Многополюсный автоматический выключатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных автоматических выключателях. Цель изобретения - расширение области использования выключателя и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыканиях. В каждом полюсе выключателя под контактной системой в нише 20 корпуса установлены два коммутирующих электрода 17, 18 и электрод 23 поджига электрической дуги. Электроды 18 и 23 подключены к выходу индуктора высокого напряжения 24, при этом электроды 18 всех полюсов соединены электрически. При коротком замыкании импульсом напряжения с индуктора 24 зажигается электрическая дуга между электродами 18 и 23, которая затем переходит на электроды 17 и 18. При этом снижается ток в защищаемой цепи, а нарастающее давление в нише 20 перемещает поршень 21 в сторону подвижного контактодержателя 2. Происходит ускорение размыкания контактов 1 и 3. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 H 77/10

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 4763585/07 (22) 04.12.89 (46) 23.07.91. Бюл. ¹ 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт . низковольтного аппаратостроения (72) А.С.Кобозев, В.M,Ãàéäàåíêî, Г.Н.Гапоненко, В.Н.Постольник и И.Н.Недайвода (53) 621.316.547(088.8) (56) Кузнецов Р,С, Аппараты распределения электрической энергии до 1000 В,—

M:Ýíåðãèÿ, 1970, с. 217 — 227.

Дэежбицки С. и Вальчук Е, Токоограничивающие выключатели переменного тока,— Л.: Энергоиздат, 1982, с. 53 — 55. (54} MHO ГОПОЛ ЮСН Ы Й АВТОМАТИЧ ЕСКИ Й В Ы КЛ ЮЧАТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматическик выключателях, Цель изобретения — расширение области использования выключателя и повышение его коммутационного ресурса .при коротких замыканиях, На фиг.1 показан автоматический выключатель во включенном положении; на фиг.2 показано положение контактов выключателя, изображенного на фиг.1 в момент КЗ; на фиг, 3 изображен выключатель с электродинамическим устройством для ускорения отброса подвижных контактов при

КЗ во включенном положении; на фиг,4 показано положение контактов выключателя, ;„, ЯУ„„1665427 А1 тных автоматических выключателях, Цель изобретения — расширение области использования выключателя и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыканиях. В каждом полюсе выключателя под контактной системой в нише 20 корпуса установлены два коммутирующих электрода

17,18 и электрод 23 поджига электрической дуги. Электроды 18 и 23 подключены к выходу индуктора высокого напряжения 24, при этом электроды 18 всех полюсов соединены электрически. При коротком замыкании импульсам напряжения с индуктора 24 зажигается электрическая дуга между электродами 18 и 23, которая затем переходит на электроды 17 и 18, при этом снижается ток в защищаемой цепи, а нарастающее давление в нише 20 перемещает поршень 21 в сторону подвижного контактодержателя 2, Происходит ускорение размыкания контактов 1 и 3. 5 ил. изображенного на фиг.3 в момент КЗ; на фиг.5 показана электрическая схема трехполюсного выключателя и подключения к нему нижестоящих выключателей и нагрузки.

Выключатель содержит(фиг.1) в каждом полюсе подвижные контакты 1, закрепленные на подвижном контактодержателе 2 мостикового типа, неподвижные контакты 3, закрепленные на неподвижных контактодержателях, выполненных в виде токоведущих шин 4 и 5, оканчивающихся подводящим выводом 6 и отводящим выводом 7 соответственно. Подвижный контактодержатель 2 с помощью направляющих 8 подвижно закреплен на траверсе 9, соединенной шарниром 10 с механизмом свобод1665427 ного расцепления 11 (показан частично).

