Селективно-токоограничивающий автоматический выключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H77/10 

(5) СЕЛЕКТИВНО-ТОКООГРЛНИЧИВАЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям с рычажно-защелочным механизмом свободного расцепления и устройством компенсации электродинамических сил отброса, действующих между контактами выключателя.

Известны автоматические выключатели с рычажно-защелочным механизмом свободного расцепления, в которых для компенсации электродинамических усилий отброса контактов, возникающих при протекании тока по цепи выключателя, применяются устройства, основанные на использование электродинамического взаимодействия между токове ДУ1ДИМИ частями выключателя.

Силы, возникающие R таких устройствах при протекании по ним тока короткого замыкания, используются для удержания системы подвижных контактов выключателя в замкнутом положении. Подобные устройства позволяют

значительно повысить электродинамическую устойчивость выключателей и применяются обычно в селективных автоматических выключателях, которые в системах избирательной заи1иты должны в течение определенного времени 8ыдер 1 ать воздействие токов короткого зак№-1кания при замкнутых контактах. В таких выключателях удается обеспечить необходимую выдержку времени при отключении токов короткого замыкания, автоматически обеспечиваемую расцепителем аварийного отключенияpj. Однако, в этих выключателях достижение предельной коммутационной способности, характерной для выключателей без устройств компенсации электродинамических усилий отброса контактов, например, токоограничивающих, оказывается невозможным при наличии задерж20ки на отключение. Причиной этого является значительное механическое и термическое воздействие тока корот г,- - замыкания на контактную систему 3907 и детали механизма в течение выдержки времени. Известны также автоматические выключатели, содержащие привод, систему подвижных контактов, один из которых связан с механизмом свободного расцепления, а второй - с компенсатором электродинамических усилий отброса контактов, у которых расцепитель аварийного отключения срабатывает при токах короткого замыкания с преднамеренной выдержкой времени-, независимой от величины тока. Механизм свободного расцепления имеет защелку, зацепленную за отключающую рейку и удерживающую его во включенном положении, которая освобождается при срабатывании расцепителя аварийного отключения, вызывая отключение выключателя при помощи механизма L. Такой автоматический выключатель имеет предельную коммутационную способность в целях переменного тока 380 В вдвое мельшую, чем выключатели тёх же размеров, но не имеющих предна меренной задержки при отключении токов короткого замыкания. Это недостаток является следствием повышенных нагрузок на токоподвод и механизм свободного расцепления. Кроме того, выключатель обеспечивает выдержку времени на отключение даже тогда, когда короткое замыкание происходит в цепи непосредственно за выключателем при максимально возможном токе короткого замыкания. При этом лишаются питания все приемники электроэнергии, получающие питание от этого выключателя , и выдержка времени теряет смысл, даже становится вредной. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является селективно-токоограничивающий автоматический выключатель, который дает возможность несколько повысить предельную коммутационную способность известного селективного выключателя, Это повышение достигнуто за счет токоограничения при отключении выключателем предельных токов короткого замыкания, а также за счет применения выключателя в цепях с то -:ми короткого замыкания, превышающими ток его электродинамической устойчивости. Это достигнуто путем введения в выключатель поворотного рычага, на котором расположена ось вращения защелки, входящей в зацепление с отключающей рейкой. Это рычаг с од94ной стороны укреплен при помощи пружины, При токах короткого замыкания не превышающих определенного значения,выключатель работает как селективный выключатель с выдержкой времени. При превышении током короткого замыкания этого значения электроди,намическое усилие, развиваемое компенсатором, передается через контак,ты и механизм свободного расцепления на поворотный рычаг, пр эвышает усилие пружины,удерживающей этот рычаг и, поворачивая его вокруг оси вращения, вызывает перемещение защелки в сторону расцепления с рейкой, что приводит к отключению выключателя 3 Однако для отключения выключателя требуется перемещение и поворот не.