Автоматический выключатель

 

О П И--С--А:H;.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

2779 l5

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 19.II.1965 (№ 943836, 24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05Х1I 1.1970. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 11.XI.1970

Кл. 21с, 68/50

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 0,2d 73/ОО

УДК 621.31 6.57 (088.8) Авторы изобретения Г. Ф. Мицкевич, В. Я. Гущин, Ю. H. Воронцов и В. А. Богуславский

Заявитель

Научно-исследовательский электротехнический институт

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Известны селективные автоматические выключатели с электродинамическим устройством с U-образной шиной.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью учиверсальности, ось вращения малоподвижных контактов равноудалена от параллельных сторон U-образной шины, а вывод под зажим главной цепи расположен параллельно этим сторонам и симметрично относительно них.

U-образная шина прикреплена к основанию частью, конец которой соединен с малоподвижным контактом. Часть этой шины, прикрепленная к основанию выключателя, заканчивается выводом под зажим.

Малоподвижные ко.-пакты выполнены U-об.разными; одна часть их помещена внутри

U-образной шины, а другая, служащая одновременно дугогасительным рогом, находится с внешней стороны шины и расположена параллельно ей. Малоподвижные контакты разделены на несколько самостоятельных контактов и механически связаны между собой.

На боковых сторонах рогов малоподвижных контактов выполнены выступы, находящиеся ниже, рабочей поверхности рогов.

На фиг. 1 схематически показан общий вид предлагаемого выключателя; на фиг. 2 изображена во включенном положении контактная система в селективном исполнении; на фиг. 3 — то же, в токоограничивающем, быстродействующем исполнении; на фиг. 4 показан чуть тока в контактной системе при селективном исполнении;,на фиг. 5 и 6 — то же, при быстродействующем токоограничивающем исполнении.

Изоляционная оболочка выключателя (фиг. 1) состоит из пластмассового основания

1 и пластмассовой крышки 2. На основании

10 1 смонтированы: а) механизм выключателя 8, имеющий для ручного управления ручку 4, с которым связаны подвижно контакты 5, расположенные в каждом полюсе выключателя, перемещающие15 ся при срабатывании механизма вокруг оси б;

o) узлы неподвижных контактов 7, каждый из которых выполнен в виде двойной электродинамической петли с двумя малоподвижнымEI контактами и расположен также в каж20 дом полюсе выключателя. Узел неподвижного контакта с одной стороны оканчивается выводом под зажим для присоединения внешних проводов главной цепи. Подробно этот узел показан и описан при рассмотрении кон25 тактного устройства (фиг. 2 и 3); в) дугогасительное устройство 8, располагаемое в каждом полюсе выключателя; г) расцепитель максимального тока 9, вызывающий срабатывание выключателя при

30 возникновении ненормальных режимов в за277915 щищаемой выключателем цепи. Расцепитель, как и узел неподвижных контактов, имеет выводы под зажимы для присоединения внешних проводов главной цепи.

На одном конце неподвижной U-образной шины 10 выключателя в селективном исполнении находится вывод под зажим для внешних проводов, на другом укреплена стойка 11, сквозь которую проходит токоведущая ось 12.

На этой оси шарнирно укреплены два малоподвижных V-образных контакта 18 и 14, электрически связанных со стойкой 11, а следовательно, и с шиной 10. Одна параллельная часть контактов помещена внутри изогнутой части шины 10; другая их часть, служащая одновременно дугогасительным рогом, расположена с внешней стороны шины

10, параллельно ей. Электрический контакт между стойкой П и малоподвижными контактами 18 и 14 осуществляется одновременно двумя способами: через боковые поверхности контактов 18 и

14 и стойки 11 (контактное нажатие при этом осуществляется пружиной 15 на токоведущей оси 12); 25 через поверхность токоведущей оси 12 и поверхности внутри отверстий ко нтактов 18 и

14 и стойки 11 (в этом случае контактное нажатие осуществляется пружинами lб). Нажатие на коммутирующих контактах осуществляется пружинами 17. Подвижный контакт

5 приводится во вращение вокруг оси б при срабатывании механизма выключателя как при ручном оперировании, так и при воздействии на меха низм элементов защиты (например, расцепителя максимального тока). Во включенном положении подвижный контакт 5 удерживается звеньями механизма 8, которые на фиг. 1, 2 и 3 не показаны, Размер б (фиг. 2) показывает величину 40 контактного провала.

Размеры А и В, а также а и в соответственно,равны между собой.

