Автоматический выключатель

(19) (11) Н 730 51 5 Т В Е ННЫ й КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯСССР СУДА ИЗО И ГКН ЕНИЯ ЗС САН ТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТ ерии А 79(71) Ставропольское специальное конструкторско-технологическое бюро низковольтной аппаратуры(56) Дзежбицки С Вальчук Е, Токоограничивающие выключатели переменного тока, Л,:Энергоиздат, 1982, с, 60, рис, 3-10.Выключатели автоматические с Е1000. Каталог. Болгария,Автоматический выключатель ВА 51-31,фиг, 1. ТУ 16-641.002-83.(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение надежности работы, повышение точности и упрощение конструкции и калибровки. Отличительной особенностью выключателя является то, что клапан (К) 22 якоря (Я) 21 снабжен сквозным отверстием 26, площадь которого меньше площади сечения сердечника С(16). а ось смещена относительно оси С 16, выполненного с выступом 17, высота которого больше расстояния между С 16 и К 22, хвостовик 23 Я 21 разделен на две ветви - ударную 25 и центрирующую 24, Скоба магнитопровода 7 в одной ветви 25 снабжена немагнитным1707645 2 р Л,Гратилло ктор Т,Палий иэводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 аз 269ВНИИПИ г. ВСоставитель В.КоносовТехред М,Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/51707645 торцовым упором 11 для Я 21 и образует с К 22 немагнитный зазор, а в другой ее ветви 24 размещена стальная возвратная пружина 15, соединяющая скобу магнитопровода 7 с К 22 как магнитный шунт, Центрирующая ветвь 24 хвостовика Я 21 заходит в стальную возвратную пружину 15 и экранирче-ся ею от скобы магнитопровода 7. Наклон Я 21 с С Изобретение относится к электр, технике, в частности к автоматическим выключателям.Цель изобретения - повышение надежности Работы, повышение точности и упрощение конструкции и калибровки с одновременным снижением потребляемой мо щ нос ти.На фиг, 1 представлен предлагаемый автоматический выключатель, общий вид; на фиг, ". - электромагнитный максимальный расцепитель тока после установления и фиксации подгибом хвостовика немагнитного торцового упора наклона якоря к сердечнику и ссответствующего наклона усилия возвратной пружины, исходное положение; на фиг. 3 - то же, после уста эвления и фиксации подгибом хвостовика дополнительного немагнитного торцового упора наклона моря к сердечнику и соот.етс 1 вующего наклона усилия возвратном пружины, исходное положение, вид сверху, на фиг, 4 - то же, в корпусе выключателя, исходное погано,ение, вид сбоку, ьа фиг. 5 - то же, при срабатывании в момент разворота ударной ветвью хвосговика якоря фиксатора защелки зацепления и освобождения рычага механизма свободного расцепления; на фиг. 6 - то же, при срабатывании в мме- эамыаниа якоря с сердечником вид:-ерху на фи - тс ж, при срабатывании в момент замыкания якоря с сердечн т.ом, вид снизу; на фиг, Р и 9 - то же, подгибом хвостовика немагнитного торцового упора фиксированы наклоны якоря к сердечнику, отличэющие;я по величине от предусмотренного наклона в пределах допуска, исходное положение; на фиг, 10 - тяговые характеристики электромагнитных максимальных расцепителей тока автоматических выключателей предлагаемого и известного, выражающие зависимость усилия, раэвиваемото клапаном. от количества ампер-витков при одинаковых токовых катушках и рабочих зазорах по оси сердечника; на фиг. 11 - то же, выражающие зависимость усилия, развиваемого клапаном,16 устанавливается и фиксируется подгибом хвостовика 12 немагнитного торцового упора 11. При этом выступ 17 С 16 заглубляется в сквозное отверстие 26 К 22 и образует по поверхности заглубления воздушный зазор, по величине не превосходящий расстояние между сердечником и клапаном. 2 з.п. ф-лы, 11 ил. при токе нагрузки, превышающем уставку по току срабатывания в 1,2 раза (672 АЮ). от величины рабочего зазора.