Селективно-токоограничивающий автоматический выключатель

Союз Советски иСоциалистическихРеспублик ОП И(,:АНКЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пи 907629(61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 250680 (21) 2 т 45825/24-07с присоединением заявки Рй -по делам изобретений и открытий(54) СЕЛЕКТИВНО-ТОКООГРАНИЧИ ВАЮЩИХ АВТОИАТИЧЕ СКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Изобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным агпаратам, в частности к автоматическим выключателям с рычажно-защелочным механизмом свободного расцепления5 и устройством компенсации электродинами че ских сил отброса, дейст вующих между контактами выключателя,Известны автоматические выключатели с рычажно-защелочным механиз 10 мом свободного расцепления, в которых для компенсации электродинамических усилий отброса контактов, возникающих при протекании тока по цепи выключателя, применяются устройства, основантэ ные на использование электродинамического взаимодействия между токоведущими частями выключателя.Силы, возникающие в таких устройствах при протекании по ним тока короткого замыкания, используются для удержания системы подвижных контактов выключателя в замкнутом положении, Подобные устройства позволяют значительно повысить электродинамическую устойчивост ь выключателей и применяются обычно в селективных автоматических выключателях, которые в системах избирательной защиты должны в течение определенного времени выдержать воздействие токов короткого замыкания при замкнутых контактах. В таких выключателях удается обеспечить необходимую выдержку времени при отключении токов короткого замыкания, автоматически обеспечиваемую расцепителем аварийного отключения 1Однако, в этих выключателях достижение предельной коммутационной способности, характерной для выключателей без устройств компенсации электро- динамических усилий отброса контактов, например, токоограничивающих, оказывается невозможным при наличии задержки на отключение. Причиной этого является значительное механическое и термическое воздействие тока корото" замыкания на контактную систему29 4ной стороны укреплен при помощи пружины.При токах короткого замыканияне превышающих определенного значения выключатель работает как селективный выключатель с выдержкой времени. При превышении током короткогозамыкания этого значения электродинамическое усилие, развиваемое компенсатором, передается через контакты и механизм свободного расцепленияна поворотный рычаг, превышает усилие пружины, удерживающей этот рычаг,и, поворачивая его вокруг оси вращения, вызывает перемещение защелкив сторону расцепления с рейкой, чтоприводит к отключению выключателя 3 )Однако для отключения выключателятребуется перемещение и поворот не;скольких подвижных частей механизмаи подвижного контактодержателя, обладающих сравнительно большой инерционностью, на что уходит определенноевремя, за которое ток короткого замыкания успевает возрасти и достичьсильного токоограничения не удается.Кроме того, поворотный рычаг с упором и пружиной усложняет конструкциювыключателя.Цель изобретения - повышение предельной коммутационной способностипутем создания токоограничения приотсечке короткого замыкания,для достижения цели тяга иломающегося звена выполнена пружинящейс прорезью, отверстием, выступамии пазом, сопряженными друг с другом,при этом ось механизма свободногорасцепления установлена в отверстиитяги с возможностью введения в еепаз и упирается в выступы тяги.Выполнение тяги ломающегосязвена пружинящей необходимо для того, чтобы образование прорезью частимогли работать как линейные пружиныи расходиться при соответствующем нажатии оси поворотной скобы на выступы в прорези для пропускания осичерез него вдоль паза, т,е. для осуществления расцепления механизмапри отсечке тока короткого замыкания и возврате оси в свое отверстиена этом звене при взводе механизмапривода для включения выключателя,Высота выступов, их форма, расположение на звене и жесткость звенавыбираются в зависимости от требуемой величины установки отсечки токакороткого замыкания. В пазу может 3 90 76 и детали механизма в течение выдержки времени.Известны также автоматические выключатели, содержащие привод, систему подвижных контактов, один из которых связан с механизмом свободного расцепления, а второй - с компенсатором электродинамических усилий отброса контактов, у которых расцепитель аварийного отключения срабатывает при токах короткого замыкания с преднамеренной выдержкой времени, независимой от величины тока, Механизм свободного расцепления имеет защелку, зацепленную за отключающую 1 Б рейку и удерживающую его во включенном положении, которая освобождается при срабатывании расцепителя аварийного отключения, вызывая отключение выключателя при помощи механизма 21.0Такой автоматический выключатель имеет предельную коммутационную способность в целях переменного тока 380 В вдвое мельшую, чем выключатели тех же размеров, но не имеющих преднад 5 меренной задержки при отключении токов короткого замыкания. Это недостаток является следствием повышенных нагрузок на токоподвод и механизм свободного расцепления. Кроме того, выключатель обеспечивает выдержку времени на отключение даже тогда, ко. да короткое замыкание происходит в цепи негосредственно за выключателем гри максимально возможном токе короткого замыкания, При этом лишаются питания все приемники электроэнергии, получающие питание от этого выключателя, и выдержка времени теряет смысл, даже становится вредной.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является селективно-токоограничивающий автоматический выключатель, который дает возможность несколько повысить предельную коммутационную способность известного селективного выключателя, Это повышение достигнуто за счет токоограничения при отключении выключателем предельных токов коротко 0 го замыкания, а также за счет применения выключателя в цепях с то .