Автоматический выключатель

 

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к конструкции автоматических выключателей. Включатель содержит подвижный контактодержатель, пружины контактного нажатия, механизм свободного расцепления из расцепляющего рычага, входящего в зацепление с поворотным якорем, тепловой расцепитель. Для повышения быстродействия и достижения токоограничения снабжен C-образной скобой, свободно охватывающей подпружиненный рычаг, стопорящий траверсу механизма расцепления, соединяет нежестко поворотный якорь с подпружиненным рычагом. Быстродействие обеспечивается при коммутировании токов предельной коммутации за счет более раннего начала расстопорения траверсы движущимся якорем. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности коммутирования. 2 ил.

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к конструкции автоматических выключателей, служащих для защиты электрических цепей от сверхтоков, в том числе в быту.

Автоматические выключатели являются одним из основных представителей электрических аппаратов защиты линий и сетей от токов короткого замыкания и токов технологической нагрузки, превышающей допустимую.

Известна конструкция автоматического выключателя ВА60-26-14, с кинематикой движения подвижного контактодержателя, исключающей переход главной пружины через нулевое положение. (Номенклатурный каталог Акционерного общества "Тираспольский Электроаппаратный завод" г. Тирасполь, 1993 г., лист 7).

Конструкция обеспечивает плавное соприкосновение главных контактов при включении и моментное разъединение при отключении.

К недостаткам этой конструкции относятся: малая предельная коммутационная способность (1200-1500 А), сложная конструкция, необходимость дополнительных пружин для перевода вращательного движения звеньев механизма в поступательное.

Упростить конструкцию, повысить надежность коммутирования удалось в других автоматических выключателях ВА 22-27 (Выключатели автоматические типа ВА 22-27 Технические условия ТУ 16-93 (ИГРФ.641235.001 ТУ) 1994).

В этой конструкции, выбранной в качестве прототипа, ручное управления коммутированием обеспечивается поступательным перемещением кнопки включения и кнопки отключения.

Выбранный за прототип включатель содержит в изоляционном корпусе неподвижный контактодержатель, пружину контактного нажатия, подвижный контактодержатель в виде изогнутой пластины с циклевкой и сквозным открытым пазом, размещенный на торце пружины контактного нажатия и неподвижном контактодержателе, электромагнитный расцепитель максимального тока с магнитопроводом и поворотным якорем с окном для зацепления и просечкой под ушко пружины, расцепляющий поворотный рычаг с пуклевкой и двумя продольными пазами, идущими один за другим по горизонтальной оси, причем расцепляющий поворотный рычаг одним концом входит в зацепление с поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока, а другим концом с пуклевкой помещен на подвижный контактодержатель с образованием пуклевками сферического шарнира, теплового расцепителя максимального тока с термобиметаллическим элементом, при токах срабатывания имеющим возможность воздействовать на поворотный якорь, электромагнитного расцепителя максимального тока, кнопку включения, кнопку отключения, выполненную плоским вилочным трезубцем траверсу, подпружиненный рычаг, установленный между поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока и расщепляющим рычагом для возможности взаимодействия с ним после срыва зацепления. Крайними зубцами траверса пронизывает поворотный расцепляющий рычаг и подвижный контактодержатель, а центральным зубцом поджата к поворотному расцепляющему рычагу между продольными пазами, один крайний зубец свободно входит в пружину контактного нажатия, а другой крайний зубец входит в зацепление с подпружиненным рычагом.

Пружина контактного нажатия в автоматическом выключателе используется для разъединения подвижного контактодержателя от неподвижного при отключении, создания усилия в реакциях зацеплений, поджатия траверсы с кнопкой отключения, срыва зацепления траверсы с подпружиненным выступом.

Однако и этой конструкции присущи недостатки: 1. Время коммутирования токов продольной коммутации для случаев изменения током направления до срыва зацепления велико, составляет 12-16 мс.

2. Неоднозначность характеристик срабатывания на больших токах, вызванная явлениями "слабой сварки" контактных накладок.

