Автоматический выключатель

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВИ ве РеИцию еев времени, он снабжен кареткой ступами и узлом возврата, м дистанционным управлением, щим перемещение каретки вдол чаг, воздействующий на рей вторым винтом, направленны рейки, винты выполнены с в фиксации, рейка снабжена ось Ными направляющими некругл каретка установлена на рейке можностью перемещения вдол по указанным направляющим, ретки расположены по разные оси рейки и смещены в направл ной оси, винты рычага и выст расположены так, что при п занного рычага один из его ви ствует на один из выступов ка вым с ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский,проектно-конструкторский и технологическийинститут низковольтного аппаратостроения(54) (57) 1. АВТОМАТИЧЕСКИ Й ВЫ КЛ ЮЧАТЕЛЬ по авт. св.771750, отличающийся тем, что, с целью обеспечения избирательности защиты цепей при токах короткогозамыкания, превышающих установку токасрабатывания выключателя без выдержки с двумя еханизмо обеспечиваю ь рейки, рыку, снабжен м в сторону озможностью ю с профильой формы, а соосно с возь оси рейки выступы кастороны от енин указанупы каретки овороте укантов воздейретки,1078488 2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что рычаг выполнен с двумя выступами, а винты установлены на указанных выступах рычагов,3. Выключатель по п. 1 или 2, отличаюи 1 ийся тем; что, с целью повышения быстродействия, механизм с дистанционным управлением выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержащего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки, катушку и опорную шайбу, а узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем ферромагнитная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка соленоида охватывает тррцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце которой установлена опорная шайба, а циИзобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям (АВ),По основному авт. св. Мо 771750 известен АВ, содержащий систему подвижных и неподвижных контактов, устройство компенсации электродинамических сил их отброса, механизм свободного расцепления и расцепители аварийного отключения, Защелка механизма свободного расцепления установлена на оси в стойке с возможностью дополнительного перемещения вместе с осью в сторону расцепления защелки с рейкой, причем к оси защелки присоединено устройство, выполненное, например, в виде пружины, создающее усилие в направлении, противоположном перемещению при расцеплении 11В выключателе защелка механизма свободного расцепления может выходить из зацепления с отключающей рейкой не только при повороте последней от воздействия на нее расцепителя максимального тока, но и за счет перемещения при повороте защелки в сторону уменьшения зацепления под действием передаваемых через механизм сил от электродинамических устройств при токах короткого замыкания (КЗ). Для повышения быстродействия с расцеплении механизма после достижения током КЗ цепи величины установки тока срабатывания и в результате этого уменьшения величины пропускаемого тока при отключении, энергии электрической дуги отключения и повышения предельной коммутационной способности (ПКС) выключатель снабжен рычагом, один конец которого закреплен на оси вращения защелки, а другой расположен вблизи от рейки,5 10 15 20 25 30 линдрическая пружина размещена на ферромагнитной втулке между торцами каретки и катушки соленоида.4. Выключатель по и. 1 или 2, отличающийся тем, что механизм с дистанционным управлением выполнен в виде электродинамического устройства, содержащего плунжер, выполненный в виде медной втулки, катушку и опорную шайбу, узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем медная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка охватывает торцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце которой установлена опорная шайба, а цилиндрическая пружина размещена на медной втулке между торцами каретки и катушки. Рычаг обеспечивает в процессе расцепления встречное движение защелки и отключающей рейки относительно друг друга. В этом случае выключатель работает как токоограничивающий. Рычаг автоматического выключателя может быть выполнен двуплечим и установлен на своей оси вращения, причем плечо рычага, действующее на рейку, больше плеча рычага, перемещаемого осью защелки. Кроме того, конец указанного рычага, воздействующего на рейку, снабжен винтом для регулирования расстояния между рычагом и рейкой.При токах КЗ цепи, не превышающих уставки тока срабатывания без задержки, когда АВ работает как селективный, он обеспечивает избирательность действия в системе селективной защиты совместно с нижестоящими автоматическими выключателями (срабатывание от расцепителя аварийного режима с выдержкой времени). При токах КЗ, превосходящих по величине указанный ток уставки вплоть до тока ПКС, когда АВ работает как токоограничивающий, избирательность действия его в системе нарушается.