Детали контактной системы (фиг. 3) в выключателе быстродействующего токоограничи- 45 вающего исполнения, обозначенные позициями

5, б, 10 — 17, те же, что и на фиг. 2. Их функции также полностью сохраняются. Шина 10 перевернута на 180 . Однако расположение токоведущей оси 12 и вывода шины 10 не из- 50 менилось вследствие равенства размеров А и В, а также а и в. Размер б показывает величину контактного провала.

Контур тока в контактной системе, показан- 55 ной на фиг. 4, образует двойную электроди намическую петлю. Электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в малоподвижных контактах 18 и 14 с токами в параллельных участках шины 10, прижи- 60 мают малоподвижные контакты к подвижному, что и необходимо для селектпвного выключателя в период выдержки времени при коротком замыкании. По истечении выдержки времени механизм вы;лючателя поворачивает 65 подвижный ко нтакт 5 вокруг оси б, и электрическая цепь разрывается.

Контур тока в контактной системе на фиг. 5 также образует двойную электродинамическую петлю. Электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в малоподвижных контактах 18 и 14 с токами в параллельных участках шины 10, действуют в направлении отброса малоподвижных ко нтактов: при достижении током определенной величины, когда электр одинамические силы, действующие на малоподвижные контакты 18 и

14, превзойдут противодействующие усилия контактных пружин 17, малоподвижные контакты будут отброшены от подвижного. Возникшая в результате отброса электрическая дуга ограничивает нарастание тока короткого замыкания. Пока дуга не исчезнет, малоподвижные контакты удерживаются электродинамическими силами в отведенном от неподвижного контакта положении. Этого времени оказывается достаточно, чтобы механизм выключателя, который также срабатывает при этом, успел отвести подвижный контакт 5, повернув его вокруг оси б. Электрическая цепь надежно размыкается, а малоподвижные контакты занимают положение, соответствующее отключенному выключателю.

Как указывалось, в контактной системе предлагаемого выклю ателя применены U-образные малоподвиж ныe контакты, одна параллельная часть которых помещена внутри изогнутой части шины 10, а другая, служащая одновременно дугогасительным рогом, находится с внешней стороны шины 10 и расположена параллельно эгой стороне. Такая конструкция приводит к тому, что при возникновении электрической дуги контур тока в контактной системе выключателя образует тройную электродинамическую петлю. Путь тока в быстродействующем токоограничивающем выключателс. показан на фиг. 6, Такое исполнение ускоряет отброс малоподвижных контактов И и 14 при токоогра ничивающем исполнении. При селективном исполнении усиливается компенсирующее действие, если по какой-либо причине (например, при ударе подвижного контакта 5 о малоподвижные И и 14 в момент замыкания) произойдет кратковременное размыкание контактов.

В контактной системе предлагаемого выключателя (фиг. 2 и 3) малоподвижный контакт разделен на два контакта 18 и 14. Такое разделение уменьшает электродинамический отброс контактов при селективном исполнении выключателя за счет увеличения числа контактных точек. При быстродсйствующем токоограничивающем исполнении выключателя раздвоение малоподвижного контакта стабилизирует величину тока срабатывания контактной системы. При токоограничивающем исполнении контактной системы на малоподвижные контакты действует сумма двух cHJI— стабильной силы электродинамического контура и нестабильной силы отброса в контакт 27791 Й

5 йых точках. Раздвоение малоподвижных контактов уменьшает нестабильную составляющую сумму сил и, как следствие, разброс величины тока срабатывания всего контура.

Кроме того, раздвоение контактов приводит к лучшему центрирован.bio электрической дуги, опорная точка которой стремится двигаться по щели, разделяющей рога малоподвижных контактов, а также улучшает условия теплоотдачи при длительно л протекании тока.

Для сокращения пеодновременности отбрасывания двух малоподвижных контактов и недопущения «звонкого» режима работы в предлагаемой контактной системе предусмотрен валик 18, проходящий сквозь отверстия в обоих малоподвижных контактах, диаметр которого меньше диаметра этих отверстий. Такая конструкция допускает незначительное перемещение одного малоподвижного контакта относительно другого, д )статочное для их самоуста новки при соприкосновении с подвижным контактом 5.

Когда хотя бы один малоподвижный контакт начинает двигаться в сторону размыкания, если контактная система срабатывает в качестве токоограничителя, он, немного сдвинувшись с места, с помощью валика 18 увлекает за собой второй контакт, после чего оба они движутся cHiHxpoHHO. Синхронное движение сохраняется как при размыкании, так и при возвращении в исходное положение.

По мере движения дуги по рогам малоподвижных контактов 18 и 14 в них (рогах) начинают протекать электрические токи одного направления. Возникающие при этом электродинамические силы стремятся сблизить рога.

