Автоматический выключатель

 

1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ по авт. св. № 771750, отличающийся тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты цепей при токах короткого замыкания, превыщающих установку тока срабатывания выключателя без выдержки времени, он снабжен кареткой с двумя выступами и узлом возврата, механизмом с дистанционным управлением, обеспечивающим перемещение каретки вдоль рейки, рычаг , воздействующий на рейку, снабжен вторым винтом, направленным в сторону рейки, винты выполнены с возможностью фиксации, рейка снабжена осью с профильными направляющими некруглой формы, а каретка установлена на рейке сЪосно с возможностью перемещения вдоль оси рейки по указанным направляющим, выступы каретки расположены по разные стороны от оси рейки и смещены в направлении указанной оси, винты рычага и выступы каретки расположены так, что при повороте указанного рычага один из его винтов воздейi ствует на один из выступов каретки. (Л | оо 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5ц Н 01 Н 77/10

»4 C !1Ч!ЗМйа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO 3

ОО мРв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 771750 (21) 3528808/24-07 (22) 31.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. № 9 (72) В. Я. Гущин, А. С. Кобозев и А. М. Панасенко (71) В се союз н ы и научно-исследо вательс ки й, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (53) 621.316.542 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 771750, кл. Н 01 H 77/10, 1978. (54) (57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ по авт. св. № 771750, отличающийся тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты цепей при токах короткого замыкания, превышающих установку тока срабатывания выключателя без выдержки

„„SU„„1078488 А времени, он снабжен кареткой с двумя выступами и узлом возврата, механизмом с дистанционным управлением, обеспечивающим перемещение каретки вдоль рейки, рычаг, воздействующий на рейку, снабжен вторым винтом, направленным в сторону рейки, винты выполнены с возможностью фиксации, рейка снабжена осью с профильНыми направляющими некруглой формы, а каретка установлена на рейке соосно с возможностью перемещения вдоль оси рейки по указанным направляющим, выступы каретки расположены по разные стороны от оси рейки и смещены в направлении указанной оси, винты рычага и выступы каретки расположены так, что при повороте указанного рычага один из его винтов воздействует на один из выступов каретки, 1078488

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что рычаг выполнен с двумя выступами, а винты установлены на указанных выступах рычагов.

3. Выключатель по п. 1 или 2, отличаюи1ийся тем; что, с целью повышения быстродействия, механизм с дистанционным управлением выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержащего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки, катушку и опорную шайбу, а узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем ферромагнитная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка соленоида охватывает тррцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце которой установлена опорная шайба, а циИзобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям (АВ).

По основному авт. св. № 771750 известен

АВ, содержащий систему подвижных и неподвижных контактов, устройство компенсации электродинамических сил их отброса, механизм свободного расцепления и расцепители аварийного отключения. Защелка механизма свободного расцепления установлена на оси в стойке с возможностью дополнительного перемещения вместе с осью в сторону расцепления защелки с рейкой, причем к оси защелки присоединено устройство, выполненное, например, в виде пружины, создающее усилие в направлении, противоположном перемещению при расцеплении (!

В выключателе защелка механизма свободного расцепления может выходить из зацепления с отключающей рейкой не только при повороте последней от воздействия на нее расцепителя максимального тока, но и за счет перемещения при повороте защелки в сторону уменьшения зацепления под действием передаваемых через механизм сил от электродинамических устройств при токах короткого замыкания (КЗ). Для повышения быстродействия с расцеплении механизма после достижения током КЗ цепи величины установки тока срабатывания и в результате этого уменьшения величины пропускаемого тока при отключении, энергии электрической дуги отключения и повышения предельной коммутационной способности (ПКС) выключатель снабжен рычагом, один конец которого закреплен на оси вращения защелки, а другой расположен вблизи от рейки.

5 !

О

30 линдрическая пружина размещена на ферромагнитной втулке между торцами каретки и катушки соленоида.

4. Выключатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что механизм с дистанционным управлением выполнен в виде электродинамического устройства, содержащего плунжер, выполненный в виде медной втулки, катушку и опорную шайбу, узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем медная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка охватывает торцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце которой установлена опорная шайба, а цилиндрическая пружина размещена на медной втулке между торцами каретки и катушки.

Рычаг обеспечивает в процессе расцепления встречное движение защелки и отключающей рейки относительно друг друга. В этом случае выключатель работает как токоограничивающий. Рычаг автоматического выключателя может быть выполнен двуплечим и установлен на своей оси вращения, причем плечо рычага, действующее на рейку, больше плеча рычага, перемещаемого осью защелки. Кроме того, конец указанного рычага, воздействующего на рейку, снабжен винтом для регулирования расстояния между рычагом и рейкой.

