Быстродействующий выключатель
Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре. Техническим результатом является упрощение конструкции. Быстродействующий выключатель содержит подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, соединенного с подвижным контактом, отключающую пружину и пружину контактного нажатия, при этом магнитопровод и удерживающий якорь установлены на общей неподвижной оси с возможностью вращения вокруг нее, пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом, а отключающая пружина связана с удерживающим якорем. Выключатель снабжен установленным неподвижно якорем свободного расцепления, а магнитопровод - магнитопроводящим элементом, выполненным в виде продолжения тела магнитопровода, составляющим совместно с якорем свободного расцепления дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором, при этом момент силы в дополнительном рабочем зазоре, воздействующий на магнитопровод относительно неподвижной оси, направлен против момента силы, создаваемого пружиной контактного нажатия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного и переменного тока.
Известны быстродействующие выключатели со свободным расцеплением, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого током удерживающей катушки, и отключающиеся при уменьшении указанного магнитного потока [Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М. - Л., "Энергия", 1964 г., стр.42-43, стр.44-47]. Якорь электромагнита и подвижный контакт имеют между собой жесткую связь. Включение выключателя осуществляется рычагом, обеспечивающим приближение полюсов электромагнита вплотную к якорю, в то время как удерживающая катушка, расположенная на магнитопроводе электромагнита, постоянно находится под напряжением. Наличие трения между якорем и магнитопроводом электромагнита снижает надежность и уменьшает срок службы выключателя, а для воздействия на рычаг включения выключателя требуется значительный по мощности привод, способный растягивать пружину контактного нажатия.
Наиболее близким к патентуемому выключателю является автоматический быстродействующий выключатель по патенту РФ №33261 на полезную модель [МПК Н01Н 77/00, публ. 10.10.2003, бюлл. №28 (III)].
Этот выключатель содержит подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, отключающую пружину и пружину контактного нажатия. Удерживающий якорь соединен с подвижным контактом. Отключающая пружина связана с удерживающим якорем, а пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом и расположена между механизмом включения и магнитопроводом. Магнитопровод с удерживающим якорем установлены на общей неподвижной оси.
Основной недостаток такой конструкции состоит в том, что необходимо иметь механизм включения для приведения выключателя во включенное положение. Это значительно усложняет как конструкцию самого выключателя, так и управление выключателем.
Задачей изобретения является разработка более простого и компактного выключателя.
Технический результат, который достигается изобретением, состоит в исключении в конструкции выключателя механизма включения.
Сущность изобретения заключается в быстродействующем выключателе, содержащем подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, соединенного с подвижным контактом, отключающую пружину и пружину контактного нажатия, при этом магнитопровод и удерживающий якорь установлены на общей неподвижной оси с возможностью вращения вокруг нее, пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом, а отключающая пружина связана с удерживающим якорем. Согласно изобретению в выключатель введен установленный неподвижно якорь свободного расцепления, а магнитопровод снабжен магнитопроводящим элементом, выполненным в виде продолжения тела магнитопровода, составляющим совместно с якорем свободного расцепления дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором, при этом момент силы в дополнительном рабочем зазоре, воздействующий на магнитопровод относительно неподвижной оси, направлен против момента силы, создаваемого пружиной контактного нажатия.
Наличие дополнительного рабочего зазора позволяет обеспечить предвключенное положение выключателя, за счет чего появляется возможность подачи включающего тока большой величины, чтобы создать усилие для притягивания удерживающего якоря к магнитопроводу. За счет этого отпадает необходимость в механизме включения.
В частном случае выполнения выключателя магнитопровод выполнен S-образной формы, удерживающий якорь и якорь свободного расцепления расположены напротив продольных перемычек магнитопровода диагонально относительно друг к другу, а неподвижная ось расположена около средней поперечной перемычки магнитопровода со стороны расположения удерживающего якоря.
Изобретение поясняется примером выполнения.
На фиг.1 схематично изображен патентуемый выключатель в отключенном положении; на фиг.2 - то же самое в предвключенном положении; на фиг.3 - то же во включенном положении.
