Расцепитель максимального тока Советский патент 1992 года по МПК H01H73/48 H01H75/12 

Изобретение относится к электротехнике, к низковольтному аппаратострению, в частности к автоматическим выключателям.

Известен расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева из материала, обладающего термомеханической памятью формы.

Недостатками данного устройства являются сложность зкрепления нагревателя и низкая надежность срабатывания из-за снижения термостойкости термочувствительного элемента.

Известен расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева из материала, обладающего термомеханической памятью формы, в котором этот элемент при нагреве разгибается в сторону механизма свободного расцепления. Элемент выполнен с переменной чувствительностью по длине, а нагреватель размещен вблизи участка термочувствительного элемента, имеющего максимальную чувствительность.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность его срабатывания. Это обусловлено тем, что данный термочувствительный элемент (ТЭ) обладает термомеханической памятью формы, выраженной в изгибе. В таком ТЭ наибольшие деформации имеет участок, расположенный вблизи нагревателя, который и генерирует основную часть необходимых усилий. Остальные же участки ТЭ работают совсем мало или вообще не работают. Из-за этого обстоятельства для обеспечения необходимого усилия для взаимодействия с рейкой механизма свободного расцепления необходимо применять ТЭ значительной толщины, что ухудшает условия нагрева ТЭ. Если при этом учесть, что тепло, необходимое для нагрева ТЭ до требуемой температуры, поступает от нагревателя через окружающий воздух или по самому ТЭ, то увеличение толщины ТЭ не позволяет гарантировать его полнУй прогрев до необходимой темпесл С

2 о

4 Ю СЛ

ратуры ввиду низкой теплопроводности материал ТЭ, низка надежность срабатывания.

Целью изобретения является повышение надежности срабатывания механизма теплового выключения защищаемой цепи.

Указанная цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде кольцевой ленты с памятью формы, выраженной в осевом растяжении-сжатии, которая охватывает снаружи ролик и нагреватель, причем последний имеет на торце паз, фиксирующий положение ленты, а ролик связан с вилкой, которая шарнирно связана с нижним плечом рычага, верхнее плечо которого подпружинено и имеет возможность взаимодействовать с рейкой механизма свободного расцепления.

Дпя того, чтобы включить в работу весь объем материала термочувствительного элемента, необходимо придать ему такую память формы, которая обеспечит однонаправленные и равные по величине деформации всех его участков. Такими свойствами обладают термочувствительные элементы, память формы которых выражена в изменении их длины, т.е. в осевом растяжении-сжатии.

Для повышения надежности ТЭ выполняется в виде стержня с приданной ему тер- момеханической памятью формы растяжения-сжатия, расположенного в нагревателе в сквозном отверстии. Однако для обеспечения его работы один его конец необходимо закрепить, например в нагревателе, а второй связать с рычагом, который будет взаимодействовать с рейкой механизма свободного расцепления (связывать ТЭ напрямую с рейкой указанного механизма не- желательно, так как необходимо обеспечивать некоторый зазор между ней и нагревателем, чтобы избежать температурных перепадов в ее работе). Необходимость, закрепления одного конца ТЭ и соединение другого его конца с рычагом значительно ухудшает технологичность сборки такого механизма теплового выключения защищаемой цепи.

Выполнение термочувствительного элемента в виде тонкой кольцевой ленты с памятью формы, выраженной а осевом растяжении-сжатии, которая охватывает снаружи ролик и нагреватель, необходимо для повышения надежности срабатывания. Это достигается тем, что лента имеет небольшую толщину (порядка 30 микрон), что создает благоприятные условия для ее полного прогрева до необходимой температуры, находится вблизи нагревателя и на неизменном растяжении от него и обладает

термомеханической памятью формы, выраженной в осевом растяжении-сжатии, что обеспечивает полную работу всех ее участков, которые испытывают однонаправленные и равные по величине деформации. Кроме того, по сравнению с ТЭ в виде стержня с такой же термомеханической памятью формы, такая лента значительно упрощает сборку устройства, так как нет необходимо0 сти выполнять в нагревателе отверстие, закреплять один конец ТЭ и соединять второй с рычагом, поскольку вся сборка заключается в одевании ленты на нагреватель и втулку.

5 Выполнение паза на нагревателе необходимо для повышения надежности срабатывания, так как наличие такого паза фиксирует ленту на нагревателе и обеспечивает наилучшие условия ее прогрева.

0Введение ролика, связанного с вилкой

необходимо для повышения надежности срабатывания. Это обусловлено тем, что ролик имеет один радиус закругления с пазом нагревателя, что обеспечивает плотное при5 легание ленты к нагревателю, а это позволяет осуществлять необходимый режим нагрева ТЭ.

