Бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями

 

Использование: электротехника, в частности, при калибровке автоматических выключателей с тепловыми расцепителями. Существо изобретения заключается в том, что создан бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями, при котором благодаря вращению регулировочных элементов на угол, установленный по определенной формуле, достигается осуществление калибровки автоматических выключателей любой конструкции с любым принципом действия теплового расцепителя и с любым видом нагрева тепловых элементов, что обеспечивает универсальность способа. Способ заключается во вращении регулировочных элементов до срабатывания автоматического выключателя в обесточенном состоянии, а затем во вращении регулировочных элементов в обратном направлении на определенный угол для данного типа и данного номинального тока автоматического выключателя. Согласно изобретению угол устанавливают равным где α - нижнее граничное положение регулировочного элемента по нижней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе несрабатывания I₀ = 1,05 I_н (I_н - номинальный ток автоматического выключателя); a_г.в. - верхнее граничное положение регулировочного элемента по верхней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе срабатывания I₁ = 1,25 I_н или I₁ = 1,35. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к низковольтному электроаппаратостроению, в частности, к калибровке автоматических выключателей с тепловыми расцепителями.

Известен бестоковый способ предварительной калибровки теплового максимального расцепителя тока прямого нагрева с термобиметаллическим и регулировочным элементами и передающим механизмом, при котором положение регулировочного элемента устанавливают по температуре срабатывания, исходя из характеристик партии термобиметалла. Т.е. устанавливают соответствие партии термобиметалла неравенству t_мин·A_макс·ρ_макс≅ t_макс·A_мин·ρ_мин, где t_мин, t_макс границы указанного в технологической инструкции интервала времени срабатывания при заданной кратности "К" типа калибровки; A_мин, A_макс минимальная и максимальная величины чувствительности термобиметалла в данной партии; ρ_мин, ρ_макс минимальная и максимальная величины удельного электросопротивления термобиметалла в данной партии.

Затем устанавливают между свободным концом термобиметаллического элемента и передающим механизмом зазор, соответствующий средней расчетной величине тепловых деформаций термобиметаллического элемента где L, δ C соответственно длина, толщина, полная теплоемкость термобиметаллического элемента; R_мин, R_макс минимальное и максимальное электрическое сопротивление токоведущей части термобиметаллического элемента, соответствующие r_мин и ρ_макс [1]
Недостатком такого способа калибровки является возможность его использования только для термобиметаллических элементов непосредственного нагрева и только для тепловых расцепителей с термобиметаллическими чувствительными элементами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ бестоковой калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями, термобиметаллическими элементами, регулировочными элементами тепловых расцепителей, регулятором установки тока перегрузки с регулировочным барабаном и исполнительным механизмом (механизм свободного расцепления) с промежуточным ударным устройством отключения токов перегрузки, при котором сразу после термостабилизации путем однократного пропускания через тепловые расцепители тока, кратного номинальному, производят перемещение регулировочных элементов тепловых расцепителей в каждом полюсе до касания каждого из термобиметаллических элементов с исполнительным механизмом для обеспечения одновременности указанных касаний. В обесточенном состоянии доводят выключатель до срабатывания вращения регулировочного барабана, а затем поворачивают регулировочный барабан в обратном направлении на угол, предварительно статистически определенный для данного типа и данного номинального тока автоматического выключателя [2]
Недостатком такого способа калибровки является его малая универсальность. Он пригоден только для автоматических выключателей, содержащих промежуточный ударный механизм отключения токов перегрузки, и только для выключателей с термокомпенсацией.

Данный способ характеризуется сложностью и трудоемкостью статического определения угла поворота регулировочных элементов в зависимости от величины номинального тока. Кроме того, при конструктивных и технологических изменениях в автоматическом выключателе необходимо повторное статистическое определение угла поворота регулировочных элементов для каждого номинального тока.

В основу изобретения поставлена задача бестокового способа калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями, при котором благодаря вращению регулировочных элементов на угол, установленный по определенной формуле, достигается осуществление калибровки автоматических выключателей любой конструкции с любым принципом действия теплового расцепителя и с любым видом нагрева тепловых элементов, что обеспечивает универсальность способа.