Для известного выключателя величина тока ПКС в среднем втрое больше значения уставки тока срабатывания. В результате АВ лишь на одну треть диапазона коммутируемых токов КЗ (причем в области его нижних значений) способен обеспечивать избирательность действия в системе защиты.Цель изобретения - Обеспечение избирательности защиты цепей при токах З, превышающих уставку тока срабатывания выключателя без выдержки времени, т, е.25 30 которой установлена опорная шайба, а цилиндрическая пружина размещена на фер 40 45 50 55 во всем диапазоне коммутируемых токов КЗ вплоть до тока ПКС выключателя.Поставленная цель достигается тем, что автоматический выключатель снабжен кареткой с двумя выступами и с узлом возврата, механизмом с дистанционным управлением, обеспечивающим перемещение каретки вдоль рейки, рычаг, воздействующий на рейку, снабжен вторым винтом, направленным в сторону рейки, винты выполнены с возможностью фиксации, рейка снабжена осью с профильными направляющими некруглой формы, а каретка установлена на рейке соосно в созможностью перемещения вдоль оси рейки по указанным направляющим, выступы каретки расположены по разные стороны от оси рейки и смещены в направлении указанной оси, винты рычага и выступы каретки расположены так, что при повороте указанного рычага один из его винтов воздействует на один из выступов каретки. Рычаг может быть выполнен с двумя выступами, а винты установлены на указанных выступах рычага. С целью повышения быстродействия механизм с дистанционным управлением может быть выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержащего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки, катушку и опорную шайбу, а узел возврата каретки выполнен в виде цилиндрической пружины, причем ферромагнитная втулка установлена на внешнем торце каретки, катушка соленоида охватывает торцовые части указанной втулки и оси рейки, на конце ромагнитной втулке между торцами каретки и катушки соленоида,Кроме того, механизм; дистанционным управлением може, быть выполнен в виде электродинамиес.:ого устройства, содержащего плунжео, в, по.тненный в виде медной втулки, кату . у ч опорную шайбу, узел возврата каре,и выполнен в виде цилиндрической пружины, причем медная втулка установлена н: внешне. торце каретки, ка- н тушка охва ге вант -орцовые части указаннои втулки и ос рейки, на конце которой установлена опорная .оайба, а цилиндрическая пружина раз;, сщена на меднои втулке между торцами каретки и катушки.Введение в конструкцию АВ подвижной каретки с двумя вьступами, перемец,аемой механизмом с дистанционным управлением, и рычага с двумя регулировочными винтами позволяет обеспечить в зависимости от места КЗ в системе либо блокирование действия на расцепитель АВ усилиг т электро- динамических контактных устройств на время отключения тока КЗ нижестоящим выключателем, либо у коренное срабатывание 5 10 15 20 механизма свободного расцепления выключателя в случае, если точка КЗ находится в цепи непосредственно за выключателем. Это осуществляется поворотом в соответствующем направлении рейки благодаря передаче на нее элементами механизма выключателя усилий, возникающих при токе КЗ в электродинамических контактных устройствах выключателя. При одном направлении поворота рейки увеличивается зацепление защелки механизма с рейкой до величины, исключающей расцепление механизма АВ и размыкание его контактов. Цепь с током КЗ при этом отключает нижестоящий выключатель. При другом направлении поворота рейки обеспечивается встречное движение рейки и защелки, следствием чего является ускоренное расцепление и расхождение контактов АВ. На фиг. 1 показан предлагаемый выключатель во включенном положении; нафиг. 2 - часть рейки с механизмом с дистанционным управлением; на фиг. 3 - механизм расцепления выключателя; на фиг. 4 - часть рейки с механизмом с дистанционным управлением, вариант исполнения.Выключатель (фиг. 1) содержит электро- динамическое контактное устройство, выполненное в виде неподвижной скобы 1, охватывающей подвижный контактодержатель 2 с контаком 3 и пружиной 4, создающей нажатие контактов. Второй подвижный контактодержатель 5 с контактом 6 соединен гибким соединением 7 с выводом 8 выключателя. Подвижный контактодержатель 5 системой рычагов связан с механизмом свободного расцепления, имеющим рукоятку 9.Рычаг 10 механизма свободного расцепления находится в зацеплении с защелкой 11, которая, в свою очередь, зацеплена за отключающую рейку 12, установленную в опоре 13, На рейку 12 воздействует расцепитель 4 аварийного режима (например, расцепитель максимального тока с выдержкой времени).