Быстродействующий автоматический выключатель

 

69 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК а9г цгг

5(5гг н 01 н 77 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОР ИОЬЛЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3377810/24-07 (22) 04.01.82 .(46) 15 ° 04.83. Бюл. Р 14 (72) A.Ñ.Горобец, В.Н.Кондратюк, В.Д.Саленко и Ю.В.Фещенко (71) Производственное объединение, "ХЭМЗ" (53) 621.316.542(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 743070, кл. Н 01 Н- 77/10, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2919063/07, кл. H H .77/10, 1980 (прототип).. (54) (57) БЫСТРОДг йстВУЮщиЙ АВТОмАТИЧЕСКИй ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий корпус, дугогасительные камеры, малоподвижный контакт, подвижные контакты, шарнирно-рычажный механизм перемещения последний, связанный через шток с отключающим узлом, в котором имеются пружинный привод" ной механизм и электромагнит, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, электромагнит отключающего узла расположен соосно со штоком, якорь электромагнита выполнен в виде скобы, свободно надетой на нижний конец штока, а пружинный при- . водной механизм выполнен в виде двух упругих элементов, расположенных симметрично относительно штока и связанных с ним шарнирными звеньями.

1012369

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитным автоматическим выключателям, предназначено для автоматического отключения электрических цепей при коротких .замыканиях, токовых перегрузках и 5 может быть использовано, главным об.разом, для защиты полупроводниковых преобразовательных установок.

Известен автоматический выключа" тель, содержащий корпус, дугогаси- f0 тельную камеру, контактную систему, состоящую из подвижного и малоподВижного контактов, механизм свободного расцепления, накопитель энергии, выполненный в виде. электРомагнита, 15 расцепитель дистанционного отключения и установленные в каждом полюсе выключателя расцепитель максимального . тока, причем малоподвижный контакт соединен тягами с якорем упомянутого электромагнита (1 ).

Такой автоматический выключатель применим для ограничения ударной волны тока короткого замыкания, например, в полупроводниковых преобразователях,однако его быстродействие недостаточно для их надежной защиты как при коротких замыканиях, так и при всевозможных токовых перегрузках из-за сравнительно большого времени его срабатывания (не, 30 менее 4 мс, в то время как для эффективной защиТы преобразователя

1требуется не более 2 мс ), так как общее время отключения этого выключателя определяется получением пол« 35 ного раствора контактов,, зависящего от срабатывания механизма свободного расцепления, обладающего большой инерционностью.

Наиболее близким к изобретению 4g . по технической сущности и достигаемому результату является автоматический выключатель, содержащий корпус, дугогасительные камеры, малоподвижный контакт, подвижные контакты, шар-45 нирно-рычажный механизм перемещения последних, связанный через шток .с отключающим узлом, в котором имеются электромагнит и пружинный приводнэй механизм, в виде цилиндрической пружины. Эта пружина надета на шток в верхней его части и поджимается снизу втулкой, укрепленной на штоке.

Со второй - подвижной втулкой штока связаны звенья шарнирно-рычажного механизма. На нижний конец штока на- 55 дета подпружиненная защелка расцепления, выполненная в виде пластины, один конец которой расположен над электромагнитом, является его якорем и служит для фиксации верхнего Я} положения штока Г21.

Этот выключатель обладает минимально достаточным быстродействием для обеспечения защиты полупроводниковых преобразователей, однако для повышения надежности защиты необходимо увеличить быстродействие выключателя. Конструкция данного выключателя не позволяет повысить быстродействие ввиду наличия защелки, являющейся инерционным промежуточным звеном в отключающем узле и способствующей увеличению собственного времени отключения выключателя. Наличие этой защелки приводит также к усложнению конструкции выключателя и снижению ее надежности.

Целью изобретения является повы-. шение быстродействия и надежности выключателя.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем автоматическом выключателе, содержащем корпус, дугогасительные камеры, малоподвижный контакт, подвижные контакты, шарнирно-рычажный механизм перемещения последних, связанный через шток с отключающим узлом, в котором имеются пружинный приводной механизм и электромагнит, электромагнит отключающегося узла расположен-. соосно со штоком, якорь электромагнита выполнен в виде Скобы, свободно надетой на нижйий конец штока, а пружинный приводной механизм выполнен в виде двух упругих элемен- ., тов, расположенных симметрично относительно штока .и связанных с ним шарнирными звеньями.

В предлагаемом автоматическом выключателе в отличие от прототипа электромагнит является приводным элементом отключающего узла, служа,щим наряду с пружинным приводным ,элементом для перемещения штока, при этом электромагнит.практически непосредственно воздействует на шток без промежуточнЫх перемещений, так как скоба является как бы продолжением штока, что способствует уменьшению собственного времени отключения на 50%, а следовательно, повышению быстродействия. При этом исключается защелка, благодаря чему конструкция выключателя упрощается и повышается его надежность. Расположение пружинных приводных элементов указанным образом,а также их связь со штоком через шарнирные звенья в отличие от прототипа позволяют нейтрализовать противодействие этих элементов в крайнем верхнем положении штока без создания дополнительных усилий, что также способствует повышению надежности.