скольких подвижных частей механизма и подвижного контактодержателя, обладающих сравнительно большой инерциониостью, на что уходит определенное время, за которое ток короткого замыкания успевает возрасти и достичь сильного токоограничения не удается, Кроме того, поворотный рычаг с упором и пружиной усложняет конструкцию выключателя. Цель изобретения - повышение предельной коммутационной способности путем создания токоограничения при отсечке короткого замыкания, Для достижения цели тяга ломающегося звена выполнена пружинящей с прорезью, отверстием, выступами и пазом, сопряженными друг с другом, при этом ось механизма свободного расцепления установлена в отверстии тяги с возможностью введения в ее паз и упирается в выступы тяги, Выполнение тяги ломающегося звена пружинящей необходимо для того, чтобы образование прорезью части могли работать как линейные пружины и расходиться при соответствующем нажатии оси поворотной скобы на выступы в прорези для пропускания оси через него вдоль паза, т.е. для осуществления расцепления механизма при отсечке тока короткого замыкания и возврате оси в свое отверстие на этом звене при взводе механизма привода для включения выключателя, Высота выступов, их форма, расположение на звене и жесткость звена выбираются в зависимости от требуемой величины установки отсечки тока короткого замыкания. В пазу может 5 быть один или два выступа (с одной или с обеих сторон паза). На чертеже представлен автоматический выключатель во включенном положении, разрез. В автоматическом выключателе компенсатор электродинамических уси лий выполнен в виде неподвижной токоподводящей скобы 1, охватывающей подвижный контактодегчотель 2. Второй подвижный контактодержатель 3 шарнирно связан с механизмом свобод ного расцепления, выполненным по принципу ломаюи1ихся звеньев для обеспечения моментного замыкания и размыкания контактов. Контакты t и 5 укреплены на подвижных контакто держателях 6 и 7 соответственно. Контактодержатель 6 имеет возможность поворачиваться на некоторый угол внутри скобы 1 относительно оси вращения, укрепленной на этой скобе. Контактодержатель 7 может повора чиваться относительно оси враи1ения, укрепленной на неподвижной опоре 8, замыкая и размыкая контакты t и 5Контактодержатель связан гибким соединением Э с выводной шиной 10, предназначенной для присоединения к выключателю внешних цепей. Контактное нажатие во включеннм положении создается пружиной 11. Оперирование выключателем вручную ПРО1:ЗВОДИТСЯ С ПОМОЩЬЮ РУКОЯТКИ 12. Расцепляющийся рычаг 13 механиз свободного расцепления зацеплен за защелку 1А, которая зацеплена за отключающую рейку 15, имеющую возмо ность поворачиваться относительно оси вращения, закреплённой на непод вижной опоре 16. Защелка 1 имеет во можность поворачиваться относительно оси 17, расположенной на опоре 18. Расцепитель 19 аварийного отклю чения предназначен для расцепления механизма свободного расцепления при токах, превышающих его уставку тока срабатывания. Для этого он име ет шток 20. Тяга 21 ломающегося звена выполнена из пружинной стали и имеет со стороны рукоятки выключателя про резь 22 и глубокий паз 23 для прохода в него оси рычага 13. Внутри паз 23 имеет один или два выступа 25. Высота выступа определяет уставку тока отсечки. 9 В зависимости от величины тока короткого замыкания автоматический выключатед1ь при его отключении работает по-разному. Так при отключении токов короткого замыкания не превышающих величину тока отсечки, выключатель срабатывает следующим образом. Как только величина тока в цепи выключателя превысит уставку тока срабатывания расцепителя 19, он своим штоком 20 поворачивает рейку 15. При этом освобождается и начинает поворачиваться вокруг оси 17 по часовой стрелке защелка . Поворот защелки приводит к освобождению расцепляющего рычага 13 и повороту его вокруг своей оси вращения против часовой стрелки. Защелка 1 и рычаг 13 поворачиваются под действием усилий оперирующих пружин 26 механизма свободного расцепления, передаваемого на рычаг 13 через одно из ломающихся звеньев механизма свободного расцепления. До размыкания контактов 4 и 5 на рычаг 13 и защелку 1 действуют также усилия контактной пружины 11 и усилие, развиваемое электродинамическим компенсатором. Эти два усилия передаются через контактодержатель 7 и ломающиеся звенья механизма и исчезают в тот момент, когда контакто держатель 6 доходит s своем движении до упора в скобу 1. Поворот рычага 13 через ломающиеся звенья механизма вызывает поворот контактодержателя 7 по часовой стрелке. Hpii этом контактодержатели 6 и 7 занимают положение, соответствующее размыканию контактов 4 и 5При токах короткого замыкания, превышающих величину тока отсечки иыключатель срабатывает вне зависимости от работы расцепителя 19. Как только суммарное усилие, действующее на ось , превысит величину уставки, выступы 25 пружинной тяги 21 расходятся, пропуская ось 2k в паз 23. При этом происходит расцепление механизма с контактодержаталем 7 подвижного контакта 5 и он под действием пружины 26 отходит от малоподвижного контакта , чем и достигается отсечка тока короткого замыкания в цепи. Характерным при этом является значительное ускорение, сообщаемое контактодержателю и связанным с .ним деталям до момента размыкания- контактов и 5, обусловленное