Быстродействующий электродинамический автоматический выключатель Советский патент 1961 года по МПК H01H77/10 H01H71/43 

В ОСНОВНОМ авт. св. № 116138 описан-быстродействующий электродинамический автоматический выключатель, размыкание контактов которого производится под действием сил отталкивания, возникающих при протекании тока короткого замыкания по двум параллельным токоведущим .пластинам, несущим контакты.

Выключатель настоящего дополнительного изобретения представляет собой дальнейшее усоверщенствование выключателя, описанного в основном авт- св. № 116138, позволяющее улучшить его эксплуатационные качества.

Срабатывание предлагаемого выключателя при быстро нарастающих токах перегрузки обеспечивается посредством электромагнитного расцепителя и механизма свободного расцепления, который через защелку связан с подвижной токоведущей пластиной.

Применением системы роликов, связывающих указанную пластину с отключающим валиком механизма свободного расцепления, обеспечивается срабатывание выключателя при малых электродинамических отбросах токоведущей пластины.

Для замедления отброса дугогасительных контактов в выключателе применен масляный демпфер.

Главные контакты включателя крепятся к токоведущей пластине на резьбе, чем упрощается его эксплуатация.

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого автоматического выключателя.

Основным отключающим и ограничивающим ток механизмом является узкий жесткий петлевой контур, образованный близко расположенными подвижной « неподвижной токоведущими пластинами, выпол№ 135938- 2 ненными в основной токоведущей части из медных водоохлаждаемых труб. К подвижной пластине вода через штуцеры / подается по трубе 2, затем идет в обратном направлении между трубами 2 и 3 и выходит через штуцер 4. К неподвижной пластине вода подается через штуцер 5, затем идет по токоведущей трубе 6 и выходит через штуцер 7.

Токопроводящая ось 8 подвижной пластины вставлена в отверстия неподвижных шинопроводов 9, расположенных по обе сторо ны этой пластины и закрепленных ща изоляционных досках 10 выключателя- Главные гпарнирные контакты шунтированы гибкими перемычками 11 малого сечения. Подвижная пластина 5фавновешена относительно оси 8 и имеет противовес 12. К трубам 2 и б в конце пластины прикреплены медные контактодержатели 13 и 14, в отверстия которых ввинчены быстроеъемные главные контакты 15 к 16 с серебряными напайками.

Токоведущая труба 6 неподвижной пластины заканчивается шинопроводом 17.

К контактодержателям прикреплены легкосъемиые дугогасительные контакты 18 и 19, из которых нижний контакт 18 закреплен шарнирно на токопроводяш,ей оси 20, вставленной в отверстия выступов 21 коитактоаержателя 14.

К нижнему контакту 18 крепятся два болта 22 и 23, из которых болт 22 слулсит для регулировки провала на дугогасительных контактах и ограничения поворота этого контакта вокруг оси 20 против часовой стрелки.

Сферическая часть болта 23 упирается в сферическую часть штока 24 поршня масляного демпфера, представляющего собой цилиндр 25, заполненный маслом, внутри которого находится поршень 26 с отверст-нем 27.

При принудительном быстром перемещении поршня 26 вниз шарик 28 закрывает отверстие 27, что замедляет перетекание масла из нижней части цилиндра в верхнюю и тем самым замедляет движение самого поршня. При снятии иагрузки с поршня его движение вверх проиеходит под действием пружин 29.

Нажатие на дугогасительных контактах создается пружиной 29 демпфера и пружиной 30, осуществляющей основную часть нажатия. При отключении цепи подвижная пластина поворачивается на оси 8 против часовой стрелки, что приводит к размыканию контактов 15, 16 и 18 , J9 .

В режиме ограничения тока движения подвижной плаетины начинается под действием электродинамических сил отталкивания при протекании тока но петлевому контуру.

При размыкании главных контактов 15-16 ток перераспределяется в цепь дугогаситель}1ых контактов, которая также выполнена в виде узкого петлевого контура (контакты 15-19-18-16). В результате появляются дополнительные электродинамические силы из-за увеличения длины петлевого контура (ось 8, контакты 19-18, труба в), что ускоряет движение пластины и размыкание цепи.

При электродинамическом отбросе подвижной пластилы, за счет массы поршня 26 н замедленного процесса перетекания масла демпфер замедляет поворот нижнего дугогасительного контакта 18 под, действием электродинамических сил по часовой стрелке вокруг оси 20, что позволяет более эффективно использовать электродинамические силы для ускорения размыкания цепи.

Демпфер, контактодержатель 14, труба 6 и щинопровод 17 закреплены на основании 31 неподвижной токопроводящей пластины, закреп- ленной, в свою очередь, на распорных шпильках 32 к. изоляционным цоскам 10 автомата. Под противовесом 12 подвижной пластины расположен резиновый амортизатор 33, закрепленный «а основании 31. Амортизатор служит для ограничения поворота подвижной пластины и гашения удара при размыкании цепи.

