Автоматический выключатель
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 558323
Союз Советсних
Социалистических
Рестгублик т
1
1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 18.06.75 (21) 2145796/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.05.77. 1э1оллстепь М 18
Дата опубликования описания 14.06.77 (51) М. Кл.- "Í 01Н 73, 38
Гасударствеииый комитет
Совета й1инистрав СССР
Il0 делам иаоеретеиий и вткрытий (), ) Ут1,К 621.316 -7 (088.8) (72) Авторы изобретения
К. К. Намитоков, В. Г. Брезинский и В. Н. Терешин (71) Зая витель (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЪ|КЛЮЧATÅËÜ
Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности к автоматическим выключателям.
Известны автоматические токоограничивающие выключатели с высокой коммутационной способностью с использованием электродинамических сил, воздействующих непосредственно на контакты или на механизм свободного расцепления (1).
Известны также селективные автоматические выключатели с электродинамическими устройствами.
Наиболее близким к данному устройству является автоматический выключатель, состоящий из оболочки, дугогасительной системы, расцепителей максимального тока, механизма управления и контактной системы, неподвижный контакт которой снабжен электродинамическим токоограничптелем в виде двойного витка (2). 20
Однако в этом выключателе невозможно совместить такие функции защиты, как токоограничение и селективность.
Для обеспечения, селективной защиты без увеличения контактного нажатия в предлагае- 25 мом выключателе с токоограничителем в виде двойного витка этот токоограничитель снабжен противодействующим устройством, создающим усилие, величина которого ограниченно зависит от тока зашищаемой цепи. 30
Действие выключателя основано на том, что электродпнамическис силы, отталкивающие контакты, до определенной величины тока компенсируются другими силами. Этими силами могут быть сила механического сжатия пружины, поджимающей малоподвижный контакт, сила электромагнитного притяжения, магнитоэлектрическая сила, сила магнитострикционных деформаций.
Увеличение силы механического сжатия пружины неприменимо, так как прп этом возрастает величина контактного нажатия, что приводит к повышенному механическому износу контактов и необходимости увеличения размеров механизма включения.
Применение устройств, использующих силы, обусловленные магнитным полем тока, обеспечивает сохранение в большей или меньшей степени величины контактного нажатия с увеличением тока до определенных пределов.
Электромагнитная сила пропорциональна квадрату намагнпчивающего тока на линейном участке кривой намагничивания и первой степени на участке насыщения. Таким образом, на участке насыщения электродпнамическая сила отброса контактов возрастает с током быстрей электромагнитной силы, обеспечивая возможность токоограничения при одинаковом изменении тока электромагнита и тока электродтшамичсской цстлп. Однако
558323
НРИМснЕНИс ЭЛЕКтРОМНГНИтНОГО I СТРОЙСтва НЕрационально из-за инерционности процесса намагничивания.
Магнитоэлектрическая сила пропорционалы!а первой степени тока в широком диапазоне его изменения, что также обеспечивает возможность токоограничения. Но инерционность процесса и применимость только прн постоянном токе исключают возможность использования магнитоэлектрического устройства.
Наиболее широкие возможности дает использование усилия, создаваемого магнитострикцнопнымн деформациями. Поскольку магнитострпкциопные деформации нсразделп)!I! с процессом намагн)!1!ихван!!я, устройство с магннтострикционным элементом малоинерцнонно, а линейная зависимость магнитострикционных деформаций Or тока на участке до насыщения и сохранение неизменным максимальных деформаций при дальнейшем увеличении тока создают возможность токоограничения.
Магнитострикционный элемент может быть выполнен в виде биметаллической пластины с компонентами из материалов с противоположными знаками коэффициентов магнитострнкции.
Увеличение чувствительности магнитострикционного биметаллического элемента может быть достигнуто последо!вательным соединением У-образных звеньев.
С целью упрощения конструкции для намагничивания магнитострикционного элемента рационально использовать часть электродинамического токоограничителя, пропустив проводник или проводники с одинаковым направлением тока через отверстие в магнитострикционном элементе.
На черте>ке схематически показан один из возможных вариантов предлагаемого устройства.
