Автоматический выключатель Советский патент 1991 года по МПК H01H73/38 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическим выключателям, обеспечивающим защиту низковольтных ложных цепей.

Цель изобретения - повышение быстро- действия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи.

На фиг.1 схематично показаны автоматический выключатель (обведен штриховой линией) и схема его включения; на фиг.2 - пример исполнения третьего комплекта контактов с индукционно-динамическим приводом; на фиг.З - вид А на фиг.2: на фиг.4 - пример исполнения токопроводящей пла- сгины, перемыкающей третий комплект контактов; на фиг.5 - вид Б на фиг.4.

Автоматический выключатель (фиг. 1) содержит первый комплект контактов 1, свя- занный механически с первым приводом 2, включающим и механизм свободного расцепления, и имеющий возможность перемещения между положением замыкания с контактами 3 второго комплекта и положе- нием, в котором контакты 1 первого комплекта находятся в разомкнутом состоянии с контактами 3 второго комплекта. Контакты 3 второго комплекта снабжены каждый электродинамическим механизмом 4 разве- дения контактов, предназначенным для работы при протекании через это устройство тока короткого замыкания. Третий комплект контактов 5 соединен электрически с вторым комплектом контактов 3 токопровода- ми б у расположен так, что замыкание контактов 5 третьего комплекта подвижной токопроводящей пластиной 7 обеспечивает соединение всех вместе контактов 3 второго комплекта. Подвижная токопроводящая пластина 7 может быть выполнена в виде части подвижного элемента 8 второго быстродействующего привода 9, например ин- дукционно-динамического. и расположена с возможностью замыкания контактов 5 третьего комплекта.

Подвижная токопроводящая пластина 7 (фиг.2) выполнена в виде части подвижного элемента 8, расположенной со стороны контактов 5 третьего комплекта, быстродействующего привода 9 например индукщионно-динамического, связанного жестко с подвижным подпружиненным стержнем 10 и расположенного плоской поверхностью 11 вблизи токовой катушки 12. закрепленной, например, в изоляционной оболочке 13.

Токопроводящая пластина 7. выполненная в виде части подвижного элемента 8, и токовая катушка 12 представляют собой ин- дукционно-динамический привод

Подвижный подпружиненный стержень 10 с токопроводящей пластиной 7 в виде части подвижного элемента 8 расположен с возможностью перемещения и самоустановки при замыкании третьего комплекта контактов 5 и подпружинен пружиной 14. например, к изоляционной оболочке 13 в сторону размыкания токопроводящей пластины 7 с контактами третьего комплекта 5.

Токопроводящая пластина 7 может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении контактов 5 третьего комплекта внутри объема, ограниченного тремя плоскостями 15 (фиг.З), проходящими через оси 16 двух соседних токопроводов 6, соединяющих, например, через гибкие проводники 17 третий комплект контактов 5 с вторым комплектом 3 (фиг 1).

Токопроводящая пластина 7 может быть выполнена в виде Л-образного токо- проводящего элемента 18 (фиг.4). который через изоляционную прокладку 19 закреплен на подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9 со стороны третьего комплекта контактов 5 так, что каждый из контактов третьего комплекта 5 (фиг.5) находится напротив соответствующего луча А - образного токопроводящего элемента 18.

Автоматический выключатель (фиг. 1) содержит также расцепитель 20 максимального тока и расцепитель 21. срабатывающие

при протекании тока короткого замыкания и тока перегрузки соответственно, и рукоятку 22. кинематически связанную с механизмом свободного расцепления первого привода 2, отводящие зажимы 23, предназначенные для подключения к нагрузке. Источник 24 тока, например силовой трансформатор включен на подводящие зажимы 25 автоматического выключателя. На отводящие зажимы 23 включен потребитель. К этим же зажимам подсоединены, например, токо- проводами 6 контакты 5 третьего комплекта.

Автоматический выключатель работает следующим образом.

