Расцепитель максимального тока Д-НК-2 Советский патент 1992 года по МПК H01H73/22 H01H71/14 

Известен расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева из материала, обладающего обратимой термомеханической памятью формы (1).

Недостатком данного устройства является сложность закрепления нагревателя и низкая надежность срабатывания из-за снижения термостойкости термочувствительного элемента.

Указанных недостатков лишен расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева, изгибающий при нагреве, а нагреватель выполнен в виде пластинчатого элемента с прорезями, охватывающего термочувствительный элемент и закреплен с одной его стороны (2).

Недостатком указанного устройства является недостаточная надежность срабатывания и значительное время выдержки для повторного включения. Недостаточная надежность срабатывания вызвана тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде биметаллической пластины, изгибающийся при нагреве. Биметалл обладает низкой термостойкостью и при перегреве выходит из строя, а термочувствительный элемент (ТЭ), изгибающийся при нагреве, отличается тем, внешние его слои при этом подвергаются растяжению, внутренние - сжатию, а средние почти не деформируются.

Очевидно, что при таком формоизменении, когда отдельные участки ТЭ испытывают разнонаправленные и разновеликие нагрузки, надежность его работы невелика.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности срабатывания механизма теплового выключения, а

Ё

VI VI NJ 00 00 VI

также уменьшение времени выдержки для повторного его включения.

Указанная цель достигается тем, что оба конца нагревателя закреплены на токоведу- щих шинах, а термочувствительный элемент выполнен из материала с обратимой термомеханической памятью формы в виде круглого в поперечном сечении стержня, которому придана память кручения вокруг его продольной оси, причем на верхний конец термочувствительного элемента насажен рычаг, взаимодействующий с рейкой механизма свободного расцепления и откидывающимся стопором, а на нижнем конце термочувствительного элемента закреплен храповой механизм.

Рычаг может быть выполнен трехплече- вым, плечи которого равны по величине, а угол между ними составляет 120 град.

Выполнение ТЭ в виде круглого в поперечном сечении стержня из материала с обратимой термомехзнической памятью формы, выраженной в кручении вокруг его продольной оси, необходимо для повышения надежности его срабатывания. Это достигается , что термостойкость ТЭ из указанного материала значительно выше, чем ТЭ из биметалла.

Кроме того, при таком виде деформации равномерно и однокаправленно работает весь объем материала, что исключает возможность появления и накопления в нем пластических деформаций и преждевременного выхода из строя.

Выполнение ТЭ с рычагом, насаженным на его верхний конец, необходимо для повышения надежности срабатывания,

В этом случае с рейкой механизма свободного расцепления взаимодействует рычаг, а не свободный конец ТЭ, который может не успевать прогреваться до необходимой температуры за время срабатывания ТЭ. Ввиду этого на нем могут накапливаться пластические деформации, которые снижают надежность срабатывания ТЭ из-за недостаточной величины перемещения его свободного конца.

Введение храпового механизма, закрепленного на нижнем конце термочувствительного элемента, и откидывающегося стопора, взаимодействующего с рычагом, необходимо для повышения надежности срабатывания, т. к. этот механизм в сочетании с откидывающимся стопором обеспечи- вает вращение ТЭ в необходимом направлении при нагреве и в противоположном при охлаждении.

Выполнение рычага термочувствительного элемента трехллечевым, плечи которого равны по величине а угол между ними

составляет 120 град,, необходимо для повышения надежности срабатывания механизма теплового выключения защищаемой цепи, а также для уменьшения времени выдержки для повторного включения, Это достигается тем, что при срабатывании ТЭ с одноплечевым рычагом, он выключает рейку механизма свободного расцепления при нагреве, после чего защищаемая цепь выклю0 чается, а вместе с ней выключается и нагреватель. После отключения нагревателя ТЭ должен, используя тепловую энергию нагревателя повернуться еще вокруг своей оси на величину порядка 180 град., для того,

5 чтобы отклонить откидывающийся стопор и исключить С помощью последнего вращения в обратном направлении.

При выполнении рычага трехплечевым, плечи которого равны по величине, а угол

0 между ними составляет 120 град, повышается надежность срабатывания за счет того, что угол вращения ТЭ после отключения нагревателя уменьшается втрое.

Четное количество плечей рычага при

5 этом исключается, т. к. такой рычаг будет одновременно взаимодействовать с рейкой механизма свободного расцепления и откидывающимся стопором, а увеличение числе плеч рычага до пяти и более приводит к

0 тому, что необходимо значительное увеличение длины плеч для того, чтобы при срабатывании ТЭ рычаги совершали необходимое перемещение для срабатывания рейки механизма свободного расцепле5 ния.

Таким образом, выполнение рычага именно трехплечевым повышает надежность срабатывания ТЭ из-за уменьшения угла вращения ТЭ после отключения нагре0 вателя.

Кроме того, применение трехплечевого рычага уменьшает время выдержки для повторного включения по той причине, что для срабатывания ТЭ с трехплечевым рычагом

5 необходимо меньшее количество тепла, чем для одноплечевого. Это обусловлено тем, что в первом случае угол поворота ТЭ значительно, меньше, чем в последнем. А раз для срабатывания ТЭ с трехплечевым ры0 чагом требуется меньшее количество теплоты, следовательно такой ТЭ будет остывать значительно быстрее, что позволит существенно сократить время выдержки для повторного включения.

5 Другие технические решения с аналогичными признаками в источниках научно- технической информации не найдены.

Предлагаемое техническое решение удовлетворяет критериям новизна и существенные отличия.

На фиг. 1 изображен механизм теплового выключения защищаемой цепи в продольном разрезе; на фиг. 2 - его поперечный разрез по А-А, на фиг. 3 - вариант этого же механизма с трехплечевым рычагом, вид сверху.