Введение рычага, нижний конец которого связан с лентой через ролик с вилкой, а

0 верхний подпружинен и имеет возможность взаимодействовать с рейкой механизма свободного расцепления, необходимо для повышения надежности.срабатывания. Это достигается тем, что позволяет, изменяя от5 ношение плеч рычага, реализовывать избыточное усилие, генерируемое ТЭ, в дополнительное перемещение или наоборот. Кроме того, введение рычага позволяет обеспечивать необходимый воздушный за0 зор между нагревателем и рейкой механизма свободного расцепления, что дает возможность исключить влияние температурных перепадов на ее работу. Все вместе это позволяет повысить надежность сраба5 тывания механизма теплового выключения защищаемой цепи.

На фиг.1 изображен вид сборки механизма теплового .выключения; на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1.

0 Указанный расцепитель максимального тока Д-НР-бЛ (Дивногорского завода, с термочувствительным элементом из нитинола с памятью растяжения-сжатия, модель шестая) состоит из нагревателя 1, на который

5 надет термочувствительный элемент (ТЭ) 2 в виде тонкой кольцевой ленты. Лента 2 охватывает паз 3 нагревателя 1 и ролик 4, причем паз 3 и ролик 4 имеют одинаковый радиус закругления. Ролик 4, в свою очередь, связан с вилкой 5, которая при помощи шарнира 6 соединена с нижним концом 7 рычага. Сам рычаг снабжен шарниром 8, а верхний конец 9 рычага связан с пружиной растяжения 10 и имеет возможность взаимодействовать с рейкой 11 механизма сво- бедного расцепления.

Термочувствительный элемент 2 изготавливается из материала с термомеханиче- ской памятью формы, например из нитинола (сплава никеля и титана, процент- ное соотношение которых определяет температуру срабатывания ТЭ). Указанный элемент изготавливается в виде ленты с толщиной порядка 30 микрон (подобные ленты изготавливаются промышленностью), далее при помощи сварки ее концы соединяются таким образом, что образуется кольцо. В таком виде она подвергается отжигу при температуре 450-500°С в закрытом штампе в заневоленном состоянии в течение 30-60 мин. После охлаждения до 25°С ее пластически деформируют, увеличивая ее длину (растягивая) на 6-8% от общей длины. В таком состоянии ее надевают на нагреватель и ролик, после чего ролик соединяют с вилкой, а последнюю - с нижним концом рычага при помощи шарнира, верхний же конец рычага соединяют пружиной растяжения. Механизм теплового выключения готов к работе.

Механизм теплового выключения защищаемой цепи расцепителя максимального тока работает следующим образом,

При появлении тока перегрузки на защищаемой цепи на нагревателе 1 выделяет- ся джоулево тепло, которое передается на ТЭ 2. Последний, нагреваясь до температуры обратного мартенситного перехода, вспоминает свою горячую форму и уменьшает свою осевую длину (сжимается). При этом он через ролик 4 и вилку 5 перемещает

нижний конец 7 рычага, верхний конец 9 которого растягивает пружину 10, после чего взаимодейстует с рейкой 11 механизма свободного расцепления, которая выключает защищаемую цепь.

При охлаждении при помощи пружины 10 термочувствительный элемент 2 растягивается, т.е. принимает исходное положение, после чего он готов к следующему циклу работы.

Предлагаемый расцепитель максимального тока ДН-Р-6Л отличается высокой надежностью и может быть использован в любых автоматических выключателях, содержащих механизм теплового выключения защищаемой цепи.

Формула изобретения

Расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий механизм теплового выключения защищаемой цепи, включающий в себя термочувствительный элемент косвенного нагрева из материала с памятью формы, нагреватель и рейку механизма свободного расцепления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания, он снабжен роликом, вилкой и подпружиненным рычагом, термочувствительный элемент выполнен в виде тонкой кольцевой ленты с памятью формы, выраженной в осевом растяжении-сжатии, на одном из торцов нагревателя выполнен паз, термочувствительный элемент охватывает снаружи ролик и нагреватель, причем паз нагревателя фиксирует понижение термочувствительного элемента, ролик связан с вилкой.а вилка шарнирно соединена с нижним плечом рычага, верхнее плечо которого подпружинено и выполнено с возможностью взаимодействия с рейкой механизма свободного расцепления

Я

Ч

с

777/7,

у// ///////////////////////,

V

-та

Изобретение относится к автоматическим выключателям. Цель изобретения - повышение надежности срабатывания. Сущность изобретения в том, что термочувствительный элемент (ТЭ) выполнен в виде тонкой кольцевой ленты с памятью формы, выраженной в осевом растяжении-сжатии, которая охватывает снаружи нагреватель В нагревателе имеется паз, фиксирующий положение ТЭ, а между ТЭ и рейкой механизма Свободного расцепления имеется рычаг, верхнее плечо кото рого подпружинено. 2 ил.

Фиг. г