Включение выключателя производится первым быстродействующим приводом 2, например, воздействием на рукоятку 22 и перемещением первого комплекта контактов 1 в положение замыкания с контактами 3 второго комплекта. Ток протекает через контакты 1 первого комплекта, контакты 3 второго комплекта, электродинамические механизмы 4 разведения контактов и отводящие зажимы 23 в цепь нагрузки. Источником тока служит, например, мощный силовой трансформатор 24. подключенный к подводящим зажимам 25 первого комплекта контактов 1. При возникновении тока короткого замыкания в цепи срабатывает второй быстродействующий (индукцион- но-динамический) привод 9 и перемещает токопроводящую пластину 7 в сторону замыкания с контактами 5 третьего комплекта обеспечивая тем самым соединение всех вместе контактов 3 второго комплекта При этом цепь от зажимов 23 к нагрузке шунтируется контактами 5 третьего комплекта, ток через выключатель увеличивается, а через нагрузку снижается.

В дальнейшем ток протекает через контакты 1 первого комплекта и контакты 3 второго комплекта 2, электродинамические механизмы 4 разведения контактов, токо- проводы 6, третий комплект контактов 5 и токопроводящую пластину 7.

При возникновении тока короткого замыкания под действием этого тока срабатывают электродинамические механизмы 4 разведения контактов, что обеспечивает перемещение контактов 3 второго комплекта в разомкнутое положение с контактами 1 первого комплекта. При этом в межконтактные промежутки вводятся электрические дуги, которые ограничивают ток короткого замыкания, протекающий через выключатель и источник 24 тока, например силовой трансформатор.

В дальнейшем срабатывает расцепи- тель 20 максимального тока, воздействующий на механизм свободного расцепления первого быстродействующего привода 2, и последний производит перемещение контактов 1 первого комплекта в положение

размыкания с контактами 3 второго комплекта, обеспечивая отключение цепи.

После исчезновения тока короткого замыкания в цепи контакты 3 второго комплекта перемещаются в положение за0 мыкания с контактами 1 первого комплекта, а токопроводящая пластина 7 - в положение размыкания с контактами 5 третьего комплекта. Контакты 1 первого комплекта остаются в положении размыкания с контактами

5 3 второго комплекта, обеспечивая гальванический разрыв в цепи.

Повышение быстродействия в предлагаемом выключателе достигается за счет того, что второй быстродействующий привод

0 9 воздействует только на подвижный эле-- мент 8, частью которого является токопроводящая пластина 7, и функционирует независимо от контактов 3 второго комплекта.

5Это позволяет сократить время до шунтировки контактами 5 третьего комплекта отводящей цепи и нагрузки. Защита выключателя и силового трансформатора при этом обеспечивается за счет срабатывания элек0 тродинамических механизмов 4 разведения контактов и ввода в цепь электрических дуг, ограничивающих ток короткого замыкания. При возникновении в цепи тока короткого замыкания конденсаторная батарея (не

5 показана) разряжается на токовую катушку 12 (фиг ) и под действием электродинамических сил, обусловленных взаимодействием индуцированного тока в подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9

0 (индукционно-динамического) с током в катушке 12. подвижный элемент 8 с подвижной токопроводящей пластиной 17 перемещается в сторону замыкания контактов 5 третьего комплекта.

5Конденсаторная батарея разряжается

на токовую катушку 12 через блок управления (не показан), причем в качестве датчика тока короткого замыкания может быть использован, например, расцепитель 20 мак0 симального тока или отдельный датчик.

При замыкании контактов 5 третьего комплекта токопроводящей пластиной 7 ток короткого замыкания протекает через токо- проаод 6, гибкие проводники 17, контакты

5 5 третьего комплекта и токопроводящую пластину 7 так, что образуются Г-образные электродинамические контуры и электродинамические силы прижимают токопроводящую плостину 7 к контактам 5 третьего комплекта, препятствуя электродинамическим силам в контактах, вызванных сужением линий тока в зонах контактирования, отбросить то коп ро водящую пластину 7 от контактов 5 третьего комплекта, тем самым обеспечивая повышение надежности кон- тактирования.