Соприкосновение рогов в области их окончания может привести к их взаимному свариванию из-за оплавления дугой. Это соприкосновение предотвращается выступами 19 на малоподвижных контактах. Выступы расположены ниже уровня поверхности .рогов, по которой движегся опорная точка дуги.

При селективном исполнении выключателя возникающие при коротком замыкании электродинамические силы достигают значительных величин. Они бывают настолько велики, что могут сдвигать подвижный контакт в сторону своего давления за счет выбора люфтов и упругих деформаций деталей механизма.

Если при этом малоподвижные контакты выберут всю величину контакт ного провала и дойдут до упорной изоляционной пластинки

20, расположенной внутри U-образной шины, контактное нажатие недостигнетрасчетной величины, и может произойти отброс контактов. Увеличение же контактного провала ограничено тем, что при больших провалах пружины механизма не смогут включить выключатель. В описываем >й конструкции предлагается искусственное увеличение контактного провала до таких, размеров, что и при максимальном сдвиге подвижного контакта малойодвиж ные контакты не коснутся U-образной шины.

На одном конце детали 21 (фиг. 2) находится головка, на другом навинчена гайка 22,которая вместе с этой деталью может совершать поступательное движезие в шестигранном углублении втулки 28, ввинченной в специальную колодку 24 в основании выключателя.

Завинчивая втулку 28 в колодку 24, можно изменять контактный провал б, который выбирают меньшим размера б. При коротком замыкании малоподвижные контакты могут выорать весь провал б, но и после этого они могут двигаться вверх до полного выбирания зазора б, отходя при этом от головки детали

21. При включении же выключателя механизму приходится преодолевать усилия пружин

17 лишь на пути б. Деталь 21, гайка 22, пружина 17 и втулка 28 представляют собой самостоятельный узел, который можно вывинтить из выключателя; усилие контактного нажатия можно регулировать вне выключателя поворотом детали 21 и гайки 22.

Пружины 16 при селективном исполнении выключателя не только облегчают работу токоведущего шарнира, но и удерживают контакты 18 и 14 прижатыми к детали 21 в отключенном положении выключателя. Момент пружин 16 относительно токоведущей оси 12 должен быть значительно меньшим момента пружин 17.

Предмет изобретения

1. Автоматический выключатель, состоящий из основания, крышки, механизма, дугогасительного устройства, расцепителя максималького тока и контактного устройства, включающего в себя подвижный контакт, пружины контактного нажатия, неподвижную U-образную шину с токоведущими шарниром и малоподвижным контактом, образующих двойную электродинамическую петлю, отличающийся тем, что, с целью универсальности устройства, ось вращения малоподвижных контактов равноудалена от параллельных сторон

U-образной шины, а вывод под зажим главной цепи, расположен параллельно этим сторонам и симметрично относительно них.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения компенсации отброса контактов при токах короткого замыкания, U-образная шина прикреплена к основанию истью, конец которой соединен с малоподви>кным контактом.

3. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что., с целью обеспечения мгновенного размыкания контактов при токах короткого замыкания и ограничения их, U-образная шина прикреплена к основанию выключателя частью, заканчивающейся выводом под зажим, 4. Выключатель по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что, с целью увеличения электродинамических усилий, воздействующих на малоподвижные контакты, указанные контакты вы. полнены U-образными, причем одна часть контактов помещена внутри U-образной ши277915

Вид А

Мг. 7

Фиг 2 ны, а другая, — служащая одновременно дугогBcHTPJIbHbDI рогом, находится с внешней стороны шины и расположена параллельно ей.

5. Выключатель по пп. 1 — 4, отличающийся тем, что, с целью стабилизации величины тока срабатывания и уменьшения электродинамического отброса, малоподвижный контакт разделен на два или несколько самостоятельных контактов. б. Выключатель по пп. 1 — 5, отличающийся тем, что, с целью синхронизации движения малоподвижных контактов, они механически связаны со степенью свободы, обеспечивающей их самоустановку.

5 7. Выключатель по пп. 1 — б, отличающийся тем, что, с целью ус ранения возможности прнваривания рогов малоподвижных контактов друг к другу при их сближении, на боковых сторонах указанных рогов выполнены

)p выступь1, находящиеся ниже рабочей поверхно сти .р oro в.

7 77 7д Io zo г7

277915

Фиг.4

Фиг.5

Фиг. б

Фиг. 3

Редактор В. Б. Федотов

Заказ 3223/3 Тираж 480 Поди испое

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений- и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2

Ви1б

/2 !5 /У

is (з

/Ф

Составитель В. Мясникова

Техред 3. Н. Тараненко Корректор О. И. Усов»