Автоматический выключатель

Союз Советскнк Социалистических Республик(22) Заявлено 211177 (21) 2554158/24-07 с присоединением заявки Ио Н 01 Н 73/38(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АВТОМАТИЧЕСКИЧ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 30 1Изобретение относится к областиэлектроаппаратостроения, в частности,к автоматическим выключателям,В основном авт.св, Р 558323 описан автоматический выключатель, содержащий неподвижный контакт, снабженный электродинамическим токоограничителем, выполненным в виде двойного витка токоведущей шины, и допол-нительное устройство, выполненное : 1 Ов виде магнитострикционного элемента,создающего усилие на неподвижномконтакте, ограниченно зависящее оттока в токоведущей шине и направленное противоположно усилию электродина 15мического токоограничителя (1,Недостатком такого автоматическоговыключателя являются относительнобольшие габариты,Целью изобретения является уменьшение габаритов за счет переложенияфункций расцепителя мгновенного действия и устройства для создания выдержки времени перед отключениемна электродинамический токоограничитель с магнитострикционным дополнительным устройством.Для этого в предложенном выключателе дополнительное устройствоснабжено нагревателем установленным так, что между нагревателем и дополнительным устройством имеется регулируемый зазор,На чертеже показан один из возможных вариантов предлагаемого устройства,Неподвижный контакт 1 автоматического, выключателя снабжен электродинамическим токоограничителем, выполненным в виде двойного витка 2, который заканчивается с одной стороны отверстием для зажима главной цепи,а сдругой - контактом 1.Средняя часть .3 двойного витка 2 допускает перемещение относительно оси 4. Неподвижныйконтакт 1 прижимается к подвижномуконтакту 5, вращающемуся относительнооси б под действием механизма сВободного расцепления (не показан),пружиной 7, закрепленной одним концомв оболочке 8 автоматического выключателя. Две расположенные рядом сторонывитка 2 (возможно и одна) проходятчерез сквозное окно в дополнительномустройстве 9, образованном последовательным соединением-образных звеньев, выполненных из биметаллическоймагнитострикционной полосы, состоящей из материалов с коэффициентамимагнитострикции противоположныхзнаков. Олин конец элемента жестко закреплен в оболочке 8 автоматического выключателя, а свободный конец воздействует на подвижную среднюю часть 3 двойного витка посредством винта 10, допускающего регулировку, Винт 10 воздействует на подвижную часть 3 двойного витка через упор 11, жестко закрепленный в теле подвижной части:3 витка 2, Дополнительное магнитастрикционнае устройство 9 имеет нагреватель 12, который греется непосредственным или косвенно током защищаемой цепи. Тепловой контакт между нагревателем 12 и дополнительным магнитострикционным устройством 9 можно регулировать с помощью винтов 13, которые крепятся к нагревателю 12 с помощью электро- изоляционных накладок 14, Стрелками показано направление тока в токоограничителе и направление воздействия магнитострикционнага дополнительного устройства на подвижную часть 3 двойного витка 2.- Выключатель работает следующим образом.При прохождении аварийного тока в витке возникают электродинамические силы, обусловленные взаимодействием токов в параллельных участ- ках витка 2, и магнитострикционные силы, обусловленные намагничиванием жидкого участка-образного звена и сопровождающими его деформациями. Электродинамические силы пропорциональны квадрату тока и определяются по формуле.4 кдбз где К=1,02 10,з - действующее значение аварийного тока, А;6 - длина подвижной рабочейчасти витка 2;5 - расстояние между сторонамивитка.Магнитострикционные силы пропорциональны току, так как величина магнитного потока Ф прямо пропорциональна величине тока, его создающего, и определяется для случая одного витка по формуле:Е И 3(А 1-А4 цсгде Ед - эквивалентный модуль упругости, кГ/мм2,6,И - параметры составляющихмагнитострикцианный элемент пластин, мм;Л и А - коэФфициенты магнитострик 2ции слоев биметаллическоймагнитастрикционной полосы;.) - действующее значение тока,Наспри котором наблюдаетсямаксимальная величина деФормаций, А, кой силн и суммы сил упругости дополнительного устройства и контактнойпружины 7, При значениях аварийного45 тока больше 3 автоматический выключатель работает только как токоограничивающий,При значениях аварийного така от3 до 02 величина электрадинамической50 силы отброса контакта 5 ат контакта1 меньше,чем сумма магнитострикционной силы и сил упругости дополнительного устройства и контактной пружины 7, но при нагревании дополнитель 55 ного устройства от нагревателя магыитострикционная сила уменьшается ичерез определенное время (выдержкавремени перед отключением) наступаеттакой момент, когда электродийамическая сила оказывается больше,60 В результате неподвижный контакт 1отбрасывается от подвижного контакта5, При своем движении неподвижныйконтакт .1 воздействует на механизмсвободного расцепления, который вызы 65 вает отключение автоматического вы 5 (О 15 2 25 ЗО 35 40 При определенной вели т.