Расцепитель максимального тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 86530 А 1 73/1 51) 5 РЕТЕН И АВТ иксмочувствирева иэ май памятью ри нагреве свободной элемент ельностью ен вблизи элемента, ствительГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Дивногорский завод низковольтной эпаратуры им.60-летия Союза ССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 847396, кл. Н 01 Н 73/48, 1979.Авторское свидетельство СССРМ 1012367, кл, Н 01 Н 73/18, 1983.Выключатель автоматический А 37Техническое описание и Инструкция по эплуатации.(57) Изобретение относится, в частности, к автоматическим выключателям. Цель изобретения - упрощение конструкции совмещения электромагнитного механизма Изобретение относится к электротехнике, э именно к низковольтному аппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям,Известен расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий термочувствительный элемент косвенного нагрева из материала, обладающего обратимой памятью формы.Недостатком данного устройства является сложность закрег ления нагревателя и низкая надежность из-за снижения термостойкости термочувствительного элемента.Указанных недостатков лишен расцепитель максимального тока автоматического выключения и теплового, а также повышение срабатывания последнего. Расцепитель максимального тока автоматического выключателя содержит механизмы электромагнитного и теплового выключения защищаемой цепи, термочувствительный элемент расцепителя выполнен из материала с обратимой термомеханической памятью формы, Новым в расцепителе является использование в качестве нагревателя термочувствитзльного элемента участка уменьшенного сечения одновитковой катушки электромагнитного расцепителя, а сам термочувствительный элемент выполнен в виде круглого в поперечномсечении стержня, которому придана память крученйя вокруг его продольной оси, причем его нижний конец снабжен лыской и прикреплен к нагревателю, а верхний вы- полнен Г-образной формы и взаимодействует с рейкой механизма свободного расцепления, 2 з.п.ф-лы, 4 ил,выключателя, содержащий тер тельный элемент косвенного наг териала, обладающего обратимо формы, в котором этбт элемент и разгибается в сторону механизма го расцепления. Кроме того, тако выполнен с переменной чувствит по длине, а нагреватель размещ участка термочувствительного имеющего максимальную чув ность. Недостатком указанного устройства является то, что оно требует специального нагревателя для механизма теплового выключения защищаемой цепи, а также не 1786530надежность его срабатывания, Последнее 0,25 от максимального значения усилия, геобъясняется тем, что при больших кратно- . нерируемого термочувствительным элеменстях тока перегрузки термочувствительный том при нагреве, причем усталостныеэлемент не успевает прогреться по всей свойства материала пружины должны бытьдлине, вследствие чего с механизмом сво согласованы с изменением деформационбодного расцепления взаимодействует не- но-силовых характеристик термочувствипрогретая его часть, которая обладает тельного элемента.знэчительйо более низкими механическимиВыполнение нагревателя термочувствихарактерйстикамй;чем прогретая до темпе- тельного элемента (ТЭ) в виде участкаратуры обратного мартенситного перехода 10 уменьшенного сечения катушки электро(температура срабатыванйя). : . магнитного расцепителя необходимо дляИзвестен также раСцбпйтель макси- того, чтобы использовать эту катушку длямального тока автоматического выключате- нагрева ТЭ, т.к. в этом случае отпадает неля, содержащий механизм обходимость в установке специального наэлектромагнитного и теплового выключе гревателяТЭ.ния защищаемой цейи, термочувствитель-: Выполнение ТЭ в виде круглого в попеный элемент косвенного нагрева, речномсечениистержня,которомуприданавыполненный из материала с обратимой па-"память кручения вокруг его оси, нижний комятью формы, взятый заявителем за прото-нец которого выполнен с лыской и прикрептип.:,: .