкает контакт. При этом подвижная часть от нейтрального положения разгоняется, а в момент замыкания контактов тормозится. В этот момент происходит соударение контактов, а также якоря и электромагнита, и вся кинетическая энергия, запасенная в подвижной части, переходит в тепло 2 .

Недостатком известного аппарата является существование удара, повышающего износ и расходование энергии привода на удар и дальнейшее рассеивание ее в тепло.

Таким образом, желательно иметь аппарат,- в котором за счет осуществления рекуперации кинетической энергии подвижной части отсутствует удар, а энергия, расходуемая приводом, минимальна (энергия привода тратится лишь на компенсацию потерь на трение о воздух и в опорах).

Целью изобретения является уменьшение потребляемой энергии и повышение надежности аппарата путем снижения ударных нагрузок при замыкании контактов.

Поставленная цель достигается тем что в электрическом коммутационном аппарате, содержащем подвижную и неподвижную системы с электрическими контактё1ми, связанные между собой с помощью упругого элемента и установленные с возможностью обеспечения перемещения подвижной системы в обе стороны от нейтрального положения до положения мертвого хода, привод, отклоняющий подвижную систему от нейтрального положения, и по крайней мере две защелки, фиксирующие подвижную систему, указанные защелки установлены с обеспечением фиксации подвижной системы в зонах, соответствующих ее положениям мертвого хода

Обеспечение фиксации подвижной системы в зонах, соответствующих положениям мертвого хода, которое подвижная система занимает в результате отключения привода, позволяет уменьшить ударные нагрузки, что сокращает энергию, расходуемую приводом и повышает надежность аппарата.

.На фиг. 1 схематически изобрежено устройство электрического ко1 /мутационного аппарата с качающейся подвиж ной системой, положение Включено. контакты замкнуты; на фиг. 2 - то же, положение Отключено, контакты разомкнуты; на фиг. 3 - то же, положение Взведено, Готов ко включению; на фиг. 4 устройство электрического коммутационного аппарата с поворотной подвижной системой, положение Включено, контакты замкнуты; на фиг. 5 то ж,е положение Отключено, контакты разомкнуты; на фиг. б - то же, положение Взведено, Готов ко включению.

Устройство (фиг. 1) состоит из неподвижной системы 1 и качающейся подвижной системы 2. Между собой подвижная .2 и неподвижная 1 системы связаны при помощи двух других.упругих элементов, например пружин 3 и 4, таким образом, что подвижная система 2 имеет возможность хода в обе стороны от нейтрального положения (обозначено штрихпунктирной линией У-У). Для этого пружины 3 и 4 разнесены от нейтрального положения на края подвижной и неподвижной систем 2 и 1 и каждая из пружин 3 и 4 однимсвоим концом скреплена с подвижной системой 2, а другим концом - с неподвижной системой 1.

