Расцепитель автоматического выключателя

(1 )1003 3 90 ТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ Дополнительное к вт. свнд-ву1 (21) 3)Заявлено 25.12 370586/2 ттс присоединением заявки М 0 Гваударствеккы 11 кеми СССРво делам кэобрете к открытки Дата опубликования описания 10,Кузнецовс 72) Авторы изобретения Б.А. Лярский В, Кулако Ц 4 внинградское электромашиностроительное объединенйй) РАСЦЕПИТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛОЧАТЕЛЯ О лектромагнитныи ариин еииИзобретение относится к электротехнике, а именно к электроаппаратостроению и в частности к автоматическим выключателямИзвестны комбинированные расцепители максимального тока автоматических выключателей, содержащие для защиты в диапазоне токов перегрузки термобиметаллический элемент и для защиты от токов короткого замыкания электромагнитный элемент, Причем в тех случаях, когда номинальный ток термобиметаллицеского элемента меньше номинального рабочего тока выключателя, параллельно этому элементу включается специальный шунт, сопро-. тивление которого, как правило, меньше сопротивления термобиметаллицеского элемента и в который ответвляется избыточная для термобиметалла часть тока 1,13,Однако в таких расцепителях и термобиметаллический, и ээлементы обтекаются в ав " ом р ме защищаемой цепи одним и тем же то" ком короткого замыкания в течение всего времени отключения цепи автомати ческим выключателем. Чрезмерный нагрев термобиметаллических элементов током короткого замыкания вызывает у них необратимые деформации, недо" пустимые изменения защитных характеристик или термические разрушенияПоэтому коммутационная способность. выключателей, снабженных такими рас" цепителями, ограничивается токами термической устойчивости термобиметаллического элемента,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является расцепитель автоматического выключателя, содержащий связанные токопроводами термоэлемент, электромагнитный элемент и контакты, защищающие термоэлемент от разрушающего термического воздействия, из которых один выполнен неподвижным, а другой механически связан с якорем электромаг3 10031 нитного элемента, удерживаемым в исходном положении возвратной пружиной.В известном расцепителе электро, магнитный элемент и термоэлемент соединены последовательно. Контакты Э вклюцены параллельно с термоэлементом и в номинальном режиме работы расцепителя находятся в разомкнутом состоянии 2.К недостаткам такого расцепителя 1 О следует отнести, следующие.Контактное нажатие шунтирующих контактов, которое создается в этом расцепителе силой притяжения якоря электромагнитного элемента, из-за 13 насыщения его магнитопровода перестает возрастать с увеличением тока короткого замыкания, цто приводит к свариванию шунтирующих контактов, Это обстоятельство ограничивает об,ласть применения автоматицеских выключателей с такими расцепителями теми цепями, в которых аварийные токи не превышают токов сваривания шунтирующих контактов. Кроме того, проте З кание токов короткого замыкания непосредственно по шунтирующим контактам в течение всего времени отклюце" ния цепи выключателем предопределяет. исполнение. их контакт-деталей с доста-Зо тоцно большими массогабаритными показателями, Это связано с повышенным расходом деФицитных и дорогостоящих серебросодержащих контактных материалбв, из которых обычно выполняют кон" такт-детали.В известном расцепителе сверх обычного усилия, необходимого для воздействия на механизм свободного расцепления выключателя и для преодоления усилия возвратной пружины, электромагнитный элемент должен дополнительно создавать усилие контактного нажатия. Это связано с повышенным расходом электротехнических материалов на45 изготовление электромагнитного элемента и с увеличением его габаритных показателей.Кроме того, при присущем данному электромагнитному элементу тяговом усилии увеличение натяжения возврат 50 ной пружины (для получения большего тока уставки) неизбежно приводит к уменьшение создаваемого контактного нажатия, что повышает вероятность сваривания контактов и снижает тем самым надежность расцепителя, так как при большем токе уставки возрастает и максимальное мгновенное знацение то 90 4ка, протекающего по шунтирующим контактам в процессе отключения выключателем защищаемой цепи.