Быстродействующий автоматический выключатель Советский патент 1989 года по МПК H01H77/10 

Фиг. 1

Изобретение относитг.я к электротехнике и может быть использовано в низковольтных электрических аппаратах защиты, преимущественно тирис- торных преобразователей.

Целью изобретения является повышение токоограничивающей способное- - ти выключателя.

На фигИ и 2 показаны две проек- ции выключателя с одним подвижным контактодержателем} на фиг. 3 - схема соединений его обмоток и контактов; на фиг.4 и 5 - две проекции выключателя с двумя подвижными контактодер- жателяки на фиг.6 - схема соединений его обмоток и контактов.

Выключатель (фиг.1 и 2) содержит основной шихтованный магнитопровод 1 с воздушным зазором, на котором размещена токовая обмотка 2, контакты Зр размещенные на контактодержателях.

Подвийшый контактодержатель выполнен в виде первого токопровода 4 и включенного параллельно ему второг токопровода 5, выполненного в виде гибкого соединения 6 и дополнительной обмотки 7. Контактодержат ь. подпружинен контактной пружиной 8. Об- мотка 7 расположена на дополнительной магнитопроводе 9. Подвижный контактодержатель соединен.с токоподво- дом с помощью шарнирного соединения

10.

Выключатель содержит также электг ромагнитный привод 11, неподвижный контш .тодержатель 12, дугогаситель- ные рога 13, дугогасительную камеру 14 j пластины 15 магнитного гаше- ния, неподвижные зажимы 16 и 17, ра цепитель 18 максимального тока.

На фиг.1 и 2 не показаны вспомогательные детали крепления подвижны частей, изоляция токопроводящих де- талей и не детализированы известные конструкции привода и расцепителя.

Во включенном положении выключателя, показанном на фиг.1 и 2, контакты 3 замкнуты под действием пруж ны 8, Электромагнитный привод 11 отключен от напряжения. Зажим 16 через шарнир 10 соединен с первым токопроводом 4. .К верхнему контакту 3 через неподвижный контактодержа- тель 12 подключена токовая обмотка второй вьшод которой присоединен к зажиму 17. Обмотка 2 :.расположена на части магнитопровода 1, в воздуш

0

5

5

О

35

дО

дЗ

Q

ном зазоре которой расположены первый токопровод 4 и неподвижный контактодержатель 12. С правой стороны от магнитопровода 1 расположен допол- нительньй магнитопрород 9, имеющий . также воздушный зазор. Оба магнитопровода имеют общий участок, на ко- ToipoM расположена токовая обмотка 2.

На магнитопроводе 9 расположена дополнительная обмотка 7, которая одним выводом присоединена к зажиму , 16, а другим - к гибкому соединению 6. К контактам 3 примыкают дугога- сительные рога 13. Контакты 3 и дуго- гасительные рога 13 расположены внутри дугогасительной камеры 14, по бокам которой укреплены пластины 15 магнитного гашения, связанные с магнитопроводом 1. На вьшодной вшне расположен расцепитель 18, реагирующий на аварийные режимы, связанньй механически с приводом 11.

Схема соединения обмоток и контактов показана на фиг.З. Направления намотки обмоток 2 и 7 выбраны таким образом, что индуктируемый в обмотке 7 ток i, и общий входной ток i имеют одно направление в первом токопро+ 1

г

воде 4, т.е. ii

Принцип работы выключателя посто . явного тока заключается в следующем.

I

Во включенном положении выключателя при протекании номинального тока по обмотке 2 проходит весь ток, а далее он распределяется по первому токопроводу 4 и обмотке 7 в зависимости от соотношения их активных сопротивлений (направления токов показаны пунктиром). Через воздушный за-с зор магнитной системы проходит магнитный поток , определяемый током в обмотке 2, числом ее витков и прово-j димостью воздушного зазора. На первый токопровод-4 действует электромагнитный момент, пропорциональный магнитному потоку и току 1ц и направленный на размыкание контактов 3.

Величина нажатия контактной пружины 8 выбирается из условия обеспечения необходимого нажатия между контактами 3 при максимально допустимом токе перегрузки.

В магнитопроводе -9 проходит магнитный поток, определяемый током i в обмотке 7, числом ее витков и про.т водимостью воздушного зазора.

Параметры обмоток и магнитной системы выбираются из условия ненасыщенного состояния магнитопровода.

При возникновении в цепи нагрузки короткого замыкания происходит рост тока ij и соответственно магнитных потоков в магнитопроводах 1 и 9. Под действием ЭДС, наводимой в обмотке 7, ток i изменяет свое направление и увеличивается, В первом токо проводе 4 будет проходить ток i , равный сумме токов i, и i. Путем выбора соотношения витков обмоток

2и 7 и параметров магнитопроводов

1 и 9 достигается превышение тока i по отношению к i, в несколько раз. Благодаря этому увеличивается также электромагнитный момент, действующий на первый токопровод 4, что позволяет в несколько раз уменьшить время размыкания контактов 3 на расстояние, при котором начинается движение электрической дуги с контактов 3 на дугогасительные рога 13, Это, в свою очередь, обуславливает ускорение гашения дуги и уменьшение пропускаемого тока и времени отключения тока короткого замыкания, т.е. способствует повышению токоограничи- вающей способности выключателя.

