Автоматический выключатель Советский патент 1992 года по МПК H01H9/34 

фие.З

17 i.

Изобретение относится к электроаппа- ратостроению, в частности к автоматическим выключателям переменного и постоянного тока, предназначенным для защиты потребителей электрической энергии и электрических сетей оттоков короткого замыкания и перегрузки.

Известны автоматические выключатели с повышенной эффективностью дугогаше- ния, содержащие корпус и крышку из изоля- ционного материала, расцепитель максимального тока, подвижный и неподвижный контакты и дугогасительную камеру со стальными деионными пластинами, в которую введены по ее средней линии ферро- магнитные пластины полюсов.

Однако такие дугогасительные камеры имеют сложную конструкцию и вводится дополнительное изолирование ферромагнитных пластин.

Известно, что чем меньше промежуток времени вхождения дуги в камеру, тем больше эффективность ее гашения, так как ток не успевает нарасти до максимальной величины и энергия дуги невелика. Электриче- екая дуга, если она попадает на стальную деионную пластину камеры, стремится к центру пластины, потому что в этой точке пластины будет наиболее высокая магнитная проницаемость.

Время вхождения электрической дуги, возникающей между подвижными и неподвижным контактами, в дугогасительную камеру будет разным в зависимости от расположения электрической дуги по отно- шению к пластинам дугогасительной камеры и от направления силы, способствующей вхождению.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является автоматиче- ский выключатель с дугогасительным устройством, делящим электрическую дугу на короткие части после ее вхождения в дугогасительную камеру, в которой благодаря потерям энергии на стальных пластинах происходит гашение электрической дуги.

У прототипа дугогасительное устройство имеет оболочки с отверстиями, выделяющие газы под действием электрической дуги и окружающие набор деионных пластин с четырех сторон. Недостатко м таких устройств является необходимость применения специальных дугостойких материалов, выделяющих газы.

Цель изобретения - повышение эффек- тивности дугогашения и предельной коммутационной способности выключателя за счет уменьшения времени вхождения дуги в дугогасительную камеру, использования воздействия дополнительных электродинамических сил. на электрическую дугу и ограничения нарастания тока короткого замыкания.

Поставленная цель достигается тем, что выключатель снабжен двумя U-образными скобами из электропроводного немагнитного материала, которые закреплены в корпусе и расположены по разные стороны подвижного контакте держателя перед дугогасительной камерой. Плечи каждой скобы лежат в плоскости, параллельной плоскости вращения подвижного контактодержателя. При этом верхние плечи скоб электрически соединены между собой, а нижние плечи скоб прилегают к дугогасительной камере и присоединены с помощью гибких соединений к подвижному контактодержателю так, что направление тока в нижних плечах U-образных скоб противоположно направлению тока в образующейся при размыкании контактов дуге, что и обеспечивает дополнительным электродинамическим усилием отталкивание электрической дуги от нижних плеч U-образных скоб, сокращение времени ее вхождения в дугогасительную камеру, повышение эффективности дугогашения и предельной коммутационной способности выключателя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый автоматический выключатель отличается наличием перед дугогасительной камерой по разные стороны подвижного контактодержателя двух U-образных скоб из электропроводного немагнитного материала с верхними, соединенными между собой плечами и нижними плечами, электрически соединенными с подвижным контактодержателем, прилегающими к дугогасительной камере, направление тока в которых при коммутировании противоположно направлению тока в электрической дуге.

На фиг.1 изображен предлагаемый автоматический выключатель в положении Отключено, разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - схема прохождения тока при наличии электрической дуги в процессе отключения выключателем электрической цепи; на фиг.4 - схема расположения узлов и деталей предлагаемого выключателя, вид со стороны верхних плеч U-образных скоб.

Автоматический выключатель содержит корпус 1 и крышку 2 из изоляционного материала, расцепитель 3 максимального тока, взаимодействующий с фиксатором 4 механизма 5 свободного расцепления, контактную систему: неподвижный 6 и подвижный 7 контактодержатели, на которых закреплены соответственно неподвижный контакт 8 и подвижный 9, вращающийся совместно с контактодержателем 7 вокруг неподвижной оси 10, расположенной в механизме 5 свободного расцепления, две U-образные скобы 11 из электропроводного немагнитного материала, неподвижно закрепленные в корпусе 1 выключателя с помощью выступов 12, расположенные по разные стороны подвижного контактодер- жателя 7 перед дугогасительной камерой 13 и имеющие верхние электрически соединенные между собой плечи 14 и нижние, присоединенные с помощью гибких соединений 15 к подвижному контактодержателю 7, плечи 16, прилегающие к дугогасительной камере 13, стальные деионные пластины 17 которой перпендикулярны им, выводные зажимы 18 и 19 (фиг.1 и 2).