Дугогасительные контакты заканчиваются короткими рогами 34 и 35.

К концам токоведущих пластин присоединены гибкие связи 36 и 57, подающие потенциал к направляющим рогам 38 и 39 камеры дугогащения 40.

В результате такого соединения пластин с рогами 55 и 39 за время гащения дуги между пластинами продолжают действовать электродинамические силы отталкивания, что увеличивает отброс подвижной пластины.

Как главные, так и дугогасительные контакты расположены внутри камеры 40, ,и для доступа к ним достаточно снять шпильку и повернуть камеру по часовой стрелке вокруг оси 41.

Нажатие на главные контакты 15-16 осуществляется пружинами 42, которые оказывают давление на подвижную пластину через ось 43, жестко закрепленную на этой пластине и изолированную от нее.

В выключателе предусмотрен вспомогательный отключающий механизм, состоящий из механизма свободного расцепления, электромагнитного расцепителя перегрузки, рычажного механизма мгновенного срыва и механизма подхвата токоведущей пластины.

При помощи механизма свободного расцепления производится включение и отключение, а также осуществляется нарущение связи между подвижной пластиной и приводом нр.и автоматическом и ручном отключении.

Этот механизм представляет собой систему шарнирно связанных между собой рычагов, перемещающихся под действием момента, приложенного со стороны привода к включающему валу 44, на котором закреплен рычаг 45. С рычагом 45 щарнирно связана тяга 46, на которой подвижно закреплены взводящий рычаг 47 и включающий рычаг 48. Рычаг 48 может свободно поворачиваться на контактном валу 49, на котором закреплен стопорный механизм, состоящий из рычагов 50 и 51. Рычаг 50 жестко связан с валом 49, а рычаг 51 шарнирно соединен с рычагом 50 и своим концом, несущим ролик 52, упирается в отключающую собачку 53 и может поворачиваться на оси 54.

Перемещение отключающей собачки 55 с одной стороны ограничивается роликом 52, а с другой - упором 55.

K механизму свободного расцепления относится также отключающий валик 56 с поводком 57, снабженным крючком 58, и защелкой 55, щарнирно закрепленной на тяге 46. Поводок 57 оттягивается пружиной 60 и прижимается к упору 61, чем ограничивается поворот валика 55 по часовой стрелке. Под действием спиральной пружины 62 упор 63 защелки 59 прижат к тяге 46. Защелка 59 имеет некоторую свободу поворота вокруг оси 64 против часовой стрелки.

При включении происходит поворот контактного вала на 30° протип часовой стрелки.

Механизм свободного расцепления навещен снаружи на изоляционной доске выключателя. Часть отключающего валика, выступающая наружу, фрезерована и имеет форму полувалика, так что при переводе механизма в положение «взведен отключающая собачка 55 заскакивает за отключающий валик 56. В положении механизма «включен отключающая собачка 55 упирается в цилиндрическую часть отключающего валика. Поворот отключающего валика на 16-17° освобождает

- 3 -№ 135938

№ 135938- 4 -

собачку 53, в результате чего под действием приложенного вращающего момента вал 49 поворачивается на 30° по часовой стрелке.

При отключении выключателя под действием привода защелка 59 зацепляется за крючок 58 к поворачивает отключающий валик 56.

При включении выключателя под действием привода защелка 59 входит в зацепление с крючком 58. При этом отключающий валик 56 не поворачивается.

При автоматическом срабатывании вспомогательного механизма поворот отключающего валика может производиться электромагнитным расцепителем перегрузки и рычажным механизмом расцепления. Второе защелочное устройство, относящееся к рычажному механизму расцепления, и служит для поворота отключающего вадика 56 при электродинамическом отбросе траверсы.

Па чертеже связь механизма свободного расцепления с действительным положением валов показана пунктирными линиями.

Электромагнитный расцепитель, установленный на основании 31, предназначен для автоматического отключения выключателя при недопустимых токах перегрузки, особенно при таких токах, когда происходит ослабление нажатия на контактах выключателя под действием электродинамических сил.

В режиме ограничения тока расцепитель перегрузки совместно с механизмом мгновенного срыва вызывает срабатывание вспомогательного механизма, осуществляющего подхват отброшенной пластины.

Магнитная система расцепителя состоит из уравновешенного якоря 65 и электромагнита 66. Ось 67 якоря закреплена в шарикоподшипниках, запрессованных в изоляционную КОлодку 68.

Между полюсами электромагнита проходит водоохлаждаемая токоведущая труба 6.

