Автоматический токоограничивающий выключатель Советский патент 1992 года по МПК H01H73/48 H01H77/06 

Изобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным аппаратам, а именно к автоматическим токоограничивающим выключателям, которые в изоляционных корпусах предназначе- ны для защиты потребителей при перегрузках и коротких замыканиях в мощных сетях, а также для нечастных оперативных коммутаций электрического тока.

Известен автоматический токоограничи- вающий выключатель, содержащий изоляционный корпус и крышку, установленные в корпусе контактную систему, состоящую из одного подпружиненного подвижного контакта и одного неподвижного контакта, одну дугогасительную камеру, металлическую скобу с расположенным в ней механизмом свободного расцепления, состоящим из рукоятки, соединенной тягой с рычагом, шарнирно связанным с подвижным контактом, подпружиненного расцепляющегося рычага, подпружиненной отключающей рейки, электромагнитный расцепитель, снабженный подпружиненным элементом, выполненным с возможностью воздействия на отключающую рейку и на подвижный контакт в сторону его размыкания с подвижным контактом при срабатывании электромагнитного расцепителя, термобиметаллический расцепитель, установленный с возможностью воздействия на отключающую рейку, и подсоединительные зажимы.

Рукоятка подпружинена и установлена в металлической скобе на своей оси, а расцепляющийся рычаг - на своей оси.

На рукоятке шарнирно установлена тяга, а на рычаге, шарнирно связанном с подвижным контактом, штифт, который

XI

00

ел

«

о

шарнирно связан с тягой. Этот штифт входит в прорези расцепляющегося рычага.

Включают выключатель так: при повороте рукоятки (по часовой стрелке до упора) этот штифт перемещается в прорези и перемещает свободный конец рычага, второй его конец, шарнирно связанный с подпружиненным подвижным контактом, поворачивает подвижный контакт, установленный на оси в металлической скобе, и замыкает его с неподвижным контактом.

Для отключения выключателя вручную рукоятку поворачивают против часовой стрелки до упора и контактная пружина отбрасывает подвижный контакт от неподвижного после того, как рукоятка переместит штифт.

При аварийных режимах расцепите ли поворачивают отключающую рейку, освобождается и поворачивается расцепляющийся рычаг, рукоятка поворачивается пружиной и освобождается штифт, после чего контактная пружина отбрасывает подвижный контакт от неподвижного.

При отключении тока короткого замыкания подпружиненный якорь электромагнитного расцепителя одним концом воздействует на отключающую рейку, а вторым - на подвижный контакт, чем размыкает контакты и вводит в цепь токоогра- ничивающую электрическую дугу раньше, чем контакты будут разомкнуты механизмом.

Электрическа я дуга, появляющаяся на контактах при отключении цепи, гаснет в дугогасительной камере.

Недостатком известного выключателя является сложность конструкции механизма и технологии его изготовления, поскольку рукоятка и расцепляющийся рычаг расположены каждый на своей оси в металлической скобе и связаны кинематическими звеньями, что требует повышенной точно- сти изготовления.

Сложен конструктивно и технологически узел рукоятки; в ее выступе на оси установлена тяга из двух пластин, в которых установлен штифт, причем шарнирно.

Этот штифт шарнирно установлен на одном конце рычага и входит концами в прорези расцепляющегося рычага.

В стенках металлической скобы также выполнены прорёЗи дли концов штифта.

Пружина рукоятки также является пружиной, отключающей рейки и расположена на оси рукоятки.

Ось, на которой установлена тяга и штифт, должна быть установлена так, чтобы исключить их аксиальное перемещение, для чего они осаживаются, что также усложняет

технологию. Сложна конструкция, а значит и технология расцепляющегося рычага.

Скоба выполнена из двух щек, соединенных развальцованной осью рукоятки, и

двух развальцованных выступов одной щеки в прорезях другой. Конструкция щек является сложной, что также усложняет технологический процесс сборки механизма, так как он собирается из ряда узлов и

0 деталей в двух щеках скобы, которые после сборки скрепляются развальцовкой.

Если после сборки механизм функционирует ненормально. затирает, нечетко работает, то брак исправить практически

5 нельзя. Следует также отметить, что токоог- раничение при отключении тока короткого замыкания не очень существенно, так как разрыв цепи одинарный, а конструкция выключателя не позволяет относительно про0 сто осуществить в нем двойной разрыв цепи.

Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления выключателя.

