Быстродействующий выключатель Советский патент 1986 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к электрическим аппаратам низкого напряжения, в частности к быстродействующим аппаратам защиты.

Цель изобретения - повышение надежности при отключении малых токов короткого замыкания.

На чертеже изображен быстродействующий выключатель во включенном положении .

Быстродействующий выключатель содержит главный контакт,состоящий из неподвижной контакт-детали 1 и подвижной контакт-детали 2, имеющей возможность вращения относительно оси 3. На подвижную контакт-деталь

2 действует возвратная пружина 4, I

направление действия которой показано на чертеже стрелкой. Подвижная контакт-деталь 2 удерживается во включенном положении защелкивающим механизмом, содержащим защелку 5, связанную с подвижной контакт-деталью 2, и освобождающий рычаг 6, имеющий возможность вращения относительно оси 7. Рычаг 6 удерживается в сцепленном с защелкой 5 положении фиксирующей пружиной 8 (направление действия пружины 8 также показано стрел- 30 на вторичной обмотке трансформатора

кой на чертеже). Устройство дугога- шения состоит из дугогасительных рогов 9 и 10 и деионной решетки, состоящей из пластины 11. Отключающий электромагнит содержит обмотку 12 и якорь,13, который имеет стержень 14 с выступом 15, причем стержень 14 пропущен через отверстие в подвижной контакт-детали 2. С рычагом 6 находится в соприкосновении шток 16, входящий в отключающий электромагнит. Выключатель снабжен силовыми зажимами 17 и 18, причем зажим 17 соединен с неподвижной контакт-деталью 1, а

21 тока и напряжение на выходе выпрямителя 22. Когда последнее достигает порога срабатывания порогового элемента 23, последний срабатывает

j и на его выходе, а следовательно, и на,выходе датчика 20 тока появляется сигнал, поступающий на вход усилителя 31, вследствие чего на выходе усилителя 31 возникает управляющее нап40 ряжение, которое поступает на вход полупроводникового ключа 30 и обеспечивает его включен 1е. При включении полупроводникового ключа 30 создается контур разряда емкостного на- зажим 18 соединен посредством гибко- 45 копителя энергии 26: положительная го токоподвода 19 через датчик 20 обкладка накопителя 26 - зажим 29 - тока с подвижной контакт-деталью 2. полупроводниковый ключ 30 - зажим Датчик 20 тока состоит из трансфор- 28 - зажим 24 - обмотка 12 - зажим матора 21 тока, к вторичной обмотке ко- 25 - отрицательная-обкладка накопите- .торого подключен вход выпрямителя 22. 50 6. К выходу последнего подключен вход порогового элемента 23, выход которого является выходом датчика тока в целом. Обмотка 12 отключающего электромагнита снабжена зажимами 24 и 25, 55 Щ магнитное поле, вследствие чего к которым присоединен емкостный нако- на якорь 13 начинает действовать си- питель 26 энергии (снабженный блоком ла, втягивающая его внутрь обмотки 27 заряда) через выходные зажимы 28 12. Якорь 13 приходит в движение и и 29 полупроводникового ключа 30, нажимает на шток 16, который, преодоПо обмотке 12 отключающего электромагнита протекает ток разряда емкостного накопителя 26, создающий намагничивающую силу и соответствую

5

0 5

изображенного на чертеже в виде тиристора. К входу полупроводникового ключа 30 (т.е. на управляющий переход тиристора) подключен выход управляющего усилителя 31, вход которого соединен с выходом датчика 20 тока. Блок 32 питания обеспечивает требуемыми напряжениями (необходимы- ,ми для функционирования) пороговый элемент 23, усилитель 31 и блок 27 заряда.

Во включенном состоянии выключателя и при протекании по его главной цепи тока, не достигающего значения тока уставки датчика 20 тока, Bcei элементы устройства находятся в описанном состоянии, емкостный накопитель 26 энергии заряжен от блока 27 заряда (полярность напряжения заряда накопителя 26 показана на чертеже) .

Выключатель работает следующим образом.

