Селективный автоматический выключатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Н 77/10 50 5 1% 13с Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ СВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСК КЗ), Цель иэобрет ключающей и преде ой способности се ния - повыще иеион нои коммутактивного авя. При повоасовой стрел омаоте ческого выключатукоятки 15 против и под деиствием пружины 24 механизм вопределенный момент времени начинаетсмещение центрального шарнира 25 механизма свободного распределения кположению, соответствующему переломному положению ломающихся звеньев 26и 27 механизма и положению полноговключения контактов 7 и 8 выключателя. Начиная с момента замыкания кон" тактов, в результате протекания тока КЗ через компенсатор возникает нарас тающая и противодействующая полному выключению выключателя электродинамическая сила компенсатора, Вследствие этого при включении предельного тока и тока одноразовой предельной коммутационной способности выключателя етение ыключа п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(46) 15,11,86, Бюл. У 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) В.Я, Гущин, А,С, Кобозев и А.И, Панасенко,(56) Кузнецов Р,С, Аппараты распред ления электрической энергии на напряжение до 1000 В, М.: Энергия, 197 с.214-227, 275-276Авторское свидетельство СССР 112 277915, кл. Н 01 Н 77/1 О, 1970. (54) СЕЛЕКТИВНЬФ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫК Л 10 ЧАТЕЛЬ(57) Изобротносится к автоматическим в телям (АВ), предназначенным для.селективной защиты цеей от токов короткого замыкания 70813 А 1127083 кого выключателя движение контактодержателя (К) 5 и контакта 8 на включение может замедлиться и К 5 не сможет занять положения, соответствующего возможности перелома звеньев 26 и 27 механизма, За счет деформации пружины сжатия 33 звена 26 и выбора предусмотренного зазора А между опорными поверхностями обоймы 29 и пальца будет обеспечена дополнительная степень свободы между опорными шарнирами 25 и 28 механизма свободного расцепления, благодаря чему центральный шарнир 25 под действием включающей пружины 24 при фиксированном недовключенном положении подвижного К 5 переместитсяв положение, соответствующее мертвому" положению ломающихся звеньев 26 и 27, которые за счет пружины звена 26 перейдут через положение полностью выпрямленных. При уменьшении противодействующих вклюИзобретение относится к низковольтным электрическим коммутационным аппаратам, в частности к автоматическим выключателям (АВ), предназначенным для селективной защиты цепей от токов короткого замыкания (КЗ) .Цель изобретения - повьппение включающей и предельной коммутационной способности селективного автоматичесНа фиг.1 изображен селективный автоматический выключатель во включенном положении, продольный разрез; на фиг,2 - вариант конструкции упругого звена шарнирного механизма,Выключатель ( фиг.1) содержит электродинамический компенсатор отбора ,контактов, выполненный в виде неподвижной токоведущей скобы 1, охватывающей малоподвижный контактодержатель 2. Компенсатор 1 снабжен пружиной 3, создающей в ограниченной зоне нахождения малоподвижного контактоцержателя 2 момент относительно оси его вращения, и изоляционную пластину 4, ограничивающую зону искусственного чению усилий под действием выпрямляющеисяпружины К 5 окончательно займет положение, соответствующее включенному состоянию выключателя и полному провалуего контактов. При этомполное включение выключателя обеспечивается таким образом, что подвижному К 5 нет необходимости при выборе провала контактов продвигаться внаправлении малоподвижного К 2 навеличину, большую, чем величина полного провала контактов в соответствии с тем, как это требуется обеспечить согласно кинематике традиционного селективного автоматическоговыключателя (АВ). Отключение предлагаемым АВ цепи с током К 3 происходит как и у обычного серийного селективного вйключателя при автоматическомсрабатывании расцепителя аварийногоотключения 22 посредством механизмасвободного расцепления.2 з.п.