Поставленная задача решается тем, что в бестоковом способе калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями, с механизмом свободного расцепления и регулировочными элементами, заключающемся во вращении регулировочных элементов до срабатывания автоматического выключателя в обесточенном состоянии, а затем во вращении регулировочных элементов в обратном направлении на определенный угол для данного типа и данного номинального тока автоматического выключателя, согласно изобретению, угол устанавливают равным

где α_г.н.(I_o) нижнее граничное положение регулировочного элемента по нижней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе несрабатывания I₀ 1,05 I_н (I_н номинальный ток автоматического выключателя);
α_г.в.(I₁) верхнее граничное положение регулировочного элемента по верхней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе срабатывания I₁ 1,25 I_н или I₁ 1,35 I_н.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения технического результата заключается в следующем. Именно установление угла регулировочными элементами по выше приведенной формуле позволяет с высокой надежностью в обесточенном положении осуществлять калибровку любой конструкции автоматических выключателей с любым принципом работы тепловых расцепителей и с любым видом нагрева тепловых элементов. При внесении конструктивных изменений в тепловой расцепитель или в механизм свободного расцепления достаточно проверить экспериментально при любом угле регулировочных элементов попадание времени срабатывания автоматического выключателя в определенную заранее зону между верхней и нижней границами для этого угла при токе I₀ и I₁, чтобы сразу же определить необходимость внесения изменений в бестоковую калибровку и их разновидность. За счет того заявляемый бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями обладает универсальностью и возможностью быстрого учета конструктивных и технологических изменений на защитную характеристику автоматического выключателя и на способ его бестоковой калибровки.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На нем представлены функции, отражающие зависимость времени срабатывания автоматического выключателя от положения регулировочного элемента для двух значений токов перегрузки: тока несрабатывания I₀ 1,05 I_н и тока срабатывания I₁ 1,25 I_н или 1,35 I_н в зависимости от типа автоматического выключателя (I_н номинальный ток автоматического выключателя).

Разброс времени срабатывания автоматических выключателей на каждом токе перегрузки токе несрабатывания I₀ и токе срабатывания I₁ ограничен верхней и нижней толерантной границей: t_в.0 и t_н.0 - для тока I₀ и t_в.1, t_н.1 для тока I₁. Область 1 реализации времени срабатывания для тока I₀ и область 2 реализации времени срабатывания автоматического выключателя для тока I₁. Точка A на нижней толерантной границе t_н.0, в которой эта зависимость переходит в вертикальную прямую, характеризует граничное положение регулировочного элемента для тока несрабатывания I₀. Точка B на верхней толерантной границе t_в.1, в которой эта зависимость переходит в вертикальную прямую, характеризует граничное положение регулировочного элемента для тока срабатывания I₁. Точки A и B лежат на прямой 3, параллельной оси абсцисс. Прямая 3 отсекает на оси ординат граничное время срабатывания t_гр.. Время несрабатывания откалиброванного автоматического выключателя при токе I₀ ограничивается прямой 4, проходящей через точку t_b 3600 с. Проекция т.A на ось абсцисс обозначена α_г.н. нижнее граничное положение регулировочного элемента при токе несрабатывания I₀, а проекция т. B на ось абсцисс обозначена α_г.в. верхнее граничное положение регулировочного элемента при токе срабатывания I₁. Зона 5 расположена между областями 1 и 2.

Способ бестоковой калибровки автоматических выключателей реализуется следующим образом. Отбирают от 5 до 10 автоматических выключателей одного типа и одного номинального тока I_н. Вращением регулировочных элементов доводят их до срабатывания в обесточенном состоянии. Затем, вращая регулировочные элементы в обратном направлении на 0,5 оборота, устанавливают I-е фиксированное положение угла поворота α Пропуская поочередно по ним ток несрабатывания I₀ 1,05 I_н и ток срабатывания I₁ 1,25 I_н или I₁=1,35I_н, измеряют время их срабатывания. Выполняют для каждого тока I₀ и I₁ и каждого автоматического выключателя не менее пяти измерений времени срабатывания. Таким образом, для данного фиксированного положения угла поворота регулировочных элементов получат не менее 25 измерений времени срабатывания. Снова вращают регулировочные элементы и устанавливают 2-е фиксированное положение угла их поворота, равное одному обороту, и повторяют измерения времени срабатывания автоматических выключателей при токах I₀ и I₁. Снова получают не менее 25 измерений времени срабатывания автоматических выключателей. Снова устанавливают новое фиксированное положение угла поворота регулировочных элементов и повторяют измерения и т.д. Измерения заканчиваются, когда время срабатывания достигает 3600 с. Выделяют две области 1 и 2 реализации времени срабатывания Одну 1 для тока перегрузки, равного току несрабатывания I₀ 1,05 I_н. Вторую 2 для тока перегрузки, равного току срабатывания I₁ 1,25 I_н или 1,35 I_н в зависимости от серии автоматических выключателей. Область 1 ограничена верхней t_в.о.(α) и нижней t_н.о.(α) толерантной границей. t_в.о.(α) аппроксимирует для каждого фиксированного положения регулировочных элементов максимальное время срабатывания автоматических выключателей не менее 25 измерений. t_н.о.(α) аппроксимируют для каждого фиксированного положения регулировочных элементов минимальное время срабатывания автоматических выключателей из 25 измерений. Область 2 ограничена аналогично верхней t_в.1(α) и нижней t_н.1(α) толерантной границей.