Аппарат имеет три состояния, при котором фиксируется положение подвижной системы 2. Скрепленные с подвижной системой тяги-фиксаторы 5 и б могут входить в зацепление с защелками соответственно 7 и 8, 9, которые приводятся в движение электромагнитами соответственно 10, 11 и 12. Защелка 7 и электромагнит 10 установлены в зоне мертвого положения подвижной системы 2 по одну сторону от ее нейтрального положения У-У и служат для удержания подвижной системы 2 при помощи тяги-фиксатора 5 в положении Включено, контакты 13 и 14 замкнуты. Контактная система аппарата мостикового типа. Заданное контактное нажатие осуществля ется при помощи пружины 15 сжатия, установленной в разделенной на части планке 16, одна часть которой связа на при помощи оси 17 с элементом 18 неподвижной системы 1, а другая часть - при помощи оси 19 с подвиж ной системой 2. Защелки 8 и 9 с электромагнитами .11 и 12 установлены по другую сторо ну от нейтральногоположения У-У. Защёлка 8 и электромагнит 11 установлены также в зоне мертвого положения подвижной системы 2 и служат для удержания последней при помощи тяги-фиксатора 6 в положении Отключено , контакты 13 и 14 разомкнуты (фиг. 2). Защелка 9 с электромагнитом 12 уста зовлены в зоне взве денного положения подвижной системы 2 и при помощи тяги фиксатора 6 удерживают подвижную систему 2 в по ложении Взведено, Готов ко включению (фиг. 3). Защелка 9 уда .лена по ходу подвижной системы 2 дальше защелки 8 от нейтрального положения У-У. Для перевода подвижной системы 2 из положения Включено в положение Взведено аппарат приводом 20, которого.тяга 21 входит в зацепление с тягой-фиксатором Ь. Включение при вода 20 осуществляется в зоне мертвого положения, где установлена защелка 8, а выключение - в зоне, где установлена защелка 9. В зависимости от предъявляеглых требований к ап парату привод 20 может быть ручным или электромеханическим. Аналогично устроен электрический коммутационный аппарат с поворотной подвижной системой.(фиг. 4-6) с той лишь разницей, что подвижная система 2 выполнена поворотной на оси 22 Пружина 23 сжатия, обеспечивающая необходимый провал контактов 14 и заданное контактное нажатие, устано лена между упором 24 и контактом 14 Электрический annapat работает следующим образом. В положении Включено (положе ние замыкания контактов 13 и 14) по вижная система 2 занимает устойчивое состояние. При подаче сигнала н отключение электромагнит 10 получает питание и приводитв действие связанную с ним защелку 7. Последня освобождается и выходит из зацепления с тягой фиксатором 5. Под действием пружин 3 и 4 подвижная система 2 приходит в движение, перекатываясь по неподвижной системе 1. При этом за счет собственной инерции подвижная система 2 проходит нейтральное положение У-У и доходит до мертвого положения; установленная в этой зоне защелка 8 срабатывает от механического воздействия тяги-фиксатора 6 и входит с ним в зацепление. Одновременно с этим тяга-фиксатор 6 входит в зацепление с тягой 21 электромеханического привода 20. В это время осуществляется включение привода 20, и тяга 21 переводит подвижную систему 2 в третье устойчивое состояние положение Взведено, Готов ко включению. Защелка 9, установленная в этой зоне, срабатывает от механического воздействия тяги-фиксатора 6 и входит с ним в зацепление. В этот момент происходит отключение привода 20. При переводе подвижной системы 2 в положение Взведено последняя, растягивая пружину 3, запасает э«ергию, сообщенную ей приводом 20. При подаче сигнала на включение элек.тромагниты 12 и 11 получают питание и приводят в действие защелки соответственно 9 и 8. Зсццелка 9 освобождается и выходит из зацепления с тягой-фиксатором 6. Защелка 8 опуска ется, не мешая движению тяги-фиксатора 6. Под действием пружин 3 и,4 подвижная система 2 приходит в движение и начинает перекатываться по неподвижной системе 1, но уже в обратную сторону, т.е. в положение Включено. Так же, как описано выше, подвижна; система 2 доходит до нейтрального положения У-У и, двигаясь по инерции дальше, оста- i навливается в мертвом положении, а , установленная в этой зоне защелка 7 срабатывает от механического воздействия тяги-фиксатора 5 и входит с ним в зацепление; контакты 13 и 14 замыкаются. При срабатывании защелки 7 или 8 подвижная система 2 в процессе ее перемещения от мертвого положения до нейтрального положения У-У сначала разгоняется, а затем после прохождения нейтрального положения-.у-у тормозится, и, наконец, останавливается. Таким образом, в процессе работы аппарата подвижная система 2 останавливается безударно, при этом энергия ее движения сначала запаса- . ется в пружинах 3 и 4, а затем отдается на обратный ход. Привод 20 получается существенно меньшим, так как его энергия расходуется только на компенсацию потерь на трение: в опорах, о воздух и т.п.

Аппарату присуща работа с мини- мальными ударными нагрузками, а следовательно, повышенные долговечность и надежность.

Конструкция аппарата может быть использована в качестве контактора,автоматического выключателя и др..

рассчитанных на коммутацию постоянного или переменного тока. Перспективным является применение данной конструкции в сильноточных электрических аппаратах, например в низковольтных автоматических выключателях на большие номинальные токи (1000 А и выше).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий подвижную и неподвижную системы с электрическими контактами, связанные между собой с помощью упругого элемента и .установленные с возможностью обеспечения перемещения подвижной системы в обе стороны от нейтрального положения до положения мертвого хода, привод, отклоняющий подвижную систему от нейтрального- положения, и по крайней мере две защелки, фик сирующие подвижную систему, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой энергии и повышения надежности аппарата путем снижения ударных нагрузок при замыкании контактов, указанные защелки установлены с обеспечением фиксации подвижной, системы в зонах, соот-. ветствующих ее положениям мертвого хода.. СП ел о о о 00

) У

bi

п

Фиг 2

Фиг. 6