Указанный расщепитель максимального тока Д-НК-2 (дивногорского завода, с термочувствительным элементом из нитинола с памятью кручения, модель вторая), со- стоит из трубчатого нагревателя 1. выполненного из материала с высокой теплопроводимостью, например, из сплавов на основе меди, в трубчатом нагревателе 1 выполнено отверстие вдоль его продольной оси, диаметр которого несколько больше диаметра термочувствительного элемента 2 расположенного.в этом отверстии.

Термочувствительный элемент 2 услов- но разделен на три части - верхнюю часть 3, на которую насажен рычаг 4, рабочую часть 5, расположенную непосредственно внутри нагревателя 1, и нижнюю часть б, на которой жестко закреплено храповое ко- лесо 7. Рычаг 4 при своей работе взаимодействует с рейкой 8 механизма свободного расцепления и откидывающимся стопором 9, закрепленным при помощи шарнира 10.

Храповое колесо 7 взаимодействует с собачкой 11.

Нагреватель 1 жестко закреплен втоко- ведущих шинах 12 и 13 (на рис. 2 и условно не показаны) и может быть снабжен втулкой 14 с радиальными или осевыми ребрами 15 для ускорения процесса охлаждения. Рычаг 4 может быть выполнен как одноплечевым (фиг. 1) так и трехплечевым (фиг. 2).

Термочувствительный элемент 2 изго- тавливается из материала, обладающего эффектом обратимой памяти формы, например, из нитинола (сплава титана и никеля, процентное соотношение которых определяет температуру срабатывания ТЭ).

Указанный элемент изготавливается в виде прямого стержня и подвергается отжигу при температуре 450-500 град в закрытом штампе в заневоленном состоянии в течение 30-60 минут. После охлаждения до температуры 25 град, его пластически деформируют, закручивая на один или несколько оборотов вокруг его продольной оси, при этом степень деформации не дол- жна превышать 6-8%.

Далее ТЭ необходимо подвергнуть тер- моренингу для отработки эффекта не обратимой памяти формы (т. е. до появления фазового и деформационного наклепа).

Такой термотренинг заключается в нагреве до температуры срабатывания без нагрузки с последующим охлаждением под нагрузкой. Для полной гарантии появления такой памяти формы необходимо проделать 50 - 70 таких термоциклов.

На верхней части 3 ТЭ 2 изготавливаются насечки для закрепления рычага 4, такие же насечки изготавливаются и на нижней части 6 для закрепления храпового колеса 7.

Механизм теплового выключения защищаемой цепи расцепителя максимального тока автоматического выключателя работает следующим образом.

При появлении тока перегрузки на защищаемой цепи на нагревателе 1 выделяется джоулево тепло, которое передается на ТЭ2.

Рабочая часть 5 термочувствительного элемента 2, нагреваясь до температуры обратного мартенситного перехода, вспоминает свою горячую форму и поворачивается вокруг своей продольной оси, совершая при этом механическую работу. При осуществлении поворота нижняя часть 6ТЭ2 остается неподвижной, т. к. храповое колесо 7 защемлено собачкой 11. Верхняя часть ЗТЭ 2 поворачивается и рычагом 4 передвигает рейку 8 механизма свободного расцепления, которая выключает защищаемую цепь. После этого, за счет тепловой инерции нагревателя 1 ТЭ продолжает поворот вокруг своей оси, откидывает откидывающийся стопор 8, шарнир 10 которого позволяет стопору 9 перемещаться только в одном направлении. После охлаждения ТЭ готов к следующему циклу работы.

В случае выполнения рычага 4 трехплечевым возможен вариант когда после отключения защищаемой цепи возможно два повторных включения, т. к. для полного нагрева ТЭ 2 он должен совершать вращения на 360 град, а в этом случа с рейкой 8 механизма свободного расцепления будут взаимодействовать все три его плеча.

Предлагаемый расцепитель максимального тока Д-НК-2 отличается высокой надежностью срабатывания и более низким значением времени выдержки для повторного включения и может быть использован в любых автоматических выключателях, содержащих механизм теплового включения защищаемой цепи.

Формула изобретения 1. Расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева, расположенный внутри нагревателя, закрепленного на токоведущих шинах так что нагреватель охватывает термочувствительный элемент, а верхний конец термочувствительного элемента расположен с возможностью взаимодействия с рейкой механизма свободного расцепления, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности срабятывэния и уменьшения времени выдержки для повторного включения, он снабжен рычагом, храповым механизмом и откидывающимся стопором, оба конца нагревателя закреплены на токоведущих шинах, а термочувствительный элемент выполнен из материала с

8

обратимой термомеханической памятью формы в виде круглого в поперечном сечении стержня, которому придана память кручения вокруг его продольной оси, причем на

верхний конец термочувствительного элемента насажен рычаг, взаимодействующий с рейкой механизма свободного расцепления и откидывающимся стопором, а на нижнем конце термочувствительного элемента

закреплен храповой механизм..

2. Расцепитель по п. 1,отличающий- с я тем, что рычаг выполнен трехплечим, плечи которого равны по величине, а угол между ними составляет 120°,

±А

Изобретение относится к производству автоматических выключателей. Цель изобретения - повышение надежности срабатывания механизма теплового выключения, а также уменьшения времени выдержки для повторного включения, Расцепитель максимального тока (РМТ) автоматического выключателя содержит термочувствительный элемент (ТЭ) косвенного нагрева из материала с обратимой памятью формы в виде круглого стержня, которому придана память кручения вокруг продольной оси, причем указанный ТЭ расположен внутри нагревателя. С рейкой механизма свободного расцепления взаимодействует трехплечевой рычаг, насаженный на верхний конец ТЭ. 3 з, п. ф.. 3 ил.