При токах КЗ цепи, не превышающих уставки тока срабатывания без задержки, когда АВ работает как селективный, он обеспечивает избирательность действия в системе селективной защиты совместно с нижестоящими автоматическими выключателями (срабатывание от расцепителя аварийного режима с выдержкой времени) . При токах

КЗ, превосходящих по величине указанный ток уставки вплоть до тока ПКС, когда АВ работает как токоограничивающий, избирательность действия его в системе нарушается.

Для известного выключателя величина тока ПКС в среднем втрое больше значения уставки тока срабатывания. В результате

АВ лишь на одну треть диапазона коммутируемых токов КЗ (причем в области его нижних значений) способен обеспечивать избирательность действия в системе защиты.

Цель изобретения — обеспечение избирательности защиты цепей при токах З, превышающих уставку тока срабатывания выключателя без выдержки времени, т. е.

1078488

30 которой установлена опорная шайба, а цилиндрическая пружина размещена на фер- 35

45

55 во всем диапазоне коммутируемых токов КЗ вплоть до тока ПКС выключателя.

Поставленная цель достигается тем, что автоматический выключатель снабжен кареткой с двумя выступами и с узлом возврата, механизмом с дистанционным управлением, обеспечивающим перемещение каретки вдоль рейки, рычаг, воздействующий на рейку, снабжен вторым винтом, направленным в сторону рейки, винты выполнены с возможностью фиксации, рейка снабжена осью с профильными направляющими некруглой формы, а каретка установлена на рейке соосно в созможностью перемещения вдоль оси рейки по указанным направляющим, выступы каретки расположены по разные стороны от оси рейки и смещены в направлении указанной оси, винты рычага и выступы каретки расположены так, что при повороте указанного рычага один из его винтов воздействует на один из выступов каретки.

Рычаг может быть выполнен с двумя выступами, а винты установлены на указанных выступах рычага.

С целью повышения быстродействия механизм с дистанционным управлением может быть выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержащего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки, катушку и опорную шайбу, а узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем ферромагнитная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка соленоида охватывает торцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце ромагнитной втулке между торцами каретки и катушки соленоида.

Кроме того, механизм; дистанционным управлением може, быь выполнен в виде электродинамиес. .ого устройства, содержащего плунжео, в, iso."ненный в виде медной втулки, кату:»::у ч опорную шайбу, узел возврата каре,и выполнен в виде цилиндрической пружины, причем медная втулка установлена н: внешне . торце каретки, катушка охва i ь вант -:. рцовые части указаннои втулки и оси рейки, на конце которой установлена опорная .оайба, а цилиндрическая пружи!а раз: сщена на меднои втулке между торцами каретки и катушки.

Введение в конструкцию АВ подвижной каретки с двумя вь;ступами, перемец,аемой механизмом с дистанционным управлением, и рычага с двумя регулировочными винтами позволяет обеспечить в зависимости от места КЗ в системе либо блокирование действия на расцепитель АВ усчлиг т электродинамических контактных устройств на время отключения тока КЗ нижестоящим выключателем, либо у коренное срабатывание

1S

20 механизма свободного расцепления выключателя в случае, если точка КЗ находится в цепи непосредственно за выключателем.

Это осуществляется поворотом в соответствующем направлении рейки благодаря передаче на нее элементами механизма выключателя усилий, возникающих при токе КЗ в электродинамических контактных устройствах выключателя. При одном направлении поворота рейки увеличивается зацепление защелки механизма с рейкой до величины, исключающей расцепление механизма АВ и размыкание его контактов. Цепь с током КЗ при этом отключает нижестоящий выключатель. При другом направлении поворота рейки обеспечивается встречное движение рейки и защелки, следствием чего является ускоренное расцепление и расхождение контактов АВ.

На фиг. 1 показан предлагаемый выключатель во включенном положении; нафиг. 2— часть рейки с механизмом с дистанционным управлением; на фиг. 3 — механизм расцепления выключателя; на фиг. 4 — часть рейки с механизмом с дистанционным управлением, вариант исполнения.

Выключатель (фиг. 1) содержит электродинамическое контактное устройство, выполненное в виде неподвижной скобы 1, охватывающей подвижный контактодержатель

2 с контаком 3 и пружиной 4, создающей нажатие контактов. Второй подвижный контактодержатель 5 с контактом 6 соединен гибким соединением 7 с выводом 8 выключателя. Подвижный контактодержатель 5 системой рычагов связан с механизмом свободного расцепления, имеющим рукоятку 9.

Рычаг 10 механизма свободного расцепления находится в зацеплении с защелкой

11, которая, в свою очередь, зацеплена за отключающую рейку 12, установленную в опоре 13. На рейку 12 воздействует расцепитель !4 аварийного режима (например, расцепитель максимального тока с выдержкой времени).

