Автоматический выключатель Советский патент 1980 года по МПК H01H73/38 

1.. ,

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

В основном авт.св. 558323 описан автоматический выключатель, со- 5 держащий неподвижный контакт, снабженный электродинамическим токоограничителем, выполненным в виде двойного витка токоведущей шины, и дополнительное устройство, выполненное 0 в виде магнитострикционного элемента, создающего усилие на неподвижном контакте, ограниченно зависящее от тока в токоведущей шине и нап&авленное противоположно усилию электродина 15 NmuecKoro токоограничителя 1.

Недостатком такого автоматического вык.лючатеяя являются относительно большие габариты.

Целью изобретения является умень- 20 шение габаритов за счет переложения функций расцепителя мгновенного действия и устройства для создания эыцержки времени перед отк.лючением на,электродинамический токоограничи- 25 тель с магнитострикционным дополнительным устройством.

Для этого в предложенном выключателе допо.пнительное устройство снабжено нагревателем установленным 30

так, что между нагревателем и дополнительным устройством имеется регулируемый зазор.

На чертеже показан один из возможных вариантов предлагаемого устройства.

Неподвижный контакт 1 автоматического ,вык.лючателя снабжен электродинамическим токоограничителем, выпол-. ненным в виде двойного витка 2, который заканчивается с одной стороны отверстием для зажима главной цепи,а с другой - контактом 1.Средняя часть . 3 двойного витка 2 допускает перемещение относительно оси 4. Неподвижный контакт 1 прижимается к подвижному контакту 5, вращающемуся относительно оси 6 под действием механизма свободного расцепления (не показан), пружиной 7, закрепленной одним концом в оболочке 8 автоматического выключателя. Две расположенные рядом стороны витка 2 (возможно и одна) проходят через сквозное окно в дополнительном устройстве 9, образованном последовательным соединением U -образных звеньев, выполненных из биме±аллической магнитострикционной полосы, состоящей из материалов с коэффициентами магнитострикции противоположных знаков. Один конец элемента жестко закреплен в оболочке 8 автоматичес кого выключателя, а свободный коне воздействует на подвижную среднюю часть 3 двойного витка посредством винта 10, допускающего регулировку Винт 10 воздействует на подвижную часть 3 двойного витка через упор жестко закрепленный в теле подвижной части3 витка 2. Дополнительно магнитострикционное устройство 9 имеет нагреватель 12, который греет непосредственным или косвенно током завещаемой цепи. Тепловой контакт между нагревателем 12 и дополнитель ным магнитострикционным устройством 9 можно регулировать с помощью Ъи тов 13, которые крепятся к нагревателю 12 с помощью электроизоляционных накладок 14. Стрел ками показано направление тока в токоограничителе и направление возд ствия магнитострикционного дополнительного устройства на цодвижную часть 3 двойного витка 2,Выключатель работает следующим образом. При прохождении аварийного тока в витке возникают-электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в параллельных учас ках витка 2, и магнитострикционные силы, обусловленные, намагничиванием жидкого участка U-образного звена и сопровождающими его деформациями Электродинамические силы пропорциональны квадрату тока и определяютс по формуле. г:. VS где К - 1,02- 10 ; 3 - действующее значение аварий ного тока. А; 6 - длина подвижной рабочей части витка 2; S - расстояние между сторонами витка. Магнитострикционные силы пропорциональны току, так как величина магнитного потока Ф прямо пропорциональна величине ока, его создаю щего, и определяется для случая одного витка по формуле г ± .-Ла) . 3„ас где EQ - эквивалентный модуль упругости, кГ/Мм ; . 6,6,1l - параметры составляющих магнитострикцгонный элемент пластин, мм; Х.иЛо коэффициенты магнитострик ции слоев биметаллической магнитострикционной полос -иас действующее значение тока при котором наблюдается максимальная величина деформаций, А. При определенной величине тока Mai нитострикционные силы достигают насыщения . Таким образом, при малых значениях аварийного тока действуют преимущественно магнитострикционные силы, и с увеличением- этого тока увеличиваются электродинамические силы. Например, при аварийном токе величиной1кА магнитострикционное дополнительное устройство (ИЗ магнитострикционной биметаллической полосы с компонентами никель и сталь 50 КФ) с параметрами составляющих пластин Ь 20 мм, В 40 мм и 1i 1, 5 мм развивает усилие 0,79 кг, (если никель заменить на сплав С-Мп-Bi, это усилие примерно равно 2 кГ), а электродинамический токорграничитель автоматического выключателя типа А3710 развивает усилие 0,18 кг. При аварийном токе 2 кА эти силы соответственно равны уже 0,79 кг и 0,72 кг.Магнитострикционные и элeктpoдинaIvlичecкиe силы действуют в противоположные стороны. Если магнитострикционные силы прижимают подвижный и неподвижный контакты один к другому, то электродинамические силы стремятся отбросить неподвижный контакт 1 от подвижного контакта 5. Предлагаемлй автоматический выключатель работает как селективный с токоограничивающим эффектом при отключении в интервале аварийных токов от 3 до 2 , причем верхнее значение тока 0 определяется, равенса вом электродинамической силы, с одной стороны, и суммы магнитострикционной силы и сил упругости дополнительного устройства и контактной пружины 7, с другой стороны. Нижнее значение аварийного тока 0(Определяется равенствомэлектродинамической силы и суммы сил упругости дополнительного устройства и контактной пружины 7. При значениях аварийного тока больше 3 автоматический выключатель работает только как токоограничивающий. При значениях аварийного тока от р до За величина электродинамической силы отброса контакта 5 от контакта 1 меньше,чем сумма магнитострикционной силы и сил упругости дополнительного, устройства и контактной пружины 7, но при нагревании дополнительного устройства от нагревателя магиитострикционная сила уменьшается и определённое время (выдержка времени перед отключением) наступает такой момент, когда электродинамическаясила оказывается больше, В результате неподвижный-контакт 1 отбрасывается от подвижного контакта 5, При своем движенийнеподвижный контакт .1 воздействует на механизм свободного расцепления, который вызывает отключение автоматического выключателя. Возникающая в результате отброса контактов электрическая дуга ограничивает нарастание аварийного тока. Пока не погаснет, неподвижный контакт 1 удерживается электродинамическими силами в отведенном от контакта 5 положении. Этого времени оказывается достаточно для того, чтобы механизм выключился и в результате срабатывания отвел подвижный контакт 5, повернув его относительно оси 6. Электрическая цепь надежно размыкаетсяj а неподвижный (малоподвижный) контакт 1 занимает первоначальное положение. С помощью регулировочных винтов 13 выдержку времени можно плавно регулировать. Ступенчато выдержку времени можно регулировать с помощью материала нагревателя, его сечения и занимаемой площади. Таким образом можно осуществить-селективное отключение при последовательном включении предлагаемых автоматических выключателей с разными выдержками времени перед отключением аварийных токов. Кроме того выдержка време ш перед отключением выключателя будет величиной не постоянной, а обратно да зависимой от величины аварийного тока. Что яв ляется большим преимуществом перед известными селективными автоматическими выключателями. При значениях аварийного тока больше 3 за счет больших электродинамических сил неподвижный контакт 1,преодолева действия магнитострикционных сил,сил упругости пружины 7 и сил упругости магнитострикционного дополнительного устройства 9 отбрасывается.При своем движении он воздействует на механизм свободного расцепления, который Отбрасывает и подвижный контак 5, За время действия механизма свободного расцепления между контактами 1 и 5 возникает электрическая дуга, которая и ограничивает нарастание аварийного тока. Во включенном положейии автоматического выключателя нажатие на контакты 1 и 5 производится пружиной 7 и магнитострикционной силой, зависимой от величины тока защищаемой цепи, что приводит к уменьшению потребляемой энергии автоматическим выключателем.