Тяговые характеристики обоих расце-пителей сняты экспериментально при оди. наксаых токовых катушках и нагрузках, Усилия пр;тяжения клапанов к сердечникатл эамерялись на одном расстоянии от их точек опор .,Пре;,ат .мый автоматический выклЮ- ча - .ь содержит (фиг, 1) в изоляционноморлусе 1 гас 1; е 1, но-контактный механизм 2, приес;,нт.механизм 3 свободного расцегиен-. Л, катер . защелки зацепления, т " 1 овог 1.,;5 дм"фаллический расцепи. тель 5 и электромагнитный максимальный рь ц.",ьфтсо б тола, включающий скобу магн 1 эл она " с двум т ветвями 8 и 9, эаканчмьающлмися сооветствечно торцом 10 с оп ", и 1 еим немагнитным торцовым у-омм 1 с ха.зстсвт;ком 12 и торцом 13. ра.,д. ен,ым пазом 14 с возвратной стальной г ружинои 15 в ветвк 8, сердечник 16 с выступом 17 и токовой катшкой 18, концы 19 проводов которой заведены е прорези 20 четьи 9, жс.кс закрепленный на скобе магнитопровсда 7 между ее 1 ьями 8 и 9 плоский якорь в сборе, находящийся на дополнительном нематни-ном торцовом упоре 11, и стальной, соединяющий как; агнитный шунт якорь 21 с днол пазэ 14 ружины 15 наклонно относительно сердечника 16. образуя в обеих ветвях 8 и 9 скобы магнитопровода 7 с их торцами 10 и 13 неманитные зазоры А.и В, выполненные рычагом с клапаном 22 и хвостовиком 23 с двумя ветвямицентрирующей 24, уходящей в возвратную стальную пружину 15, как в магнитный экран от стенок паза 14, и ударной 25, взаимодействующей с фиксатором 4 защелки зацепления, имеющей два отверстия 26 и 27 в клапане 22 для пропускания выступа 17 сердечника 16 и для пропускания хвостовика 12 дополнительного немагнитного торцового уора 11,Электромагнитный максимальный расцепитель 6 тока торцами боковых устано 5 10 15 20 25 30 35 40 4550555 10 15 20 25 30 35 40 45 вочных прорезей 28 в ветвях 8 и 9 скобы магнитопровода 7 свободно лежит на нижних ступенях 29 двухступенчатых уступов 30 корпуса 1, предотвращающих его смещение,Рабочий ход С якоря 21, равный воздушному зазору между клапаном 22 якоря 21 и торцом сердечника 16 (расстояние от торца сердечника до клапана в воздушном зазоре между ними замеренное по оси сердечника 16), соответствующее ему усилие возвратной стальной пружины 15, противодействующее движению клапана 22 якоря 21 к сердечнику 16, и заглубление выступа 17 сердечника 16 в сквозное отверстие 26 клапана 22 определяют уставку по току срабатывания, которая устанавливается и фиксируется у электромагнитного максимального расцепителя 6 тока предложенного выключателя вне корпуса выключателя (либо в выключателе) подгибом хвостовика 12 немагнитного торцового упора 11, При этом клапан 22 якоря 21 образует мерный воздушный зазор О с выступом 17 сердечника 16 по поверхности заглубления, а центрирующая ветвь 24 хвостовика 23 якоря 21 - зазор Е с дном паза 14, причем воздушный зазор О не превосходит по величине расстояние от торца сердечника 16 до клапана 23, а зазор Е может превосходить зазор А незначительно (фиг, 2 и 3),Электромагнитный максимальный расцепитель тока фиксируется жестко в положении, принятом им на двухступенчатых уступах 30 в корпусе 1 поджатием скобы магнитопровода 7 крышкой выключателя 31 при зат.:.ге крепления 32 крышки, при этом остается зазор якоря 2 1 с корпусом 1 и крышкой 31 выключателя. ограничивак ций :оковое смещение якоря 21 при сближении с сердечником 16 (фиг, 4), Автоматический выключатель работает следующим образом.Выстад-ение устаеки по току срабатывания электромагнитного максимального расцепителя 6 тока может осуществляються как в выключателе, так и вне выключателя. Отвертку или иной инструмент прижимают к хвостовику 12 дополнительного немагнитного торцового упора 11 и подгибают его неупругим изгибом в направлении выступа 17 сердечника 16. Свободный конец хвостовика 12, упираясь в клапан 22, разворачивает якорь как одноплечий рычаг, сидящий на дополнительном немагнитном торцовом упоре 11, и сжимает возвратную пружину 15, При этом выступ 17 сердечника 16 заглубляется в сквозное отверстие 26, Мерностью неупругого изгиба хвостовика 12 дополнительного немагнитного торцового упора в направлении сердечника 16 служит заглубление выступа 17 в сквозное отверстие 26 клапана 22, изгиб хвостовика проводят до полсжения, при котором кромки торца высту 1 а 17 находятся в пределах толщины клапана 22 (фиг. 2-4).