В стойках 15 установлена ось 16 защелки 11 таким образом, что кроме возможности поворота защелки вокруг нее после расцепления с рейкой 12, защелка 11 имеет возможность перемещения вместе с осью 16 в сторону расцепления защелки с рейкой 12. Возможность самопроизвольного движения защелки устранена приложенным к оси 16 усилием пружины 17, направленным в сторону, обратную направлению расцепления, Возможность движения оси 16 обеспечивается ем, что отверстие 18 в стойке 15 вытян по в направлении расцепления. Усилия, создаваемые пружиной 17, регулируются винтом 19. Ось 16 защелки 11 соединена с одним концом рычага 20, закрепленного на оси 21 вращения. Двуплечий рычаг 20 на свободном конце имеет находящиеся в од 1078488ной вертикальной плоскости на разных расстояниях от оси 21 выступы 22 и 23, направленные в сторону отключающей рейки 12 Эти выступы снабжены регулировочными винтами 24 и 25, фиксируемыми гайками .и служащими для компенсации производственных отклонений и для калибровкй, Указанные винты двуплечего рычага 20 находятся по вертикали на одном уровне соответственно с верхним и нижним по отношению к оси рейки выступами А и В каретки 26 рейки 12,Легкая пластмассовая каретка 26 рейки 12 (фиг. 2) расположена на рейке 12 соосно с ней и имеет возможность смещения вдоль оси рейки 12 по ее профильным направляющим наружной формы. Такой профиль направляющих рейки 12 необходим для того, чтобы при повороте каретки 26 в результате воздействия на один из ее выступов происходил также и поворот отключающей рейки 12. В корпусе выключателя со стороны внешнего торца каретки 26 рейки установлен механизм 27 с дистанционным управлением, предназначенный для перемещения каретки 26 вдоль оси рейки 12 из одного ее крайнего положения в другое. В исходном крайнем своем положении каретка 26 рейки находится под действием узла возврата, в качестве которого, в частности, используется цилиндрическая пружина 28, размещенная между торцами каретки 26 рейки и механизма 27. Выступы А и В каретки рейки 12 предназначены для того, чтобы воспринимать воздействие двуплечего рычага 20 на отклоняющую рейку 12. Они смещены один по отношению к другому в направлении оси рейки 12 (фиг. 2) таким образом, что когда один из винтов выступа двуплечего рычага 20 (в одном из положений каретки 26) при перемещении рычага 20 находится в сопряжении с соответствующим ему выступом каретки 26 (например, винт 24 выступа 22 рычага 20 с верхним выступом А каретки 26), другой винт 25 выступа 23 рычага 20 не располагается напротив соответствующего ему выступа В каретки 26 и наоборот (при другом положении каретки 26). Таким образом, в определен ный момент времени обеспечивается однонаправленное воздействие двуплечего рычага 20 лишь на один выступ каретки 26, находящийся либо по одну, либо по другую сторону от оси рейки, благодаря чему осуществляется поворот рейки 12 либо в одном, либо в другом противоположном направлении.При протекании тока КЗ между скобой 1 и контактодержателем 2 (фиг. 1) возникает электродинамическое взаимодействие, в результате которого контакт 3 прижимается к контакту 6 с силой Р Сила Р создает в звеньях механизма АВ усилия, передающие гулировочного винта будет поворачивать отключающую рейку 12 либо в направлении уменьшения зоны ее зацепления с защелкой 1 (блокирующий сигнал отсутствует), либо 55 ся через систему рычагов механизма свободного расцепления оси 16 защелки 11 (фиг. 3)Когда ток достигает величины уставки, определяемой усилием пружины 17, электродинамическое усилие, передаваемое от рычага 1 О оси 16 защелки 11, превысит усилие этой пружины, ось 16 переместится вотверстии 18, а вместе с ней сместится сама защелка 11 в сторону расцепления с рейкой, и рычаг 20 повернется вокруг своей оси10 21 в направлении против хода часовой стрелки. При этом в зависимости от положенияее каретки рейка 12 повернется в определенном направлении Это вызывает либосрабатывание выключателя вследствие расцепления защелки 11 с рейкой 12, в результате чего контакты выключателя разомкнутся, либо несрабатывание АВ, когда его контакты останутся в замкнутом положении.Имеющая ограниченную свободу перемещения вдоль оси рейки 12 каретка 26(фиг. 2) с выступами А и В, воспринимающими воздействие двуплечего рычага 20,смешаясь по профильным направляющимрейки, может занимать одно из двух крайних своих положений. Положение каретки2 26, определяющее направление поворотарейки 12, зависит от воздействия на нее со.стороны как узла 28 возврата каретки 26,так и механизма 27 перемещений каретки 26с дистанционным управлением. Механизм 27запитывается при поступлении на .