Автоматический выключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H77/10 

1

Изобретение относится к электро технике, в частности к защитным автоматическим выключателям, предназначено для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканиях и токовых перегрузках и может быть использовано, главным образом, для защиты полупроводниковых преобразовательных установок.

Известен автоматический выключатель с электродинамическим отключающим механизмом, который содержит изоляционный корпус, шток, соединенный с подвижными контактами и удерживаемый во включенном положении шариками, входящими в его проточку, алюминиевый диск и катушку l.

Однако недопустимое для полупроводниковых приборов значение тока короткого замыкания, при котором начинается размыкание контактов, а такж зависимость момента срабатывания от величины ограничиваемого тока корот

кого замыкания ограничивает использование данного устройства.

Наиболее близок к предлагаемому по техническо сущности и достигае- . мому эффекту является автоматический выключатель, который содержит корпус, дугогасительную камеру, механизм включения в виде штока, один конец которого взаимодействует с защелкой, контактную систему в виде подвижных

10 и малоподвижных контактов и электромагнитный расцепитель 2.

Оттягивание малоподвижного контакта в процессе отключения позволяет сократить собственное время срабатыISания. выключателя до 4 мс, причем момент размыкания контактов не зависит от величины тока короткого за мыкания благодаря использованию электромагнитного расцепителя незаявисимого возбуждения. Такой автоматический выключатель применим для ограничения ударной волны тока короткого замыкания, однако для надеж3 90ной защиты полупроводниковых преобра зователей как при- коротких замыканиях, так и при всевозможных токовых перегрузках требуются автоматические выключатели, обеспечивающие время отключения не более 2 мс. Цель изобретения - повышение быст родействия автоматического выключателя. Указанная цель достигается тем, Мто в автоматическом выключателе защелка выполнена в виде пластины, закрепленной шарнирно на оси и служа щей одновременно якорем электромагни ного фасцепителя,упомянутая пластина выполнена с отверстием, в котором разме щен шток механизма включения,который снабжен подвижной втулкой, размещенной на штоке, и шарнирно-рычажным механизмом, с помощью которого подвижные контакты соединены с упомянутой подвижной втулкой. На фиг. 1 изображен .выключатель в йтключенном состоянии; на фиг. 2 то же, во включенном состоянии. Автоматический выключатель содержит корпус 1, дугогасительную камеру 2, механизм включения с защелкой, электромагнитный расцепитель и контактную систему. Механизм включения состоит из што ка 3, на одном конце которого расположена отключающая пружина i, а на другом - защелка, выполненная в виде пластины 5 с отверстием для прохождения и фиксации штока, неподвижной опоры 6 и пружины 7- Опорная втулка 8, принадлежащая корпусу, ограничивает ход штока 3 при отключении. Кро ме того, на штоке имеются неподвижная 9, упорная 10 втулки и подвижная втулка 11, соединенная посредством шарнирно-рычажного механизма 12-с подвижными контактами 13 одной контактной цепи,снабженными контрактными элементами . Подвижные контакты снабжены пружинами 15 контактного нажатия. Контактная система ,, кроме подвижных контактов 13, включает в себя малоподвижный контакт 16 с контактны ми элементами, снабженный дугогаси-стельными рогами 17- Контакт 16 перемещается в направляющих 18 корпуса 1. Электромагнитный расцепитель преде тавляет собой электромагнит 19 независимого возбуждения, якорь которого одновременно является пластиной 5 защелки. Токопровод к подвижным контактам осуществляется с помощью шин 20. Автоматический выключатель работа ет следующим образом. При разомкнутых контактах 13 (фиг.1) шток 3 находится в крайнем нижнем положении, зафиксированном опорной втулкой 8, отключающая пружина 4 находится в свободном состоянии. При прямолинейном движении штока 3 от любого привода в направлении, указанном на чертеже стрелкой, с помощью неподвижно сидящей