ф-лы,2 ил. 3увеличения провала контактов при то"ке КЗ, как упор для малоподвижногоконтактодержателя 2, Подвижный контактодержатель 5 посредством шарнира 5 6 связан с механизмом свободного расцепления, выполненным по принципушарнирного механизма и с ломающимисязвеньями для обеспечения моментногозамыкания и раэмыкания контактов,Контакты 7 и 8 укреплены соответственно на малоподвижном 2 и подвижном5 контактодержателях. Подвижный контактодержатель 5 соединен с токоподводом 9 гибким соединением и вращается на оси, укрепленной на неподвижной опоре 1 О. В случае исполнениявыключателя многополюсным подвижныеконтактодержатели 5 полюсов связанымежду собой при помощи изолированнойтраверсы 11, образуя систему подвижными рогами (частями контактодержателей 2 и 5) расположены в пространстве дугогасительной камеры 12 с 25деионной решеткой, Контактное нажатие. во включенном положении выключателя создается пружиной контактногонажатия 13, Узел 14, содержащий пру 1270813жину контактного нажатия 13, является узлом обеспечения искусственного увеличения провала контактов при токе К 3, Оперирование выключателем производится с помошью рукоятки 15, 5Расцепляющий рычаг 16 механизма свободного расцепления зацеплен за защелку 17, которая, в свою очередь, зацеплена эа отключающую рейку 18, имеющую воэможность поворачиваться относительно оси вращения, закрепленной на неподвижной опоре 19Защелка 7 может поворачиваться вокруг оси 20, расположенной на фиксированной опоре 21, 35Расцепитель аварийного отключения 22 предназначен для расцепления механизма свободного расцепления при токах, превышающих установку его тока срабатывания. Для этого он снабжен 20 штоком 23, С помощью пружины 24 центральный шарнир 25 ломающихся звеньев 26 и 27 механизма связан с рукояткой 15. Звено 27 при помощи опорного шарнира 28 соединено с расцепляющим ры чагом 16 механизма свободного расцепления.Звено 26 шарнирного механизма, непосредственно соединенное с подвижным контактодержателем 5,. выполнено 30 упругим, причем деформация укаэанного упругого звена 26 выбрана минимальной величины, обеспечивающей при нахождении подвижного контактодержателя 5 в положении касания с малопод 35 вижным контактодержателем 2 переход звеньев 26 и 27 шарнирного механизма через "мертвое положение , а жесткость пружины 3 компенсатора 1 по отношению к жесткости пружины 3 кон тактного нажатия выбрана такой, чтобы момент пружины 3 компенсатора 1 в . середине малоподвижного контактодержателя 2 относительно оси его вращения превышал подобный момент пружины 13 контактного нажатия в 2-3 раза и обеспечивался при нахождении малоподвижного контактодержателя 2 в зоне искусственного увеличения его провала при токе короткого замыкания,На фиг,2 изображен вариант конструкции упругого звена 26 шарнирного механизма связи подвижного контактодержателя 5 с механизмом свободного расцепления. Упругое звено 26 выпол нено составным из обоймы 29, выполненной в виде стакана со сквозным отверстием 30, продольная ось которого перпендикулярна продольной осистакана, стержня 3 с сквозным отверстием 32, продольная ось которогоперпендикулярна продолной оси обоймы29 и цилиндрической пружины сжатия33, Стержень 31 установлен в обойме29 с возможностью перемещения вдольее продольной оси в заданных пределах и одним из торцов упирается в цилиндрическую пружину сжатия 33, чтов своих крайних положениях стержень31 имеет воэможность жесткой передачи усилия на обойму 29 в направлениисвоего движения.Стержень 31 сочленен с обоймой29 при помощи дополнительного пальца 34, пропущенного через отверстия30 и 32, причем диаметр поперечногосечения сквозного отверстия 30 имееттакую величину, что между опорной поверхностью обоймы 29 и пальцем 34 вместе их сочленения обеспечиваетсянаибольший зазор, соответствующийпродольному изменению длины упругогозвена 26,Использование в конструкции АВдвухэвенной связи механизма свободного расцепления с подвижным контактом, а также вместо жесткого звена,соединенного непосредственно с контактодержателем подвижного контакта,упругого, способного под действиемна него нагрузки, превьппающей заданную, изменять свою длину на определенную величину, позволяет повыситьпредельную включающую способностьселективного.