Автоматический выключатель

 

Изобретение относится к электротехни ке. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи. Устройство содержит контакты 1 первого комплекта, контакты 3 второго комплекта, контакты 5 третьего комплекта , первый быстродействующий привод (П)2, второй быстродействующий привод(П) 9, выполненный, например, в виде индукционно-динамического привода, подвижную токопроводящую пластину (П) 7. В каждом полюсе контакт 3 второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом 4 разведения контактов. Контакты 1 механически связаны с П 2, содержащим механизм свободного расцепления, и выполнены с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1653023 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4709692/07 (22) 26.06.89 (46) 30.05.91. Бюл. %20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) Г.Н.Гапоненко, В.M.Ãàéäàåíêo, А;С.Кобозев, Г.Ф,Мицкевич и С.Г.Мицкевич (53) 621.316.57 (088.8) (56) Таев И.С., Буль Б.К., Годжелло А.Г. и др.

Основы теории электрических аппаратов, M.: Высшая школа, 1987. с.166 — 168.

Патент Великобритании 1Ф 1583133, кл. Н 01 Н 73/38, 1981, (54} АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи. Устройство содержит контакты 1 первого комплекта. контакты 3 второго комплекта, контакты 5 третьего комплекта, первый быстродействующий привод (П)2, второй быстродействующий привод(П)

9, выполненный, например. в виде индукционно-динамического привода, подвижную токопроводящую пластину (П) 7. В каждом полюсе контакт 3 второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом 4 разведения контактов. Контакты 1 механически связаны с П 2, содержащим механизм свободного расцепления. и выполнены с

1653023 возможностью перемещения между замкнутым и разомкнутым положениями с контактами 3, установленными с возможностью перемещения в сторону размыкания с контактами 1, Контакты 5 выполнены с возможностью замыкания их П 7 и электрически соединены токопроводами 6 с контактами 3.

П 9 установлен с возможностью воздействия на П 7. Второй комплект контактов 3

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическим выключателям, обеспечивающим защиту низковольтных ложных цепей, Цель изобретения — повышение быстро- 5 действия защиты мощных цепей и сни>кение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи, На фиг,1 схематично показаны автоматический выключатель (обведен штриховой 10 линией) и схема ега включения; на фиг.2— пример исполнения третьего комплекта

КоНТВКТоВ с индукционно-динамическим приводом; на фиг.3 — вид А на фиг,2; на фиг,4— пример исполнения токопроводящей пла- 15 стины, перемыкающей третий комплект контактов; на фиг.5-- вид Б на фиг.4.

Автоматический выключатель (фиг.1) содер>кит первый комплект контактов 1, свя.- 20 занный механически с первым приводом 2, включающим и механизм свободного расцепления, и имеющий возможность перемещения между положением замыкания с контактами 3 второго комплекта и положе- 25 нием, в котором контакты 1 первого комплекта находятся в разомкнутом состоянии с контактами 3 второго комплекта. Контакты

3 второго комплекта снабжены каждый электродинамическим механизмом 4 разве- 30 дения контактов, предназначенным для работы при протекании через это устройство тока короткого замыкания. Третий комплект контактов 5 соединен зглектрически с ВТорым комплектом контактов 3 токопровода- 35 ми 6 и расположен так, что замыкание контактов 5 третьего комплекта подвижной токопроводящей пластиной 7 обеспечивает соединение всех вместе контактов 3 второго комплекта, Подвижная токопроводящая 40 пластина 7 может быть выполнена в виде части подвижного элемента 8 второго быстродействующего привода 9, например индукционно-динамического, и расположена с возможностью замыкания контактов 5 45 третьего комплекта. выполнен с возможностью функционирования независимо от функционирования П 7, закорачивающей контакты 5, и П 7 выполнена в виде части подвижного элемента 8 П 9.

Оперативные включение и отключение осуществляют контакты 1, которые взаимодействуют с контактами 3. при управлении П 2.

2 з,п,ф-лы, 5 Mli.

Подвижная токопровадящая пластина

7 (фиг.2) выполнена в виде части подвижного элемента 8, расположенной со стороны контактов 5 третьего комплекта, быстродействующего привода 9. например индукционно-динамического, связанного жестко с подвижным подпружиненным стержнем 10 и расположенного плоской поверхностью 11 вблизи токовой катушки 12. закрепленной, например, в изоляционной оболочке 13.

Токопровадящая пластина 7, выполненная в виде части подвижнага элемента 8, и токовая катушка 12 представляют собой индукционно-динамический привод.

Подвижный подпружиненный стержень

10 с токапроводящей пластиной 7 в виде части подвижного элемента 8 расположен с возможностью перемещения и самоуста навки при замыкании третьего комплекта контактов 5 и подпружинен пружиной 14, например, к изоляционной оболочке 13 в сторону размыкания токопроводящей пластины 7 с контактами третьего комплекта 5.