В стойках 15 установлена ось 16 защелки 11 таким образом, что кроме возможности поворота защелки вокруг нее после расцепления с рейкой 12, защелка 11 имеет возможность перемещения вместе с осью 16 в сторону расцепления защелки с рейкой 12.

Возможность самопроизвольного движения защелки устранена приложенным к оси 16 усилием пружины 17, направленным в сторону, обратную направлению расцепления.

Возможность движения оси 16 обеспечивается е .i, что отверстие 18 в стойке 15 вытян до в направлении расцепления. Усилия, создаваемые пружиной 17, регулируются винтом 19. Ось 16 защелки 11 соединена с одним концом рычага 20, закрепленного на оси 21 вращения. Двуплечий рычаг 20 на свободном конце имеет находящиеся в од1078488 ной вертикальной плоскости на разных расстояниях от оси 21 выступы 22 и 23, направленные в сторону отключающей рейки 12

Эти выступы снабжены регулировочными винтами 24 и 25, фиксируемыми гайками .и служащими для компенсации производственных отклонений и для калибровкй. Указанные винты двуплечего рычага 20 находятся по вертикали на одном уровне соответственно с верхним и нижним по OTHOшению к оси рейки выступами А и В каретки 26 рейки 12.

Легкая пластмассовая каретка 26 рейки

12 (фиг. 2) расположена на рейке 12 соосно с ней и имеет возможность смещения вдоль оси рейки 12 по ее профильным направляющим наружной формы. Такой профиль направляющих рейки 12 необходим для того, чтобы при повороте каретки 26 в результате воздействия на один из ее выступов происходил также и поворот отключающей рейки 12. В корпусе выключателя со стороны внешнего торца каретки 26 рейки установлен механизм 27 с дистанционным управлением, предназначенный для перемещения каретки 26 вдоль оси рейки 12 из одного ее крайнего положения в другое. В исходном крайнем своем положении каретка

26 рейки находится под действием узла возврата, в качестве которого, в частности, используется цилиндрическая пружина 28, размещенная между торцами каретки 26 рейки и механизма 27.

Выступы А и В каретки рейки 12 предназначены для того, чтобы воспринимать воздействие двуплечего рычага 20 на отклоняющую рейку 12. Они смещены один по отношению к другому в направлении оси рейки 12 (фиг. 2) таким образом, что когда один из винтов выступа двуплечего рычага 20 (в одном из положений каретки 26) при перемещении рычага 20 находится в сопряжении с соответствующим ему выступом каретки 26 (например, винт 24 выступа

22 рычага 20 с верхним выступом А каретки 26), другой винт 25 выступа 23 рычага

20 не располагается напротив соответствующего ему выступа В каретки 26 и наоборот (при другом положении каретки 26). Таким образом, в определен ный момент времени обеспечивается однонаправленное воздействие двуплечего рычага 20 лишь на один выступ каретки 26, находящийся либо по одну, либо по другую сторону от оси рейки, благодаря чему осуществляется поворот рейки 12 либо в одном, либо в другом противоположном направлении.

При протекании тока КЗ между скобой 1 и контактодержателем 2 (фиг. 1) возникает электродинамическое взаимодействие, в результате которого контакт 3 прижимается к контакту 6 с силой P.. Сила P создает в звеньях механизма АВ усилия, передающиеся через систему рычагов механизма свободного расцепления оси 16 защелки 11 (фиг. 3)

Когда ток достигает величины уставки, определяемой усилием пружины 17, электродинамическое усилие, передаваемое от рычага 10 оси 16 защелки 11, превысит усилие этой пружины, ось 16 переместится в отверстии 18, а вместе с ней сместится сама защелка 11 в сторону расцепления с рейкой, и рычаг 20 повернется вокруг своей оси

21 в направлении против хода часовой стрелки. При этом в зависимости от положения ее каретки рейка 12 повернется в определенном направлении.. Это вызывает либо срабатывание выключателя вследствие расцепления защелки 11 с рейкой 12, в результате чего контакты выключателя разомкнутся, либо несрабатывание АВ, когда его контакты останутся в замкнутом положении.

Имеющая ограниченную свободу перемещения вдоль оси рейки 12 каретка 26 (фиг. 2) с выступами А и В, воспринимающими воздействие двуплечего рычага 20, смещаясь по профильным направляющим рейки, может занимать одно из двух крайних своих положений. Положение каретки

26, определяющее направление поворота рейки 12, зависит от воздействия на нее со. стороны как узла 28 возврата каретки 26, так и механизма 27 перемещений каретки 26 с дистанционным управлением. Механизм 27 запитывается при поступлении на .его элек30 трического сигнала, вырабатываемого централизованно в системе защиты при возникновении тока КЗ. Этот сигнал поступает на выключатель в качестве блокирующего с учетом наличия тока КЗ в цепи нижестоящего выключателя и на время срабатывания этого нижестоящего выключателя при токе

КЗ, В результате этого срабатывания отключения АВ не происходит, а цепь отключает нижестоящий выключатель. АВ срабатывает в том случае, когда точка КЗ находится в цепи непосредственно за ним и на него не поступает блокирующий сигнал.