Введем понятие граничного положения регулировочных элементов для токов I₀ и I₁. Для тока I₀ граничное положение регулировочных элементов будет определяться такой т. A на нижней толерантной границе t_н.о.(α) в которой кривая переходит в вертикальную прямую. Для тока I₁ граничное положение регулировочных элементов будет определяться точкой B на верхней толерантной границе t_в.1(α) в которой кривая переходит в вертикальную прямую.

Точки A и B лежат на прямой 3 параллельной оси абсцисс, так как тепловая постоянная τ теплового расцепителя одна и та же. Проходя через т. A и B, прямая 3 отсекает на оси ординат граничное время срабатывания t_гр..

Из точки t_b 3600 с на оси ординат проводим прямую 4, параллельную оси абсцисс, которая ограничивает сверху область несрабатывания откалиброванного автоматического выключателя согласно требований соответствующих технических условий при токе несрабатывания I₀.

Анализируя взаимное расположение прямых 3 и 4, можно сформулировать первое условие калибруемости автоматического выключателя
t_b ≥ t_гр.(1)
Если условие (1) выполняется, то правильно откалиброванный автоматический выключатель будет удовлетворять требованиям
t_ср.0 > t_b и t_ср.1 <t,(2)
где t_ср.0 время срабатывания откалиброванного автоматического выключателя при токе несрабатывания I₀;
t_ср.1 время срабатывания откалиброванного автоматического выключателя при токе срабатывания I₁.

Таким образом, если имеет место условие (1), то при любых значениях a находящихся в интервале
a_г.н.(I_o) < α < α_г.в.(I₁), (3)
автоматический выключатель будет удовлетворять требованиям (2), т.е. будет считаться откалиброванным.

Проще всего установить нормируемое для калибровки положение регулировочных элементов в точке, равноудаленной от α_г.н. и α_г.в. т.е.

где α_г.н.(I_o) и α_г.в.(I₁) проекция т. A и B на ось абсцисс, соответственно.

Коэффициенты 1,05 и 0,95 введены с целью приведения к удобному для вычисления значений α_г.н.(I_o) и α_г.в.(I₁) виду
α_г.н.(I_o) ≅ α ≅ α_г.в.(I₁)
Данный способ бестоковой калибровки автоматических выключателей универсален, так как пригоден для тепловых расцепителей, работающих на любом принципе действия и любых материалах, с любым способом нагрева теплового расцепления, а также пригоден не только для автоматических выключателей с промежуточным ударным устройством отключения токов перегрузки, но и для автоматических выключателей безударного механизма. Кроме того, при внесении технологических или конструкционных изменений в автоматический выключатель необходимо на малой ступени угла поворота регулировочных элементов проверить, укладывается ли время срабатывания автоматических выключателей в указанный диапазон времени срабатывания для данного положения регулировочных элементов, определяемый по кривым зависимостей времени срабатывания от положения регулировочных элементов при токах I₀ и I₁. Если укладывается, то изменений в калибровку не вносить, если не укладывается, то сделать соответствующую поправку. Это позволит оперативно решать задачи при производстве автоматических выключателей и не снижать процент выхода продукции с первого предъявления на конвейере сборки автоматических выключателей.

Формула изобретения

1. Бестоковый способ калибровки автоматических выключателей с тепловыми расцепителями, механизмом свободного расцепления и регулировочными элементами, заключающийся во вращении регулировочных элементов до срабатывания автоматического выключателя в обесточенном состоянии, а затем во вращении регулировочных элементов в обратном направлении на определенный угол для данного типа и данного номинального тока автоматического выключателя, отличающийся тем, что угол устанавливают равным

где α_г.н(I_o) - нижнее граничное положение регулировочного элемента по нижней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе несрабатывания I₀ 1,05 I_н (I_н номинальный ток автоматического выключателя);
α_г.в(I₁) - верхнее граничное положение регулировочного элемента по верхней толерантной экспериментальной зависимости времени срабатывания от положения регулировочного элемента при токе срабатывания I₁ 1,25 или 1,35 I_н.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нижнюю и верхнюю толерантные зависимости устанавливают путем отбора 5 10 автоматических выключателей одного типа с одинаковыми номинальными токами и измерения не менее пяти раз их времени срабатывания при каждом фиксировании положения регулировочных элементов и двух значениях тока перегрузки I₀ и I₁.

РИСУНКИ

Рисунок 1