Неподвижный контакт 1 автоматического выключателя снабжен электродинамическим токоограничителем, выполненным в виде двойного витка 2, который оканчивается с одной стороны отверстием для зажима главной цепи, с другой — контактом 1. Средняя часть
3 двойного витка 2 допускает перемещение относительно оси 4. Неподвижный ко|нтакт 1 прижимается к подвижному контакту 5, враща!ощемуся вокруг оси 6 под действием механизма свободного расцепления.
При определенной величине тока маи!итострикционные силы достигают насыщения. Таким образом, при малых значениях тока короткого замыкания действуют преимущественно магнитострикционные силы, и с увеличением этого тока увеличиваются электродинамические силы. Магнитострикционные и электродинамические силы действуют в противоположные стороны. Если магнитострикционные силы прижимают подвижный и неподвижный контакты друг к другу, то электродинамические силы стремятся отбросить непод5
)5
BI1>HHI;iII i uHTaIiT 1 GT подвнжH0sa контакта 5
Следовательно, при значениях тока короткого замыкания до некоторого значения тока, при котором наступает равенство этпх сил, предлагаемсм ы и автоматический выкл кгч атель м O>I
1 н 5. При дальнейшем увеличении тока короткого замыкания электродинамические силы отороса контакта возрастают пропорционально квадрату тока, в то время как силы сжатия этих контактов остаются неизменнымн, и нри определенном токе короткого замыкания неподвижный контак! 1 Оудет Оторошен от подви>кного контакта 5. Причем неподвижный контакт 1 при своем движении преодолевает и силу упругости мап|итострикционного элемента 8, который в начальный момент движения контакта 1 деформируется до тех пор, пока упор 9 не выйдет из зацепления с винтом 10. Контакт 1 отбрасывается.
При отбросе неподвижного (малоподвижного) контакта 1 он воздействует на механизм свободного расцепления, который вызывает отключение автоматического выключателя. Возникающая в результате отброса контактов электрическая дуга огра ничивает нарастание тока короткого замыкания. Пока дуга не погаснет, неподвижный контакт 1 удерживается электродинамическими силами в отведенном от контакта 5 положении. Этого времени оказывается достаточно для того, чтобы механизм выключился и в результате срабатывания отвел под вижный контакт 5, повернув его вокруг оси 6. Электрическая цепь надежно размыкается, а неподвижный (малоподвижный) контакт 1 занимает первоначальное положение. Во включенном положении автоматического выключателя нажатие на контакты производится пружиной 7 и магнитострикционной силой при наличии тока.
Формула изобретения
1. Лвтоматический выключатель, содержащий неподвижный контакт, снабженный электродинамическим токоограничителем, выполненным в виде двойного витка токоведущей шины, отличающийся тем, что, с целью обеспечения селективной защиты без увеличения усилия контактного нажатия, выключатель снабжен дополнительным устройством, создающим усилие на неподвижном контакте, ограниченно зависящее от тока в токоведущей шине и направленное противоположно усилию электродинамического токоограничителя.
2. Выключатель по п. 1, отличающийс я тем, что дополнительное устройство выпол нено в виде магнитострикционного элемента.
Выключатель по и. 2, отличающийся тем, что магнитострикционный элемент выпол558323
;ф 7Я Я5ЯР
Составитель 1О. Макарычев
Техред М. Семенов Корректор Т. Добровольская
Редактор И. Шейкин
Заказ 1255/17 Изд. № 457 Тираж 992 Подписное
1111ИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К-35, P;>yr»c> наб., и, 4/5
Trrrrr>rj>ar)>. ир. С>п>> >.оиа, 2 нен в внпе оимсталличсской пластины с коэффициента>ми магнитострикц11и противополохк ных знаков.
4. Выкл;очатель по п. 3, отл и ч а и щи и ся тем, >т<> магнптострикционный элемент ооразова и нослсдоватсльнымп У-образными звегпями.
5. Выключатель по пп. 3, 4, о т л и ч а ю1ц и и с я тем, что, магнитострикционный элемонт выполнен с отверстиями через которые прон ьцень1 витки электродинамического токоогр аничителя.
Источники информации, принятые во вни5 мание прп экспертизе
1. Патент ФРГ № 1286185, кл. 21 " 68/01, 1969.
2. Авторское свидетельство № 266172, М, Кл. - Н 01Н 73/38, 1971 (прототип).
