Многополюсный автоматический выключатель Советский патент 1991 года по МПК H01H77/10 

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

Цель изобретения - расширение области использования выключателя и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыканиях.

На фиг.1 показан автоматический выключатель во включенном положении; на фиг.2 показано положение контактов выключателя, изображенного на фиг 1 в момент КЗ; на фиг. 3 изображен выключатель с электродинамическим устройством для ускорения отброса подвижных контактов при КЗ во включенном положении; на фиг.4 показано положение контактов выключателя.

изображенного на фиг.З в момент КЗ; на фиг.5 показана электрическая схема трехпо- люсного выключателя и подключения к нему нижестоящих выключателей и нагрузки.

Выключатель содержит (фиг 1)в каждом полюсе подвижные контакты 1, закрепленные на подвижном контактодержателе 2 мо- стикового типа, неподвижные контакты 3, закрепленные на неподвижных контакто- держателях, выполненных в виде токоведу- щих шин 4 и 5, оканчивающихся подводящим выводом 6 и отводящим выводом 7 соответственно Подвижный контактодержа- тель 2 с помощью направляющих 8 подвижно закреплен на траверсе 9, соединенной шарниром 10 с механизмом свободО

о ел

ю

4

ного расцепления 11 (показан частично). Между траверсой 9 и подвижным контакто- держателем 2 расположены контактные пружины 12. Против каждой пары контактов - подвижного контакта 1 и неподвижного контакта 3 в основании 13 пластмассового корпуса выключателя установлены дугога- сительные камеры 14 деионного типа, На токоведущих шинах 4 и 5 расположены измерительные органы - датчики тока 15 рас- цепителя максимального тока 16, выход которого электрически соединен с органом (не показан), расцепляющим механизм свободного расцепления 11. К токоведущей шине 5 между измерительным органом 15 и отводящим выводом 7 присоединен первый коммутирующий электрод 17. Второй коммутирующий электрод 18 соединен с аналогичными электродами других полюсов своим концом 19. Оба коммутирующих электрода расположены в нише 20 основания 13. Часть стенки ниши 20, обращенная в сторону подвижного контактодержателя 2, выполнена подвижной в виде поршня 21, являющегося механизмом ускоренного размыкания контактов. С другой стороны ниша 20 плотно закрыта неподвижной изоляционной колодкой 22. В нишу 20 сквозь отверстия в изоляционной колодке 22 введен электрод поджига 23, между которым и вторым коммутирующим электродом 18 подключен индуктор высокого напряжения 24 поджига дуги. Со стороны механизма свободного расцепления 11 дугогасительных камер 14 выключатель закрыт крышкой 25, в прорези которой установлена с возможностью перемещения рукоятка управления 26. Токоведущие шины 4 и 5 образуют с подвижным контактодержателем 2 П-образ- ный контур.

Потребитель 27 включен к фидерному выключателю 28. Близлежащие к подвижному контактодержателю 2 (фиг.З) участки 29 токоведущих шин 4 и 5 образуют с этим контактодержателем петлевые контуры.

Выключатель (см. фиг, 1) работает следующим образом.

При токах перегрузки сигнал на индуктор высокого напряжения 24 не поступает и выключатель срабатывает традиционным способом за счет расцепления механизма свободного расцепления 11 от расцепителя максимального тока 16.

При этом траверса 9 перемещается вместе с подвижными контактами 1 в отключенное положение. Между подвижными контактами 1 и неподвижными контактами 3 возникают электрические дуги, которые втягиваются в дугогасительные камеры 14,

в результате чего и происходит отключение цепи.

При коротком замыкании в цепи, например в потребителе 27 (фиг.5), от выключателя 28 поступает управляющий сигнал на индуктор высокого напряжения 24 и далее на электрод поджига дуги 23. Указанный управляющий сигнал может формироваться и в самом предлагаемом выключателе, на0 пример в его расцепителе максимального тока 16 при достижении током КЗ заданной величины. В обоих случаях индуктор высокого напряжения 24 формирует высоковольтный (1,5-2,5 кВ) импульс напряжения,

5 который прикладывается между электродом поджига 23 и вторым коммутирующим электродом 18, На них возникает электрическая дуга, которая поджигает электрическую дугу между первым коммутирующим электродом

0 17 и вторым коммутирующим электродом 18. При перемыкании первого коммутирующего электрода 17 и второго коммутирующего электрода 18 короткой электрической дугой начинается быстрое увеличение тока

5 КЗ через выключатель при одновременном быстром прекращении его в защищаемой цепи. В результате выделения энергии в дуге, горящей на указанных электродах, в нише 20 резко возрастает давление. Под

0 действием этого давления поршень 21 перемещается в сторону подвижного контактодержателя 2 и перемещает его, сжимая контактные пружины 12, в сторону траверсы 9 (фиг.2). При этом между подвижными кон5 тактами 1 и неподвижными контактами 3 возникают электрические дуги, приводящие к резкому ограничению величины тока КЗ. Если при этом превышается уставка тока срабатывания расцепителя максимального

0 тока 16, то последний вызывает расцепление механизма свободного расцепления 11 и перевод его в положение Отключено аналогично тому, как это описано в случае отключения тока перегрузки.