- 20 лен к натревателю, а верхний имеетОднако указанное устройство требует Г-образную форму и взаимодействует с рейспециального нагревателя, что усложняет кой механизма свободного расцепителя, неконструкцию и ненадежно в срабатывании обходимо для повышения надежностииз-за йзгибных деформаций термочувстви- срабатывания,т,к.такойХЭ обладаетзначительного элемента., ; .:.,25 тельно более высокими удельными дефорЦель изобретения - устранение указан-мационно-силовыми характеристикаминых недостатков:.из-за приданной ему памяти кручения поУказанная цель достигается тем, что в сравнению спамятью, выраженной в изгиизвестном устройстве в качестве нагревате- бе. Это объясняется тем, что в процесселя термочувствительного элемента исполь придания формы материал должен дефорзуется участок уменьшенного сечения мироваться таким образом, чтобы весь егокатушкй электромагнитного расцепителя, а объем претерпевал однонаправленные исам термочувствительный элемент выпол- равные по величине деформации. Этимненв виде круглого в поперечном сечении. обеспечиваетсявключениевсегообъемамастержня, которому придана память круче териала в работу и генерируются максиния вокруг его продольной оси, причем его мальные усилия, Подобные условия работынижний конец вь полнен с лыской и при- материала достигаются лишь в двух случаяхкреплен к нагревателю, а верхний имеет деформации - осевого растяжения и кручеГ-образную форму и взаимодействует с рей- ния, а изгибные деформации являются разкой механизма свободного расцепления. 40 нонаправленными, т,к. при этом внешниеС целью экономии материала с обрати- слои материала подвергаются растяжению,мой памятью формы и увеличения срока внутренние - . сжатию, а средние почти неслужбы термочувствительного элемента пу-деформируются,ъем предупреждения появления ВыполнениеТЭсуменьшеннойдлинойв нем пластических дефо рма ц ий 45 и с насадкой в верхней его части, рабочаятермочувствительный" элемент с умейьшен- сторона которого имеет такую криволинейной длиной участка, предназначенного для ную поверхность, которая обеспечивает опвзаимодействйя с рейкой механизма сво- тимальное соотношение величиныбодного расцепленйя, причем укаэанйый деформационно-силовых характеристикучасток снабжен насадкой, рабочая сторона 50 термочувствительного элемента и величиныкоторой имеет криволинейную поверх- перемещения рейки механизма свободногон о с т ь, о б е с и е ч и в а ю щ у ю о и т и- расцепления необходимо для;мальное соотношение величины -экономии материала с обратимой па- .деформационно-силовых характеристик и мятью формы, т,к. в данном случае он нетермочувствительного элемента и величины 55 расходуется на выполнение Г-образного заперемещения рейки механизма свободного гиба в верхней его части;расцепления, - повышение надежности срабатываТермочувствительный элемент также ния ТЭ, т,к. с рейкой взаимодействует неможет быть снабжеН возвратной пружиной, Г-образная часть ТЭ, а насадка, что позвоимеющей усилие возврата порядка 0,15- ляет избежать накопления пластическихде 1786530формаций. Это обьясняется тем, что про- вляется в процессе непосредственной рабогрев ТЭ до температуры обратного мартен- ты ТЭ за счет создания пружиной необходиситного перехода и соответственно мого усилия растяжения (взведения) ТЭ. По включение в работу участков рабочей части данным экспериментов, проведенных автоЭ по вертикали происходит постепенно, рами, такое усилие должно составлять велиЗдесь необходимо отметить, что ТЭ со чину порядка 0,25 от максимального стоит из трех частей: значения усилия, генерируемого ТЭ, в пернижней части, выполненной с лыской, вых термоциклах. Далее эта величина сни - циклу уменьшается, которая крепится к нагревателю ив работе жается, и к 10 - 15 циклу мне участвует; рабочей части, которая распо- стабилизируется и составляет 0,15 от максиложена выше нижней части до самого гори мального значения усилия ген рзонтал ьного плеча Г-образнойверхней ТЭ. Поэтому необходимо согласование уста- части ТЭ, которая и генерирует усилия; ры- лостных свойств материала пружины, коточага, т.