При возникновении в цепи тока короткого замыкания подвижный элемент 8 второго быстродействующего привода 9 (фиг.4) перемещается в сторону замыкания контак- тов 5 третьего комплекта с А -образным токопроводящим элементом 18. Ток короткого замыкания протекает через токопрово- ды 6, гибкие проводники 17, контакты 5 третьего комплекта и Л-образный токопро- водящий элемент 18 так, что образуются Г-образные электродинамические контуры и электродинамические силы прижимают А- образный токопроводящий элемент 18 к контактам 5 третьего комплекта. При умень- шении на некоторое время в одной из фаз тока до значения, недостаточного для удержания в замкнутом положении X-образного токопроводящего элемента 18 с контактом 5 третьего комплекта этой фазы, в двух других фазах ток достигает значений, достаточных для удержания А -образного токопроводящего элемента 18 в замкнутом положении с контактами 5 третьего комплекта, этих фаз. В двух других фазах ток протекает по соот- ветствующим лучам Д-образного токопроводящего элемента 18 (фиг.5) и через центральную часть элемента 18. При этом электродинамическая сила, обусловленная взаимодействием лучей А -образного токо- проводящего элемента 18 двух других фаз с соответствующими токопроводами 6, воздействует на А -образный токопроводящий элемент 18 со стороны контакта 5 третьего комплекта одной фазы относительно оси С, проходящей через точки контактирования , контактов 5 третьего комплекта двух других фаз с А Образным токопроводящим элементом 18, и создает момент относительно этой оси 6, прижимающий Образныи токопро- водящий элемент 18 к контакту 5 третьего комплекта одной фазы, чем обеспечивается повышение надежности контактирования.

При протекании тока перегрузки расце- питель 21 (фиг. 1) воздействует на механизм свободного расцепления первого привода 2. который обеспечивает перемещение контактов 1 первого комплекта в положение размыкания с контактами 3 второго комплекта.

Оперативное включение и отключение выключателя осуществляют рукояткой 22, которая управляет первым приводом 2. обеспечивающим перемещение первого комплекта контактов в положение замыкания или размыкания с контактами 3 второго комплекта.

Таким образом, предлагаемый автоматический выключатель по сравнению с прототипом обеспечивает повышение быстродействия защиты мощных цепей и существенно снижает величину тока короткого замыкания в отводящей цепи и нагрузки за счет того, что второй быстродействующий привод воздействует на токопроводящую пластину, имеющую значительно меньшую массу, чем подобный элемент прототипа, а также за счет наличия электродинамических механизмов разведения контактов, которые ограничивают ток. протекающий через автоматический выключатель.

Формула изобретения

1.Автоматический выключатель, содержащий первый и второй комплекты контактов, причем контакты первого комплекта механически связаны с первым быстродействующим приводом, снабженным механизмом свободного расцепления, и выполнены с возможностью перемещения между замк- нутым и разомкнутым положениями с контактами-второго комплекта, а контакты второго комплекта выполнены с возможностью перемещения в сторону размыкания с контактами первого комплекта, и третий комплект контактов, выполненных с возможностью замыкания их подвижной токо- проводящей пластиной и электрически соединенных токопроводами с вторым комплектом контактов, и второй быстродействующий привод, имеющий подвижный элемент и установленный с возможностью воздействия на подвижную токопроводящую пластину, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты мощных цепей и снижения величины тока короткого замыкания в отводящей цепи, в каждом полюсе контакт второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом разведения контактов второго комплекта, при этом второй комплект контактов выполнен с возможностью функционирования независимо от функционирования подвижной токопроводящей пластины, а сама подвижная токопроводящая пластина выполнена в виде части подвижного элемента второго быстродействующего привода.

2.Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопроводящей пластиной в трехфазной цепи, указанная пластина выполнена с возможностью перемещения внутри обьема, ограниченного тремя плоскостями, каждая из которых проходит через оси двух соседних токопроводов в направлении контактов третьего комплекта, причем оси токопроводов размещены в вершинах треугольника.

3. Выключатель по пп.1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что. с целью повышения

надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопро- водящей пластиной в трехфазной цепи, указанная пластина выполнена в виде А-образного токопроводящего элемента, закрепленного на подвижном элементе второго быстродействующего привода.

Изобретение относится к электротехни ке. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи. Устройство содержит контакты 1 первого комплекта, контакты 3 второго комплекта, контакты 5 третьего комплекта, первый быстродействующий привод (П)2, второй быстродействующий привод(П) 9, выполненный, например, в виде индукци- онно-динамического привода, подвижную токопроводящую пластину (П) 7. В каждом полюсе контакт 3 второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом 4 разведения контактов. Контакты 1 механически связаны с П 2, содержащим механизм свободного расцепления, и выполнены с

Фиг. 2.

15

16

/6

6

,i /о a « 6

В

Фиг.1/

w