3. Неиспользование для быстродействия и освобождения траверсы усилий перемещающегося якоря.

Предлагаемое техническое решение открывает возможности увеличения быстродействия, уменьшения времени действия сверхтока, получения повторяющихся однозначных характеристик коммутирования, использования для снятия зацепления траверсы усилий теплового и электромагнитного расцепителей.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы сохранив последовательность снятия зацеплений от меньшего и большему увеличить быстродействие использованием после срыва первого зацепления усилия поворотного якоря электромагнитного расцепителя для начала разворота подпружиненного рычага перед воздействием на него расцепляющего рычага.

Названное становится выполнимым с осуществлением связи между подпружиненным рычагом и поворотным якорем.

Для чего в соответствии с изобретением подпружиненный рычаг выполнен с поперечным отверстием, а выключатель снабжен C - образной скобой, ветвями охватывающей подпружиненный рычаг и поворотный якорь электромагнитного расцепителя максимального тока и соединяющей их. Ветви скобы свободно заходят в отверстие подпружиненного рычага и просечку поворотного якоря электромагнитного расцепителя максимального тока. При этом расстояние между охватывающими ветвями больше расстояния между схваченными сторонами поворотного якоря и подпружиненного рычага.

Разница этих расстояний меньше воздушного зазора в магнитной цепи электромагнитного расцепителя максимального тока и больше величины зацепления расцепляющего рычага с поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока.

Сопоставленным анализом по перечисленным отличиям заявляемого автоматического выключателя от прототипа подтверждается соответствие критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого выключателя с прототипом и другими техническими решениями в данной области позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен предлагаемый автоматический выключатель в разрезе, в положении "включено"; на фиг. 2 - C-образная скоба, охватывающая подпружиненный рычаг и поворотный якорь.

Предлагаемый автоматический выключатель содержит (фиг. 1 и 2) в изоляционном корпусе 1 неподвижный контактодержатель 2, пружину контактного нажатия 3, подвижный контактодержатель 4 с пуклевкой 5 и сквозным открытым пазом 6, размещенный на торце пружины контактного нажатия 3, электромагнитный расцепитель тока с магнитопроводом 7, поворотным якорем 8 с просечкой 9 под ушко пружины 10, образующим воздушный рабочий зазор 11 с магнитопроводом 7, поворотный расцепляющий рычаг 12 с пуклевкой 13 и двумя продольными пазами 14 и 15, причем поворотный расцепляющий рычаг 12 одним концом образует зацепление 16 с поворотным якорем 8, а другим концом с пуклевкой 13 образует с подвижным контактодержателем 4 сферический шарнир, тепловой расцепитель максимального тока с термобиметаллическим элементом 17, при срабатывании взаимодействующий с поворотным якорем 8, кнопку включения 18, кнопку отключения 19 с плоской трезубой траверсой 20, центральным зубцом 21 упирающейся в расцепляющий рычаг 12, одним крайним зубцом входящей в пружину контактного нажатия 3, крайним зубцом 23 - в зацепление с подпружиненным рычагом 24, имеющим сквозное отверстие 25, C-образную скобу 26, ветвями 27 и 28 свободно пропущенную в отверстие 25 подпружиненного рычага 24 и в просечку 9 поворотного якоря 8, охватывающую подпружиненный рычаг 24 и поворотный якорь и соединяющую их. При этом разница расстояний между ветвями 27 и 28, охваченными сторонами подпружиненного рычага 24 и поворотного якоря 8, больше величины зацепления 16 и меньше воздушного зазора 11.

Предложенный автоматический выключатель работает следующим образом.

1. В режимах автоматического отключения при сверхтоках, близких по величине к токам предельной коммутационной способности.

При достижении сверхтоком величины, превышающей ток уставки электромагнитного расцепителя, срыв зацепления 16 поворотного якоря 8 с поворотным расцепляющим рычагом 12 осуществляется магнитным потоком магнитопровода 7, воздействующим на поворотный якорь 8.