не тока матнитострикционные силы достигают насыщения,Таким образом, при малых значенияхаварийного тока действуют преимущественна магнитострикцианные силы, и сувеличением этого тока увеличиваютсяэлектродинамические силы. Например,при аварийном токе величиной 1 кА магнитострикционное дополнительное устройство (измагнитострикционной биметаллической полосы с компонентаминикель и сталь 50 КФ) с параметрамисоставляющих пластин 6 =20 мм,Р = 40 мм и )1=1,5 мм развивает усилие 0,79 кг, (если никель заменитьна сплав С-Мп-В 1, это усилие примерно равно .2 кГ), а электродинамический токоограничитель автоматического выключателя типа АЗ 710 развива"ет усилие 0,18 кг. При аварийномтоке 2 кА эти силы соответственноравны уже О, 79 кг и О, 72 кг,Магнитострикционные и электродинамическиесилы действуют в противоположныестороны, Если магнитострикционныесилы прижимают подвижный и неподвижный контакты один к другому, то электродинамические силы стремятся отбросить неподвижный контакт 1 отподвижного контакта 5.Предлагаеьий автоматический выключатель работает как селективныйс токоаграчичивающим эффектом приотключении в интервале аварийныхтоков от 3 до 2, причем верхнеезначение тока 02 определяется. равенелвом электродинамическай силы, с одной стороны, и суммы магнитострикционной силы и сил упругости дополнительного устройства и контактнойпружины 7, с другой стороны, Нижнеезначение аварийного тока д,определяется равенством электродинамичес 729687ключателя, Возникающая в результате отброса контактов электрическая дуга ограничивает нарастание аварийного тока, 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 относительно оси б. Электрическая цепь надежно размыкается а неподвижный (малоподвижный) контакт 1 занимает первоначальное положение. С помощью регулировочных винтов 13 выдержку времени можно плавно регулировать. 15 Ступенчато выдержку времени можно регулировать с помощью материала нагревателя, его сечения и занимаемой площади, Таким образом можно осуществить селективное отключе ние при последовательном включении предлагаемых автоматических выключателей с разными выдержками времени перед отключением аварийных токов, Кроме того выдержка времени перед отключением выключателя будет величиной не постоянной, а обратно Я завцсимой от величины аварийного то- ка, Что является большим преимущест- вом перед известными селективными автоматическими выключателями. При значениях аварийного тока больше Э за счет больших электродинамических сил неподвижный контакт 1,преодолевая действия магнитострикционных сил,сил упругости пружины 7 и сил упругости магнитострикционного дополнительного устройства 9 Отбрасывается.При своем движении он воздействует на механизм свободного расцепления, который отбрасывает и подвижный контакт 40.5. За время действия механизма свог бодного расцепления между контактами 1 и 5 возникает электрическая дуга, которая и ограничивает нарастание аварийного тока, Во включенном поло- ;".5 жеиии автоматического выключателя нажатие на контакты 1 и 5 производится пружиной 7 и магнитострикцион. ной силой, зависимой от величины тока защищаемой цепи, что приводит к уменьшению потребляемой энергии автоматическим выключателем.В предлагаемом автоматическом выключателе совмещены такие две функции защиты, как селективность и токоограничение, что позволяет уменьшить количество типоисполнений выключателей, Кроме того, в предлагаемом автоматическом выключателе токоограничение осуществляется и в зоне аварийных токов селективного отключения. В то время как известный выключатель осуществляет селективную защиту оборудования при аварийных токах ниже определенного значения Д и является токоограничивающим при аварийных токах выше определенного значения 3 ( 3 7 Э) , В предлагаемом автоматическом выключателе выдержка времени перед отключением является величиной непостоянной, а обратно зависимой от величины аварийного тока, что отсутствует в известных селективных автоматических выключателях, и что позволяет повысить срок службы защищаемого оборудования, так как при селективной защите оборудование должно длительно выдерживать. аварийные токи, Предлагаемый автойа-. тический выключатель имеет меньшие размеры, чем известные селективные автоматические выключатели, так как отпадает необходимость в расцепителе мгновенного действия и в устройстве, создающем выдержку времени перед отключением, Предлагаемый автоматический выключатель может работать и как обычный автоматический выключатель при небольших аварийных токах (при которых электродинамические силы недостаточны для преодоления сил упругости дополнительного магнитострикционного устройства и пружины контактного нажатия), если его снабдить обычным расцепителем максимального тока мгновенного действия,формула изобретенияАвтоматический выключатель поавт,св. Р 558323, о т л и ч а ющ и й с я тем,.что, с целью уменьшения габаритов, дополнительноеустройство снабжено нагревателем,установленным так, что между нагревателем и дополнительным устройствомимеется регулируемый зазор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство9 558323, кл,Н 01 Н 73/38, 1975.729 б 87Составитель С,Гордон Редактор Е.Кравцова Техред Э.Чужик , КорректсрГ.Решетник Заказ 1294/46 Тираж 844 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул,Проектная,4