Расцепитель автоматического выключателя Советский патент 1982 года по МПК H01H71/40 H01H75/12 

Изобретение относится к электротех нике , а именно к области электроаппаратостроения, в частности к автоматичес ким выключателям. Известны комбинированные расцепите ли максимального тока автоматических выключателей, содержащие термобиметаллический и электродинамический эле менты, причем термобиметаллический элемент образует одну из сторон П-образной петли электродинамического эле мента l. Однако в таких расцепителях и термобиметаллический, и элект|эодинамический элементы обтекаются в аварийном режиме защищаемой цепи одним и тем же током короткого замыкания в течение всего времени отключения цепи автоматическим выключателем. Из-за малой термической стойкости термобиметаллического элемента применение таких расцепителей ограничено, так как в данных расцепителях токи короткого замыкания достигают значений, способных вызвать за время отключения недопустимо большой нагрев термобиметаллического элемента, :приводящий к его необратимым деформацийм или выходу из строя. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является расцепитель автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент с токоподводами, контакты, шунтирующие термобиметаллический элемент, и элемент, реагирующий на токи, превышающие токи, предельно допустимые для термобиметаллического элемента, и .замыкающий шунтирующие контакты 2}. Недостатком указанного устройства является низкая надежность из-за возможности перегрева термобиметаллического элемента. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в качестве элемента, реагирующе39го на токи, превышающие токи, предельно допустимые для термобиметаяли ческого элемента, использован двупле чий поворотный электродинамический элемент, один из контактов укреплен на одном плече указанного поворотного электродинамического элемента, а другой контакт укреплен на одном из токоподводов к термобиметаллическому элементу. Кроме того, в указанном расцепителе автоматического выключателя Для улучшения защитных характеристик каждое плечо поворотного электродина мического элемента может быть выпблнено в виде двойного электродинамического контура, например в виде двойной электродинамической петли. На фиг. 1 схематически изображен расцепитель автоматического выключателя с одинарными электродинамическими петлями , на фиг. 2 - то же, с двойными электродинамическими петл ми, на фиг. 3 - кривая изменения тока короткого замыкания при отключении защищаемой цепи выключателем, Расцепитель автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент (пластина)1, одним концом жестко закреплен на токопроводе 2, а другой его конец с помощью гибкого соединения 3 подключен к электродинамическому элементу , установленному на оси 5- Гибко соединение 6 осуществляет электричес кую связь электродинамического элемента k с токопроводом 7. На токопроводе 2 и электродинамическом элементе k расположены шунтирующие контакты 8 и 9Электродинамический элеIмент ч удерживается в исходном полож нии пружиной 10(одинарные фиг.1)или двойные (фиг.2)контуры тока (электро динамические петли) электродинамического элемента k образованы на одном плече токопроводом 2, элементом 1, соединением 3, а на другом плече - соединением 6 и токопроводом 7. Расцепитель автоматического выключателя работает следующим образом -При небольших аварийных токах (токи перегрузки) работа расцепителя не отличается от работы расцепителя содержащего только термобиметалличе кий элемент. .Термобиметаллический элемент 1 нагревается током защищае мой цепи и деформируется (изгибаетс в направлении, показанном на фиг. 1 14 И 2 стрелкой, воздействуя через систему поворотных рычагов 11 на механизм свободного расцепления 12 выключателя. При этом время срабатывания расцепителя уменьшается с возрастанием тока перегрузки цепи. При больших токах короткого замыкания в защищаемой цепи момент, создаваемый относительно оси 5 электродинамическими силами контуров тока двуплечего электродинамического элемента , превышает момент усилия пружины 10. Электродинамический элемент k при этом поворачивается вокруг оси 5 в направлении стрелки (фиг. 1 и 2) и одним из концов воздействует через систему поворотных рычагов 11 на механизм свободного расцепления 12 автоматического выключателя. Одновременно происходит замыкание шунтирующих контактов 8 и 9, после чего ток от токопровода 2 к токопроводу 7 идет через шунтирующие контакты 8 и 9, одно плечо элемента 4 и гибкое соединение 6, минуя термобиметаллический элемент 1 и другое плечо элемента 4. Контактное нажатие шунтирующих контактов осуществляется непосредственно электродинамическими силами, действующими на элемент 4, т.е. силами той же природы, что и силы отброса контактов 8 и 9. Это позволяет соответствующим выбором геометрических размеров электродинамического элемента 4 и места расположения на нем контакта 9 обеспечить не только компенсацию сил отброса, но и создать надежное контактное нажатие, исключающее возможность сваривания шунтирующих контактов при всех значениях тока короткого замыкания. При шунтировании термобиметаллического элемента /1 контактами 8 и 9 время его нахождения под током значительно сокращается и равно сумме времени t нарастания аварийного тока до тока уставки электродинамического элемента 4 и времени спадания тока от тока уставки до нуля в процессе гашения дуги (фиг. 3). Эти времена составляют сравнительно малую часть полного времени отключения tj.Q. аварийного тока автоматическим выключателем, которое включает в себя, кроме времени t , ще время 1„ движения механизма расцепления и контактов выключателя и время дуги t. На время t шунтирования термобиметаллического элемента 1 контакта ми 8 и 9 (см. фиг. 3) приходятся в основном, значения тока, многократ но превышающие ток уставки электроди намического элемента k. Это значит, что тепловая нагрузка термобиметаллического элемента 1 также многократ но снижается и соответственно возрастает термостойкость предлагаемого расцепителя. Снижение термической нагрузки, кроме того, позволяет сократить время, необходимое для остыва ния термобиметаллического-элемента для его возврата в исходное положение, без чего невозможно повторное включение выключателя. В тех случаях, когда необходимо улучшить защитную характеристику вык лючателя в диапазоне токов перегрузки (получить минимальные кратности уставок тер аобиметаллического элемента) , приходится повышать чувствительность термобиметаллического элемента. Обычно это приводит к снижению его термостойкости, и тогда целесообразно выполнять двуплечий элек родинамический элемент 4 с двойными электродинамическими контурами тока ( фиг. 2), что позволяет (при размерах одинаковых с одинарными конту рами) почти вдое уменьшить ток устав ки электродинамического элемента k и еще больше увеличить время ц, снизив тем самым термическую нагрузк термобиметаллического элемента 1. После многократного отключения предельного тока термобиметаллически элемент сохраняет свои защитные характеристики в диапазоне токов перегрузки, что свидетельствует о высокой термостойкости предлагаемого расцепителя. Формула изобретения 1. Расцепитель автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент с токоподводами, контакты, шунтирующие термобиметаллический элемент, и элемент, реагирующий на токи, превышающие токи, предельно допустимые для термобиметаллического элемента, и замыкающий шунтирующие контакты, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности, в качестве элемента, реагирующего на токи, превышающие токи, предельно допустимые для термобиметаллического элемента, использован двуплечий поворотный электродинамический элемент, один из контактов укреплен на одном плече указанного поворотного электродинамического элемента, а другой контакт укреплен на одном из токоподводов к термобиметаллическому элементу. 2. Расцепитель по п. 1, отличающийся тем, что,с целью улучшения защитных характеристик, каждое плечо поворотного электродинамического элемента выполнено в виде двойного электродинамического контура, например в виде двойной электродинамической петли. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1.Авторское свидетельство СССР ; W , кл. Н 01 Н , 1977. 2.Патент США fP 0805В2, кл. Н 01 Н 75/12, 1978.

W