Быстродействующий выключатель содержит подвижный 1 и неподвижный 2 контакты, магнитопровод 3 с катушкой 4. Магнитопровод 3 выполнен в виде буквы S, напротив одной из его продольных перемычек расположен удерживающий якорь 5. Магнитопровод 3, катушка 4 и якорь 5 составляют электромагнит выключателя. Удерживающий якорь 5 и магнитопровод 3 установлены на неподвижной оси 6, которая расположена около средней поперечной перемычки магнитопровода 3 со стороны расположения удерживающего якоря 5. Диагонально по отношению к удерживающему якорю 5, напротив второй продольной перемычки магнитопровода 3, расположен установленный неподвижно якорь свободного расцепления 7. Якорь свободного расцепления 7 вместе с введенным магнитопроводящим элементом 8 магнитопровода 3 образуют дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором 9. С удерживающим якорем 5 связана отключающая пружина 10, а с магнитопроводом 3 связана пружина контактного нажатия 11. Во всех рабочих положениях момент, создаваемый пружиной контактного нажатия 11, больше момента, создаваемого отключающей пружиной 10. Для остановки удерживающего якоря 5 и магнитопровода 3 в крайних положениях служат упоры 12 и 13. Конструктивно для удерживающего якоря 5 в притянутом положении выполнено плотное прилегание к магнитопроводу 3, а якорь свободного расцепления 7 в притянутом положении прилегает к магнитопроводу 3, снабженному магнитопроводящим элементом 8, с зазором. Ток главной цепи протекает через подвижный 1 и неподвижный 2 контакты во включенном положении выключателя. Катушка 4 питается от вспомогательных цепей и управляется схемой управления выключателем.
Выключатель работает следующим образом.
В отключенном положении (фиг.1) через катушку 4 магнитопровода пропускают включающий ток большой величины. Под действием электромагнитных сил приходят в движение магнитопровод 3 и удерживающий якорь 5. В связи с тем, что величина дополнительного рабочего зазора 9 выполнена значительно меньшей, чем рабочий зазор удерживающего якоря, сначала магнитопровод 3 притягивается к якорю свободного расцепления 7, а затем якорь 5 притягивается к магнитопроводу 3, снабженному магнитопроводящим элементом 8. Выключатель становится в предвключенное положение, как это показано на фиг.2. Это необходимо для того, чтобы контакты 1 и 2 выключателя не замыкались, пока по катушке 4 протекает включающий ток большой величины, так как если в главной цепи уже имеется короткое замыкание, то выключатель не сможет сработать на отключение с нужным быстродействием. Далее катушка 4 переводится на меньший по величине удерживающий ток. Поскольку магнитопровод 3 прилегает к якорю свободного расцепления 7 с зазором, магнитопровод 3 не может оставаться притянутым к нему за счет удерживающего тока. Под действием пружины 11 магнитопровод 3 с притянутым к нему удерживающим якорем 5 и подвижным контактом 1 переходят во включенное положение, пережимая отключающую пружину 10, как это показано на фиг.3. Удерживающий якорь 5 готов к немедленному отрыву от магнитопровода 3. Зазор b (фиг.3) необходим для гарантированного замыкания контактов 1 и 2 на случай их износа.
Для отключения выключателя необходимо прервать удерживающий ток в катушке 4. При этом под действием пружин 10 и 11 магнитопровод 3 и удерживающий якорь 5 с подвижным контактом 1 перейдут в отключенное положение (фиг.1).
Благодаря указанным конструктивным отличиям создан простой, компактный, надежный в работе и удобный в эксплуатации быстродействующий выключатель.
1. Быстродействующий выключатель, содержащий подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, соединенного с подвижным контактом, отключающую пружину и пружину контактного нажатия, при этом магнитопровод и удерживающий якорь установлены на общей неподвижной оси с возможностью вращения вокруг нее, пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом, а отключающая пружина связана с удерживающим якорем, отличающийся тем, что в него введен установленный неподвижно якорь свободного расцепления, а магнитопровод снабжен магнитопроводящим элементом, выполненным в виде продолжения тела магнитопровода, составляющим совместно с якорем свободного расцепления дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором, при этом момент силы в дополнительном рабочем зазоре, воздействующий на магнитопровод относительно неподвижной оси, направлен против момента силы, создаваемого пружиной контактного нажатия.
2. Быстродействующий выключатель по п.1, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен S-образной формы, удерживающий якорь и якорь свободного расцепления расположены напротив продольных перемычек магнитопровода диагонально относительно друг к другу, а неподвижная ось расположена около средней поперечной перемычки магнитопровода со стороны расположения удерживающего якоря.
