Быстродействующий автоматический выключатель

69 А СОЮЗ СОВЕТСКИХасцавюа%сникЩСПУБЛИК а 9 г игг 3(5 гг Н 01 Н 77 10 Й ДФ .,"ь" ;Ъ ,13.:.";. -;: ,ь ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС пО делАм изОБРетений и ОткРь ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСИОЬМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 21) 3377810/24-07122) 04.01.82"ХЭМЗ"г,53) 621. 316. 542 088. 8)56) 1. Авторское свидетельство СССф 743070 ф кл. Н 01 Н. 77/10 г 19792, Авторское свидетельство СССРпо заявке ;. 2919063/07,кл, Н 01 Н .77/10, 1980 прототип)..54)157) БыстРОдгйстВУющий АВтОмАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащийкорпус, дугогасительные камеры,малоподвижный контакт, подвижныеконтакты, шарнирно-рычажный механизмперемещения последний, связанныйчерез шток с отключающим узлом,в котором имеются пружинный привод"ной механизм и электромагнит, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия инадежности, электромагнит отключающего узла расположен соосно со штоком, якорь электромагнита выполненв виде скобы, свободно надетой нанижний конец штока, а пружинный приводной механизм выполнен в виде двухупругих элементов, расположенных симметрично относительно штока и связанных с ним шарнирными звеньями.Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитным автоматическим выключателям, предназначено для автоматического отключения электрических цепей при коротких .замыканиях, токовых перегрузках и 5 может быть использовано, главным об.разом, для защиты полупроводниковых преобразовательных установок.Известен автоматический выключатель, содержащий корпус, дугогаси тельную камеру, контактную систему, состоящую из подвижного и малоподВижного контактов, механизм свободного расцепления, накопитель энергии, выполненный в виде, электромагнита, 15 расцепитель дистанционного отключения и установленные в каждом полюсе выключателя расцепитель максимального . тока, причем малоподвижный контакт соединен тягами с якорем упомянутого электромагнита 1 .такой автоматический выключатель применим для ограничения ударной волны тока короткого замыкания, например, в полупроводниковыхпреобразователях,однако его быстродействие недостаточно для их надежной защиты как при коротких замыканиях, так и при всевозможных токовых перегрузках из-за сравнительно большого времени его срабатывания не 30 менее 4 мс, в то время как для эфФективной защиТы преобразователя 1 требуется не более 2 мс ), так как общее время отключения этого выключателя определяется получением пол 35 ного раствора контактов зависящего от срабатывания механизма свободного расцепления, обладающего большой инерционностью.Наиболее близким к изобретению 40 . по технической сущности и достигаемому результату является автоматический выключатель, содержащий корпус, дугогасительные камеры малоподвижный контакт, подвижные контакты, шарнирно-рычажный механизм перемещения последних, связанный через шток,с отключающим узлом, вкотором имеются электромагнит и пружинный приводнэй механизм, в виде цилиндрической пружины. Эта пружина надета на шток в верхней его части и поджимается снизу втулкой, укрепленной на штоке, Со второй - подвижной втулкой штока связаны звенья шарнирно-рычажного механизма. На нижний конец штока на дета подпружиненная защелка расцепления, выполненная в виде пластины, один конец которой расположен над электромагнитом, является его якорем и служит для Фиксации верхнего 60 /положения штока 21.Этот выключатель обладает минимально достаточным быстродействием для обеспечения защиты полупроводниковых преобразователей, однако для повышения надежности защитынеобходимо увеличить быстродействиевыключателя. Конструкция данноговыключателя не позволяет повыситьбыстродействие ввиду наличия защелки, являющейся инерционным промежуточным звеном в отключающем узлеи способствующей увеличению собственного времени отключения выключателя. Наличие этой защелки приводиттакже к усложнению конструкции выключателя и снижению ее надежности.Целью изобретения является повышениебыстродействия.и надежностивыключателя.Поставленная цель достигаетсятем, что в быстродействующем автоматическом выключателе, содержащемкорпус, дугогасительные камеры, малоподвижный контакт, подвижные контакты, шарнирно-рычажный механизмперемещения последних, связанный через шток с отключающим узлом, в котором имеются пружинный приводноймеханизм и электромагнит, электромагнит отключающегося узла расположен"соосно со штоком, якорь электромагнита выполнен в виде Скобы, свободно надетой на нижйий конец штока,а пружинный приводной механизм выполнен в виде двух упругих элемен- .,тов, расположенных симметричноотносительно штока .и связанных сним шарнирными звеньями,В предлагаемом автоматическомвыключателе в отличие от прототипаэлектромагнит является приводнымэлементом отключающего узла, служа,щим наряду с пружинным приводным,элементом для перемещения штока, приэтом электромагнит.