После прекращения неупругого подгиба и снятия отвертки с хвостовика 12 он продолжает, упираясь в клапан 22, удерживать якорь 21 в установленном положении, при котором сердечник 16 и его выступ 17 образуют с клапаном 22 якоря 21 воздушные зазоры: С, равный рабочего ходу якоря, и О, меньший расстояния от торца сердечника 16 до клапана 22.Таким образом, единым процессом не- упругого подгиба хвостовика 12 дополнительного немагнитного торцового упора 11 устанавливаются и фиксируются рабочий ход С якоря 21. усилие возвратной пружины 15, воздушный зазор О между заглубленным выступом 17 сердечника 16 и клапаном 22, которые конструктивно обеспечивают заданную уставку по току срабатывания при необходимом числе ампер-витков токовой катушки,На практике установление мерного эаглубления выступа 17 в сквозное отверстие 26 клапана 22 неупру;им изгибом хвостовика 12 может привести к результату, при котором кромки торца выступа 17 выходят за толщину клапана 22 в одну или доугую сторону (фиг. 8 и 9). При выходе кромок торца выступа 17 иэ клапана 22 на величину, не превышающую 1/2 толщины клапана (фиг, 8), рабочий ход С якоря 21 уменьшается, однако уставка по току срабатывания электромагнитного максимального расцепителя тоха остается прежней, так как усилие притяжения якоря 21 в направлении срабатывания при конкретной установившейся величине тока нагрузки не возрастает из-эа увеличения зазора О сжатия пружины и появления усилия притяжения клапана 22 к кромке торца выступа 17 в направлении, препятствующем срабатыванию.Выход кромки торца выступа 17 иэ клапана 22 в другую сторону(фиг. 9) на величину, не превышающую 1/2 толщины клапана 22, увеличивает рабочий ход С якоря 21 и образует зазор С между кромкой торца выступа 17 и клапаном 22, В этом случае уставка по току срабатывания остается прежней (или может незначительно снизиться), так/как зазор С = О, уменьшаются противодействующее усилие пружины и потери магнитного потока в заглублении.В цепи защищаемого энергоприемника при токе нагрузки, проходящем по намагничивающей катушке 18 и не превышающем0,8 уставки по току срабатывания, силы магнитного притяжения клапана 22 якоря 21 к выступу 17 сердечника 16 меньше усилия возвратной пружины 15, препятствующей их сближению. Электромагнитный максимальный расцепитель 6 тока остается в исходном состоянии, якорь 21 наклонен относительно сердечника 16 и как одноплечий рычаг лежит на ребре немагнитного торцового упора 11 и стальной возвратной пружине 15, усилием которой поджат к хвостовику 12 дополнительного немагнитного торцового упора 11 до соприкосновения кромки отверстия 27 с внутренней гранью хвостовика 12 и наружной поверхности клапана 22 со свободным концом хесе:товика 12, Усилия магнитного притяжения клапана 22 якоря 21 к торцу сердечника 16 (зазор С), к торцам ветвей 8 и 9 (зазоры А и В) - скобы магнитопроеода 7, торца центрирующей ветви 24 хеостоеика 23 - к дну паза 14 (зазор Е) в сумме значительно меньше усилия притяжения клапана 22 к выступу 17 (зазор О) (фиг, 1 - 4),Ток е защищаемой цепи, проходящий по намзгничутвающей катушке 18. достиг 0,8 устзеки по току срабатывания и продолжает нарастать. Рабочий магнитный поток (зазор О) концентрируеся на кромке выступа 17 сердечикэ 16 и распределяется по обеим ветвям 8 и ": саоС г магнитопровода 7 раеномерно, так хек сопротивления магнитных цепей обеих еете;й близки по величине изза нал чга е одно ветви 9 дополнительного немагнитного торцового упора 11 воздушного зазора В меукду клапаном 22 и торцом ветви 9, а в другой ветви 8 в пазу 14 - стальной возвратной пружины 15, ссединяющей ее с клапаном 22 как магниту ый шунт.