АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1970 года по МПК H01H77/10 

Известны селективные автоматические выключатели с электродинамическим устройством с U-образной шиной.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью универсальности, ось вращения малоподвил ных контактов равноудалена от параллельных сторои U-образной шины, а вывод под зажим главной цепи расположен параллельно этим сторонам и симметрично относительно них.

U-образная шина прикреплена к основанию частью, конец которой соединен с малоподвижным контактом. Часть этой шины, прикрепленная к основанию выключателя, заканчивается выводом под зажим.

Малоподвижные контакты выполнены U-образными; одна часть их помешена внутри U-образной шины, а другая, .служашая одновременно дугогасительным рогом, находится с внешней стороны шины и расположена параллельно ей. Малоподвижные контакты разделены на несколько самостоятельных контактов и механически связаны между собой. На боковых сторонах рогов малоподвижных контактов выполнены выступы, находящиеся ниже рабочей поверхности рогов.

На фиг. 1 схематически показан общий вид предлагаемого выключателя; на фиг. 2 изображена во включенном положении контактная система в селективном исполнепии; на

фиг. 3 - то же, в токоограничивающем, быстродействующем исполнении; на фиг. 4 показан путь тока в контактной системе при селективнО М исполнении; ,на фиг. 5 и 6 - то же,

при быстродействующем токоограничивающем исполнении.

Изоляционная оболочка выключателя (фиг. 1) состоит из пластмассового, основания / и пластмассовой крышки 2. На основании

1 смонтированы:

а)механизм выключателя 3, имеющий для ручного управления ручку 4, с которым связа;ны подвижно контакты 5, расположенные в каждом полюсе выключателя, перемещающиеся при срабатывании механизма вокруг оси 6;

б)узлы неподвижных контактов 7, каждый из которых выполнен в виде двойной электродинамической петли с двумя малоподвижными контактами и расположен также в каждом полюсе выключателя. Узел неподвижного коптакта с одной стороны оканчивается выводом под зажим для присоединения внешних проводов главиой цепи. Подробно этот узел ноказан и описал при рассмотрении контактного устройства (фиг. 2 и 3);

в)дугогасительное устройство 8, располагаемое в каждом полюсе выключателя;

щищаемой выключателем цепи. Расцепитель, как и узел неподвижных контактов, имеет выводы под зажимы для присоединения внешних проводов главной цепи.

На одном конце неподвилшой U-образной шины 10 выключателя в селективном исполнении находится вывод под зажим для внешних цроводов, на другом укреплена стойка 11, сквозь которую проходит токоведущая ось 12. На этой оси шарнирно укреплены два малоподвижных U-образных контакта 13 и 14, электрически связанных со стойкой //, а следовательно, и с шиной 10. Одна параллельная часть контактов помеш,ена внутри изогнутой части шины 10; другая их часть, служащая одновременно дугогасительным рогом, расположена с внешней стороны шины 10, параллельно ей. Электрический контакт между ст.ойкой // и малоподвижными контактами 13 и 14 осуществляется одновременно двумя способами:

через боковые поверхности контактов 13 и 14 и стойки 11 (контактное нажатие при этом осуществляется пружиной 15 на токоведущей оси 12)

через поверхность токоведушей оси 12 и поверхности внутри отверстий контактов 13 и 14 и стойки 11 (в этом случае контактное нажатие осуществляется пружинами 16). Нажатие на коммутирующих контактах осуществляется пружинами 17. Нодвижный контакт 5 приводится во вращение вокруг оси 6 при срабатывании механизма выключателя как при ручном оперировании, так и при воздействии на механизм элементов защиты (например, расцепителя максимального тока). Во включенном положении подвижный контакт 5 удерживается звеньями механизма 3, которые на фиг. 1, 2 и 3 не показаны.

Размер б (фиг. 2) ноказывает величину контактного провала.

Размеры А II В, а также айв соответственно раВ(НЫ между собой.

Детали контактной системы (фиг. 3) в выключателе быстродействующего токоограничивающего исполнения, обозначенные позициями 5, 6, 10-17, те же, что и на фиг. 2. Их функции также полностью сохраняются. Шина 10 перевернута на 180°. Однако расположение токоведущей оси 12 и вывода шины 10 не изменилось вследствие равенства размеров А и В, а также айв. Размер б ноказывает величину контактного провала.

