Комбинированный расцепитель многополюсного автоматического выключателя

(71) Харьковский институт инженеровкоммунального строительства(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 847396, кл. Н 01 Н 73/48, .1981.2. Авторское свидетельство СССРУ 868876, кл. Н 01 Н 73/48, 1981.3. Авторское свидетельство СССРУ 296172, кл, Н 01 Н 73/48, 1971,4; Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3399435,кл.Н 01 Н 77/10,1982.) 1. КОМБИНИРОВАННЫЙ РАСЦЕПИОГОПОЛЮСНОГО .АВТОМАТИЧЕСКОГОТЕЛЯ, содержащий резистивные ЯО, 1100652 А датчики, включенные в каждом полюсе,две группы резисторов, переменный резистор и электромагнитный расцепитель, причем одни из выводов резисторов первой группы соединены с входными выводами резистивных датчиков, однииз выводов резисторов второй группы соединены с выходными выводами резистивных датчиков, другие выводы резисторов первой группы объединены в общуюточку, другие выводы резистороввторой группы также объединены в общую точку, причем между указаннымиобщими точками включены последовательно соединенные переменный резистор и катушка. электромагнитного расцепителя, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью уменьшения веса игабаритов расцепителя и повышениястабильности срабатывания, в качестве резисторов второй группы использованы терморезисторы.3. Расцепитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с й тем,что в качестве реэистивных датчиков использованы участки токовых шин соответствующих полюсов. 11 ООЫ 22. Расцепитель по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вкачестве резистивных датчиковиспользованы линейные резисторы.1Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям.Известен комбинированный расцепитель, имеющий зигзагообразный. элемент, выполненный из сплава, обладающего обратимой механической памятью формы, деформирующийся в результате нагрева током защищаемой цепи, осуществляющий при этом защиту оборудования от токов перегрузки. Свободный конец этого расцепителя перемещается также под действием электродинамических сил, осуществляя защиту оборудования от токов короткого замыкания 1 .Однако этот расцепитель имеет относительно большой вес, размеры инекоторую нестабильность срабатывания, обусловленную отсутствием ударного воздействия на механизм свободного расцепления.Известны также термомагнитные расцепители, осуществляющие защиту оборудования от токов перегрузки д и от токов короткого замыкания, термочувствительный элемент которых выполнен из термомагнитного материала и составляет часть магнитной системы расцепителя 1.21.30 Так как срабатывание термомагнитных расцепителей при токах перегруз" ки происходит так же, как и при токах короткого замыкания за счет уда ра якоря, то они по стабильности срабатывания в зоне токов перегрузки превосходят все известные тепловые . расцепители и уступают только полупроводниковым расцепителям, Однако необходимость размещения термомагнитных расцепителей в каждом полюсе обусловливает их значительный вес.Известен комбинированный расцепитель многополюсного автоматического выключателя, имеющий в каждом 2 иполюсе термобиметаллический и электромагнитный.расцепитель 3 3,Как и термомагнитный расцепитель,такой расцепитель имеет относительнобольшой вес, Кроме того, в зоне токов перегрузки он имеет низкую ста-бильность срабатывания,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому устройству являетсякомбинированный расцепитель многополюсного автоматического включателя,содержащий резистивные датчики, функции которых выполняют тепловые расцепители, включенные в каждом полюсе, две группы линейных резисторов,переменный. резистор и электромагнитный расцепитель, причем одни из выводов резисторов первой группы соединены с входными выводами резистивных датчиков, одни из выводов резисторов второй группы соединены с выходными выводами резистивных датчиков, другие выводы резисторов первой группы объединены в общую точку,другие выводы резисторов второй группы объединены в общую точку, другиевыводы резисторов второй группы также объединены в общую точку, причеммежду указанными общими точкамивключены последовательно соединенныепеременный резистор и катушка электромагнитного расцепителя 4 1.Наличие тепловых расцепителей илинейных резисторов во второй ихгруппе увеличивает вес и габариты иснижает стабильность срабатывания взоне токов перегрузки,Цель изобретения - уменьшение весаи габаритов расцепителя и повьппениестабильности срабатывания.