Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей Советский патент 1977 года по МПК H01H1/50 

ном из плеч электромагнитного компенсатора динамических сил в контактах. Подвижная система удерживается в разомкнутом положении при помощи электромагнитной защелки, которая освобождается при подаче тока в электромагнит. Движение подвижной системы осуществляется под действием груза. Для измерения сил сваривания контактов предусмотрен динамометр. Наличие регулируемого электромагнитного компенсатора расщиряет возможные пределы измерения токов и приближает условия их проведения к тому, что имеет место в автоматических выключателях. Устройство позволяет изменять массу подвижной системы и влияет тем самым на ее скорость, однако использование груза как движущей силы не позволяет получать больших скоростей контактов при малом растворе между ними. Это происходит потому, что движение под действием силы тяжести является равномерно ускоренным, начинается со скорости, равной нулю, и малом расстоянии, и к моменту соприкосновения контактов не может достигнуть требуемой для включения больщих токов величины. Кроме того, устройство не позволяет подбирать для заданных условий оптимальные значения параметров, обусловливающих устранение вибрации контактов. Цель изобретения - определение оптимальных для заданных условий масс подвижной системы скоростей включения и предотвращение вибрации контактов. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве подвижной контакт снаблсен фиксатором разомкнутого положения, включающей пружиной и наковальней и соединен стержнем с наковальней через упругую прокладку, воспринимающую удар подвижного массивного якоря со спусковым механизмом, перемещаемый пружиной в сторону подвижного контакта. На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены кривые зависимости скорости контакта от пройденного пути (Ui - зависимость скорости от пути при движении контакта под действием только включающей пружины, Uz - то же, под действием удара и включающей пружины); на фиг. 3 представлено устройство в подготовительном для включения положении; на фиг. 4 - то же, во включенном положении. Устройство содержит подвижной контакт 1 и неподвижный контакт 2, включение которого происходит за счет включающей пружины 3 и якоря 4, наносящего удар в направлении движения контакта 2. Подвижной контакт 2 удерживается в своем положении фиксатором 5, он соединен с компенсатором 6 электродинамических сил, подвижная часть которого сидит на шарнирном контакте 7. Подвижной контакт, проходящий через корпус 8 аппарата соединительным стержнем 9 соединен с наковальней 10, имеющей упругий элемент. Токоподвод осуществляется через выводные зажимы 11. Ударный якорь 4 установлен в направляющих 12 и приводится в действие пружинами 13. Устройство снабжено защелками 14 и 15 и спусковым механизмом, включающим в себя электромагнит 16, якорь 17 электромагнита, щарнирную опору 18 и выключатель 19. Устройство работает следующим образом. В начале процесса включения напряжение подведено к зажимам 11, контакты 1 и 2 разомкнуты, и ток через всю систему ие протекает. Сжатая пружина 3 стремится переместить подвижной контакт 2 в сторону неподвижного, однако этому препятствует фиксатор 5. Ударный якорь 4 оттянут и удерживается в этом положении защелками 14 и 15 спускового механизма. Фиксатор 5 не срабатывает под действием пружины 3, так как создаваемые ею силы для этого недостаточны. Силы фиксации должны превосходить силы натяжения, создаваемые пружиной 3. Удар вызывает появление очень больщих (теоретически бесконечных) сил. Оии значительно превосходят силы фиксации и вызывают срабатывание фильтра. Конец подвижной части компенсатора 6 (фиг. 3 и 4) заканчивается щарниром, который входит в углубление фиксатора 5. Для того чтобы щарик мог выкатиться из углубления, ему нужно сжать пружину, находящуюся внутри фиксатора. Однако эта пружина подобрана так, что она легко противостоит действию пружины 3 и фиксирует разомкнутое положение подвижной контактной системы. Удар по подвижной системе создает составляющую силы, сжимающую эту пружину и освобождающую подвижную контактную систему. В устройстве могут быть использованы и другие известные механические и магнитные системы фиксаторов. Для срабатывания устройства включается выключатель 19, подающий напряжение на электромагнит 16 спускового механизма. Якорь 17 этого механизма притягивается к сердечнику. Защелки 14 и 15 освобождаются, ударный якорь 4 под действием натяжных пружин начинает двигаться по направляющим 12 и ударяет по наковальне 10, имеющей упругую прокладку. От этого удара освобождается фиксатор 5, и подвижной контакт 2 двигается со скоростью, сообщенной ему ударом якоря и пружины 3. Его скорость в момент соприкосновения с неподвижным контактом 1 достигает больщой величины. После удара благодаря наличию упругой прокладки 10 ударный якорь 4 движется вместе со всей подвижной системой. (На фиг. 4 показано положение этой системы в момент соприкосновения контактов 1 и 2). Процесс включения представляет собой переход контактного соединения от положения, когда контакты разомкнуты и сопротивление существующего между ними промежутка равно бесконечности к положению, когда контакты замкнуты и их сопротивление становится весьма малым. Этот процесс происходим не мгновенно, а длнтся некоторый, хотя и малый промежуток времени 1ь. Выделяющаяся в этот промежуток времени энергия идет на нагревание контактов, их сваривание или выгорание. Для предотвращения этих явлений необходимо ускорять процесс включения, т. е. сокращать промежуток времени h, увеличивая скорость контактов при включении.