Пружина (59 якоря 5 служит для регулировки уставок расцепителя, а винт 7(9 - для регулировки зазора между якорем и полюсами магнитной системы. Якорь 65 снабжен крючком 11, за который в рабочем положении зацепляется защелка 12 отключаюшего рычага 13, выполненного в виде тонкой легкой пластиики. Ось 14 отключаюшего рычага 73 закреплена в шарикоподшипниках.

При достижении током величины уставки якорь, притягиваясь к полюсам, поворачивается вокруг оси 61 против часовой стрелки. Защелка выходит из зацепления и отключающий рычаг 13 под, действием пружин 75 поворачивается вокруг оси 14 по часовой стрелке до упора и ударяет по ролику 76 рычага 77 отключающего валика 56, что приводит к повороту отключающего валика и вызывает срабатывание вспомогательного механизма.

Приведение расцепителя в рабочее положение осуществляется рычагом 78, включающего вала 44 при переводе механизма свободного расцепления в положение «взведен. При этом рычаг 18 с помощью ролика 19 поворачивает отключающий рычаг 13 против часовой стрелки, пока защелка 12 не заскочит за крючок 11 якоря.

Механизм мгновенного срыва или «обратная связь производит автоматическое срабатывание вспомогательного механизма выключателя при электродинамическом отбросе токоведущей пластины, начиная от малых отбросов (2-3 мм), наиболее опасных для работы контактов.

Этот механизм представляет собой систему шарнирно связанных рычагов, соединяющих через защелку подвижную пластину с отключающим валиком механизма свободного расцепления.

Па оси 80 противовеса 12 подвижной пластины шарниряо закреплена серьга 8L К серьге крепится рычаг 82, шарнирно связанный с рычагом 83. Последний шарнирно закреплен на оси 84- На конце рычага помещена защелка 59, которая в рабочем положении находится в зацеплении с крючком 58 отключающего валика 56.

Защелочное устройство и его кинематика ничем не отличаются от защелочного устройства, служащего для отключения выключателя под .действием привода, с той лишь разницей, что в механизме мгновенного срыва защелка 59 крепится к рычагу 83, а в механизме свободного расцепления - к тяге 46. В связи с этим на отключающем валике 56 имеются два крючка 58. При электродинамическом отбросе пластины рычаг 83 .поворачивается вокруг оси 84 против часовой стрелки. Защелка 59 зацепляется за крючок 58 и производит поворот отключающего валика 56. Кинематика выполнена так, что при расхождении главных контактов на величину порядка 2-3 мм валик 56 поворачивается на 16-17° против часовой стрелки, что вызывает расцепление вспомогательного механизма.

При замыкании контактов автомата защелка 59 входит в зацепление с крючком 58, при этом отключающий валик 56 не поворачивается. Регулировка механизма осуществляется гайками 85.

На Контактном валу 49 закреплен рычаг 86 (в конструкции их два), на ось 87 которого насажена ударная планка 88 (в конструкции их две)Через эллиптический вырез в этой планке пропущена ось 43 подвижной .пластины, так что между осью 43 и ударной планкой 88 имеется зазор 2,5±1 мм. На осях 43 и 81 щарнирно закреплены серьги 89 и 90, к которым прикреплены главные пружины 42 (в конструкции пх две).

На оси 91 рычага 86 закреплена серьга 92 (в конструкции их две), к которой крепятся возвратпые пружины 93 (в конструкции их две), .другие концы пружины крепятся к серьге 94, закрепленной неподвижно (в конструкции их две).

Возвратные пружины так же, как и главные пружины, стремятся повернуть контактный вал 49 по часовой стрелке. При повороте отключающего валика 56 на 16-17° под действием привода, электромагнитного расцепителя перегрузки, либо под действием механизма мгновенного срыва происходит освобождение контактного вала 49. Последний под действием главных 42 и возвратных 93 пружин поворачивается по часовой стрелке и в это время ударная планка 88, связанная с контактным валом, перемещается вверх и производит либо размыкание контактов выключателя, либо .подхват пластины, отброщенной под действием электродинамических сил, что зависит от величины и крутизны нарастания тока.

При повороте контактного вала 49 на 30° по часовой стрелке до упора ударная планка 88 фиксирует поворотную пластину в отключенном положении при растворе главных контактах около 25 мм.

Предмет изобретения

1.Быстродействующий электродинамический автоматический вы.ключатель по авт. св. ЛЬ 116138, отличающийся тем, что, с целью обеспечения его срабатывания при быстро нарастающих токах перегрузки, выключатель снабжен электромагнитным расцепителем и механизмом свободного расцепления, который через защелку связан с подвижной токоведущей пластиной.

2.Выключатель по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью обеспечения его срабатывания при малых электродинамических отбросах токоведущей пластины, указанная пластина связана при помощи системы рычагов с отключающим валиком механизма свободного расцепления.

- 5 -№ 135938