5 Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом токоограничивающем выключателе, содержащем изоляционные корпус и крышку, установленные в корпусе контактную систему, состоящую по мень0 шей мере из одного подпружиненного подвижного контакта и одного неподвижного контакта, по меньшей мере одну дугогаси- тельную камеру, металлическую скобу с расположенными в ней механизмом сво5 бедного расцепления, состоящим из рукоятки, связанной тягой с рычагом, подпружиненного расцепляющегося рычага и подпружиненной отключающей рейки, электромагнитный расцепитель,

0 снабженный подпружиненным элементом, выполненным с возможностью воздействия на отключающую рейку и на подвижный контакт в сторону его размыкания с неподвижным контактом при срабатывании

5 электромагнитного расцепителя, и подсое- динительные зажимы, рукоятка с тягой, рычаг и расцепляющийся рычаг установлены на одной оси в металлической скобе, причем тяга, связывающая рукоятку с рыча0 гом, выполнена в виде пружины растяжения, а расцепляющийся рычаг выполнен с возможностью воздействия при автоматическом отключении, на подвижный контакт в сторону его размыкания с непод5 вижным контактом и удержания его в этом положении.

Предлагаемое техническое решение, позволяющее рукоятку с тягой, рычаг и расцепляющийся рычаг установить на одной оси в металлической скобе, выполнение тяги, связывающей рукоятку с рычагом, в виде пружины растяжения, и выполнение расцепляющегося рычага в качестве элемента, обеспечивающего размыкание контактов при автоматическом отключении, позволяет существенно упростить конструкцию выключателя и технологический процесс как изготовления деталей выключателя, так и его сборки.

На фиг.1 изображен предлагаемый автоматический выключатель в положении отключено вручную, разрез; на фиг,2 - кинематическая и электрическая схема механизма; на фиг.З - выключатель в положении Включено, разрез; на фиг.4 - то же, кинематическая и электрическая схема; на фиг.5 - выключатель в положении Отключено автоматически ; на фиг 6 - то же, кинематическая и электрическая схема; на фиг.7 - контактная система с одинарным разрывом, вариант исполнения; на фиг.8 - металлическая скоба с элементами механизма свободного расцепления.

Автоматический токоограничивающий выключатель содержит изоляционные корпус 1 и крышку 2.

На фиг.1, 3 и 5 показан вариант выключателя, у которого корпус 1 и крышка 2 выполнены симметричными, с разъемом по вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости установки выключателя, Корпус 1 и крышка 2 после сборки выключателя скрепляются винтами.

Контактная система может иметь двойной или одинарный разрыв. Выключатель, кроме электромагнитного, может иметь и термобиметаллический расцепитель.

На фиг.1-6 показан вариант выключателя с двойным разрывом и термобиметаллическим расцепителем.

Подвижные контакты (фиг. 1-6) 3 и 4 укреплены на контактном мосте 5. Контактный мост 5 установлен в штоке 6. Пружина 7 обеспечивает замыкание контактов и контактное нажатие. Неподвижные контакты 8 и 9 установлены на П-образных шинах 10 и 11 соответственно.

Части 12 и 13 этих шин служат для подвода (отвода) тока, а части 14 и 15 являются дугогасительными рогами.

Каждый разрыв снабжен дугогаситель- ной камерой 16 и 17 соответственно.

Металлическая скоба 18 установлена внутри корпуса 1 и закрепляется в нем при установке крышки 2.

На оси 19 в скобе 18 установлены с возможностью поворота рукоятка 20, рычаг 21 и расцепляющийся рычаг 22.

Рукоятка20 и рычаг21 соединены тягой выполненной в виде пружины 23 растяжения.

Расцепляющийся рычаг 22 подпружинен пружиной 24, второй конец которой за- креплен в корпусе 1.

В скобе 18 установлена с возможностью поворота отключающая рейка 25, подпружиненная пружиной 26.

Расцепляющийся рычаг 22 установлен с возможностью взаимодействия с отключающейся рейкой 25 выступом 27.

В скобе 18 выполнены упоры 28 и 29.

Электромагнитный расцепитель 30 установлен в корпусе 1. Он снабжен подпру- жиненным элементом 31, на который при срабатывании электромагнитного расцепи- теля воздействует его боек 32. Свободный конец 33 элемента 31 выполнен с возможностью воздействия при этом на откяючаю- щую рейку 25 в сторону ее расцепления с расцепляющимся рычагом 22 и на шток б в сторону размыкания подвижных 3, 4 и неподвижных 8,9 контактов. Элемент 31 установлен на оси 34 и подпружинен пружиной 35.

За электромагнитным расцепителем 30 со стороны, обратной скобе 18, установлен в корпусе 1 термобиметаллический расцепитель 30.

На оси 34 установлен Г-образный элемент 37, подпружиненный пружиной 35.

