Селективный автоматический выключатель

 

Изобретение относится к автоматическим выключателям (АВ), предназначенным для .селективной защиты цепей от токов короткого замыкания /VXXx/VV/y//VX/VX X/V7 (КЗ). Цель изобретения - повышение включающей и предельной коммутационной способности селективного автоматического выключателя. При повороте рукоятки 15 против часовой стрелки под действием пружины 24 механизм в определенный момент времени начинает смещение центрального шарнира 25 механизма свободного распределения к положению, соответствующему переломному положению ломающихся звеньев 26 и 27 механизма и положению полного включения контактов 7 и 8 выключателя . Начиная с момента замыкания контактов , в результате протекания тока КЗ через компенсатор возникает нарастающая и противодействующая полному (Л выключению выключателя электродинамическая сила компенсатора. Вследствие зтого при включении предельного тока и тока одноразовой предельной коммутационной способности выключателя 1C о 00 со ////////// //f/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д11 4 Н 01 Н 77/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3710574/24-07 (22) 16. 03. 84 (46) 15.11,86, Бюл. Ф 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) В,Я, Гущин, А,С, Кобозев и А.M. Панасенко (53) 621.316.57(088.8) .(56) Кузнецов P,Ñ, Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В, M. Энергия, 1970, с.214-227, 275-276

Авторское свидетельство СССР

В 277915, кл. Н 01 Н 77/10, 1970. (54) CEJIEKTHBHbIA АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛ1ОЧАТЕЛЬ. (57) Изобретение относится к автоматическим выключателям (АВ), предназначенным для.селективной защиты цепей от токов короткого замыкания

"SU„„1270813 А 1 (K3), Цель изобретения — повышение включающей и предельной коммутационной способности селективного автоматического выключателя. При повороте рукоятки 1.5 против часовой стрелки под действием пружины 24 механизм в определенный момент времени начинает смещение центрального шарнира 25 механизма свободного распределения к положению, соответствующему переломному положению ломающихся звеньев 26 и 27 механизма и положению полного включения контактов 7 и 8 выключателя. Начиная с момента замыкания кон" тактов, в результате протекания тока

К3 через компенсатор возникает нарастающая и противодействующая полному выключению выключателя электродинамическая сила компенсатора. Вследствие этого при включении предельного тока и тока одноразовой предельной коммутационной способности выключателя

1270813 кого выключателя движение контактодержателя (К) 5 и

1 контакта 8 на включение может замедлиться и К 5 не сможет занять положения, соответствующего возможности перелома звеньев 26 и 27 механизма.

За счет деформации пружины сжатия 33 звена 26 и выбора предусмотренного зазора 4 между опорными поверхностями обоймы 29 и пальца будет обеспечена дополнительная степень свободы между опорными шарнирами 25 и 28 механизма свободного расцепления, благодаря чему центральный шарнир 25 под действием включающей пружины 24 при фиксированном недовключенном положении подвижного К 5 переместится

II в положение, соответствующее мертвому" положению ломающихся звеньев

26 и 27, которые за счет пружины звена 26 перейдут через положение полностью выпрямленных. При уменьшении противодействующих вклю4

Изобретение относится к низко-. вольтным электрическим коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям (АВ), предназначенным для селективной защиты цепей от токов короткого замыкания (кз) .

Цель изобретения — повьппение включающей и предельной коммутационной способности селективного автоматичесНа фиг.! изображен селективный автоматический выключатель во включенном положении, продольный разрез; на фиг,2 — вариант конструкции упругого звена шарнирного механизма, Выключатель (фиг.1) содержит электродинамический компенсатор отбора ,контактов, выполненный в виде неподвижной токоведущей скобы 1, охватывающей малоподвижный контактодержатель 2. Компенсатор ) снабжен пружиной 3, создающей в ограниченной зоне нахождения малоподвижного контакто.держателя 2 момент относительно оси его вращения, и изоляционную пластину 4, ограничивающую зону искусственного чению усилий под действием выпрямляющеися пружины K 5 окончательно займет положение, соответствующее включенному состоянию выключателя и полному провалу его контактов. При этом полное включение выключателя обеспечивается таким образом, что подвижному К 5 нет необходимости при выборе провала контактов продвигаться в направлении малоподвижного К 2 на величину, большую, чем величина полного провала контактов в соответствии с тем, как это требуется обеспечить согласно кинематике традиционного селективного автоматического выключателя (АВ) . Отключение предлагаемым АВ цепи с током К 3 происходит как и у обычного серийного селектив но г о вйключа тел я при автоматическом срабатывании расцепителя аварийного отключения 22 посредством механизма свободного расцепления.2 з.п.ф-лы,2 ил.