е. горизонтального плеча Г-образной рая бй в первых циклах создавала силие , верхней части, которая не генерирует уси- растяжения 0,25, а к десятому-пятнадцатолия, а только взаимодействует с рейкой ме му циклу - 0,15 от максимальното усилия, ханизма свободного расцейлений. генерируемото термочувствйтельным злеРычаг начинает взаимодействовать с ментом.рейкой задолго до того, какрабочая часть Изобретение поясйяется фигЛ-З, ТЭ прогреется полностью и ее температура На фигЛ изображен механизм теплово- достигнет точки мартенситного перехода. 20 го выключения защищаемой цепи с исполь-Поскольку в момент начала взаимодействия зова нием в качестве нагревателя рычага с рейкой, генерируемое рабочей ча- одновитковой катушки электромагнитного стью ТЭ намного меньше расчетного, то это- выключения указанной цепи.го усилия может оказаться недостаточно Этот механизм состоит из суженной чадля поворота рейки механизма свободного 25 сти 1 катушки электромагнитного выключе- расцепления. Это приведет к пластической ния защищаемой цепи, в которой деформации непрогретого участка рабочей выполнена проточка 2 закрепле . й части ТЭ. Эти. части . ти деформации, накапливаясь от часть 3 ТЭ таким образом, что лыска 4 по- цикла к циклу, ведут к частичной или полной следнего прилегает к проточке 2, что необпотере памяти формы, что снижает надеж ходимо для повышения надежности ность срабатывания. Чтобы этого избежать, крепления и увеличению площэди тепловогО необходимо обеспечить такой режим взаи- контакта ТЭ с нагревателем 1, Позицией 5. модействия ТЭ с рейкой, при которомтре- обозначена рабочаячастьТЭ,а 6- ычагТЭ.буемое перемещение рейки совпадало бы с :На фиг.2 изображен поперечный разрез моментом генерации максимальных усилий 35 нижней части 3 ТЭ; на фиг,3- этот же меха- рабочей частью ТЭ. Для этого ТЭ может низм с тем отличием, что вместо рычага 6 ТЭ быть снабжен насадкой, криволинейная по- снабжен насадкой, например, в виде эксверхность рабочей стороны которого имеет центрика 7 и возвратной пружиной 8 (на такой профиль, который позволяетсогласо- фигЛ эта пружина условно не показана).ватьмоменты перемещения рейки механиз Рейка механизма свободного расцепленияма свободного расцепления с моментом обозначена позицией 9.генерации максимального усилия рабочей На фиг.4 показан вйд сверху последнего частью термочувствительного элемента. описанного механизма.Выполнение ТЭ с вОзвратной пружинойнеобходимо для того, чтобы избежать необ Термочувствительный элемент изготавходимостй термотренинга ТЭ, который по- ливается из материала, обладающего образволяет обработать обратимую память . тимой памятьюформы, найример, из формы, Термотренинг обратимой, т,е. двой-, . нитинола (сплава титана и никеля) с интерной памяти формы, заключается в том, чтовалом мартенситного"превращения т.е. ин- ТЭ нагреваютдотемпературымартенситно тервала температур, при которых ТЭ го перехода без нагрузки и охлаждают под принимает заданную прй отжигефо м )ру й. этом случае, после 10-15 таких ответствующим необходимой температуреиг орму) со- термоцикловуТЭ появляется обратимая па- .срабатывания автоматического вйключатемять, которая заключается в том, что при ля при появлениитоканагрузки. Указанный нагревеон принимаетзаданнуюприотжиге 55 элемент иэтотавливается в виде прямого форму, а при охлаждении возвращается в стержня, в котором на нижней его части исходную. Наличие пружины исключает не- изготавливается лыска, после чего верхнюю обходимость в указанной предварительной его часть пластически деформир Г- буютдо -ор ц и, т.к. описанныи процесс осущест- разной формы, но не превышая предельныйрадиус загиба, который выражается известной зависимостьюВ = - ,д2 е5 где я - степень деформации ТЭ (6-84);д - его толщина.