Термобиметаллический расцепитель 36 установлен с возможностью воздействия на сторону 38 Г-образного элемента 37, сторо- на 39 которого имеет возможность взаимодействия с расцепляющимся рычагом 22.

Для возможности калибровки термобиметаллический расцепитель 36 снабжен регулировочным устройством 40. Сторона 13 шины 11 электрически соединена с одним выводом 41 катушки 42 электромагнитного расцепителя 30, второй вывод 43 которой соединен с выводом 44 термобиметаллического расцепителя 36, на выводе 45 которого установлен первый под- соединительный зажим 46. Второй подсое- динительный зажим 47 установлен на части 12 шины 10.

На фиг.7 показан вариант исполнения контактной системы с одинарным разрывом.

Шина 48 соединена гибким соединением 49 с контактным мостом 5, на котором отсутствует подвижный контакт 3. Непод- вижный контакт 8 заменен упором 50, уста- новленным в корпусе 1. Упор 50 целесообразно выполнять из прочного уда- ро- и износостойкого материала.

В этом случае нужна только дугогаси- тельная камера 17.

Механизм свободного расцепления установлен в металлической скобе 18 (фиг.8, фиг.З).

Рукоятка 20 установлена на оси 19, состоящей из двух полуосей, пластинами 51 и 52, между которыми на оси 19 установлен рычаг 21, там же проходит соединяющая рукоятку 20 и рычаг 21 тяга в виде пружины 23. Расцепляющийся рычаг 22 П-образного сечения установлен на оси 19 между сторонами скобы 18-и пластинами 51 и 52.

Автоматический выключатель работает следующим образом.

Положение Отключено вручную (фиг.1 и 2).

Рукоятка 20 находится в крайнем нижнем положении. Рычаг 21 под действием пружины 23 давит поверхностью А на торец штока 6, чем удерживает контактный мост 5 в положении, при котором подвижные контакты 3, 4 и неподвижные контакты 8, 9 разомкнуты.

Включение выключателя из положения Отключено вручную (фиг.4 и 3).

Рукоятку 20 следует переместить вверх до упора 28 по часовой стрелке. При этом рукоятка 20 переводит пружину 23 через нейтральное положение и она перебрасывает рычаг 21 в крайнее положение, упирая его в упор 28. Шток 7 освобождается и пружина 7 передвигает его до замыкания подвижных контактов 3 и 4 контактного моста 5 с неподвижными контактами 8 и 9.

Отключение выключателя вручную (фиг.1 и 2).

Рукоятку 20 следует переместить вниз до упора о корпус 1. При этом рукоятка 20 переводит пружину 23 через нейтральное положение и она перебрасывает рычаг 21 до его упора поверхностью А в торец штока б, в результате чего он двигает шток 6 в направлении к основанию корпуса 1. преодолевая усилие пружины 7, и подвижные контакты 3 и 4 контактного моста 5 размыкаются с неподвижными контактами 8 и 9.

Электрическая дуга между контактами гаснет в дугогасительных камерах 16 и 17, куда ее загоняют по рогам 12 и 13 электродинамические контуры, образуемые П-об- разными шинами 10, 11 и контактным мостом 5.

Отключение выключателя автоматическое.

Отключение перегрузки. При протекании тока перегрузки через термобиметаллический расцепитель 36 он давит нз сторону 38 Г-образного элемента 37, вследствие чего он поворачивается вокруг оси 34 и стороной 39 давит на расцепляющую рейку 25, чем выводит ее из зацепления с выступом 27 расцепляющегося рычага 22.

Пружина 26 этого рычага оттягивает его

до упора 29. При этом поверхность Б этого рычага давит на торец штока 6 и размыкает подвижные 3.4 и неподвижные 8,9 контакты, преодолевая усилие пружины 7. Электрическая дуга гаснет в дугогасительных камерах 16 и 17. Шток 7 с мостом 5 будет находиться в этом положении до взведения выключателя.

Отключение тока короткого замыкания

При протекании через выключатель тока короткого замыкания электродинамические силы отбрасывают контактный мост с контактами 3 и 4 от неподвижных контактов 8 и 9, чем вводят в цепь токоограничивающие

короткие электрические дуги раньше, чем произойдет срабатывание механизма свободного расцепления.

При протекании тока через катушку электромагнитного расцепителя 30 его боек

32 воздействует на подпружиненный элемент 31, который поворачивается на оси 34 и своим концом 33 воздействует на отключающую рейку 25, чем выводит ее из зацепления с выступом 27 расцепляющегося

рычага 23.

Пружина 26 этого рычага оттягивает его до упора 29.