3 увеличения провала контактов при токе КЗ, как упор для малоподвижного контактодержателя 2, Подвижный контактодержатель 5 посредством шарнира

5 6 связан с механизмом свободного расцепления, выполненным по принципу шарнирного механизма и с ломающимися звеньями для обеспечения моментного замыкания и раэмыкания контактов, Контакты 7 и 8 укреплены соответственно на малоподвижном 2 и подвижном

5 контактодержателях. Подвижный контактодержатель 5 соединен с токоподводом 9 гибким соединением и враща15 ется на оси, укрепленной на неподвижной опоре 10. В случае исполнения выключателя многополюсным подвижные контактодержатели 5 полюсов связаны между собой при помощи изолированной траверсы 1), образуя систему подвижными рогами (частями контактодержателей 2 и 5),, расположены в пространстве дугогасительной камеры 12 с

25 деионной решеткой, Контактное нажатие. во включенном положении выключателя создается пружиной контактного нажатия 13, Узел 14, содержащий пру1270813 жину контактного нажатия 13 является узлом обеспечения искусственного увеличения провала контактов при токе К3, Ог ерирование выключателем производится с помошью рукоятки 15, 5

Расцепляющий рычаг 16 механизма свободного расцепления зацеплен за защелку 17, которая, в свою очередь, зацеплена эа отключающую рейку 18, имеющую воэможность поворачиваться относительно оси вращения, закрепленной на неподвижной опоре 19 ° Защелка !

7 может поворачиваться вокруг оси

20, расположенной на фиксированной опоре 21, !5

Расцепитель аварийного отключения

22 предназначен для расцепления механизма свободного расцепления при токах, превышающих установку его тока срабатывания. Для этого он снабжен 20 штоком 23. С помощью пружины 24 центральный шарнир 25 ломающихся звеньев

26 и 27 механизма связан с рукояткой

15. Звено 27 при помощи опорного шарнира 28 соединено с расцепляющим ры- 25 чагом 16 механизма свободного расцепления.

Звено 26 шарнирного механизма, непосредственно соединенное с подвижным контактодержателем 5,. выполнено gp упругим, причем деформация укаэанного упругого звена 26 выбрана минимальной величины, обеспечивающей при нахождении подвижного контактодержателя 5 в положении касания с малопод35 вижным контактодержателем 2 переход звеньев 26 и 27 шарнирного механизма через "мертвое положение, а жесткость пружины 3 компенсатора 1 по отHOlllBHHlO K жесткости IIp HbI 13 KOH 40 тактного нажатия выбрана такой, чтобы момент пружины 3 компенсатора 1 в . середине малоподвижного контактодержателя 2 относительно оси его вращения превышал подобный момент пружины 45

13 контактного нажатия в 2-3 раза и обеспечивался при нахождении малоподвижного контактодержателя 2 в зоне искусственного увеличения его провала при токе короткого замыкания, 0

На фиг,2 изображен вариант конструкции упругого звена 26 шарнирного механизма связи подвижного контактодержателя 5 с механизмом свободного расцепления. Упругое звено 26 выпол- 55 нено составным из обоймы 29, выполненной в виде стакана со сквозным отверстием 30, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси стакана, стержня 3! с сквозным отверстием 32, продольная ось которого перпендикулярна продолной оси обоймы

29 и цилиндрической пружины сжатия

33 ° Стержень 31 установлен в обойме

29 с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси в заданных пределах и одним из торцов упирается в ци- . линдрическую пружину сжатия 33, что в своих крайних положениях стержень

31 имеет воэможность жесткой передачи усилия на обойму 29 в направлении своего движения.