Контур тока в контактной системе, показанной на фиг. 4, образует двойную электродинамическую петлю. Электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в малоподвижных контактах 13 vi 14 с. токами в параллельных участках шины 10, прижимают -малоподвижные контакты к подвижному, .что и необходимо для селективного выключателя, в период выдержки времени при коротком замыкании. По истечении выдержки времени механизм вьислючателя поворачивает

подвижный контакт 5 вокруг оси 6, и электрическая цепь разрывается.

Контур тока в контактной системе на фиг. 5 такж:е образует двойную электродинамическую петлю. Электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в малоподвижных контактах 13 ъ 14 с токами в параллельных участках шины 10, действуют в направлении отброса малоподвижных контактов: нри достижении TOKOVI определенной величины, когда электродинамические силы, действующие на малонодвилсные контакты 13 и 14, превзойдут противодействующие усилия коитактных пружин 17, малоподвижные контакты будут отброшены от подвижного. Возникшая в результате отброса электрическая дуга ограничивает нарастание тока короткого замыкания. Нока дуга не исчезнет, малоподвижные контакты удерживаются электродинамическими силами в отведенном от неподвижного контакта ноложении. Этого времени оказывается достаточно, чтобы механизм выключателя, который также срабатывает при этом, уснел отвести подвижный контакт 5, повернув его вокруг оси 6. Электрическая цепь надежно размыкается, а малоподвижные контакты занимают положение, соответствующее отключенному выключателю.

Как указывалось, в контактной системе предлагаемого выклю-лателя применены U-образные малоподвижные контакты, одна параллельная часть которых помещена внутри изогнутой части шины W, а другая, служащая одновременно дугогасительным рогом, находится с внешней стороны щины 10 и расположена параллельно этой стороне. Такая конструкция нриводит к тому, что при возникновении электрической дуги контур тока в контактной системе выключателя образует тройную электродинамическую петлю. Путь тока в быстродействующем токоограничивающем выключателе показан на фиг. 6. Такое исполнение ускоряет отброс малоподвижных контактов 13 и 14 при токоограничивающем исполнении. При селективном исполнении усиливается компенсирующее действие, если по какой-либо причине (например, при ударе подвижного контакта 5 о малоподвижные 13 и 14 в момент замыкания) произойдет кратковременное размыкание контактов.

В контактной системе предлагаемого выключателя (фиг. 2 и 3) малоподвижный контакт разделен на два контакта 13 и 14. Такое разделение уменьшает электродинамический отброс контактов при селективнол исполнении выключателя за счет увеличения числа контактных точек. При быстродействующем токоограничивающем исполнении выключателя раздвоение малоподвижного , контакта стабилизирует величину тока срабатывания контактной системы. При токоограничивающем иснолнении контактной системы на малоподвижные контакты действует сумма двух сил- стабильной силы электродинамического контура и нестабильной силы отброса в контактйых точках. Раздвоение малоподвижных контактов уменьшает нестабильную составляющую сумму сил и, как следствие, разброс величины тока срабатывания всего контура. Кроме того, раздвоение контактов приводит к лучшему центрирован11ю электрической дуги, опорная точка которой стремится двигаться по ш.ели, разделяющей рога малоподвижных контактов, а также улучшает условия теплоотдачи при длительном протекании тока.

Для сокращения неодновременности отбрасывания двух малоподвижных контактов и недопуще|Ния «звонкого режима работы в предлагаемой контактной систе.ме предусмотрен валик 18, проходящий сквозь отверстия в обоих малоподвижных контактах, диаметр которого меньше диаметра этих отверстий. Такая конструкция допускает незначительное перемещение одного малоподвижного контакта относительно другого, достаточное для их самоустаиовки при соприкосновении с подвил ным контактом 5.

Когда хотя бы один малоподвижный контакт начинает двигаться в сторону размыкания, если контактная система срабатывает в качестве токоограничителя, он, немного сдвинувшись с места, с помощью валика 18 увлекает за собой второй контакт, после чего оба они движутся синхронно. Синхронное движение сохраняется как при размыкании, так и при возвращении в исходное положение.