на нем втулки 9 происходит сжатие отключающей пружины 4 и одновременный выбор зазора Л между упорной 10 и подвижной 11 втулками, а также зазора между неподвижно сидящей на штоке 3 втулкой 9 и подвижной втулкой 11. В результате движения штока 3 упорная втулка 10 сдвигает подвижную втулку 11, которая перемещает рычаги 12 и переводит их через нейтральное положение. Последующее движение подвижных контактов 13, рычагов 12 и подвижной втулки 11 происходит под действием моментов, создаваемых пружинами контактного нажатия 15 с возрастающей скоростью. При движении штокЗ 3 происходит поворот пластины 5 вокруг неподвижной опоры 6 под действием пружины 7. Поворот осуществляется за счет сил трения между поверхностью штока 3 и прилегающими к ней кромками пластины 5. При взаимно перпендикулярном положении штока 3 и пластины 5 силы трения минимальны и не препятствуют движению штока, при остановке или обратном движении штока происходит мертвый захват штока пластиной 5 под действием пружины 7. При замкнутых контактах (фиг. 2), шток 3 находится в крайнем верхнем положении, зафиксированном пластиной 5 защелки, от ключающая пружина k сжата, причем усилие сжатой пружины уравновешено усилием защелки. Любое превышающее допустимое увеличение тока в защищаемой цепи приводит к появлению сигнала от схемы, следящей за изменением тока. Сигнал поступает на электромагнит 19 независимого возбуждения. Якорь электромагнита, который одновременно является пластиной 5 защелки, поворачивается, и происходит освобождение штока 3. Отключающая пружина k, разжимаясь. 5 ударяет подвижную втулку 11, движение которой через рычаги 12 воздейст вует наподвижные контакты 13, которые с требуемой скоростью размыкаются. Изменение положения рычагов 12, а именно приближение к углу 180 между ними, позволяет увеличить отключающее усилие при уменьшении усилия отключающей пружины . Нажатие .в токовых шарнирах осуществляется с помощью пружин 15. Токоподвод к подвижным контактам 13 может быть осуществлен не только с помощью токовых шарниров, но и через гибкое соединение. Подвижная втулка 11 и рычаги 12 для обеспечения изоляции выполняются из пласт массы. Малоподвижный контакт 16 обеспечивает надежный контакт во включенhOM положении при возможном неравномерном износе контактных элементов и неточностях, допущенных при их изготовлении. Отключающая пружина может быть не только цилиндрической, но также рессорной или торсионной. Использование в предлагаемом выкл чателе .отключающего элемента в виде пружины, а не Электромагнита, обеспе чивает повышение скорости разведения контактов по мере увеличения расстоя ния между ними, что способствует уменьшению как собственного времени срабатывания выключателя, так и времени гашения дуги. Применение предлагаемого автомати ческого выключателя для защиты полупроводниковых преобразователей устройств обеспечивает надежное откл чение защищаемой цепи при коротких з 99 мыканияхи всевозможных токовых перегрузках благодаря высокому быстродействию выключателя,а также позволяет значительно снизить габариты преобразовательных устройств. Формула изобретения Автоматический выключатель, содержащий корпус,дугогасительную камеру, механизм включения в виде штока, один конец которого взаимодействует с защелкой, электромагнитный расцепитель и контактную систему в виде малоподвижного и подвижных контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия выключателя, защелка выполнена в виде пластины, закрепленной шарнирно на оси и служащей одновременно якорем электромагнитного расцепителя, упомянутая пластина выполнена с отверстием, в котором размещен шт.ок механизма включения, который снабжен подвижной втулкой,размещенной на штоке, и шарнирно-рычажным механизмом, с помощью которого подвижные контакты соединены с упомянутой подвижной втулИсточнию1 информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Кузнецов Р. С. Аппараты распрееления электрической энергии на наряжение до 1000 В. М., Энергия, 1970, с. 192-193. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке К 27 9152/07, кл. Н 01 Н 7/10, 1979 (прототип;. 8 20 r 7 Риг.2 г7