ми короткого замыкания, превышающими ток его электродинамической устойчивости, Это достигнуто путем введения в выключатель поворотного ры 55 чага, на котором расположена ось вращения защелки, входящей в зацепление с отключающей рейкой, Это рычаг с од5 90762быть один или два выс 1 упа (с однойили с обеих сторон паза),На чертеже представлен автоматический выключатель во включенномположении, разрез. 58 автоматическом выключателекомпенсатор электродинамических усилий выполнен в виде неподвижной токоподводящей скобы 1, охватывающейподвижный контактодержатель 2, Второй подвижный контактодержатель 3шарнирно связан с механизмом свободного расцепления, выполненным попринципу "ломающихся" звеньев дляобеспечения моментного замыкания 15и размыкания контактов. Контактыи 5 укреплены на подвижных контактодержателях 6 и 7 соответственно.Контактодержатель 6 имеет возможность поворачиваться на некоторыйугол внутри скобы 1 относительнооси вращения, укрепленной на этойскобе.Контактодержатель 7 может поворачиваться относительно оси вращения, г 5укрепленной на неподвижной опоре 8,замыкая и размыкая контакты 4 и 5.Контактодержатель связан гибкимсоединением 9 с выводной шиной 10,предназначенной для присоединения З 0к выключателю внешних цепей,Контактное нажатие во включенн мположении создается пружинойОперирование выключателем вручную производится с помощью рукоятки12. Расцепляющийся рычаг 13 механизмасвободного расцепления зацеплен зазащелку 14, которая зацеплена заотключающую рейку 15, имеющую возможность поворачиваться относительно 40оси вращения, закрепленной на неподвижной опоре 16. Защелка 14 имеет возможность поворачиваться относительно оси 17, расположенной на опоре18. Расцепитель 19 аварийного отключения предназначен для расцеплениямеханизма свободного расцепленияпри токах, превышающих его уставкутока срабатывания. Для этого он имеет шток 20.50 го Тяга 21 нломающегося" звена выполнена из пружинной стали и имеет со стороны рукоятки выключателя прорезь 22 и глубокий паэ 23 для про 55 хода в него оси 24 рычага 13, Внутри паз 23 имеет один или два выступа 25. Высота выступа определяетуставку тока отсечки,9 оВ зависимости от величины тока короткого замыкания автоматический выключатепь при его отключении работает по-разному.Так при отключении токов короткого замыкания не превышающих величину тока отсечки, выключатель срабатывает следующим образом. Как только величина тока в цепи выключателя превысит уставку тока срабатывания расцепителя 19, он своим штоком 20 поворачивает рейку 15, При этом освобождается и начинает поворачиваться вокруг оси 17 по часовой стрелке защелка 14. Поворот защелки приводит к освобождению расцепляющего рычага 13 и повороту его вокруг своей оси вращения против часовой стрелки. Защелка 14 и рычаг 13 поворачивают - ся под действием усилий оперирующих пружин 26 механизма свободного расцепления, передаваемого на рычаг 13 через одно из "ломающихся" звеньев механизма свободного расцепленил. До размыкания контактов 4 и 5 на рычаг 13 и защелку 14 действуют также усилия контактной пружины 11 и усилие, развиваемое электродинамическим компенсатором. Эти два усилия передаются через контактодержатель 7 и "ломающиесян звенья механизма и исчезают в тот момент, когда контакто держатель 6 доходит в своем движении до упора в скобу 1. Поворот рычага 13 через "ломающиеся" звенья механизма вызывает поворот контактодержателя 7 по часовой стрелке. При этом контактодержатели 6 и 7 занимают положение, соответствующее размыканию контактов 4 и 5.При токах короткого замыкания, превышающих величину тока отсечк, оыключатель срабатывает вне зависимости от работы расцепителя 19,Как только суммарное усилие, действующее на ось 24, превысит величину уставки, выступы 25 пружинной тяги 21 расходятся, пропуская ось 24 в паэ 23. При этом происходит расцепление механизма с контактодержаталем 7 подвижного контакта 5 и он под действием пружины 26 отходит от малоподвижного контакта 4, чем и достигается отсечка тока короткого замыкания в цепи. Характерным пои этом лвляется значительное ускорение, сообщаемое контактодержателю и связанным с .ним деталям до момента размыканил контактов 4 и 5, обусловленное7629 604/62одписное Патент",ул.Проектная,7 90 пропорциональност ью действующего на этом этапе усилия Г квадрату величины тока в цепи выключателя.При взведении механизма выключателя рукоятка 12 своим выступом 27 нажимает на конец верхней тяги 21 и заставляет ось 24, надавливая на выступы 25, воити в свое отверстие, в котором она находится при обычной работе выключателя. Формула изобретения Селекти вно-токоограничивающий автоматический выключатель, содержащий привод, систему подвижных кон. тактов, электродинамический компенсатор сил отброса контактов, расцепитель аварийного отключения, механизм , свободного расцепления, включающий в себя защелку, отключающую рейку, "ломающееся" звено, тяга которого соединена через ось с поворотной, скобой, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения его предельной коммутационной способностипутем создания токоограничения приотсечке тока короткого замыкания,,тяга "ломающегося" звена выполненапружинящей с прорезью, отверстйем,выступами и пазом, сопряженными другс другом, при этом ось механизма свобедного расцепления установлена вотверстии тяги с возможностью введения в ее паз и упирается в выступытяги,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Кузнецов Р, С, Аппараты распределения электрической энергии на напряжение да 100 В. М., "Энергия",1970, с, 214-226,2. Авторское свидетельство СССРУ 277915, кл. Н 01 Н 77/10, 19703, Авторское свидетельство СССР6 531214, кл. Н 01 Н 77/10, 1977.