практически непосредственно воздействует на штокбез промежуточнЫх перемещений, таккак скоба является как бы продолжением штока, что способствует уменьшению собственного времени отключения на 50, а следовательно, повышению быстродействия. При этом исключается защелка, благодаря чемуконструкция выключателя упрощается и повышается его надежность, Расположение пружинных приводных элементов указанным образом,а такжеих связь со штоком через шарнирныезвенья в отличие от прототипа позволяют нейтрализовать противодействие этих элементов в крайнем верхнем положении штока без созданиядополнительных усилий, что такжеспособствует повышению надежности.Яа фиг, 1 показан предлагаемыйвыключатель во включенном состоянии, на фиг. 2 - то же, в отключенном,Выключатель содержит корпус 1,дугогасительные камеры 2, контактную систему с малоподвижным контактом 3 и подвижными контактами30 40 4, шарнирно-рычажный механизм дляперемещения последних со звеньями5 и связанный с ним через штокботключающий узел, состоящий изэлектромагнита 7 независимого возбуждения и пружинных приводных элементов 8. Контактная система снабжена пружинами 9 койтактного нажатия и конструктивно сопряженными сконтактами 3 и 4 дугогасительнымирогами 10. Контакты 4 соединены с 10токоподводящими шинами 11 и созвеньями 5 шарнирно-рычажного механизма, причем звенья,5 связанытакже,с подвижной втулкой 12, установленной как и малоподвижный . 5контакт 3 в направляющих корпуса1 и надетой на верхний конец штока б. Шток б снабжен упорами 13 и14. Упор 13 выполнен на его верхнем торце, находящемся в отверстиивтулки 12, а упор 14 расположен нарасстоянии от него, обеспечивающемполный ход контактов 4. На нижнийконец штока б свободно надета промежуточная"деталь, выполненнаячастично или полностью из ферромаг- .нитного материала, например, в виде скобы 15, которая является якорем электромагнита 7, установленного, в частности, соосно со штоком б. С последним связаны такжепружинные приводные элементы 8, ко.торые расположены симметрично относительно. штока б и:связаны с нимпосредством шарнирных звеньев 16,Элементы 8 выполнены, например, 35в виде плоских пружин. В корпусе1 выключателя имеется также упор17 для фиксирования крайнего нижнего положения втулки 1.Выключатель работает следующимобразом.Во включенном состоянии выключателя контакты 3 и 4 замкнуты,пропускают ток и поджимаются пружинами 9, которые одновременно фиксируют в крайнем верхнем положении45шток б, звенья 5 шарнирно-рычажногомеханизма и шарнирные звенья 16. Приэтом последние занимают горизонтальное положение, уравновешивают другдруга и таким образом нейтрализуютвоздействие взведенных пружинныхэлементов 8 на шток б, звенья 5 .Устанавливаются наклонно. В момент подачи на катушку электромагнита 7 питающего напряжения скоба 15 втягивается внутрь этой катушки, увлекаяза собой шток б, который, в своюочередь, смещает звенья 16 с горизонтального положенияТаким образомобеспечивается воздействие сил уп ругости приводных элементов 8 нашток 6 в направлении его начальногоперемещения и дальнейшее его движение осуществляется за счет этих сил.Упор 13 штока 6 воздействует навтулку 12, которая в результате своего совместного со.,штоком б перемещения устанавливает звенья 5 шарнирно-рычажного механизма в крайнеенижнее положение, близкое к горизон.тальному, в момент прихода втулки12, штока.б и шарнирных звеньев 16в крайнее нижнее положение, фиксируемое упором 17. При этом пружины 9сжимаются, а действие взведенныхпружин 9 практически уравновешивается через звенья 5 шарнирно-рычажного механизма, По мере перемещения втулки 12 происходит движениеконтактов 4 до получения их полногораствора, причем как следует.изописанного, в первый момент времениперемещение контактов 4 обеспечивается электромагнитом , а их дальнейший ход - пружинными приждными элементами 8. Включение выклю"чателя производится от внешнего привода не показан ), воздействующегона шток б на стрелке Д . При этомпреодолевается сопротивление силупругости пружинных элементов 8 иодновременно шток б, перемещаясь.вверх через втулку 12, выводитзвенья 5 из положения, близкого кгоризонтальному, высвобождая темсамым пружину 9, которая производит дальнейшее смещение звеньев 5и соответственно перемещение контактов 4 по направлению к контакту 3 и обеспечивает также необходимое усилие контактного натяжения. Использование малоподвижногоконтакта 3 позволяет осуществитьнадежный контакт во включенном положении со стороны обоих разрывоввне зависимости от технологичес-ких и эксплуатационных погрешностейв контактной системе,Предлагаемый выключатель в отличие от базового значительно .Упрощен, а его собственное время срабатывания уменьшено в 10-15 раз,при этом габариты выключателя уменьшаются в 2 раза. Выключатель обеспечивает значительно большую скоростЬраздвижения контактов в первый момент времени за.счет использованиякомбинированного приводного узлаотключения, что способствует улучше.нию токоограничения и условий дугогашения. Все зто повышает быстродействие в 15-20 раз и наде ностьработы выключателя,1012369н еклер Корректор Л. Бокша оставител ехред О.И едак Петро аказ 2781/66 филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 701 ВНИИПИ Государствен по делам изобрет 035, Москва, Ж, РПодписноего комитета СССРйй и открытийушская наб., д. 4/5