Расцепив отключающую рейку 25 с выступом 27 расцепляющегося рычага 22, конец 33 элемента 31, на который давит боек 32 электромагнитного расцепителя 30, продолжает двигаться по направлению к контактам и давит на шток 6 (например, через окно в штоке 6), чем вызывает дальнейшее

расхождение контактов 3, 4 и 8, 9, раньше, чем механизм свободного расцепления начнет действовать поверхностью Б расцепляющегося рычага 22 на торец штока 6.

В результате этого электрические дуги

между контактами 3-8,4-9 растягиваются и электродинамические силы, образуемые П- образными шинами 10,11 и контактным мостом, загоняют эти дуги по рогам 12 и 13 в дугогасительные камеры 16 и 17, где они и

гаснут.

После расцепления отключающей рейки 25 и расцепляющегося рычага 22 этот рычаг поверхностью Б упирается в торец штока 6, чем полностью разведет подвижные и неподвижные контакты.

Шток 6 с мостом 5 будет находиться в этом положении до взведения выключателя.

Взведение выключателя после автоматического отключения.

При автоматическом отключении (фиг.5 и 6) рукоятка выключателя остается в положении Включено вручную. При этом рукоятка 20 и рычаг 21 уперты в упор 28 металлической скобы 18, а расцепляющийся рычаг 22 - в упор 29 этой же скобы 18.

Для того, чтобы взвести выключатель, следует перевести рукоятку 20 против часовой стрелки до упора о корпус 1. При этом пружина 23 перебрасывает рычаг 21 до его упора поверхностью А в торец штока 6, а рукоятка 20 поверхностью В давит на расцепляющийся рычаг 22, отводит его поверхность Б от торца штока б и вводит в зацепление отключающую рейку 25 свысту- пом 27 расцепляющегося рычага 22.

Подвижные контакты 3, 4 и неподвижные контакты 8, 9 остаются разомкнутыми. Выключатель готов к включению (положение Отключено вручную, фиг.1 и 2).

При однополюсном разрыве работа механизма не изменяется, но происходит размыкание только ко нтактов 4 и 9, при этом работает дугогасительная камера 17, так как контакты 3,8 и дугогасительная камера 18 отсутствуют. При этом токоограничение при отключении тока короткого замыкания существенно ниже.

Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый выключатель имеет су- щественно более простую конструкцию, а следовательно, и болье простую технологию изготовления. Следует также отметить возможность относительно просто осуществить в предлагаемом выключателе два ис- полнения: с более высокой отключающей

способностью при двойном разрыве цепи и с меньшей отключающей способностью при одинарном разрыве цепи.

Формула изобреретения Автоматический токоограничивающий выключатель, содержащий изоляционные корпус и крышку, установленные в корпусе контактную систему, состоящую по меньшей мере из одного подпружиненного подвижного контакта и одного неподвижного контакта, по меньшей мере одну дугогаси- тельную камеру, металлическую скобу с расположенным в ней механизмом свободного расцепления, состоящим из рукоятки, связанной тягой с рычагом, подпружиненного -расцепляющегося рычага и подпружиненной отключающей рейки, электромагнитный расцепитель, снабженный подпружиненным элементом, выполненным с возможностью воздействия на отключающую рейку и на подвижный контакт в сторону его размыкания с подвижным контактом при срабатывании электромагнитного расцепителя, и подсоединительные зажимы, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и технологии изготовления, рукоятка с тягой, рычаг и расцепляющийся рычаг установлены на одной оси в металлической скобе, причем тяга, связывающая рукоятку с рычагом, выполнена в виде пружины растяжения, а расцепляющийся рычаг выполнен с возможностью воздействия при автоматическом отключении на подвижный контакт в сторону его размыкания с неподвижным контактом и удержания его в этом положении.

Изобретение используется в автоматических токоогр аничивающихвыключателях. Позволяет упростить конструкцию и технологию изготовления. Благодаря тому, что рукоятка с тягой, рычаг и расцепляющийся рычаг установлены в металлической скобе на одной оси, тяга выполнена в виде пружины растяжения, а расцепляющийся рычаг в качестве элемента, обеспечивающего размыкание контактов при автоматическом отключении, упрощается конструкция автоматического выключателя. 8 ил.

40 дЭ дб Ъ7

20

9W а гзх

.Л

25 #

35

23 6 22 Ж M

Фие.г

ФН2.3

2 &

k

26

|q

/e&SZSS&SSSS

yilTiNVt l . iy w ATAvra

О

$ И Ј

36 37

38

32

23

Фм.7

4Ј

3В

id

4Ь

17

20 52

# 2/ Я 27

г .JJ