его элекЗО трического сигнала, вырабатываемого централизованно в системе защиты при возникновении тока КЗ. Этот сигнал поступаетна выключатель в качестве блокирующего сучетом наличия тока КЗ в цепи нижестоящего выключателя и на время срабатыванияэтого нижестоящего выключателя при токеКЗ, В результате этого срабатывания отключения АВ не происходит, а цепь отключает нижестоящий выключатель. АВ срабатывает в том случае, когда точка КЗ находится в цепи непосредственно за ним ина него не поступает блокирующий сигнал.При этом каретка 26 рейки 12 под действиемузла 28 возврата находится в исходном положении, при котором обеспечивается повышенное быстродействие при срабатывании45 АВ благодаря встречному движению зашелки 11 и отключающей рейки 12 в процессерасцепления. Рейка 12 (фиг. 3) поворачивается в этом случае по часовой стрелкепод воздействием винта выступа 22 двупле 50чего рычага 20 на верхний выступ А каретки26 подобно тому, как это происходит в известной конструкции,Таким образом, в зависимости от поступления блокирующего сигнала двуплечий ры-,, чаг 20 одним из выступов посредством рев направлении увеличения этой зоны (при поступлении сигнала блокировки). В последнем случае под действием устройства 27 перемещения каретка 26 рейки занимает положение, соответствуюшее передаче воздействия со стороны регулировочного винта 25 выступа 23 двуплечего рычага 20 на нижний выступ В каретки 26. Поворот рейки 12 против часовой стрелки происходит на такой угол, чтобы компенсировать уменьшение зацепления защелки 11 с рейкой 12 при перемещении защелки в сторону уменьшения ее зацепления с отключающей рейкой 12 под действием сил, передаваемых на механизм от электродинамических контактных устройств. Выключатель не срабатывает и остается заблокированным (во включенном положении) до момента отключения тока КЗ нижестояшим выключателем и снятия вследствие этого блокируюшего сигнала, когда все указанные элементы выключателя возвратятся в свое исходное положение.При варианте исполнения части рейки с механизмом с дистанционным управлением (фиг. 4) с целью повышения быстродействия указанный механизм выполнен в виде соленоидного электромагнита, содержашего плунжер, выполненный в виде ферромагнитной втулки 29, катушку 30 и опорную шайбу 31. Катушка 30 охватывает торцовую часть ферромагнитной втулки 29 и торцовую часть оси рейки 12 с профильными направляюшими нейкруглой формы, на конце которой установлена опорная шайба 31, а узел 28 возврата каретки 26 размешен на втулке 29 между торцами каретки 26 и катушки 30.В качестве механизма с дистанционным управлением может быть использовано электродинамическое устройство, при этом на катушку 30 при поступлении блокирующего сигнала подается импульсное питание, а плунжер 29 такого устройства выполянется из меди. В результате обеспечения в предлагаемом АВ блокировании действия на его расцепитель усилий от электродинамических контактных устройств на время срабатывания при токе КЗ нижестоящего выключателя существенно расширяются его функциональные возможности. Выключатель во всем диапазоне коммутируемых токов КЗ вплоть до токов ПКС обеспечивает осуществление селективной зашиты цепей совместно с нижестоящими АВ, При этом в диапазоне токов, превышающих установку токов срабатывания выключателя без задержки, избирательность зашиты приобретает новое качество. Если известный АВ до токов уставки обеспечивает селективность с выдержкой времени при срабатывании, т. е. совместно с нетокоограничивающими АВ, то предлагаемый выключатель обеспечивает селективность зашиты и при токах КЗ, превышающих уставку тока срабатывания без задержки, причем с токоограничением, что позволяет использовать его 20 в системе совместно с токоограничивающимиАВ. Последние имеют большую ПКС и меньшие габариты по сравнению с традиционными нетокоограничивающими АВ и обеспечивает более эффективную зашиту цепей при токах КЗ.Использование предлагаемого АВ даетвозможность повысить верхнюю границу токов КЗ зоны селективной (избирательной) защиты цепей, расширить область использования селективной защиты с токоограничением, построенной с применением токо- ограничивающих АВ в системе совместно с предлагаемым АВ, устанавливаемым на вводе. Это позволяет во многих случаях отказаться от использования в разветвленных системах в качестве вводных АВ более материалоемких, дорогих, крупногабаритных, селективных выключателей и в результате замены их предлагаемым АВ уменьшить термические и электродинамические воздействия на защищаемые цепи при токах КЗ.Такая замена обеспечивает уменьшение 4 О размеров и снижение материалоемкостишинопроводов распределительных устройств систем.( оставител Техред И. ВТираж 683 И Государствен делам иэобрете осква, Ж - 35,Патент, г. ного коний и РаушсУжгород фимоваКорректор М, ШарошиПодписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул. Проектная, 4