Поставленная цель достигается тем,что в комбинированном расцепителемногополюсного автоматического выключателя, содержащем резистивныедатчики, включенные в каждом полю3 11006 се, две группы резисторов, переменный резистор и электромагнитный расцепитель, причем одни из выводов резисторов первой группы соединены с входными выводами резистивных датчиков, одни из выводов резисторов второй группы соединены с выходными выводами резистивных датчиков, другие выводы резисторов первой группы объединены в общую точку, другие выводы резисторов второй группы также объединены в общую точку, причем между указанными общими точками включены последовательно соединенные переменный резистор и катушка элек 15 тромагнитного расцепителя, в качестве резисторов второй группы использованы ферморезисторы.В качестве резистивных датчиков могут быть использованы линейные рего зисторы или участки токовых шин соответствующих полюсов.На чертеже приведен один из возможных вариантов схемы предлагаемого расцепителя для трехфазной защищаемой цепиАвтоматический выключатель 1 имеет в каждом полюсе резистивный датчик 2, представляющий участок шины из соответствующего материала. К резистивному датчику 2 автоматического выключателя 1 в каждом полюсе со стороны источника питания присоединены одним своим выводом три одинаковых линейных резистора 3, вторые выводы которых закорочены в один узел 4. З 5 Со стороны нагрузки к дополнительным реэистивным датчикам 2 также присоединены одним своим выводом три одинаковых нелинейных резистора (терморезисторы) 5, вторые выводы которых 4 О закорочены в один узел 6, Терморе.зисторы 5 установлены с возможностью косвенного нагрева от резистивного датчика 2. Точки 4 и 6 электрически соединены между собой через после;45 ровательное соединение катушки 7 электромагнитного расцепителя и переменного резистора 8. Электромагнитный расцепитель при срабатывании воздействует на механизм свободного 5 О расцепления (на чертеже не показан) автоматического выключателя.Комбинированный расцепительработает следующим образом,При протекании через автоматичес кий выключатель 1 тока защищаемой це" пи на резистивных датчиках 2 возникает падение напряжения, величина 52 4 которого пропорциональна величине тока. Тогда линейные резисторы 3 можно рассматривать как трехфазный источник питания с выведенной нейтральной точкой 4, а нелинейные резисторы 5 можно рассматривать как нагрузку, соединенную звездой с выведенной нейтральной точкой 6, Таким образом, в данном случае тепловой расцепитель - трехфазная система соединения источника питания и нагрузки звезда - звезда с нулевым проводом, так как между узлами 4 и 6 включены катушка 7 электромагнитного расцепителя и регулируемый резистор 8. Поскольку резисторы 5 являются нелинейными, то это обычный утроитель частоты, т.е. между узлами 4 и 6 (через катушку 7 и резистор 8) проходят токи утроенной частоты. Величина тока, протекающего через катушку 7 и резистор 8, тем больше, чем больше разность между значениями сопротивлений резисторов 3 и 5. Если в качестве йелинейных резисторов использовать, например, термореэисторы, то значение их сопротивлений будет являться функцией температуры. Так как температура тепловых расцепителей есть функция тока защищаемой цепи и времени, то значение сопротивлений терморезисторов 5 в предлагаемом устройстве являет/ся функцией тока защищаемой цепи, протекающего через автоматический выключатель 1, и функцией времени протекания этого тока. Таким образом, величина тока в катушке 7 прямо пропорциональна току защищаемой цепи и времени его протекания.При протекании через автоматический выключатель 1 номинального тока. Зн резистивные датчики 2 нагреваются незначительно, а поэтому незначителен и нагрев терморезисторов 5.Мало и падение напряжения на резистивных датчиках 2 и мала возникающая в результате нагрева разность между значениямисопротивлений нелинейных резисторов 5 и линейных резисторов 3. Соответственно величина тока между. узлами 4 и б в катушке 7 мала и недостаточна для срабатывания электромагнитного расцепителя. При возникновении тока перегрузки(1,253 н)увели" чивается в 1,25 раза падение напряжения на резистивном датчике 2,а значит; увеличивается и входное напряжение на термореэисторах 5.