Автоматический выключатель

ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 558323 Союз СоветснихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 18.06.75 (21) 214579607 л.- "Н 0 Н 73,38 пр инением заявки Л(23) ПриоритетОпубликовано 15.05.77. 11 оллстепь ЛЪ 18 Дата опубликования описания 14.06.77 сударствеииыи комитет овета Министров СССР во делам иаооретеиийи открытии(54) АВТОМА Ий ВЪКЛЮЧАТЕЛЬ 2 втоматиче 1мическими Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности к автоматическим выключателям.Известны автоматические токоограничивающие выключатели с высокой коммутационной способностью с использованием электро- динамических сил, воздействующих непосредственно на контакты или на механизм свободного расцепления 11.Известны также селективные а 0 ские выключатели с электродинаустройствами.Наиболее близким к данному устройству является автоматический выключатель, состоящий из оболочки, дугогасительной систе мы, расцепителей максимального тока, механизма управления и контактной системы, неподвижный контакт которой снабжен электродинамическим токоограничцтелем в виде двойного витка (2), 20Однако в этом выключателе невозможно совместить такие функции защиты, как токо- ограничение и селективность.Для обеспечения, селективной защиты без увеличения контактного нажатия в предлагае мом выключателе с токоограничителем в видс двойного витка этот токоограничитель снабжен противодействующим устройством, создающим усилие, величина которого ограниченно зависит от тока защищаемой цепи, 30 Действие выключателя основано на том, что электродцнамическцс силы, отталкивающие контакты, до определенной величины тока компенсируются другими силами. Этими силами могут быть сила механического сжатия пружины, поджимающец малоподвижный контакт, сила электромагнитного притяжения, магнитоэлектрическая сила, сила магнитострикционных деформаций.Увеличение силы механического сжатия пружины неприменимо, так как прц 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 илн меньшей степени величины контактного нажатия с увеличением тока до определенных пределов.Электромагнитная сила пропорциональна квадрату намагнцчцвающего тока на линейном участке кривой намагничивания и первой степени на участке насыщения. Таким образом, на участке насыщения электродцнамцческая сила отброса контактов возрастает с током быстрей электромагнитной силы, обеспечивая возможность токоограниченця прц одинаковом изменении тока электромагнита и тока электродцпамической петли. Однако10 20 25 30 35 40 45 511 55 60 05 НРИМсНсНис ЭЛЕКТРОМВГНИТНОГО УСТРОйСТВа НЕ. рационально из-за инерционности процесса намагничивания.Магнитоэлектрическая сила пропорциональна 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 магнитострнкциопные деформации неразделимы с процессом намагнпчпвания, устройство с магнитострикционным элементом малоинерцнонно, а линейная зависимость магнитострикционных деформаций ог 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 последовательным 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 чертеже 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 контакт 1 прижимается к подвижному контакту 5, вращаощемуся вокруг оси 6 под действием механизма свободного расцепления.При определенной величине тока магнитострикционные 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 неподвижный контакт 1 От подВижнОГО контакта 3. Следовательно, при значениях тока короткого замыкания до некоторого значения тока, при котором наступает равенство этих сил, предлагаемый автоматический выкл 1 очатсль можеть работать как селективный, так как суммарное действие магнитострикционных сил и сил упругости пружины 7 оказывается больше электродинамических сил отброса контактов 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 контакт 1 будет отброшен от подвижного контакта 5. Причем неподвижный контакт 1 при своем движении преодолевает и силу упругости магнитострикционного 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 ограничивает 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 подвижный 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 выполнено в виде магнитострикционного элемента.Выключатель по и. 2, отличающийся тем, что магнитострикционный элемент выпол558323 Составитель 1 О. Макарычевактор И, Шейкин Техред М. Семенов Корректор Т. Добровольс аква 1255/171111 ИИПИ Изд.457 Тираж 992 Государственного комитета Совета Министров ио делам изобретений и открытий 3035, Москва, )К, Раушскав аб., д. 4/5одписио ипограшп, ир. Саптиои нен в еппе оимсталличсской пластттны с коэффициентами магнитостриеции противополохк ных знаков.4. Выкл;очатель по п. 3, отл и ч а ищи Й ся тем, гго магнптострикционный элемент ооразован нослсдоватсльнымп У-оцраэнымп звешями.5. Выключатель по пп, 3, 4, отл и ч а ющ и й с я тем, что, магнитострикционный элемент выполнен с отверстиями, через которыепроньцень 1 витки электродинамического токоограничителя.Источники информации, принятые во вни 5 мание прп экспертизе1. Патент ФРГ1286185, кл. 21 с 68/01,1969.2. Авторское свидетельство266172,М. Кл.а Н 01 Н 73/38, 1971 (прототип).