Длина плеча Г-образного загиба долж-на быть равна величине перемещения рейки механизма свободного расцепления до сра батывания последнегоВ таком виде ТЭ подвергаютотжигу при температуре 450-500 ОС в закрытом штампе в заневоленном состоянии в течение 30-60 минут, а после охлаждения его пластически 15 деформйруют, закручивая на одий илЙ несколько оборОтов вокруг его продольной оси. Угол закручивания при этом не должен превышать величины, определяемой зависимостью, 20е 2бгде О - относительный угол закручивания; 251 - длина ТЭ;д - его диаметр;я - степень деформации ТЭ (6 - 8 О).После этого ТЭ необходимо подвергнуть описанному выше термотренингу. В 30случае же установки пружины возврата такой термотренинг не йужен,Термочувствительный элемент закрепляется к нагревателю пайкой, сваркой иликакими-либо крепежными приспособлениями.Механизм теплового выключения защищаемой цепи расцепителя максймальноготока автоматического выключателя работает следующим образом.40При появлении тока перегрузки в защищаемой цепи на суженом участке 1 одйовйтковой катушки электромагнитноговыключателя выделяется джоулево тепло,которое передается на ТЭ через лыску 4. 45Нагреваясь до температуры обратного мар-тенситного перехода рабочая часть 5 ТЭ совершает механическую работу, вращаясьвокруг своей оси, при этом рычаг 6 ТЭ входит в контакт с рейкой 9 и к моменту полного 50прогрева рабочей части 5 ТЭ, поворачиваетрейку 9 на необходимую величину хода снеобходимым усилием для включения механизма свободного расцепления (условно непоказан). После прерывания цепи, рабочая 55часть 5 ТЭ охлаждается и при помощи пру-.жины 8 или без нее возвращается в исходное положение. В аналогичном механизме с ТЭ, снабженным эксцентриком 7 в контакт с рейкой9 входит эксцентрик 7.Предлагаемый расцепитель максимального тока Отличается высокой надежностью и простотой конструкции и может быть использован для любых автоматических выключателей, содержащих механизмы электромагнитного и теплового выключения. - .ф ор мул а и зоб рете н ия 1. Расцепитель максимального тока автоматического выключателя, содержащий механизмы электромагнитного и теплового выключения защищаемой цепи; термочувствительный элемент косвенного нагрева, выполненный из материала с обратимой "памятью формы", о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и йовышения надежности срабатывания, в качестве йатревателя использован участокуменьшенного сечения катушки электромагнитного расцепителя, термочувствительный элемент выполнен в виде круглого в поперечном сечении стержня, которому придана паМять кручения вокруг его продольной оси, причем его нижний конец снабжен лыской и прикреплен к нагревателю, а верхний выполнен П-Образной Формы и предназначендля взаимодействия с рейкой механизмасвободного расцепления,2. Расцепитель по п.1, отл и ч а ю щи йс я тем, что; с целью зкономии материала с обратимой памятью формы и увеличениясрока службы термочувствительного элемента путем предупреждения появления внем пластических деформаций, термочувствительный элемент выполнен с уменьшен-. ной длиной участка, предназначенного для взаимодействия с рейкой механизма свобод- НотО РаСЦЕПЛЕНИЯ, ПРИЧЕМ УКаэаННЫй УчаСтОКснабжен насадкой, рабочая сторона которой имеет криволинейную поверхность, обеспечивающую оптимальное соотношение значений деформационно-силовых характеристик термочувствительного элемента и перемещения рейки механизма свободного расцепления,3, Расцепитель по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что термочувствительный элемент снабжен возвратной пружиной, имею-щей усилие возврата порядка 0,15-0,25 от максимального значенйя усилия, генерируемого термочувствительным элементом при нагреве, причем усталостные характеристики материала возвратной пружины согласованы с изменением деформационно-силовых характеристйк термочувствительного элемента.