Токопроводящая пластина 7 может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении контактов 5 третьего комплекта внутри объема, ограниченного тремя плоскостями 15 (фиг.3), проходящими через оси 1б двух соседних такопроводов 6, соединяющих, например. через гибкие проводники 17 третий комплект контактов 5 с вторым комплектом 3 (фиг.1).

Токоправадящая пластина 7 может быть выполнена в виде А -образного токопроводящего элемента 18 (фиг.4), который через изоляционную прокладку 19 закреплен на подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9 со стороны третьего комплекта контактов 5 так, что каждый из контактов третьего комплекта 5 (фиг.5) находится напротив соответствующего луча Aобразного токопроводящего элемента 18, Автоматический выключатель (фиг.1) содержит также расцепитель 20 максимального тока и расцепитель 21, срабатывающие

1653023 при протекании тока короткого замыкания и тока перегрузки соответственно, и рукоятку

22, кинемэтически связанную с механизмом свободного расцепления первого привода

2, отводящие зажимы 23, предназначенные для подключения к нагрузке. Источник 24 тока, например силовой трансформатор, включен на подводящие зажимы 25 автоматического выключателя. На отводящие зажимы 23 включен потребитель. К этим же зажимам подсоединены, например, токопроводами 6 контакты 5 третьего комплекта.

Автоматический выключатель работает следующим образом.

Включение выключателя производится первым быстродействующим приводом 2, например, воздействием на рукоятку 22 и перемещением первого комплекта контактов 1 в положение замыкания с контактами

3 второго комплекта. Ток протекает через контакты 1 первого комплекта, контакты 3 второго комплекта, электродинамические механизмы 4 разведения контактов и отводящие зажимы 23 в цепь нагрузки. Источником тока служит, например, мощный силовой трансформатор 24, подключенный к подводящим зажимам 25 первого комплекта контактов 1. При возникновении тока короткого замыкания в цепи срабатывает второй быстродействующий (индукционно-динамический) привод 9 и перемещает токопроводящую пластину 7 в сторону замыкания с контактами 5 третьего комплекта, обеспечивая тем самым соединение всех вместе контактов 3 второго комплекта. При этом цепь от зажимов 23 к нагрузке шунтируется контактами 5 третьего комплекта, ток через выключатель увеличивается, э через нагрузку снижается.

В дальнейшем ток протекает через контакты 1 первого комплекта и контакты 3 второго комплекта 2, электродинамические механизмы 4 разведения контактов, токопроводы 6, третий комплект контактов 5 и токопроводящую пластину 7.

При возникновении тока короткого замыкания под действием этого тока срабатывают электродинамические механизмы 4 разведения,контактов, что обеспечивает перемещение контактов 3 второго комплекта в разомкнутое положение с контактами 1 первого комплекта. При этом в межконтактные промежутки вводятся электрические дуги. которые ограничивают ток короткого замыкания, протекающий через выключатель и источник 24 тока, например силовой трансформатор.

В дальнейшем срабатывает расцепитель 20 максимального тока, воздействую5

15 3 второго комплекта, обеспечивая гальвани45

55

2.5

40 щий нэ механйзм свободного расцепления первого быстродействующего привода 2, и последний производит перемещение контактов 1 первого комплекта в положение размыкания с контактами 3 второго комплекта, обеспечивая отключение цепи.

После исчезновения тока короткого замыкания в цепи контакты 3 второго комплекта перемещаются в положение замыкания с контактами 1 первого комплекта. э токопроводящэя пластина 7 — в положение размыкания с контактами 5 третьего комплекта. Контакты 1 первого комплекта остаются в положении размыкания с контактами ческий разрыв в цепи.

Повышение быстродействия в предлагаемом выключателе достигается за счет того, что второй быстродействующий привод

9 воздействует только на подвижный эле-. мент 8, частью которого является токопроводящая пластина 7, и функционирует независимо от контактов 3 второго комплекта.

Это позволяет сократить время до шунтировки контактами 5 третьего комплекта отводящей цепи и нагрузки. Защита выключателя и силового трансформатора при этом обеспечивается за счет срабатывания электродинамических механизмов 4 разведения контактов и ввода в цепь электрических дуг, ограничивающих ток короткого замыкания.

При возникновении в цепи тока короткого замыкания конденсаторная батарея (не показана) разряжается на токовую катушку

12 (фиг.2) и под действием злектродинамическ их сил, обус ловлен н ых взаимодействием индуцированного тока в подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9 (инду к ци он H0-динамического) с током в катушке 12, подвижный элемент 8 с подвижной токопроводящей пластиной 17 перемещается в сторону замыкания контактов

5 третьего комплекта.

Конденсаторная батарея раэряжэется на токовую катушку 12 через блок управления (не показан), причем в качестве датчика тока короткого замыкания может быть использован, например, расцепитель 20 максимального тока или отдельный датчик.

