Автоматический выключатель

 

(72) Авторы язо6ретемяя

А. С. Горобец, В. Н. К (54 ) АВТОИАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к электро"технике, в частности к защитным автоматическим выключателям, предназначено для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканиях и токовых перегрузках и может быть использовано, главным образом, для защиты полупроводниковых преобразовательных установок.

Известен автоматический выключатель с электродинамическим отключающим механизмом, который содержит изоляционный корпус, шток, соединенный с подвижными контактами и удерживаемый во включенном положении шариками, входящими в его проточку, алюминиевый диск и катушку (1 ).

Однако недопустимое для полупроводниковых приборов значение тока короткого замыкания, при котором начинается размыкание контактов, а также зависимость момента срабатывания от величины ограничиваемого тока короткого замыкания ограничивает исполь. зование данного устройства.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигае-, мому эффекту является автоматический выключатель, который содержит корпус, дугогасительную камеру, механизм включения в виде штока, один конец которого взаимодействует с защелкой, контактную систему в виде подвижных и малоподвижных контактов и электромагнитный расцепитель (2).

Оттягивание малоподвижного контакта в процессе отключения позволяет сократить собственное время срабаты" вания выключателя до 4 мс, причем момент размыкания контактов не зависит от величины тока короткого замыкания благодаря использованию электромагнитного расцепителя независимого возбуждения. Такой автоматический выключатель применим для ограничения ударной волны тока короткого замыкания, однако для надеж

3 90209 ной защиты полупроводниковых преобразователей как при коротких замыканиях, так и при всевозможных токовых перегрузках требуются а втомат ические выключатели, обеспечивающие время отключения не более 2 мс.

Цель изобретения - повышение быстродействия автоматического выключателя.

Указанная цель достигается тем, Что в автоматическом выключателе защелка выполнена в виде пластины, закрепленной шарнирно на оси и служащей одновременно якорем электромагнит ного -расцепителя,упомянутая пластина 1% выполнена с отверстием, в котором размещен шток механизма включения, который снабжен подвижной втулкой, размещенной на штоке, и шарнирно-рычажным механизмом, с помощью которого под- 20 вижные контакты соединены с упомянутой подвижной втулкой.

На фиг. 1 изображен .выключатель в отключенном состоянии; на фиг. 2то же, во включенном состоянии. 2$

Автоматический выключатель содержит корпус 1, дугогасительную камеру 2, механизм включения с защелкой, электромагнитный расцепитель и контактную систему. 30 с

Механизм включения состоит из штока 3, на одном конце которого расположена отключающая пружина 4, а на другом - защелка, выполненная в виде пластины 5 с отверстием для прохож- з дения и фиксации штока, неподвижной опоры 6 и пружины 7. Опорная втулка

8, принадлежащая корпусу, ограничивает ход штока 3 при отключении. Кроме того, на штоке имеются неподвижная

9, упорная 10 втулки и подвижная втулка ll, соединенная посредством шарнирно-рычажного механизма 12.с подвижными контактами 13 одной контактной цепи, снабженными контактными элементами 14. Подвижные контакты снабжены пружинами 15 контактного нажатия. Контактная система,, кроме подвижных контактов 13, включает в себя малоподвижный контакт 16 с контактны-. ми элементами, снабженный дугогаси" тельными рогами 17. Контакт 16 перемещается s направляющих 18 корпуса 1.

Элект рома гнит ный ра сцепит ель представляет собой электромагнит 19 независимого возбуждения, якорь которого одно временно я вляет ся пласт и ной 5 защелки. Токопровод к подвижным кон9 4 тактам осуществляется с помощью шин

20.

Автоматический выключатель работа ет следующим образом.