Следует также отметить, что в случаях, когда номинальный ток термобиметаллического элемента меньше номинального рабочего тока выключателя,применение шунтирующих контактов втаком расцепителе не исключает необходимости включения параллельно термобиметаллицескому элементу специально изготовленного шунта,Очевидно, что указанными недостатками будут обладать все расцепителис шунтирующими контактами, которые,помимо электромагнитного элемента,содержат термоэлемент, реагирующийна тепловую энергию электрическоготока, протекающего по нему или егонагревателю, Кроме термобиметаллических, к таким элементам можно отнести позисторные, термомагнитные ит.п.Цель изобретения - повышение надежности и снижение расхода электротехнических материалов, в том числедефицитных серебросодержащих контактных материалов.Поставленная цель достигается тем,что в расцепителе автоматического выключателя, содержащем связанные токопроводами термоэлемент, электромагнитный элемент и контакты, защищающиетермоэлемент от разрушающего термического воздействия, из которых один вы"полнен неподвижным, а другой механически связан с якорем электромагнитного элемента, удерживаемым в исходном положении возвратной пружиной,электромагнитный элемент и термоэлемент соединены параллельно, а контакты включены последовательно с термоэлементом и замкнуты в исходном положении якоря электромагнитного элемента,. При выполнении предлагаемого технического решения значительно (в сотни раз) снижается максимально возможная величина тока, протекающего через контакты расцепителя, в результате чего исключается возможность их сваривания при возникновении токов короткого замыкания в защищаемой выключателем цепи и.соответственно уменьшается количество контактного "материала, расходуемого при изготовлении контакт-деталей, а также снизить величину контактного нажатия,работа расцепителя не отличается отработы расцепителя, содержащего только термобиметаллический элемент с шунтом. Однако роль этого шунта здесьвыполняет токовая цепь катушки 12электромагнитного элемента между токоподводами 3 и 9, сопротивление которой меньше сопротивления токовойцепи термобиметаллического элементамежду этими токоподводами,В этом случае (фиг. 2) ток защищаемой цепи своей меньшей частью 1-.ответвляется .в цепь термобиметаллического элемента, а большей частью1 - в цепь электромагнитного элемента Ток 1 Т, протекая по последо"нательному соединению термобиметаллической пластины 1, нагревателя 2,токопровода 4, гибкого соединения 5и контактов 6 и 8, вызывает нагрев идеформацию (изгиб) пластины 1 в направлении, показанном на фиг. 2стрелкой. При этом пластина 1 своимсвободным концом воздействует черезсистему поворотных рычагов 14 на механизм свободного расцепления 15 выключателя. Время срабатывания расцепителя уменьшается с возрастаниемтока перегрузки защищаемой, цепи. Другая большая часть тока 1 э, протекающая по катушке 12, недостаточна вэтом случае для притяжения якоря 7 ксердечнику 13.При больших токах короткого замыкания в зацищаемой выключателем цепиток быстро достигает значения токауставки электромагнитного элемента,который обычно составляет от 3 до151 ономин Якорь 7 электромагнитаприходит в движение, преодолевая уси"лие пружины 11, и в самом начале своего движения размыкает контакты 6 и8 в цепи термобиметаллического элемента, а затем (в конце движения)воздействует своим рычагом через систему поворотных рычагов 14 на механизм свободного расцепления 15 выключателя, При этом максимальное значение тока Т в цепи термобиметаллического элемента не может превыситьего номинального значения 1-,, вчисло раз большее, чем кратность уставки электромагнитного элемента. Если в цепь термобиметаллического элемента ответвляется третья часть токао защищаемой цепи, то даже при наибольшем значении тока уставки 15 номин ток через контакты 6 и 8 не превысит 5 1 о ногин защищаемой цепи. 5 1003190 6При этом соответственно снижаетсявеличина необходимого тягового усилия электромагнитного элемента иследрвательно, количество электротехнических материалов, требуемых для 3его изготовления.Кроме того, отпадает необходимостьвыполнять специальный шунт для термоэлемента, так как его функцию несетвключенная параллельно токовая цепь 1 вэлектромагнитного элемента, сопротивление которой значительно меньше сопротивления токовой цепи термоэлемента.На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого расцепителя; нафиг. 2 - электрическая схема расцепителя; на фиг. 3 - кривые изменениятока в цепях термоэлемента и электромагнитного элемента при отключении короткого замыкания выключателем,снабженным предлагаемым расцепителем.