Яа фиг. 1 показан предлагаемый выключатель во включенном состоянии; на фиг. 2 — то же, в отключенном.

Выключатель содержит корпус 1, дугогасительные камеры 2, контактную систему с малоподвижным контактом 3 и подвижными контактами

1012369

40

4, шарнирно-рычажный механизм для перемещения последних со звеньями

5 и связанный с ним через шток б отключающий узел, состоящий из электромагнита 7 независимого возбуждения и пружинных приводных эле- 5 ментов 8. Контактная система снабжена пружинами 9 койтактного нажатия и конструктивно сопряженными с контактами 3 и 4 дугогасительными рогами 10. Контакты 4 соединены с 10 токоподводящими шинами .11 и со звеньями 5 шарнирно-рычажного механизма, причем звенья.5 связаны также,с подвижной втулкой 12, установленной как и малоподвижный контакт 3 в направляющих корпуса

1 и надетой на верхний конец штока б. Шток б снабжен упорами 13 и

14. Упор 13 выполнен íà его верхнем торце, находящемся в отверстии втулки 12, а упор 14 расположен на расстоянии от него, обеспечивающем

- полный ход контактов 4. На нижний конец штока б свободно надета промежуточная"деталь, выполненная частично или полностью из ферромаг- . нитного материала, например, в виде скобы 15, которая является якорем электромагнита 7, установленного, в частности, соосно со штоком б. С последним связаны также пружинные приводные элементы 8, ко.торые расположены симметрично относительно. штока б и:связаны с ним посредством шарнирных звеньев 16.

Элементы 8 выполнены, например, 35 в виде плоских пружин. В корпусе

1 выключателя имеется также упор

17 для фиксирования крайнего нижнего положения втулки 1 .

Выключатель работает следующим

1образом.

Во включенном состоянии выключателя контакты 3 и 4 замкнуты, пропускают ток и поджимаются пружинами 9, которые одновременно фиксируют в крайнем верхнем положении

45 шток б, звенья 5 шарнирно-рычажного механизма и шарнирные звенья 16. При этом последние занимают горизонтальное положение, уравновешивают друг друга и таким образом нейтрализуют воздействие взведенных пружинных элементов 8 на шток б, звенья 5 .Устанавливаются наклонно. В момент подачи на катушку электромагнита 7 пи.тающего напряжения скоба 15 втяги- 55 вается внутрь этой катушки, увлекая за собой шток б, который, в свою очередь, смещает звенья 16 с горизонтального положения ° Таким образом обеспечивается воздействие сил уп- 60 ругости приводных элементов 8 на шток б в направлении его начального перемещения и дальнейшее его движение осуществляется за счет этих сил.

Упор 13 штока 6 воздействует на втулку 12, которая в результате своего совместного со.,штоком б перемещения устанавливает звенья 5 шарнирно-рычажного механизма в крайнее нижнее положение, близкое к горизон.тальному, в момент прихода втулки

12, штока.б и шарнирных звеньев 16 в крайнее нижнее положение, фиксируемое упором 17. При этом пружины 9 сжимаются, а действие взведенных пружин 9 практически уравновешивается через звенья 5 шарнирно-рычажного механизма, По мере перемещения втулки 12 происходит движение контактов 4 до получения их полного раствора, причем как следует.из описанного, в первый момент времени перемещение контактов 4 обеспечивается электромагнитом ?, а их дальнейший ход — пружинными приводными элементами 8. Включение выклн1 чателя производится от внешнего привода не показан ), воздействующего на шток б на стрелке . При этом преодолевается сопротивление сил упругости пружинных элементов 8 и одновременно шток б, перемещаясь. вверх через втулку 12, выводит звенья 5 из положения, близкого к горизонтальному, высвобождая тем самым пружину 9, .которая производит дальнейшее смещение звеньев 5 и соответственно перемещение контактов 4 по направлению к контакту 3 и обеспечивает также необходимое усилие контактного натяже ния. Использование малоподвижного контакта 3 позволяет осуществить надежный контакт во включенном положении со стороны обоих разрывов вне зависимости от технологичес- ких и эксплуатационных погрешностей в контактной системе.

Предлагаемый выключатель в отличие от базового значительно .Упрощен, а его собственное время срабатывания уменьшено в 10-15 раз, при этом габариты выключателя уменьшаются в 2 раза. Выключатель обеспечивает значительно. большую скоростЬ раздвижения контактов в первый момент времени за.счет использования комбинированного приводного узла отключения, что способствует улучшению токоограничения и условий дугогашения. Все зто повышает быстродействие в 15-20 раз и наде ность работы выключателя, 1012369

Составитель Н.. Глеклер

Редактор М. Петрова Техред О.Иеце . Корректор!Л. Бокшан

° в

Заказ 2781/66 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,.4