Так как через воздушный зазор 0 про- ХС лИт рабОЧИй МгГНИтЧЫй ПОТОК ГО МЕНЬШЕ расстояния между торцом сердечника 16 и лапаном 22,. а через зазоры А, В, С и Е - тплько час ь его то наибольшее усилие притяжения сбеспечиваетса между кромкой эаглубленного выступа 17 и клапаном 22, превысив усилие возвратной пружины 15, оно определяет трогание якоря 21, отход его клапана 22 от свободного конца хвостовика 12 дополнительного немагнитного торцового упора 11, Составляющая усилия притяжения клапана 22 к заглубленному выступу 17 направлена вдоль клапана 22, что оставляетякорь 21 поджатым, сохраняет соприкосно.еение кромки прямоугольного отверстия 27 с внутренней гранью хвостовика 12 и обуславливает перемещение якоря 21 только по дуге окружности (фиг. 5).После трогания якоря 21 воздушные заторы А. В, С н Е уменьшаются, суммарноеПредложенный автоматический выключатель позволяет рационально использовать распределение магнитного потока и усилия притяжения якоря при работе электромагнитного максимального расцепителя тока, что влечет эа собой повышение надежности защиты, обеспечение стабильности времятокоеых характеристик срабатывания и несрабатывания и снижение потребляемой мощности 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 силие притяжения клапана возрастает незначительно, так как увеличиваются зазор О, усилие возвратной пружины 15 и доля магнитного потока. не участвующая в притяжении (магнитный поток по поверхности заглубления), Однако якорь 21 продолжает двигаться к сердечнику 16, так как рост тока, величины и доли рабочего магнитного потока в зазоре С между торцом сердечника 16 и клапаном 22 и силы притяжения клапана 22 к сердечнику 16 более крутой, чем рост усилия возвратной пружины 15, По мере г риближения якоря 21 к сердечнику 16 зазор 0 продолжает расти, а магнитный поток торец сердечника 16 - клапан 22 становится определяющим, выступ 17 сердечника 16 выходит эа пределы толщины клапана 22. цен-рирующая ветвь 24 хеостоеика 23 якоря 21 входит в паз 14, от стенок которого она изолирована стальной возвратной пружиной 15, усалие притяжение торца центрирующей еете24 к дну паза 14 и усилие притяжения коря 21 к торцу ветви 8 препятстеуют боковому смещению якоря усилием притяжения к выступу 17 по поверхности эагг убления Ударная ветвь 25 хвостоеикаяхо;я 2" прк 5 п 1.ается к фиксатору 4 сайки зацепления и. пройда расстояние , дости ает его при рабочем ходе 19 у от исходного СДостигнув фикса-орв 4 защелки зацепления ударкаа ветвь 25 хеостоеика 23 якоря 21 разворачивает его и освобо,дает от зацепления рыча. меха" изма свободного расцеплениа при рабочем ходе 9 с от исходного С. Дальнейшее притяжение якоря к сердечнику не используется, Когда якорь достигает сердечника (фиг, 6 и 7), зазоры С, А, Б и Е-ьО, а зазор О принимает максимальное значение и, если дополнительный немагни-ный торцовый упор уста. новлен выше торца ветви скобы, немггн: ту-.;й зазор В ссхган величину. После осеобожргния рычага свободного расцепления контактодержатели гасительноконтрольного устройства 2 расходятся и цепь тока нагрузки прерывается, Усилием возвратной пружины 15 якорь 21 возвращается в исходное положение.Предлагаемая констру цил автоматиче- СКОГО ВЫКЛЮЧатЕЛЯ ПОЗВОЛЯЕТ ПОВЫСИТЬ Качество и точность калибровки, осуществлять установку и фиксацию уставки пс току сраб сэтывания электро дгнитного максимального рдсцепления тока единым процессом подгиба хвостовика дополнительного не- магнитного торцового упора, в том числе вне выключателя и его цепи, без тока. Это влечет за собой снижение требований к уровню квалификации рабочего персонала.У известного устройства калибровку ведет электроперсонал на стенде под током, квалификация - 4-5 разряд, Установку уставки по току срабатывания электромагнитному максимальному расцеплениЮ тока предложенного выключателя проводят вне аппарата, без тока - в процессе сборки, квалификация - 2-3 разряд.