Спусковой механизм для автоматического выключения Советский патент 1977 года по МПК H01H71/00 H01H55/00 

1

Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности к автоматическим выключателям.

В расцепителях автоматических выключателей могут быть применены спусковые механизмы, основанные на использовании магнитострикционных свойств материалов. Известен спусковой механизм, который имеет ведущий С-образный элемент, охваченный намагничивающей катушкой, выполненной двухслойной из материалов с коэффициентами магнитострикции противоположных знаков. Недостатком этого спускового механизма является относительно низкая чувствительность.

Большей чувствительностью обладает спусковой механизм, в котором двухслойный чувствительный элемент представляет собой последовательное соединение У-образных звеньев. Однако оба эти устройства чувствительны к температуре окружающей среды.

Известен также механизм, не имеющий этого недостатка.

Недостатком всех этих спусковых механизмов является осуществление защиты только от токов короткого замыкания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей спускового механизма.

Достигается эта цель тем, что спусковой механизм снабжен нагревателем, включаемым в

защищаемую цеиь, часть дополнительного слоя со стороны закрепленного конца выполнена из материала, у которого температурная деформация отличается от температурной деформации биметаллической пластины и имеет тепловой контакт с нагревателем. В качестве нагревателя может быть использована часть дополнительного слоя с температурной деформацией, отличающейся от температурной деформации биметаллической иластины.

Наличие нагреваемой током защищаемой цени части дополнительного слоя со стороны закрепленного конца магнитострикционной пластины обеспечивает за счет термобиметаллического эффекта защиту цепи не только от токов короткого замыкания, но и от токов перегрузки.

Использование термобиметаллического эффекта, обусловлеииого различием температурных коэффициентов линейного расщирения самих магнитострикционных материалов, нерационально. Магнитострикционные материалы с достаточно большим отрицательным (никель) и положительным (железо-кобальтовые

сплавы) коэффициентами магнитострикции обладают такими температурными коэффициентами линейного расширения, что тепловые деформации биметалла из этих материалов при повышении температуры иаправлены в

сторону, противоположную деформациям при

намагничивании. Температурные деформации такого биметалла невелики. Выбор же магнитострикционных материалов по нх температурным деформациям сильно снижает и без того относительно небольшие магнитострикционные деформации.

На чертеже схематически показан вариант предлагаемого сиускового механизма.

Магнитострикционная пластина состоит из слоя 1 с отрицательным коэффициентом магнитострикции и слоя 2 с положительным коэффициентом магнитострикции. Участок дополнительного третьего слоя 3 служит для температурной компенсации. Участок 4 дополнительного слоя, расположенный со стороны закрепленного конца, имеет температурные деформации, отличные от температурных деформаций магнитострикциоиной биметаллической пластины. Этот участок нагревается током защищаемой цепи. Пластина имеет форму последовательно соединенных У-образных звеньев и намагничивается обмоткой катущки 5.

Спусковой механизм работает следующим образом.

При прохождении тока перегрузки через намагничивающую катушку 5 участок 4 дополиительиого слоя и прилегающие к нему магнитострикциоииые слои нагреваются током. Па чертеже показан прямой нагрев. Возможен и косвеииый нагрев. За счет термобиметаллического эффекта между участком 4 дополнительного слоя и магнитострикционным биметаллом возникают тепловые деформации, сопровождающиеся перемещением свободного конца пластины, который воздействует иа механизм свободного расцепления (на чертеже ие показан). Пагрев и соответственно перемещение свободного конца пластины происходит тем быстрее, чем больше ток перегрузки, что обеспечивает определенную время-токовую характеристику. При токе короткого замыкания катущка 5 намагничивает магнитострикционный биметалл. При этом длина слоя 1 умеиьшается, а слоя 2 - увеличивается. В результате, биметалл изгибается, и свободный коиец пластины перемещается в паправлении, показанном стрелкой, воздействуя на механизм свободного расцепления, аналогично тому, как это происходит при токах перегрузки за счет термобиметаллнческого эффекта. Поскольку магнитострикционные материалы слоев 1 и 2 имеют различные температурные коэффициенты линейного расширения, изменеиие их температуры может вызвать деформации, сказывающиеся на время-токовой характеристике. Для компенсации этих деформаций предназначен слой 3, толщина и температурный коэффициент линейного расщирения которого выбраны таким образом, чтобы изменение температуры не нагреваемого специально участка магнитострикционного элемента не вызывало его деформаций.

Предлагаемый спусковой механизм позволяет в одном элементе совместить защитные функции автоматического выключателя от токов перегрузки и от токов короткого замыкания. Расцепитель с таким спусковым механизмом имеет коэффициент возврата, равный единице, и при токах короткого замыкания его срабатывание будет меньше, чем у традиционного (электромагнитного) расцепителя. В результате увеличивается предельная коммутациоиная способность выключателя.

Формула изобретения

1.Спусковой механизм для автоматического выключателя защиты цепи, содержащий магиитострикционную биметаллическую пластину, снабженную дополнительным слоем, закрепленную одним концом, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, спусковой механизм снабжен нагревателем, включаемым в защищаемую цепь, часть дополнительного слоя со стороны закрепленного конца биметаллической пластины выполнена из материала, у которого температурная деформация отличается от температурной деформации биметаллической пластины и имеет тепловой контакт с нагревателем.

2.Спусковой механизм по п. 1, отличающийся тем, что в качестве нагревателя используется часть дополнительного слоя с температурной деформацией, отличающейся от температурной деформации биметаллической пластины.