В устройстве предусмотрена возможность изменения в щироких пределах скорости контактов при включении. Достигается это изменением натяжения пружин 13 и их длины, а также расстояния между начальным положением ударного якоря 4 и упругой прокладкой 10. Существенную роль здесь играет и возможность изменения массы ударного якоря 4. Когда контакты в процессе включения приближаются друг к другу и расстояние между ними уже мало, может пройти пробой межконтактного промежутка. Это приводит к значительному газовыделению. Между контактами начинают действовать отбрасывающие силы Р, которые могут воспрепятствовать включению.

Для предотвращения этого явления необходимо, чтобы количество движения mv подвижной контактной системы было больще импульса Pt, создаваемого отбрасывающими силами.

В устройстве предусмотрена возможность изменения в широких пределах массы т ударного якоря 4 и скорости подвижной системы V (путем изменения натяжения пружин 13).

С увеличением скорости контактов возникает опасность их отброса в результате вибрации. Это может привести к свариванию или выгоранию контактов, поэтому наряду с мерами по повышению скорости контактов необходимы мероприятия, предотвращающие их размыкание в результате вибрации. В устройстве это достигается тем, что после удара ударный якорь 4 и подвижная контактная система движутся совместно. Изменения соотнощения масс этих двух частей устройства позволяют в щироких пределах изменять величину сил, препятствующих отбросу контактов в результате вибрации. Подбором этих масс можно осуществить такое положение, когда после удара с неподвижный контакт 1 подвижной контакт 2 остается на месте, а отскакивает ударный якорь 4.

Отброс контактов при включении больших токов молчет произойти в результате электродинамических сил, возникающих в местах перехода тока и из одного контакта в другой. Это также может привести к свариванию или выгоранию контактов. Чтобы избежать этого, используют так называемые электродинамические компенсаторы, основанные на взаимном отталкивании двух противоположно направленных токов. Расчет таких компенсаторов затруднен. Здесь приходится обращаться к эксперименту. В устройстве имеется такой компенсатор 6, в котором можно изменять длину, конфигурацию сечения и другие параметры, определяющие величину тех сил, которые препятствуют электродинамическому отбросу контактов. С этой целью подвижная часть компенсатора, сидящая на щарнирном контакте 7, может легко сменяться, а сам

шарнирный контакт перемещаться.

Существенное влияние на работу контактной системы оказывает выбор материала контактов. Он может быть сделан только на основании исиытания. В этих целях в предлагаемом устройстве предусмотрена возможность наиайки на контакты 1 и 2 пластин из испытываемых материалов.

Вся работа устройства сопровождается осциллографированием токов и напрялсений, а

также записью скоростей движения частей установки при помощи отдельно стоящих приборов велосиметров.

35

Формула изобретения

Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей, предназначенных для включения больших токов, содержащее подвижной и ненодвижный контакты и петлевой компенсатор сил электродинамического отброса контактов, отличающееся тем, что, с целью определения оптимальных масс подвижной системы, скоростей включения и предотвращения вибрации контактов, подвижной контакт снабл ен фиксатором разомкнутого полол ения, включающей пружиной и наковальней и соединен стержнем

с наковальней через упругую прокладку, на которую воздействует ударный якорь со спусковым механизмом, перемещаемый пружинами в сторону подвнжного контакта.

ригЛ