Автоматический выключатель Советский патент 1990 года по МПК H01H73/38 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных автоматических выключателях.

Цель изобретения - повышение на.- дежности работы при небольших токах короткого замыкания.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства в однофаз- ном исполнении; на фиг„ 2 - выключатель с приводом в положении Включено.

Выключатель имеет главные контакты 1, механизм 2 электродинамическо- го разведения контактов., на котором установлены неподвижные контакты, электромагнитный расцепитель 3, механизм k свободного расцепления, рукоятку 5, исполнительный механизм 6 узла контроля величины энергии дуги отключения, который также содержит блок 7 питания, подключенный к главным контактам, измерительный преобразователь 8 энергии дуги, интегратор 9 пороговый элемент, имеющий входное 10 и выходное 11 реле, формирователь 12 и логический элемент И-НЕ 13.

Измерительный преобразователь 8 йыполнен на базе датчика Холла 14, расположенного в полюсном пространст ее в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токов едущей шины. Входные электроды датчика Холла 14 через резистор 15 подсоединены к глав иым контактам 1 выключателя, а выходные его электроды - к входам интегратора 9 и формирователя 12. Выход интегратора 9 подсоединен к входному реле 10, выход которого и выход формирователя 12 подсоединены к Е ходам логического элемента И-НЕ 13.

Так как выходное напряжение на выходе датчика Холла 14 имеет форму, отличную от прямолинейной, для четной работы схемы применен формирователь 12, преобразующий выходное напряжение датчика Холла в прямоугольный импульс, по уровню совместимый с логическим элементом И-НЕ 13. Вы- ход логического элемента И-НЕ 13 подключен к входу выходного реле 11 на оптронном тиристоре, коммутирующем цепь исполнительного механизма 6

Блок питания 7 предназначен для выработки напряжения на конденсаторе 16S необходимого для срабатывания исполнительного механизма 6, и двух

20

25

JQ

15

50

55

30

35

40

45

симметричных относительно общей точки, разнополярных и гальванически не связанных с главными контактами напряжений для питания узла контроля величины энергии дуги. Блок 7 питания и преобразователь 8 могут быть подключены через вспомогательные замыкающие контакты 17.

Исполнительный механизм 6, например электромагнит соленоидного типа, имеет шток 18, воздействующий на расцепляющий рычаг 19 механизма 4 свободного расцепления. Положение, в которое приходят все узлы механизма и, в частности, его контакты 1, в результате действия исполнительного механизма 6, показано на фиг. 2. Это положение полностью соответствует положению выключателя Включено.

Конструктивно исполнительный механизм 6 и узеп контроля величины энергии дуги могут быть объединены и выполнены отдельным модулем 20, который может крепиться на крышке 21 пластмассового корпуса выключателя. При этом шток 18 исполнительного механизма 6 через отверстие в корпусе воздействует на расцепляющий рычаг 19, который входит в зацепление с отключающей защелкой 22, одним концом упирающейся на отключающую рейку 23. На последнюю может воздействовать и якорь электромагнитного расцепите- ля 3 о

Выключатель ияеет дугогасительную камеру 24 с деионной решеткой. Дистанционный привод 25 воздействует на рукоятку 5.

Исключение постоянной гальванической связи между главными контактами 1 и 2 через узел контроля величины энергии дуги может быть обеспечено тем, что указанный узел может быть подключен к главным контактам 1 через вспомогательные замыкающие контакты 17, кинематически связанные с главными и настроенные на опережение при замыкании,, Устранение этой связи повышает надежность узла контроля, который находится под напряжением только при коммутации тока.

Устройство работает следующим об- оазом.

Во включенном положении контакта 1 элементы узла контроля обесточены. При коротком зам ыкании под действием электродинамических сил, после срабатывания электромагнитных расцепителей и под действием механизма главные контакты 1 расходятся, и в цепь вводится дуга, ограничивающая ток короткого замыкания. Напряжение на дуге используется для питания узла контроля величины энергии дуги, при этом время формирования напряжения для питания логической части узла контроля должно быть минимально возможным. При появлении дуги на выходе входного реле 10 формируется сигнал, соответствующий логическому О, а на выходе формирователя 12 - логической 1, оптронный тиристор реле 11 заперт.