5 Возникающая на электродах 17 и 18 короткая электрическая дуга приводит к практически мгновенному за 0,7-1 мс шунтированию участка цепи (фиг.5), включающего нижестоящий выключатель 28 и по0 требитель 27. Тем самым снижается воздействие тока КЗ на выключатель 28 и потребитель 27. Поэтому энергия дуги отключения, выделяющаяся в выключателе 28 и джоулев интеграл Si dt как через этот

5 выключатель, так и через потребитель 27, существенно меньше, чем в случае, когда в качестве вышестоящего выключателя используются известные выключатели. Быстрое размыкание контактов данного выключателя поршнем 21, опережающее

при больших токах КЗ действие механизма свободного расцепления 11, способствует большему токоограничению и уменьшению нагрузок и на сам выключатель,

Тем самым расширяется область при- менения данного выключателя, который может быть применен, например, для защиты тиристорных преобразователей и полупроводниковых модулей с низкой устойчивостью к токам КЗ, а также повышается его коммутационный ресурс при отключении токов КЗ.

Работа варианта выключателя, представленного на фиг.З, отличается некоторыми особенностями.

При токах перегрузки выключатель работает аналогично выключателю по фиг.1.

При токах КЗ в выключателе с электродинамическим устройством для ускорения отброса подвижных контактов (фиг.3,4) на подвижный контактодержатель 2 мостико- вого типа кроме поршня 21 воздействует повышенное усилие электродинамического отброса от контура, создаваемого взаимодействием тока в шине 4 с участком 29 и в подвижном контактодержателе 2 с одной стороны и аналогично с другой стороны. В результате обеспечивается более высокое токоограничение, чем в выключателе на фиг.1. Как показывают исследования, с увеличением значения ожидаемого тока КЗ величина энергии дуги отключения в токоог- раничивающем выключателе растет лишь до определенного значения. В дальнейшем она или остается неизменной или может даже снизиться. Поэтому в выключателе по фиг.З при перемыкании электрической дугой первых коммутирующих электродов 17 и вторых коммутирующих электродов 18 возникает режим отключения предельно- возможного тока КЗ, при котором создаются условия для снижения энергии, выделяемой в выключателе, что повышает ресурс выключателя в таких режимах.

Таким образом, по сравнению с прото- типом; данное устройство имеет более широкую область использования, обеспечивая эффективную защиту различных потребителей и с пониженной устойчивостью к воздействию токов КЗ, преимущественно полупроводниковых преобразователей, а также имеет повышенный коммутационный ресурс при отключении токов КЗ.

Формула изобретения

Многополюсный автоматический выключатель, содержащий изоляционный корпус, в котором в каждом полюсе установлены контактная система, преимущественно мостикового типа, включающая подвижный контактодержатель с контактами и неподвижные контактодержатели с контактами, подводящий и отводящий выводы, дугогасительные камеры, механизм свободного расцепления с рукояткой, расцепитель максимального тока и механизм ускоренного размыкания контактов при коротком замыкании, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области использования и повышения коммутационного ресурса при коротких замыканиях, он снабжен индуктором высокого напряжения и в каждом полюсе двумя коммутирующими электродами и электродом поджига электрической дуги, расположенным между коммутирующими электродами, в изоляционном корпусе выполнена ниша, часть стенки которой, обращенная в сторону подвижного контактодержателя, выполнена в виде поршня, являющегося механизмом размыкания контактов, первый коммутирующий электрод соединен с отводящим выводом своего полюса, вторые коммутирующие электроды всех полюсов электрически соединены и подключены, к индуктору высокого напряжения, к которому также подключены электроды поджига электрической дуги каждого полюса, причем два коммутирующих электрода и электрод поджига электрической дуги расположены в указанной нише.

25

;ггШ{|1а|

tr- r t . 5- - -

2 Ч 21 7

r0

rJЈ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных автоматических выключателях. Цель изобретения - расширение области использования выключателя и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыканиях. В каждом полюсе выключателя под контактной системой в нише 20 корпуса установлены два коммутирующих электрода 17, 18 и электрод 23 поджига электрической дуги. Электроды 18 и 23 подключены к выходу индуктора высокого напряжения 24, при этом электроды 18 всех полюсов соединены электрически. При коротком замыкании импульсом напряжения с индуктора 24 зажигается электрическая дуга между электродами 18 и 23, которая затем переходит на электроды 17 и 18. При этом снижается ток в защищаемой цепи, а нарастающее давление в нише 20 перемещает поршень 21 в сторону подвижного контактодержателя 2. Происходит ускорение размыкания контактов 1 и 3. 5 ил.

Ј

r04 4- Ю CO

to

f-. I-

CO