При возникновении в защищаемой выключателем цепи аварийного режима, на- например короткого замыкания, ток в главной цепи начинает возрастать, соответственно возрастает напряжение

21 тока и напряжение на выходе выпрямителя 22. Когда последнее достигает порога срабатывания порогового элемента 23, последний срабатывает

и на его выходе, а следовательно, и на,выходе датчика 20 тока появляется сигнал, поступающий на вход усилителя 31, вследствие чего на выходе усилителя 31 возникает управляющее напряжение, которое поступает на вход полупроводникового ключа 30 и обеспечивает его включен 1е. При включении полупроводникового ключа 30 создается контур разряда емкостного на- копителя энергии 26: положительная обкладка накопителя 26 - зажим 29 - полупроводниковый ключ 30 - зажим 28 - зажим 24 - обмотка 12 - зажим 25 - отрицательная-обкладка накопите 6. Щ магнитное поле, вследствие чего на якорь 13 начинает действовать си- ла, втягивающая его внутрь обмотки 12. Якорь 13 приходит в движение и нажимает на шток 16, который, преодоПо обмотке 12 отключающего электромагнита протекает ток разряда емкостного накопителя 26, создающий намагничивающую силу и соответствуюлевая действие пружины 8, поворачивает освобождающий рычаг 6 относительно оси 7 и выводит рычаг 6 из зацепления с защелкой 5. Подвижная контакт-деталь 2 получает возмож- кость двигаться под действием возвратной пружины 4,-но одновременно якорь 13 ударяет выступом 15, расположенном на стержне 14, в плече подвижной контакт-детали 2, обеспечи- вая поворот последней относительно оси 3. Происходит разъединение подвижной 2 и неподвижной 1 контакт- деталей, главный контакт выключателя размыкается, при этом возникает электрическая дуга. Так как при воздействии якоря 13 на подвижную контакт-деталь 2 последняя приобретает большую начальную скорость, а также при наличии в зоне расходящихся кон- такт-деталей магнитного поля обмотки 12 электрическая дуга отключения интенсивно удлиняется, и напряжение на ней возрастает с большой скоростью. Электрическая дуга перемещает- ся по дугогасительным рогам 9 и 10 и входит в деионную решетку, состоящую из пластин 11, где процесс ду- гогашения заканчивается, и ток в цепи прерывается. Выключатель находитс в отключенном положении.

Для возврата выключателя во включенное положение включающий механизм (не показан) обеспечивает перемещение контакт-детали 2 до замыкания ее с контакт-деталью 1 при одновременном сцеплении защелки 5 с освобождающим рычагом 6. Выключатель переходит во включенное положение.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый быстродействующий вьжлючатель обеспечивает уменьшение собственного времени отключения вьжлючателя при одновременном увели- чении скорости нарастания напряжения на электрической дуге отключения в режиме коммутации аварийного тока благодаря тому, что в предлагаемом выключателе введенные дополнительные элементы обеспечивают минимально

возможное собственное время срабатывания вне зависимости от величины отключаемого тока, а также обеспечивают интенсивное удлинение электрической дуги отключения в процессе коммутации.

Формула изобретени

Быстродействующий выключатель, содержащий главный контакт с выводами для подключения силовой цепи, состоящий из подвижной и неподвижной контакт-деталей, блок дугогашения, возвратную пружину, защелкивающий механизм, отключающий электромагнит с обмоткой, причем защелкивающий механизм и якорь отключающего электромагнита связаны с подвижной контакт- деталью, первый вывод для подключения силовой цепи соединен с неподвижной контакт-деталью, возвратная пружина связана с подвижной контакт- деталью, отличаю щийся тем, .что, с целью повышения надежности при отключении малых токов короткого замыкания, в него введены датчик тока, емкостный накопитель энергии, блок заряда, полупроводниковый ключ, управляющий усилитель и блок питания, выводы обмотки отключающего электромагнита соединены через полупроводниковый ключ с выходами емкостного накопителя энергии, выхо ды блока заряда подключены к выходам емкостного накопителя энергии, вход блока заряда соединен с первым выходом блока питания, управляющий вход полупроводникового ключа подклю чен к выходу управляющего усилителя, первый вход которого соединен с вторым выходом блока питания, второй вход управляющего усилителя подключен к выходу датчика тока, первый вход датчика тока соединен с третьим выходом блока питания, а второй и третий входы датчика тока подключены соответственно к подвижной контакт- детали и к второму выводу для подключения силовой цепи быстродействующего выключателя.

Редактор Е. Копча

Составитель Г. Корсаков

Техред Л.Олейник Корректор Г. Решетник

Заказ 7131/56

Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

,по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, улУпроёктная Т

Изобретение относится к области электрических аппаратов низкого напряжения, в частности к быстродействующим аппаратам защиты (БАЗ). Цель изобретения - повышение надежности работы БАЗ при мальпс токах к.з. Скорость отключения токов к.з. увеличивается в предложенном БАЗ, так как на его электромагнит (ЭМ) воздействует не ток К.З., а ток, определяемый дополнительно введенным емкостным накопителем электроэнергии, управление которым осуществляется введенным полупроводниковым ключом, управляющий вьшод которого подключен через усилитель к датчику тока к.з. В БАЗ введен также дополнительный блок питания для емкостного накопителя энергии. 1 ил. § (Л