Гашение дуги выполняется в дуго- гасительной камере 14, которая в частном случае, представленном на фиг.1 и 2, выполнена с узкой щелью. Для создания магнитного поля применяются пластины 15, т.е. магнитопро- вод 1 и обмотка 2 одновременно используются для привода и для магнитного гашения.

В разомкнутом положении контакты

3удерживаются защелкой, находящейся внутри привода 11, или возвратной пружиной (не показана), которая начинает воздействовать на подвижный кон тактодержатель после срабатьтания расцепителя 18. Возможны также дру- гие известные варианты фиксации кон тактов 3 в отключенном положении.

Оперативное отключение выключателя при номинальных режимах выполняется приводом 11.

Включение выключателя осуществляется путем освобождения защелки в приводе 11 либо ручным способом, либо путем дистанционной подачи напряжения на привод 11.

При использовании выключателя в качестве токоограшичивающего блока

к другим быстродействующим выключателям с целью улучшения их токоогра- ничивающей способности необходимость , в приводе 11 и расцепителе 18 отпадает.

Основные существенные признаки предлагаемого выключателя могут быть также реализованы в варианте конст- 0 Рукции, показанной на фиг.4 и 3, где для ускорения размыкания контактов 3 применяются два подвижных контакто- держателя и соответственно две дополнительные обмотки 7. Схема их вклю- 5 чения показана на фиг.6.

Постоянный ток i входит в начало обмотки 2, токи iij входят также в начала обмоток 7. Распределение токов между токопроводами 4 и 0 обмотками 7 обратно пропорционально их активным сопротивлениям.

В аварийном режиме при нарастании тока короткого замыкания i происходит увеличение магнитных пото- 5 ков в магнитопроводах 1 и 9 и в обмотках 7 будут наводиться ЗДС, что вызовет изменение направлений токов i в обмотках 7 и их рост. При этом токи 1,2. будут выходить из начал об- 0 моток 7. Теперь через первые токо- проводы 4 будет уже проходить сумма токов i, и i, т.е, i, i, + 1,

При использовании предлагаемого 5 выключателя в цепях переменного тока принцип его работы не меняется. При протекании номинального тока в цепи дополнительной обмоткой 7 будет индуктироваться ток i,j, что требует 0 только повышения силы контактной пружины 8.

В выключателе основная часть второго токопровода 5, состоящая из 5 дополнительной обмотки 7, неподвижна за счет введения гибкой связи, что обуславливает существенное снижение массы подвижных частей и соответственно времени размыкания контактов 3,

Таким образом, по сравнению с прототипом данный выключатель за счет дополнительного увеличения электромагнитной силы и снижения массы подвижных частей имеет повытаенную токо- ограничивающую способность, что позволяет эффективно использовать его для защиты тиристорных преобразователей.

Формула изобретения

1. Быстродействукщий автоматичес- кий выключатель, содержащий два кон- тактодержателя с контактами, контакт;ныё пружины, дугогасительную камеру, основной магнитопровод с воздушным зазором, токовую обмотку, подключенную последовательно с контактами к неподвижным зажимам и расположенную на основном магнитопроводе, первый, подвижный, контактодержатель выполнен в виде двух параллельно включенных токопроводов, при этом первый токопровод расположен в зазоре основного магнитопровода, а второй токопровод - вне зазора, расцепители, реагирукядие на аварийные режимы, и механизм включения с приводом, отличающийся тем, что,

, с целью повышения токоограничиваю- щей способности выключателя, он снабжен дополнительным магнитопроводом с зазором, второй токопровод первого контактодержателя выполнен в виде гибкого соединения и дополнительной обмотки, размещенной на дополнительном магнитопроводе , а токовая обмотка

1П охватывает одновременно расположенные: рядом участки основного и дополнительного магнитопроводов.

2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что второй

15 контактодержатель выполнен аналогично первому контактодержателю, причем дополнительная обмотка второ- го контактодержателя размещена со- осно с дополнительной обмоткой пер20 вого контактодержателя на упомяну- том дополнительном магнитопроводе.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано. в низковольтных электрических аппарв так защиты. Цель изобретения - повышение токоограничивакщей способнос-г- ти выключателя. Вьпслючатель содержит основной магнитопровод 1 с воздушным зазором и токовой обмоткой 2, которая расположена на части маг- нитопровода 1 и включена последоваЛ /« тельно с контактами 3, дополнительный магнитопровод 9 с обмоткой 7. Первый,подвижный, контактодержатель выполнен из двух параллельно включенных токопроводов. Первый токопро- вод 4 расположен в зазоре, а второй токопровод 5 - вне зазора магнито- провода 1. Второй, параллельный, токопровод 5 выполнен из последовательно соединенного гибкого соединения 6 и дополнительной обмотки 7, расположенной на дополнительной магнитной системе 9 с воздушным зазором, имеюдей с основным магнитопроводом 1 общий участок, на котором расположена токовая обмотка 2. При возникновении в цепи тока короткого замыкания в результате взаимодействия тока, проте.кающего через первый токопровод 4 магнитного потока, созда- ющегося в дополнительноммагнитопрово- де 9 обмоткой, возрастает скорость отброса первого токопровода 4 от неподвижного контактодержателя 12. При этом повышается скорость размыкания контактов 3 и увеличивается степень токоограничения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. S (Л 4

е

Фие.З

1467600

ч 5 В

5 6 W г/с. 77F1 .IS

Ю Z

9 7