Срыв зацепления 16 приводит к уменьшению усилия в зацеплении подпружиненного рычага 24 ввиду освобождения пружины 3. После срыва зацепления 16 поворотный якорь 8 продолжает движение и увлекает C-образную скобу 26. Так как C-образная скоба 26 охватывает подпружиненный рычаг 24 и соединяет его с поворотным якорем 8, а расстояние l между ветвями 27 и 28 больше расстояния между ветвями 27 и 28 больше расстояния между охваченными сторонами подпружиненного рычага 24 и поворотного якоря 8, то подпружиненный рычаг движется вместе с ветвью 27 и разворачивает подпружиненный рычаг 24. В это время движущийся по часовой стрелке после сброса зацепления 16 поворотный расцепляющий рычаг 12 ударом конца о подпружиненный рычаг 24 завершает его разворот и освобождение траверсы 20. Весь механизм, включая траверсу 20, кнопку включения 18, перемещается моментно в одном направлении, до выхода подвижного контактнодержателя на полный раствор. Сверхток прерывается до "0" за время 5-7 мс.

2. При отключении сравнительно малых сверхтоков при срабатывании от воздействия теплового расцепителя, процесс прерывания тока идентичен. И в этом случае, так как разница l-l_b больше зацепления 16 и меньше воздушного зазора 11, срывается сначала зацепление 16, а затем разворот подпружиненного рычага 24, начатый ветвью 27 C-образной скобы 26, завершается расцепляющим рычагом 12, освобождением траверсы 20. Сверхток прерывается за время не более 10 мс.

В обоих коммутациях, даже при "слабой сварке" контактных накладок, возможной при изменении током направления до сброса зацепления, коммутирование не осложняется в результате достижения большого быстродействия за счет использования движения поворотного якоря 8 для подпружиненного рычага 24 и освобождения траверсы 20 от зацепления с ним.

После отключения сверхтока поворотный якорь 8 и подпружиненный рычаг 24 возвращаются в исходное состояние вместе с C-образной скобой 26 усилием своих пружин.

Формула изобретения

Автоматический выключатель, содержащий в корпусе неподвижный контактодержатель, подвижный контактодержатель со сквозным открытым пазом и пуклевкой, тепловой расцепитель максимального тока, электромагнитный расцепитель максимального тока с магнитопроводом и поворотным якорем с просечкой под ушко пружины, фиксирующий рабочий воздушный зазор, механизм свободного расцепления, состоящий из поворотного расцепляющего рычага с двумя продольными пазами, соосными сквозному открытому пазу подвижного контактодержателя, с пуклевкой, образующей сферический шарнир при контактировании с пуклевкой подвижного контактодержателя и подпружиненный рычаг, находящийся в корпусе между поворотным якорем электромагнитного расцепителя и поворотным расцепляющим рычагом, кнопку отключения, кнопку включения с плоской трезубой траверсой и пружиной контактного нажатия, центральным зубцом упирающейся в поворотный расцепляющий рычаг, двумя крайними зубцами пропущенной через продольные пазы поворотного расцепляющего рычага, входящей одним крайним зубцом в пружину контактного нажатия, другим - в зацепление с подпружиненным рычагом, поворотный расцепляющий рычаг образует зацепление с поворотным якорем, отличающийся тем, что он снабжен С-образной скобой, размещенной в корпусе так, что ветвями свободно пропущена сквозь отверстие подпружиненного рычага и просечку поворотного якоря электромагнитного расцепителя максимального тока, охватывает подпружиненный рычаг и поворотный якорь электромагнитного расцепителя максимального тока и соединяет их, при этом разница расстояний между охватывающими ветвями С-образной скобы и охваченными сторонами подпружиненного рычага и поворотного якоря электромагнитного расцепителя максимального тока больше зацепления поворотного расцепляющего рычага с поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока и меньше воздушного зазора поворотного якоря электромагнитного расцепителя максимального тока с магнитопроводом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2