Это исключает дорогостоящие стенды, ул 1 еньшает расход меди, так как предложенная кочструкция выключателя обеспечивает рабочие характеристики при меньшем, чем у прототипа, числе ампер-витков, исключдет затраты электроэнергии на работу стендов, ул 1 еньшгет ручной труб (нет В гасения Винта и фиксации л 1 гстико 11) и сни.;ает затраты В;.Вл 1 ени на установку и фиксгц ю уставки по тску срабатывания 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вес электромагнитного максимального расцепителя тока предложенного автоматического выключателя 10.7 г) ниже, чем у известного (18,1 г) (для одинаковых номинальных токов)Полезный рабсчий ход якоря предложенного расцепителя, используемый для сброса защелки, составляет 81". у известного 29. У известногс устоостад установка устгек 11 - не бел:е 80 Г фи сгц;1 я л 1 г т койдо В.-,сыхгч: я) - не л енее 300 с, У поедложенч. го аетол 1 гтическс 1 ГО еыключг-еля установ-а у.тавки и фиксация - не более 5 с.Пр длдГде,"1 дя конструкция гвтоматиче ского выключателя по сравнен 1 ю с известно; б-,л== ппос г; зконоличнг по расходу л 1 гтео 1 г;ОВ не оебъет неогзге.1 чОГО креп- гения л;ггн,1 топ; Вода . ксг-,су. не имеет Оегулис-. Вочнргс В. нта:" Ог ка возвратноо, пр,. . ы,е требс пр;.Оч ", сердечника и нел 1 згн;тной шайбы дтя фиксации каркаса токовой катушки на сердечн 1 хе Кроме того уменьшен ргсход стали и у из- ВЕСТКОГО УСТРОИСТВд Л 1 дГНИТОПРОВОД ВЫПОЛ- нен из стали толгциной 2 л 1 л 1, а у предложенного Выключателя - из стали толщиной 1 мм,С) о р л 1 у л г изобретения 1 Автол 1 атическ; й выключатель, содержащий корпус. гасительно-контактный механизм, приводной механизм свободного расцепления, фиксатор защелки зацепления, тепловой термобиметаллический расцепитель и электромагнитный максимальный расцепитель тока, включающий скобу магнитопроеода с вятвями и торцовым упором, сердечник, жестко закрепленный на скобе магнитопроводд между ее ветвями, токовую катушку, плоский якорь, расположенный на торцовом упоре скобы магнитопровода, удерживаемый на нем усилием регулируемой Возвратной пружины с угловым воздушным зазором относительно сердечника и выполненный в виде рычага с прямоугольным отверстием, через которое проходит хростовик торцового упора скобы магнитопровода, с клапанол 1 и хеостовиком, взаимодействующим с фиксатором защелки зацепления при срабатывании, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы, повышения точности, упрощения констругци 11 и кал 1 бровки с Одновременным сни, ением потребляел 1 ой мощности, клапан я Оря выполнен со сквозным Отверстием, сердечник выполнен с выступом, выступ зг лублен в сквозное отверстие клапана якоря и образует пс гоВерхности заглублен,1 я Воздушный зазор, размер которого не превосходит разл 1 ера воздушного зазора л 1 ежду сердечн 11 ком и клапаном якоря, скоба магнитопровода в одной ветви снабжена дсполчительным не- магнитным торцовым угорсл 1 для плоского якоря и образует с клгпаол якоря немагнитный зазор, а В др, Гс В=те, ргзм; щена стальная Возаргтчая пружина, ссединяющая соб, л агчитспровода с клаганол якоря кал мг-читный шунт, при этом наклон якоря к сердечнику устанавливается и фиксируется подгибом хеостовика дополнительного немагнитного торцового упорд, а ось сквозного отверстия клапана якоря смещена относительно ос,1 выступа сердечника так, что выступ сердечника расположен эксцентрично относительно указанного отверстия в напраелении продольной оси якоря.2, Выключатель по и. 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что хвостовик якоря разделен на две ветви - ударную и центрирующую, причем центрирующая ветвь заходит в стальную возвратную пружину.3, Выключатель по п, 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что высота выступа сердечника выполнена больше размера воздушного зазора между клапаном якоря и сердечником, 1701645