Кроме того, пропор"110063ационально квадрату тока растет и температура терморезисторов. С ростомвремени протекания через резистивный датчик 2 увеличивается и входноенапряжение на термореэисторах 5. Кроме того, пропорционально квадратутока растет и температура терморезисторав, С ростом времени протекания тока через реэистивный датчик 2температура терморезисторов продолжа ет расти, и через определенное время, обратно пропорциональное величине тока в резистивном датчике 2, величина тока в катушке 7 электромаг. -нитного расцепителя эа счет увеличения входного напряжения на резисторах и за счет увеличения температурытермореэисторов достигает значениятока срабатывания электромагнитногорасцепителя, Расцепитель срабатывает 20и ударом якоря при его движении воздействует на механизм свободногорасцепления .автоматического выключателя, переводя его в отключенноеположение. Чем больше ток перегруз- р 5ки тем больше входное напряжениена терморезисторах и тем быстрееони достигают необходимой для срабатывания температуры, т.е, с ростомтока перегрузки выдержка времени перед срабатыванием распылителя уменьшается, что соответствует требованиям технчческих условий и характеристикам защищаемого оборудования. Кроме того, с ростом тока перегрузки35растет падение напряжения на резистивных датчиках 2, т.е. увеличивается входное напряжение на термореэисторах 5, а поэтому для достижения тока срабатывания электромагнитного расцепителя необходима уже меньшая температура нагрева термореэисторов. Это также соответствует требованиям защиты оборудования. Уставку тока перегрузки можно регулировать или перемещением терморезисторов 5 относительно резистивныхдатчиков 2, меняя тем самым нагревтерморезисторов (на чертеже не показано) или меняя величину сопротив 50Ления регулируемого резистора 8,Уставка тока перегрузки устанавливается таким образом, чтобы привозникновении номинального тока перегрузки (1,25 Зн ) в одном из полюсов автоматического выключателячерез определенное время (меньше20 мин) сработал электромагнитныйрасцепитель. Тогпа в случае воэник-,52 б1новения тока перегрузки в двух и более полюсах ток в катушке 7 электромагнитного расцепителя становится равным сумме токов и расцепитель .срабатывает быстрее, т.е. выдержка времени перед срабатыванием выключателя уменьшается. Таким образом, суммирование усилий от токов перегрузки каждого полюса на рейку механизма свободного расцепления автоматического выключателя осуществляется за счет суммирования электрического тока от каждого полюса.При протекании через резисторные датчики тока короткого замыкания (10-15 Э ) значение входного напряжения на терморезисторах достаточно для срабатывания электромагнитного расцепителя, который, воздействуя за счет удара якоря на механизм сво- бодного расцепления, переводит автоматический выключатель в отключенное положение,В предлагаемом расцепителе регулировка уставки тока перегрузкиосуществляется в каждом полюсе перемещением терморезистора относительнорезистивного датчика, а регулировкауставки тока короткого замыканияпроизводится только для одного полюса резистором 8. Если автоматический выключатель отрегулирован насрабатывание при коротком замыканиив одной фазе, то он срабатывает прикоротком замыкании и в любой другойфазе, а тем более при коротком замыкании в двух и более фазах. Суммарный вес электромагнитных и термобиметаллических расцепителей для базового объекта составляет 153 г, вто время как вес предлагаемого расцепителя для трехполюсного выключателя составит около 75 г.Таким образом, предлагаемый комбинированный расцепитель для многополюсного .автоматического выключателя позволяет уменьшить вес примернона 78 г, уменьшаются его размеры,снижается трудоемкость регулировкиуставки тока короткого замыкания.Кроме того, уменьшение температурысрабатывания расцепителя при увеличении тока перегрузки позволяетуменьшить потребляемую им мощностьв режиме коммутации. Отказ от термобиметаллических расцепителей, которые очень трудоемки, имеют нестабильнуюзащитную характеристику, требуют использования при изготовлении остроСоставитель А. КаретниковРедактор С. Тимохина ТехредС. Мигунова Корректор А. Тяско Заказ 4588/39 Тираж 683 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1 дефицитных материалов (слюда, серебро), позволяет уменьшить вес всего автоматического выключателя, Предлагаемый расцепитель позволяет значительно повысить стабильность срабатывания не только за счет воз 100652 8действия расцепителя на рейку механизма свободного расцепления ударомякоря электромагнитного расцепителя, но и за счет суммирования действий расцепителей при токах перегрузки, возникающих более чем в одном полюсе.