Между траверсой 9 и подвижным контактодержателем 2 расположены контактные пружины 12, Против каждой пары контактов— подвижного контакта 1 и неподвижного контакта 3 в основании 13 пластмассового корпуса выключателя установлены дугогасительные камеры 14 деионного типа, На токоведущих шинах 4 и 5 расположены измерительные органы — датчики тока 15 расцепителя максимального тока 16, выход которого электрически соединен с органом (не показан), расцепляющим механизм свободного расцепления 11. К токоведущей шине 5 между измерительным органом 15 и отводящим выводом 7 присоединен первый коммутирующий электрод 17. Второй коммутирующий электрод 18 соединен с аналогичными электродами других полюсов своим концом 19, Оба коммутирующих электрода расположены в нише 20 основания

13. Часть стенки ниши 20, обращенная в сторону подвижного контактодержателя 2, выполнена подвижной в виде поршня 21, являющегося механизмом ускоренного размыкания контактов. С другой стороны ниша

20 плотно закрыта неподвижной изоляционной колодкой 22. В нишу 20 сквозь отверстия в изоляционной колодке 22 введен электрод поджига 23, между которым и вторым коммутирующим электродом 18 подключен индуктор высокого напряжения 24 поджига дуги. Со стороны механизма свободного расцепления 11 дугогасительных камер 14 выключатель закрыт крышкой 25, в прорези которой установлена с возможностью перемещения рукоятка управления 26.

Токоведущие шины 4 и 5 образуют с подвижным контактодержателем 2 П-образный контур, Потребитель 27 включен к фидерному выключателю 28. Близлежащие к подвижному контактодержателю 2 (фиг.3) участки 29 токоведущих шин 4 и 5 образуют с этим контактодержателем петлевые контуры, Выключатель (см. фиг,1) работает следующим образом.

При токах перегрузки сигнал на индуктор высокого напряжения 24 не поступает и выключатель срабатывает традиционным способом за счет расцепления механизма свободного расцепления 11 от расцепителя максимального тока 16.

При этом траверса 9 перемещается вместе с подвижными контактами 1 в отключенное положение, Между подвижными контактами 1 и неподвижными контактами

3 возникают электрические дуги, которые втягиваются в дугогасительные камеры 14, в результате чего и происходит отключение цепи.

При коротком замыкании в цепи, например в потребителе 27 (фиг.5), от выключате5 ля 28 поступает управляющий сигнал на индуктор высокого напряжения 24 и далее на электрод поджига дуги 23, Указанный управляющий сигнал может формироваться и в самом предлагаемом выключателе, на10 пример в его расцепителе максимального тока 16 при достижении током КЗ заданной величины, В обоих случаях индуктор высокого напряжения 24 формирует высоковольтный (1,5 — 2,5 кВ) импульс напряжения, 15 который прикладывается между электродом поджига 23 и вторым коммутирующим электродом 18, На них возникает электрическая дуга, которая поджигает электрическую дугу между первым коммутирующим электродом

20 17 и вторым коммутирующим электродом

18. При перемыкании первого коммутирующего электрода 17 и второго коммутирующего электрода 18 короткой электрической дугой начинается быстрое увеличение тока

25 КЗ через выключатель при одновременном быстром прекращении его в защищаемой цепи. В результате выделения энергии в дуге, горящей на указанных электродах, в нише 20 резко возрастает давление. Под

30 действием этого давления поршень 21 перемещается в сторону подвижного контактодержателя 2 и перемещает его, сжимая контактные пружины 12, в сторону траверсы

9 (фиг.2). При этом между подвижными кон35 тактами 1 и неподвижными контактами 3 возникают электрические дуги, приводящие к резкому ограничению величины тока КЗ.

Если при этом превышается уставка тока срабатывания расцепителя максимального

40 тока 16, то последний вызывает расцепление механизма свободного расцепления 11 и перевод его в положение "Отключено" аналогично тому, как это описано в случае отключения тока перегрузки.