выключателя, снабженного компенсатором отброса контактов,повысить надежность работы его привключении цепей с предельными токамиКЗ и тем самым повысить предельнуюкоммутационную способность выключателя, Осуществление не жесткой, аупругой связи подвижного контакта смеханизмом свободного расцеплениядает возможность за счет упругой деформации звена связи обеспечить впроцессе включения цепи на предельный ток КЗ необходимую для переламывания звеньев шарнирного механизмастепени свободы, результатом чегоявляется полное включения контактоввыключателя.Жесткость или коэффициент. Упругости звена обеспечиваются такими, чтобы при коммутировании номинальных токов звено не проявляло своих упругих свойств, а оставалось жестким. Исходя3 127из этого, усилие начальной деформации звена, рассматриваемое на линиисередины контактов, не менее чем на10-157 должно превышать усилие пружины контактного нажатия.Включение выключателем цепи наток КЗ происходит следующим образом,При повороте рукоятки 15 против часовой стрелки псд действием пружины24 механизм в определенный момент 1 Овремени начинает смещение центрального шарнира 25 механизма свободногорасцепления к положению, соответствующему переломленному положению ломающихся звеньев 2 б и 27 механизма иположению полного включения контактов7 и 8 выключателя,0813 Ь Однако, начиная с момента замыкания контактов, в результате протекания тока КЗ через компенсатор возни О кает нараста 1 ощая и противодействующая полному включению выключателя электродинамическая сила компенсатора, В силу этого при включении предельного тока и тока одноразовой пре дельной коммутационной способности выключателя движение контактодержателя 5 и контакта 8 на включение может замедлиться и контактодержатель5 не сможет занять положение, соответствующее возможности переломазвеньев 2 б и 27 механизма, Тогда засчет деформации пружины сжатия 33звена 2 б и выбора предусмотренногозазора Й между опорными поверхностями обоймы 29 и пальца 34 будет обеспечена дополнительная степень свобо.ды между опорными шарнирами б и 28механизма свободного расцепления,благодаря чему центральный шарнир 25 4 Опод действием включающей пружины 24при фиксированном недовключенном положении подвижного контактодержателя5 переместиться в положение, соответствующее "мертвому" положению ломающихся звеньев 26 и 27, указанныезвенья за счет пружины 33 звена 2 бперейдут через положение полностьювыпрямленных, и при уменьшении противодействующих включению усилий под рдействием выпрямляющейся пружинь 33контактодержатель 5 окончательно займет положение, соответствующее включенному состоянию выключателя и полному выбору провала его контактов.При этом полное включение выключателя обеспечивается таким образом, что йодвижному контактодержателю 5 нет необходимости при выборе провала контактов продвигаться в направлении малоподвижного конта.ктодержателя 2 на величину, большую, чем величина полного провала контактов (как это требуется обеспечить согласно кинематике традиционного селективного АВ),Таким образом, не изменяя кинематики включающего механизма АВ и величины одного из основных конструктивньх параметров АВ - провала контактов, обеспечивается повышение включающей способности АВ;Отключение предлагаемым АВ цепи с током КЗ происходит как у обычного серийного селективного выключателя при автоматическом срабатывании расцепителя аварийного отключения 22 посредством механизма свободного расцепления. Во избежание существенной потери провала и нажатия на контактах в результате выбора люфтов и упругих деформаций контактного устройства АВ в выключателе предусматривается искусственное увеличение провала. контактов путем так называемого слежения малоподвижным контактом положения подвижного контакта под действием электродинамического усилия компенсатора отброса контактов, В результате отжатия подвижного контактодержателя 5 на величину номинального значения провала, малоподвижный контакт 7 не становится на упор, а следует за подвижным контактом 8 вплоть до положения когда малоподвижный контактодержатель 2 достигнет изоляционной пластины 4, В этой зоне искусственного увеличения провала контактов (от положения, соответствующего их касанию, до достижения неподвижным контактодержателем 2 малоподвижного контакта 7 пластины 4) действует пружина 3 