При замыкании контактов 5 третьего комплекта токопроводящей пластиной 7 ток короткого замыкания протекает. через токопровод б, гибкие проводники 17. контакты

5 третьего комплекта и токопроводящую пластину 7 так, что образуются Г-образные электродинамические контуры и электродинамические силы прижимают токопроводящую пластину 7 к контактам 5 третьего комплекта, препятствуя электродинамиче I

1653023

55 ским силам в контактах, вызванных сужением линий тока в зонах контактирования, отбросить токопроводящую пластину 7 от контактов 5 третьего комплекта, тем самым обеспечивая повышение надежности контактирования.

При возникновении в цепи тока короткого замыкания подвижный элемент 8 второго быстродействующего привода 9 (фиг.4) перемещается в сторону замыкания контактов 5 третьего комплекта с -образным токопроводящим элементом 18. Ток короткого замыкания протекает через токопроводы 6, гибкие проводники 17, контакты 5 третьего комплекта и А-образный токопроводящий элемент 18 так, что образуются

Г-образные электродинамические контуры и электродинамические силы прижимаютАобразный токопроводящий элемент 18 к контактам 5третьего комплекта. При уменьшении на некоторое время в одной из фаз тока до значения, недостаточного для удержания в замкнутом положении g-образного токопроводящего элемента 18 с контактом . 5 третьего комплекта этой фазы, в двух других фазах ток достигает значений, достаточных для удержания 4 -- обра:зного токопроводящего элемента 18 в замкнутом положении с контактами 5 третьего комплекта, этих фаз.

В двух других фазах ток протекает по соответствующим лучам А-образного токопроводящего элемента 18 (фиг.5) и через центральную часть элемента 18. При этом электродинамическая сила, обусловленная взаимодействием лучей,-образного токопроводящего элемента 18 двух других фаз с соответствующими токопроводами 6, воздействует на -образный токопроводящий элемент 18 со стороны контакта 5 третьего комплекта одной фазы относительно оси С, проходящей через точки контактирования, контактов 5 третьего комплекта двух других фаз с -образным токопроводящим элементом 18, и создает момент относительно этой оси 6, прижимающий g-образный токопроводящий элемент 18 к контакту 5 третьего комплекта одной фазы, чем обеспечивается повышение надежности контактирования.

При протекании тока перегрузки расцепитель 21 (фиг.1) воздействует на механизм свободного расцепления первого привода

2, который обеспечивает перемещение контактов 1 первого комплекта в положение размыкания с контактами 3 второго комплекта.

Оперативное включение и отключение выключателя осуществляют рукояткой 22, которая управляет первым приводом 2, обеспечивающим перемещение первого комплекта контактов в положение замыкания или размыкания с контактами 3 второго комплекта.

Таким образам, предлагаемый автоматический выключатель по сравнению с прототипом обеспечивает повышение быстродействия защиты мощных цепей и существенно снижает величину тока короткого замыкания в отводящей цепи и нагрузки за счет того, что второй быстродействующий привод воздействует на токопроводящую пластину, имеющую значительно меньшую массу, чем подобный элемент прототипа, а также за счет наличия злектродинамических механизмов разведения контактов. которые ограничивают ток, протекающий через автоматический выключатель.

Формула изобретения

1. Автоматический выключатель, содержащий первый и второй комплекты контактов, причем контакты первого комплекта механически связаны с первым быстродействующим приводом, снабженным механизмом свободного расцепления, и выполнены с возможностью перемещения между замкнутым и разомкнутым положениями с контактами второго комплекта. а контакты второго комплекта выполнены - возможностью перемещения в сторону размыкания с контактами первого комплекта, и третий комплект контактов, выполненных с возможностью замыкания их подвижной токопроводящей пластиной и электрически соединенных токопроводами с вторым комплектом контактов, и второй быстродействующий привод, имеющий подвижный элемент и установленный с возможностью воздействия на подвижную токопроводящую пластину, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты мощных цепей и снижения величины тока короткого замыкания в отводящей цепи, в каждом полюсе контакт второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом разведения контактов второго комплекта, при этом второй комплект контактов выполнен с возможностью функционирования независимо от функционирования подвижной токопроводящей пластины, а сама подвижная токопроводящая пластина выполнена в виде части подвижного элемента второго быстродействующего привода.

2, Выключатель по п.1. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопроводящей пластиной в трехфазной цепи, указанная пластина выполнена с возможностью перемещения внутри объема, ограниченного тремя плп1653023

5 8

/7 скостями, каждая из которых проходит через оси двух соседних токопроводов в чаправлении контактов третьего комплекта, причем оси токопроводов размещены в вершинах треугольника, 3. Выключатель по пп.1 и 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопроводящей пластиной в трехфаэной цепи. указанная пластина выполнена в виде A-об5 разного токопроводящего элемента, закрепленного на подвижном элементе второго быстродействующего привода.

1б53023

Составитель В.Коносов

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор Т,Малец

Редактор А.Лежнина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1774 Тираж 357 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.паизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5