Верхние плечи 14 обеих U-образных скоб 11 как вариант могут быть расположены параллельно нижним плечам 16, следовательно, перпендикулярно к стальным деионным пластинам 17 дугогасительной камеры 13.

Выключатель работает следующим образом.

При возникновении тока короткого замыкания срабатывает расцепитель 3 максимального тока и, достигнув фиксатора 4, приводит в действие механизм 5 свободного расцепления, который разводит подвижный контактодержатель 7 от неподвижного контактодержателя 6, контакты выключателя (подвижный 8 и подвижный 9) размыкаются и между ними появляется электрическая дуга А (фиг.3, показана стрелкой). Ток которого замыкания при этом проходит следующий путь:от выводного зажима 18 неподвижного контактодержателя 6 к неподвижному контакту 8, далее по электрической дуге А к подвижному контакту 9, затем по подвижному контактодержателю 7, через гибкие соединения 15, по нижним прилегающим к дугогасительной камере 13 плечам 16 U-образных скоб 11, по верхним плечам 14 этих скоб, расцепителю 3 к выводному зажиму 19 выключателя.

Направлению тока короткого замыкания, идущего по U-образным скобам 11, а именно по их нижним плечам 16, прилегающим к дугогасительной камере 13, и в электрической дуге А противоположны друг другу, поэтому при взаимодействии электромагнитного поля, возникающего вокруг нижних плеч, с электромагнитным полем электрической дуги А последняя будет убы- стренно перемещаться, эффективно охлаждаясь в воздухе, в сторону дугогасительной камеры 13 и без задержки войдет в стальные деионные пластины 17.

Благодаря убыстренному движению электрической дуги за счет дополнительных электродинамических сил отталкивания от нижних плеч U-образных скоб резко

уменьшается время вхождения электрической дуги в дугогасительную камеру и, следовательно, сокращается время горения дуги, что позволяет повысить предельную коммутационную способность выключателя.

0 Снабжение выключателя двумя U-об- разными токоведущими немагнитными скобами по разные стороны подвижного контактодержателя перед дугогасительной камерой, верхние плечи которых электриче5 ски соединены между собой, а в нижних плечах, прилегающих к дугогасительной камере и соединенных с подвижным контактодержателем, ток при отключении имеет направление, противоположное току в элек0 трической дуге, повышает скорость движения электрической дуги в дугогасительную камеру.

Использование изобретения позволит снизить время вхождения дуги в дугогаси5 тельную камеру до 2-3 мс и при неизменных габаритах выключателя повысить предельную коммутационную способность. Формула изобретения Автоматический выключатель, содер

0 жащий корпус с крышкой из изоляционного материала, расцепитель максимального тока, взаимодействующий с фиксатором механизма свободного расцепления, неподвижный контактодержатель с контак5 том, подвижный контактодержатель с контактом, закрепленный на неподвижной оси механизма свободного расцепления с возможностью вращения, и дугогасительную камеру со стальными деионными пла0 стинами, отличающийся Т;вм, что, с целью повышения эффективности дугога- шения и предельной коммутационной способности выключателя, он снабжен двумя U-образными скобами из электропроводно5 го немагнитного материала, которые закреплены в корпусе и расположены по разные стороны подвижного контактодержателя перед дугогасительной камерой, плечи каждой скобы лежат в плоскости, па0 раллельной плоскости вращения подвижного контактодержателя, при этом верхние плечи скоб электрически соединены между собой, а нижние плечи скоб прилегают к дугогасительной камере и присоединены с

5 помощью гибких соединений к подвижному контактодержателю так, что направление тока в нижнем плече каждой U-образной скобы противоположно направлению тока в образующейся при размыкании контактов дуге.

Л

tf

ff

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматических выключателях переменного и постоянного тока, предназначенных для защиты потребителей электрической энергии оттоков короткого замыкания и перегрузки. Цель изобретения - повышение эффективности дугогашения и предельной коммутационной способности выключателя. Выключатель снабжен двумя U-образными скобами 11 из электропроводного немагнитного материала, расположенными перед дугогасительной камерой по разные стороны подвижного контактодержателя 7. Верхние плечи 14 скоб электрически соединены между собой, а нижние плечи 16 присоединены с помощью гибких соединений 15 к подвижному контактодержателю 7 так, что направление тока в нижнем плече каждой U-образной скобы противоположно направлению тока в образующейся при размыкании контактов дуге. 4 ил.

фиг.1

0

&

i5

ft/, j