Стержень 31 сочленен с обоймой

29 при помощи дополнительного пальца 34, пропущенного через отверстия

30 и 32, причем диаметр поперечного сечения сквозного отверстия 30 имеет такую. величину, что между опорной поверхностью обоймы 29 и пальцем 34 в месте их сочленения обеспечивается наибольший зазор, соответствующий продольному изменению длины упругого звена 26, Использование в конструкции АВ двухэвенной связи механизма свободного расцепления с подвижным контактом, а также вместо жесткого звена, соединенного непосредственно с контактодержателем подвижного контакта, упругого, способного под действием на него нагрузки, превьппающей заданную, изменять свою длину на определенную величину, позволяет повысить предельную включающую способность селективного.выключателя, снабженного компенсатором отброса контактов, повысить надежность работы его npu включении цепей с предельными токами

КЗ и тем самым повысить предельную коммутационную способность выключателя, Осуществление не жесткой, а упругой связи подвижного контакта с механизмом свободного расцепления дает возможность за счет упругой деформации звена связи обеспечить в процессе включения цепи на предельный ток КЗ необходимую для переламывания звеньев шарнирного механизма степени свободы, результатом чего является полное включения контактов выключателя.

Жесткость или коэффициент. упругости звена обеспечиваются такими, чтобы при коммутировании номинальных токов звено не проявляло своих упругих свойств, а оставалось жестким. Исходя

3 127 из этого, усилие начальной деформации звена, рассматриваемое на JIHHHH середины контактов, не менее чем на

10-157 должно превышать усилие пружины контактного нажатия.

Включение выключателем цепи на ток КЗ происходит следующим образом, При повороте рукоятки 15 против часовой стрелки псд действием пружины

24 механизм в определенный момент 1л времени начинает смещение центрального шарнира 25 механизма свободного расцепления к положению, соответствующему переломленному положению ломающихся звеньев 26 и 27 механизма и положению полного включения контактов

7 и 8 выключателя, 0813 Ь

Однако, начиная с момента замыкания контактов, в результате протекания тока КЗ через компенсатор возни- 2Î кает нарастающая и противодействующая полному включению выключателя электродинамическая сила компенсатора, В силу этого при включении предельного тока и тока одноразовой пре- 25 дельной коммутационной способности выключателя движение контактодержателя 5 и контакта 8 на включение может замедлиться и контактодержатель

5 не сможет занять положение, соот- 30 ветствующее возможности перелома звеньев 26 и 27 механизма. Тогда за счет деформации пружины сжатия 33 звена 26 и выбора предусмотренного зазора Й между опорными поверхностями обоймы 29 и пальца 34 будет обеспечена дополнительная степень свобо.ды между опорными шарнирами 6 и 28 механизма свободного расцепления, благодаря чему центральный шарнир 25 щ под действием включающей пружины 24 при фиксированном недовключенном положении подвижного контактодержателя

5 переместиться в положение, соответствующее ."мертвому" положению ломающихся звеньев 26 и 27, указанные звенья за счет пружины 33 звена 26 перейдут через положение полностью выпрямленных, и при уменьшении противодействующих включению усилий под действием выпрямляющейся пружинь| 33 контактодержатель 5 окончательно зай-. мет положение, соответствующее включенному состоянию выключателя и полному выбору провала его контактов.

При этом полное включение выключате-ля обеспечивается таким образом, что йодвижному контактодержателю 5 нет необходимости при выборе провала контактов продвигаться в направлении малоподвижного конта.ктодержателя 2 на величину, большую, чем величина полного провала контактов (как это требуется обеспечить согласно кинематике традиционного селективного

АВ), Таким образом, не изменяя кинематики включающего механизма АВ и величины одного из основных конструктивнь|х параметров AE> — провала контактов, обеспечивается повышение включающей способности АВ;

Отключение предлагаемым АВ цепи с током КЗ происходит как у обычного серийного селективного выключателя при автоматическом срабатывании расцепителя аварийного отключения 22 посредством механизма свободного расцепления.