Поскольку магнитный поток, пронизывающий датчик Хопла 1, прямо пропорционален току короткого замыкания а ток, протекающий через входные электроды датчика Холла, прямо пропорционален напряжению дуги, то на выходе датчика Холла формируется сигнал, пропорциональный выделяемой в дуге мощности, а на выходе интегратора 9 - сигнал, пропорциональный энергии дуги на главных контактах 1„ Этот сигнал используется для управления исполнительным механизмом 6„

Поскольку ток срабатывания электромагнитного расцепителя 3 ниже уровня тока, ограниченного дугой, то за время существования дуги происходит срабатывание механизма свободного расцепления, но при этом рукоятка 5 выключателя удерживается дистанционным приводом 25 во включенном положении. Если при этом величина энергии дуги выше определенного уровня, задаваемого порогом срабатывания реле 10, на выходе последнего появится сигнал, соответствующий логической 1 и на исполнительный механизм 6 не будет поступать сигнал с выхода реле 11.

При исчезновении дуги на выходе формирователя 12 появляется сигнал, соответствующий логическому О. Непосредственно сразу за исчезновением дуги на входах элемента И-НЕ возможны следующие варианты сигналов:

1 при срабатывании реле

О и

10;

О и О при несрабатывании реле 10.

В первом случае команда на взвод механизма выключателя не подается. Этот случай соответствует положению, когда выключатель расположен ближе к

источнику энергии, а в токоограниче- нии участвуют как минимум два выключателя.

При втором варианте подается команда на взвод выключателя, что соответ ствует случаю, когда выключатель расположен по условиям селективности вне зоны срабатывания.

Таким образом, при выборе порога срабатывания входного реле 10 в соответствии с местом установки выключателя в распределительной сети (головной выключатель должен иметь сущест5 венно больший порог срабатывания реле 10) обеспечивается избирательность действия защиты, а следовательно, и надежная работа во всем диапазоне токов короткого замыкания.

Формула изобретения

Автоматический выключатель, содержащий механизм свободного расцепления, дистанционный привод, расположенные в каждом полюсе главные контакты и дугогасительные камеры, механизм электродинамического разведения главных контактов, электромагнитный расцепитель и узел контроля энергии

дуги отключения, состоящий из блока питания, подключенного к главным контактам, измерительного преобразователя энергии на базе датчика Холлаs интегратора, порогового элемента и

исполнительного механизма, причем датчик Холла расположен в полюсном пространстве в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токоведущей шины, входные электроды датчика Холла через резистор подключены к главным контактам, а выходные - к входу интегратора, выход которого подключен к пороговому элементу, имеющему входное и выходное реле, которое электрически связано с исполнительным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы при небольших токах короткого замыкания, узел контроля

энергии дуги снабжен формирователем и логическим элементом И-НЕ, причем вход формирователя подключен к выходу измерительного преобразователя энергии, выход формирователя и входного реле порогового элемента соединены с входом логического элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу выходного реле, а исполнительный механизм узла контроля энергии

дуги установлен с возможностью воздействия на расцепляющий рычаг механизма свободного расцепления в сторону зацепления с отключающей защелкой механизма свободного расцепления.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных автоматических выключателях. Цель изобретения - повышение надежности работы при небольших токах короткого замыкания. К главным контактам выключателя подключен узел контроля величины энергии дуги отключения, который содержит блок 7 питания, измерительный преобразователь 8 энергии дуги на базе датчика Холла 14, интегратор 9, пороговый элемент, имеющий входное реле 10 и выходное реле 11, формирователь 12, логический элемент И-НЕ 13 и исполнительный механизм 6, воздействующий на расцепляющий рычаг механизма свободного расцепления. Выход датчика Холла 14 подключен к входу формирователя 12 и к входу интегратора 9. Вход логического элемента И-НЕ 13 подключен к выходу формирователя 12 и входного реле 10. Сигнал на выходе элемента И-НЕ 13 появляется, если величина энергии дуги не превышает порога срабатывания. В этом случае реле 11 выдает команду на исполнительный механизм 6, воздействующий на расцепляющий рычаг в сторону включения выключателя. 2 ил.

Фиг. г