При разомкнутых контактах 13 (фиг.1) шток 3 находится в крайнем нижнем по. ложении, зафиксированном опорной втулкой 8, отключающая пружина 4 находится в свободном состоянии. При прямолинейном движении штока 3 от любого привода в направлении, укаэанном на чертеже стрелкой, с помощью неподвижно сидящей на нем втулки 9 происходит сжатие отключающей пружины 4 и одновременный выбор зазора Д между упорной 10 и подвижной 11 втулками, а также зазора с между неподвижно сидящей на штоке 3 втулкой 9 и подвижной втулкой 11. 8 результате движения штока 3 упорная втулка 10 сдвигает подвижную втулку 11, которая перемещает рычаги 12 и переводит их через нейтральное положение. Последующее движение подвижных контактов

13, рычаroв 12 и подвижной втулки 1! ,происходит под действием моментов, создаваемых пружинамй контактного нажатия 15, с возрастающей скоростью.

При движении штока 3 происходит поворот пластины 5 вокруг неподвижной опоры 6 под действием пружины 7.

Поворот осуществляется за счет сил трения между поверхностью штока 3 и прилегающими к ней кромками пластины 5.

При взаимно перпендикулярном положении штока 3 и пластины 5 силы трения минимальны и не препятствуют движению штока, при остановке или обратном движении штока происходит

"мертвый" захват штока пластиной 5 под действием пружины 7.

При замкнутых контактах (фиг. 2), шток 3 находится в крайнем верхнем положении, зафиксированном пластиной

5 защелки, отключающая пружина 4 сжата, причем усилие сжатой пружины уравновешено усилием защелки. Любое превышающее допустимое увеличение тока в защищавмой цепи приводит к появлению сигнала от схемы, следящей за изменением тока. Сигнал поступает на электромагнит 19 независимого возбуждения. Якорь электромагнита, который одновременно является пластиной 5 защелки, поворачивается, и происходит освобождение штока 3.

Отключающая пружина 4, разжимаясь, 902099 ударяет подвижную втулку 11, движение которой через рычаги 12 воздейст вует на подвижные контакты 13, которые с требуемой скоростью размыкаются. Изменение положения рычагов 12, а именно приближение к углу 180+ между ними, позволяет увеличить отключающее усилие при уменьшении усилия отключающей пружины 4. Нажатие ,в токовых шарнирах осуществляется с помощью пружин 15 ° Токоподвод к подвижным контактам 13 может быть осуществлен не только с помощью токовых шарниров, но и через гибкое соединение. Подвижная втулка 11 и рычаги 12 для обеспечения изоляции выполняются из пластмассы..

Малоподвижный контакт 16 обеспечивает надежный контакт во включенНом положении при возможном неравномерном износе контактных элементов и неточностях, допущенных при их изготовлении.

Отключающая пружина 4 может быть

25 не только цилиндрическои, но также рессорной или торсионной.

Использование в предлагаемом вь ключателе отключающего элемента в виде пружины, а не электромагнита, обеспечивает повышение скорости разведения контактов по мере увеличения расстояния между ними, что способствует уменьшению как собственного времени срабатывания выключателя, так и вре0 мени гашения дуги. 35

Применение предлагаемого автоматического выключателя для защиты полупроводниковых преобразователей устройств обеспечивает надежное отключение защищаемой цепи при коротких за<6 мыканиях и всевозможных токовых crepe грузках благодаря высокому быстродей, ствию выключателя,а также позволяетзначительно снизить габариты преобразовательных устройств. формула изобретенил

Автоматический выключатель, содержащий корпус,дугогасительную камеру, механизм включения в виде штока, один конец которого взаимодействует с защелкой, электромагнитный расце>питель и контактную систему в виде малоподвижного и подвижных контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия выключателя, защелка выполнена в виде пластины, закрепленной шарнирно на оси и служащей одновременно якорем электромагнитного расцепителя, упо" мянутая пластина выполнена с от верстием, в котором размещен шток механизма включения, который снабжен под" вижной втулкой, размещенной на штоке, и шарнирно-рычажным механизмом, с по" мощью которого подвижные контакты соединены с упомянутой подвижной втул кой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов P. С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. H., "Энергия", 1970, с. 192-193.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2749152/07, кл. H 01 Н

77/10, 1979 (пРототип).

902099 (7

Корректор С. @смак

Подписное

Составитель Н. Глеклер

Редактор Л. Пчепинская Техреду M. Tenep

Заказ 12397/63 Тираж 757

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035 Москва Ж-35 Paymcxas наб. 8. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4