Но избежание существенной потери провала и нажатия на контактах в результате выбора люфтов и упругих деформаций контактного устройства АВ в выключателе предусматривается искусственное увеличение провала. контактов путем так называемого слежения малоподвижным контактом положения подвижного контакта под действием электродинамического усилия компенсатора отброса контактов, В результате отжатия подвижного контактодержателя 5 на величину номинального значения провала, малоподвижный контакт 7 Hp становится на упор, а следует за подвижным контактом 8 вплоть до положения„ когда малоподвижный контактодержатель 2 достигнет изоляционной пластины 4. В этой зоне искусственного увеличения провала контактов (от положения, соответствующего их касанию, до достижения неподвижным контактодержателем 2 малоподвижного контакта 7 пластины 4) действует пружина 3 компенсатора 1, создающая противонаправленный отжатию подвижного контактодержателя 5 момент относительно оси вращения малоподвижного контактодержателя 2, который превышает рабочий момент пружины контактного нажатия 13 в 2-3 раза, При меньшей степени превышения указанного момента величина момента, противодействующего моменту отжимающего усилия компенсатора при токе КЗ, недостаточна для обеспечения минимально необходимой жесткости контактной

7 !2708 системы АВ при предельных сквозных токах . :3, При большей степени превышения момента величина упомянутого момента превышает маскимально допустимую, исходя из условий обеспечения нормальной работы контактов в режиме слежения при предельных сквозных токах К3 (возможен отброс контактов при малой величине провала контактов) ° Кроме того, благодаря проти- 1Î водействию со стороны пружины 3 компенсатора замедляется противонаправленное включению движение малоподвижного контакта при включении, что создает в предлагаемом АВ более бла- 15 гоприятные условия для перелома звеньев механизма при включении предельных токов К3, Таким образом, усилие пружины 3 компенсатора во всех неблагоприятных для контактной сис- 2п темы случаях способствует повышению надежности функционирования контактной системы селективного АВ как при включении, так и при пропускании с заданной выдержкой времени предель- 25 ных токов КЗ.

Формула изобретения

1, Селективный автоматический вы- 30 ключатель, содержащий контактную систему, включающую в себя подвижный и малоподвижный контакты, узел для обеспечения искусственного увеличения провала малоподвижного контакта З5 при токе короткого замыкания, включающий в себя пружину контактного нажатия, электродинамический компенсатор отброса контактов с пружиной компенсатора, дугогасительное устрой-4О ство, расцепитель аварийного отключения и механизм свободного расцепления, кинематически связанный с подвижным контактом посредством звеньев механизма, отличающийся 45 тем, что, с целью повышения включающей и предельной коммутационной способности, кинематическая связь механизма свободного расцепления с подвижным контактом осуществлена путем 5п двухзвенного шарнирного механизма, одно из звеньев шарнирного механизма, 13 8 непосредственно соединенное с подвижным контактом, выполнено упругим, причем деформация указаннбго упругоro звена выбрана минимальной величины, обеспечивающей при нахождении подвижного контакта в положении касания с малоподвижным контактом перехода звеньев шарнирного механизма через "мертвое" положение, а жесткость пружины компенсатора по отношению к жесткости пружины контактного нажа.тия выбрана такой, чтобы момент пружины компенсатора в середине малоподвижного контакта относительно оси его вращения превышал подобный момент пружины контактного нажагия в 23 раза при нахождении малоподвижного контакта в зоне искусственного увеличения его провала при токе короткого замыкания, 2. Выключатель по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что упругое звено шарнирного механизма выполнено составным из обоймы, стержня и цилиндрической пружины сжатия, упомянутый стержень установлен в обойме с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси в заданных пределах и одним из торцов упирается в цилин дрическую пружину сжатия.

3. Выключатель по п,2, о т л ич а ю шийся тем, что обойма упругого звена выполнена в виде стакана со сквозными отверстиями, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси.обоймы, в свободном конце стержня, расположенного в обойме, также выполнено сквозное отверстие, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси обоймы, указанный стержень сочленен с обоймой при помощи дополнительного пальца, пропущенного через указанные сквозные отверстия, причем диаметр поперечного сечения сквозного отверстия, выполненного в обойме, имеет такую величину, что между опорной поверхностью обоймы и пальцем в месте их сочленения обеспечивается наибольший зазор, соответствующий продольному изменению длины упругого звена.

l270813

Составитель М. Трофимова

Техред В, Кадар Корректор А. Тяско

Редактор 5. Ковтун

Заказ 6247/53

Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/6

Про)щводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4