По мере движения дуги по рогам малоподвижных контактов 13 14 них (рогах) начинают протекать электрические токи одного направления. Возникающие при этом электродинамические силы стремятся сблизить рога. Соприкосновение рогов в области их окончания может привести к их взаимному свариванию из-за оплавления дугой. Это соприкосновение предотвращается выступами 19 на малоподвижных контактах. Выступы расположены уровня поверхности рогов, по которой движегся опорная точка дуги.

Лри селективном исполнении выключателя возникающие при коротком замыкании электродинамические силы достигают значительных величин. Они бывают настолько велики, что могут сдвигать подвижный контакт в сторону своего давления за счет выбора люфтов и упругих деформаций деталей механизма. Если при этом малоподвижные контакты выберут всю величину контактного провала и дойдут до упорной изоляционной пластинки 20, расположенной внутри U-образной шины, контактное нажатие не достигнет расчетной величвны, и может произойти отброс контактов. Увеличение же контактного провала ограничено тем, что при больших провалах пружины механизма не смогут включить выключатель. В описываемой конструкции предлагается искусственное увеличение контактного провала до таких размеров, что и при максимальном сдвиге подвижного контакта малойодвижные контакты не U-образной шины.

На одном конце детали 21 (фиг. 2) находится головка, на другом навинчена гайка 2.2, которая вместе с этой деталью может совершать постунательное движение в шестигранном углублении втулки 23, ввинченной в специальную колодку 24 в основании выключателя. Завинчивая втулку 23 в колодку 24, можно изменять контактный нровал б, который выбирают меньшим размера б. При коротком замыкании малоподвижные контакты могут выбрать весь провал б, но и после этого они могут двигаться вверх до полного выбирания зазора б, отходя при этом от головки детали 21. При включении же выключателя механизму приходится преодолевать усилия пружин 17 лишь иа пути б. Деталь 21, гайка 22, пружина 17 и втулка 23 представляют собой са аостоятельный узел, который можно вывинтить из выключателя; усилие контактного нажатия молсно регулировать вне выключателя поворотом детали 21 и гайки 22.

Пружины 16 при селективном исполнении выключателя не только облегчают работу токоведущего шарнира, но и удерживают контакты 13 и 14 прижатыми к детали 21 в отключенном полол ении выключателя. Момент пружин 16 относительно токоведущей оси 12 доллсен быть значительно меньшим момента прулчин 17.

Предмет изобретения

1.Автоматический выключатель, состоящий из основания, крышки, механизма, дугогасительного устройства, расцепителя максимального тока и контактного устройства, включающего в себя нодвижный коитакт, прулсины контактного налсатия, неподвижную U-образную шину с токоведушими шарниром и малонодвил ным контактом, образующих двойную электродинамическую петлю, отличающийся тем, что, с целью универсальности устройства, ось вращения малоподвижных контактов равноудалена от параллельных сторон

LJ-образной щины, а вывод под зажим главной цепи расположен параллельно этим сторонам и симметрично относительно них.

2.Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения компенсации отброса контактов при токах короткого замыкания, U-образная шина прикреплена к основанию частью, конец которой соединен с малоподвижным контактом.

3.Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что,, с целью обеспечения мгновенного размыкания контактов при токах короткого замыкания и ограничения их, U-образная шина прикреплена к основанию выключателя частью, заканчиваюшейся выводом под зажим.

4. Выключатель -по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью увеличения электродинамических усилий, воздействующих на малоподвил :ные контакты, указанные контакты вынолнены U-образными, причем одна часть

7:

кы, а другая, - служащая одновременно дугогасительным рогом, находится с внешней стороны шины и расноложена нараллельно ей.

5.Выключатель но нп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью стабнлизацнн величины тока срабатывания и уменьшения электродинамического отброса, малоподвижный контакт разделен на два или несколько самостоятельных контактов.

6.Выключатель но нн. 1-5, отличающийся

тем, что, с целью синхронизации движений малоподвижных контактов, они механически связаны со степенью свободы, обеспечивающей их самоустановку.

7. Выключатель но пп. 1-6, отличающийся тем, что, с целью устранения возможности приваривания рогов малоподвижных контактов друг к другу при их сближении, па боковых сторонах указанных рогов выноллены выступы, находящиеся ниже рабочей поверхности рогов.

Фиг.

21 22 23

/ и 16 Ю 20 Вив А

риг 2

Фиг.6