В предлагаемом автоматическом выключателе совмещены такие две функции защиты, как селективность

и токоограничение, что позволяет уменьшить количество типоисполнений выключателей. Кроме того, в предла1аемом автоматическом выключателе токоограничение осуществляется и в зоне аварийных токов селективйого отключения. В то время как известный выключатель осуществляет селективную защиту оборудования при аварийных токах ниже определенного значения П и является токоограничивающим

0 при аварийных токах выше определенного значения Зц Ыо J) . В предлагаемом автоматическом выключателе выдержка времени перед отключением является величиной не5постоянной а обратно зависимой от величины аварийного тока, что отсутствует в известных селективных автоматических выключателях, и что позволяет повысить срок службы

Q защищаемого оборудования, так как при селективной защите оборудование должно длительно выдерживать аварийные токи. Предлагаемый автсУМат тический выключатель имеет меньшие,

S размеры, чем известные селективные автоматические выключатели, так как отпадает необходимость в расцепителе мгновенного действия и в устройстве, создающем выдержку времени перед отключением. Предлагаемый ав-

0 томатический выключатель может работать и как обычный автоматический выключатель при небольших аварийных токах (при которых электродинамические силы недоста5точны для преодоления сил упругости дополнительного магнитострикционного устройства и прзгжины контактного нажатия), если его снабдить обычным расцепителем максимального тока мгно0венного действия.

Формула изобретения

Автоматический выключатель по азт.сЕ: № 558323, о т л и ч а ющ н и с я тем,.что, с целью уменьшения габаритов, дополнительн эе устройство снабжено нагревателем, установленным так, что между нагревателем и дополнительным устройством

0 имеется регулируемый зазор.

Источники информации, принятые во внимания при экспертизе I 1. Авторское свидетельство №558323, кл.Н 01 Н 73/38, 1975.

5

77 77777777/777/7

/3