компенсатора 1, создающая противонаправленный отжатию подвижного контактодержателя 5 момент относительно оси вращения малоподвижного контактодержателя 2, который превышает рабочий момент пружины контактного нажатия 13 в 2-3 раза, При меньшей степени превышения указанного момента величина момента, противодействующего моменту отжимающего усилия компенсатора при токе КЗ, недостаточна для обеспечения минимально необходимой жесткости контактной7 2708 системы АВ при предельных сквозных токах 3, При большей степени превышения момента величина упомянутого момента превышает маскимально допустимую, исходя из условий обеспечения нормальной работы контактов в режиме слежения при предельных сквозных токах КЗ (возможен отброс контактов при малой величине провала контактов). Кроме того, благодаря проти О водействию со стороны пружины 3 компенсатора замедляется противонаправленное включению движение малоподвижного контакта при включении, что создает в предлагаемом АВ более бла гоприятные условия для перелома звеньев механизма при включении предельных токов КЗ, Таким образом, усилие пружины 3 компенсатора во всех неблагоприятных для контактной сис темы случаях способствует повышению надежности функционирования контактной системы селективного АВ как при включении, так и при пропускании с заданной выдержкой времени предель ных токов КЗ.Формула изобретения1, Селективный автоматический вы ключатель, содержащий контактную систему, включающую в себя подвижный и малоподвижный контакты, узел для обеспечения искусственного увеличения провала малоподвижного контакта З 5 при токе короткого замыкания, включающий в себя пружину контактного нажатия, электродинамический компенсатор отброса контактов с пружиной компенсатора, дугогасительное устройство, расцепитель аварийного отключения и механизм свободного расцепления, кинематически связанный с подвижным контактом посредством звеньев механизма, о т л и ч а ю щ и й с я 45 тем, что, с целью повышения включающей и предельной коммутационной способности, кинематическая связь механизма свободного расцепления с подвижным контактом осуществлена путем двухзвенного шарнирного механизма, одно из звеньев шарнирного механизма,13 8непосредственно соединенное с подвижным контактом, выполнено упругим, причем деформация указаннбго упругого звена выбрана минимальной величины, обеспечивающей при нахождении подвижного контакта в положении касания с малоподвижным контактом перехода звеньев шарнирного механизма через "мертвое" положение, а жесткость пружины компенсатора по отношению к жесткости пружины контактного нажа.тия выбрана такой, чтобы момент пружины компенсатора в середине малоподвижного контакта относительно оси его вращения превышал подобный момент пружины контактного нажагия в 2- 3 раза при нахождении малоподвижного контакта в зоне искусственногоувеличения его провала при токе короткого замыкания,2, Выключатель по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что упругое звено шарнирного механизма выполнено составным из обоймы, стержня и цилиндрической пружины сжатия, упомянутый стержень установлен в обойме с возможностью перемещения вдоль ее продольной оси в заданных пределах и одним из торцов упирается в цилин дрическую пружину сжатия. 3. Выключатель по п,2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что обойма упругого звена выполнена в виде стакана со сквозными отверстиями, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси,обоймы, в свободном конце стержня, расположенного в обойме, также выполнено сквозное отверстие, продольная ось которого перпендикулярна продольной оси обоймы, указанный стержень сочленен с обоймой при помощи дополнительного пальца, пропущенного через указанные сквозные отверстия, причем диаметр поперечного сечения сквозного отверстия, выполненного в обойме, имеет такуювеличину,что меж - ду опорной поверхностью обоймы и пальцем в месте их сочленения обеспечивается наибольший зазор, соответствующий продольному изменению длины упругого звена.1270813 Составитель М. ТрофимоваТехред В, Кадар Корректор А, Тяскоеы ем ш ьш таютэюРеДактор В. Ковтун Заказ 6247/53 Тираж 643 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/6