При этом каретка 26 рейки 12 под действием узла 28 возврата находится в исходном положении, при котором обеспечивается повышенное быстродействие при срабатывании

45 АВ благодаря встречному движению зашелки 11 и отключающей рейки 12 в процессе расцепления. Рейка 12 (фиг. 3) поворачивается в этом случае по часовой стрелке под воздействием винта выступа 22 двупле50 чего рычага 20 на верхний выступ А каретки

26 подобно тому, как это происходит в известной конструкции.

Таким образом, в зависимости от поступления блокирующего сигнала двуплечий ры-, . чаг 20 одним из выступов посредством регулировочного винта будет поворачивать отключающую рейку 12 либо в направлении уменьшения зоны ее зацепления с защелкой

1! (блокирующий сигнал отсутствует), либо

1078488 в направлении увеличения этой зоны (при поступлении сигнала блокировки). В последнем случае под действием устройства 27 перемещения каретка 26 рейки занимает положение, соответствующее передаче воздействия со стороны регулировочного винта

25 выступа 23 двуплечего рычага 20 на нижний выступ В каретки 26. Поворот рейки

12 против часовой стрелки происходит на такой угол, чтобы компенсировать уменьшение зацепления защелки 11 с рейкой 12 при перемещении защелки в сторону уменьшения ее зацепления с отключающей рейкой

12 под действием сил, передаваемых на механизм от электродинамических контактных устройств. Выключатель не срабатывает и остается заблокированным (во включенном положении) до момента отключения тока

КЗ нижестояшим выключателем и снятия вследствие этого блокируюшего сигнала, когда все указанные элементы выключателя возвратятся в свое исходное положение.

При варианте исполнения части рейки с механизмом с дистанционным управлением (фиг. 4) с целью повышения быстродействия указанный механизм выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержащего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки 29, катушку 30 и опорную шайбу 31. Катушка 30 охватывает торцовую часть ферромагнитной втулки 29 и торцовую часть оси рейки 12 с профильными направляюшими нейкруглой формы, .на конце которой установлена опорная шайба 31, а узел 28 возврата каретки 26 размешен на втулке 29 между торцами каретки 26 и катушки 30.

В качестве механизма с дистанционным управлением может быть использовано электродинамическое устройство, при этом на катушку 30 при поступлении блокирующего сигнала подается импульсное питание, а плунжер 29 такого устройства выполянется из меди.

В результате обеспечения в предлагаемом АВ блокировании действия íà его рас- цепитель усилий от электродинамических контактных устройств на время срабатывания при токе КЗ нижестоящего выключателя существенно расширяются его функциональные возможности. Выключатель во всем диапазоне коммутируемых токов КЗ вплоть до токов ПКС обеспечивает осуществление селективной зашиты цепей совместно с нижестоящими АВ. При этом в диапазоне токов, превышающих установку токов срабатывания выключателя без задержки, избирательность зашиты приобретает новое качество. Если известный АВ до токов уставки обеспечивает селективность с выдержкой времени при срабатывании, т. е. совместно с нетокоограничивающими

АВ, то предлагаемый выключатель обеспечивает селективность защиты и при токах

КЗ, превышающих уставку тока срабатывания без задержки, причем с токоограничением, что позволяет использовать его

20 в системе совместно с токоограничивающими

АВ. Последние имеют большую ПКС и меньшие габариты по сравнению с традиционными нетокоограничивающими АВ и обеспечивает более эффективную защиту цепей при токах КЗ.

Использование предлагаемого АВ дает возможность повысить верхнюю границу токов КЗ зоны селективной (избирательной) защиты цепей, расширить область использования селективной защиты с токоограничением, построенной с применением токоограничивающих АВ в системе совместно с предлагаемым АВ, устанавливаемым на вводе. Это позволяет во многих случаях отказаться от использования в разветвленных системах в качестве вводных АВ более материалоемких, дорогих, крупногабаритных, селективных выключателей и в результате замены их предлагаемым АВ уменьшить термические и электродинамические воздействия на защищаемые цепи при токах КЗ.

Такая замена обеспечивает уменьшение

4О размеров и снижение материалоемкости шинопроводов распределительных устройств систем. (1078488

;,, ф 1

Составитель М. Трофимова

Редактор А. Огар Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 974/46 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4