45 Возникающая на электродах 17 и 18 короткая электрическая дуга приводит к прак-. тически мгновенному за 0,7-1 мс шунтированию участка цепи (фиг.5), включающего нижестоящий выключатель 28 и по50 требитель 27. Тем самым снижается воздействие тока КЗ на выключатель 28 и потребитель 27. Поэтому энергия дуги отключения, выделяющаяся в выключателе 28 и джоулев интеграл Si dt как через этот

55 выключатель„так и через потребитель 27, существенно меньше, чем в случае, когда в качестве вышестоящего выключателя используются известные выключатели. Быстрое размыкание контактов данного выключателя поршнем 21, опережающее

1665427 при больших токах КЗ действие механизма свободного расцепления 11, способствует большему токоограничению и уменьшению нагрузок и на сам выключатель, Тем самым расширяется область применения данного выключателя, который может быть применен, например, для защиты тиристорных преобразователей и полупроводниковых модулей с низкой устойчивостью к токам КЗ, а также повышается его коммутационный ресурс при отключении токов КЗ.

Работа варианта выключателя, представленного на фиг.3, отличается некоторыми особенностями.

При токах перегрузки выключатель работает аналогично выключателю по фиг.1.

При токах КЗ в выключателе с электродинамическим устройством для ускорения отброса подвижных контактов (фиг.3,4) на подвижный контактодержатель 2 мостикового типа кроме поршня 21 воздействует повышенное усилие электродинамического отброса от контура, создаваемого взаимодействием тока в шине 4 с участком 29 и током в подвижном контактодержателе 2 с одной стороны и аналогично с другой стороны, В результате обеспечивается более высокое токоограничение, чем в выключателе на фиг.1. Как показывают исследования, с увеличением значения ожидаемого тока КЗ величина энергии дуги отключения в токоограничивающем выключателе растет лишь до определенного значения. В дальнейшем она или остается неизменной или может даже снизиться. Поэтому в выключателе по фиг.3 при перемыкании электрической дугой первых коммутирующих электродов 17 и вторых коммутирующих электродов 18 возникает режим отключения предельновозможного тока КЗ, при котором создаются условия для снижения энергии, выделяемой в выключателе, что повышает ресурс выключателя в таких режимах.

Таким образом, по сравнению с прототипом; данное устройство имеет более ши10

15 щественно мостикового типа, включающая подвижный контактодержатель с контакта20

45 рокую область использования, обеспечивая эффективную защиту различных потребителей и с пониженной устойчивостью к воздействию токов КЗ, преимущественно полупроводниковых преобразователей, а также имеет повышенный коммутационный ресурс при отключении токов К3.

Формула изобретения

Многополюсный автоматический выключатель, содержащий изоляционный корпус, в котором в каждом полюсе установлены контактная система, преимуми и неподвижные контактодержатели с контактами, подводящий и отводящий выводы, дугогасительные камеры, механизм свободного расцепления с рукояткой, расцепитель максимального тока и механизм ускоренного размыкания контактов при коротком замыкании, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения области использования и повышения коммутационного ресурса при коротких замыканиях, он снабжен индуктором высокого напряжения и в каждом полюсе двумя коммутирующими электродами и электродом поджига электрической дуги, расположенным между коммутирующими электродами, в изоляционном корпусе выполнена ниша, часть стенки которой, обращенная в сторону подвижного контактодержателя, выполнена в виде поршня, являющегося механизмом размыкания контактов, первый коммутирующий электрод соединен с отводящим выводом своего полюса, вторые коммутирующие электроды всех полюсов электрически соединены и подключены„к индуктору высокого напряжения, к которому также подключены электроды поджига электрической дуги каждого полюса, причем два коммутирующих электрода и электрод поджига электрической дуги расположены в указанной нише., c>grqg

2б--- = /J . cg

/ Q

Г" 7 с

t) 1

/! ч il 7Л Я . "7 I/ i/ ., 7, 7 » I

/ !

Ф ( 1

1

1665427

t3

29

Т5

21 20 18 79

1665427

Редактор Л,Лашкова

Заказ 2395 Тираж 353 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Г

I !

i

Составитель Н.Косточко

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор М.Демчик

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101