Расцеоитель автоматического выключателя содержит (фиг, 1) термоэлемент, состоящий из термобиметаллической пластины 1 и намотанного на неев виде спирали нагревателя 2. Однимконцом пластина 1 жестко закрепленана токоподводе 3, а другой свободныйее конец металлически скреплен. (напри.ЗОмер точечной сваркой) с началом спирали нагревателя 2, образуя последовательное электрическое соединение нагревателя с пластиной 1. Конец спирали нагревателя 2 соединен с токопроводом 4, который через гибкое. соединение5 электрически связан с подвижным контактом 6, укрепленным на якоре 7 электромагнитного элемента. Неподвижныйконтакт 8 установлен в изоляционномкорпусе выключателя, электрически соединен с токоподводом 9 и служит упором для якоря 7, поворачивающегосяна оси 10 и удерживаемого в исходномположении пружиной 11. Катушка 12электромагнитного элемента размещенана его сердечнике 13, укрепленном вкорпусе выключателя, и электрическисоединена с токоподводами 3 и 9.На электрической схеме устройства(фиг. 2) показано распределение токазащищаемой цепи на ток в цепь термоэлемента 1 Т и в цепь электромагнитного элемента 1 .Расцепитель автоматического выЯключателя работает следующим образом.При небольших аварийных токах,меньших тока уставки 1 с 1 электромагнитного элемента (токи перегрузки),тем больше и величина ,контактного нажатия т,е, изменение этих параметров согласуется автоматически, сохраняя надежность контактного соединения и расцепителя в целом.При использовании в качестве шунта для термобиметаллического элемента токовой цепи электромагнитного элемента отпадает необходимость затрат на изготовление специального шунта и сокращается, следовательно, расход электротехнических материалов,Использование предлагаемого расцепителя возможно на предприятиях электротехнической промышленности, разрабатьвающих низковольтные автоматические выключатели. Формула изобретения Расцепитель автоматического выключателя, содержащий связанные токопроводами термоэлемент, электромагнитный элемент и контакты, защищающие термоэлемент от разрушающего термического воздействия, из которыходин выполнен неподвижным, а другоймеханически связан с якорем электромагнитного элемента, удерживаемым висходном положении возвратной пружиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежностирасцепителя и снижения расхода электротехнических материалов, электромагнитный элемент и термоэлемент соединены, параллельно, а контакты включены последовательно с термоэлементоми замкнуты в исходном положении якоря электромагнитного элемента.Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе1. Родштейна Л,А. Электрическиеаппараты, Л., "Энергия", 1971, с. 260,рис. 16-8.2, Патент США У 1080582,кл, 335-37, 1973. 7 1003190 Поэтому размеры и масса контакт"де" талей в таком расцепителе значительно меньше, чем в известной конструкции, благодаря чему достигается существен" ная экономия дорогостоящих и дефицит" Э ных серебросодержащих контактных материалов. Кроме того, при таких значениях максимального тока в цепи термоэлемента не требуется создания больших контактных нажатий и легко обес печиваются те нажатия, при которых отсутствует сваривание контактов, что повышает надежность расцепителя.После размыкания контактов 6 и 8 в момент времени й (Фиг. 3) токпереходит в цепь электромагнитного элемента, вследствие чего возрастает сила притяжения якоря 7 к сердечнику 13 Форсируется его движение и исключается возможность замыкания кон О тактов 6 и 8 в процессе отключения тока короткого замыкания выключателем. При этом снижается время срабатывания электромагнитного элемента, что повышает предельную коммутацион- И ную способность снабженного таким расцепителем выключателя.В отличие от прототипа в предлагаемом расцепителе электромагнитный элемент не должен создавать дополни- М тельное тяговое усилие для обеспечения контактного нажатия, так как это нажатие здесь обеспечивается самой возвратной пружиной 11 якоря 7. По-. этому при прочих равных условиях экс- З плуатации на изготовление. электромаг нитного элемента в предлагаемом расцепителе расходуется меньше электротехнических материалов.Повышение тока уставки электромагнитного элемента осуществляется одновременным увеличением натяжения и плеча зацепления возвратной пружины 11 при перемещении ее конца по рычагу якоря 7. Следовательно, чем выше мак-симально возможное значение тока в цепи термоэлемента и контактов, 6 и 8,.