Автоматический выключатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1653023 А 1 Н 73/38 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4709692/07 (22) 26,06.89 (46) 30.05.91. Бюл. %20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) Г.Н,Гапоненко, В.М.Гайдаенко, А;С.Кобозев, Г,Ф,Мицкевич и С.Г,Мицкевич (53) 621,316.57 (088.8) (56) Таев И.С., Буль Б.К., Годжелло А.Г. и др. Основы теории электрических аппаратов, М.: Высшая школа, 1987. с.166 - 168,Патент Великобритании гФ 1583133, кл, Н 01 Н 73/38, 1981, (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ2(57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения является повышение быстродействия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания в отводящей цепи. Устройство содержит контакты 1 первого комплекта. контакты 3 второго комплекта, контакты 5 третьего комплекта, первый быстродействующий привод (П)2, второй быстродействующий привод(П) 9, выполненный, например. в виде индукционно-динамического привода, подвижную токопроводящую пластину (П) 7. В каждом полюсе контакт 3 второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом 4 разведения контактов. Контакты 1 механически связаны с П 2, содержащим механизм свободного расцепления. и выполнены с1653023 возможностью перемещения между замкнутым и разомкнутым положениями с контактами 3, установленными с возможностью перемещения в сторону размыкания с контактами 1, Контакты 5 выполнены с возможностью замыкания их П 7 и электрически соединены токопроводами 6 с контактами 3, П 9 установлен с возможно:тью воздействия на П 7. Второй комплект контактов 3 Изобретение относится к электротехнике,а именно к автоматическим выключателям,обеспечивающим защиту низковольтныхложных цепей,Цель изобретения - повышение быстродействия защиты мощных цепей и снижение величины тока короткого замыкания вотводящей цепи,На фиг,1 схематично показаны автоматический выключатель (обведен штриховой 10линией) и схема ега включения; на фиг.2 -пример исполнения третьего комплектаконтактов с индукционно-динамическимприводом; на фиг.З - вид А на фиг,2; на фиг,4 -пример исполнения токопроводящей пластины, перемыкающей третий комплектконтактов; на фиг.5. - вид Б на фиг.4,Автоматический выключатель (фиг.1) содержит первый комплект контактов 1, свя" 20занный механически с первым приводом 2,включающим и механизм свободного расцепления, и имеющий возможность перемещения между положением замыкания сконтактами 3 второго комплекта и положением, в котором контакты 1 первого комплекта находятся в разомкнутом состоянии сконтактами 3 второго комплекта. Контакты3 второго комплекта снабжены каждыйэлектродинамическим механизмом 4 разведения контактов, предназначенным для работы при протекании через это устройствотока короткого замыкания. Третий комплектконтактов 5 соединен зглектрически с вторым комплектом контактов 3 токопроводами 6 и расположен так, что замыканиеконтактов 5 третьего комплекта подвижнойтокопроводящей пластиной 7 обеспечиваетсоединение всех вместе контактов 3 второго комплекта, Подвижная токопроводящая 40пластина 7 может быть выполнена в видечасти подвижного элемента 8 второго быстродействующего привода 9, например индукционно-динамического, и расположенас возможностью замыкания контактов 5 45третьего комплекта,выполнен с возможностью функционирования независимо от функционирования П 7, закорачивэющей контакты 5, и П 7 выполнена в виде части подвижного элемента 8 П 9. Оперативные включение и отключение осуществляют контакты 1, которые взаимодействуют с контактами 3, при управлении П 2, 2 з,п,ф-лы, 5 ил. Подвижная токопровадящая пластина 7 (фиг.2) выполнена в виде части подвижного элемента 8, расположенной со стороны контактов 5 третьего комплекта, быстродействующего привода 9, например индукционно-динамическога, связанного жестко с подвижным подпружиненным стержнем 10 и расположенного плоской поверхностью 11 вблизи токовой катушки 12, закрепленной, например, в изоляционной оболочке 13.Токопровадящая пластина 7, выполненная в виде части подвижнага элемента 8, и токовая катушка 12 представляют собой индукционно-динамический привод.Подвижный подпружиненный стержень 10 с токапроводящей пластиной 7 в виде части подвижного элемента 8 расположен с возможностью перемещения и самоуста- навки при замыкании третьего комплекта контактов 5 и подпружинен пружиной 14, например, к изоляционной оболочке 13 в сторону размыкания токопроводящей пластины 7 с контактами третьего комплекта 5,Токопроводящая пластина 7 может быть выполнена с возможностью перемещения в направлении контактов 5 третьего комплекта внутри объема, ограниченного тремя плоскостями 15 (фиг.З), проходящими через оси 16 двух соседних такопроводов 6, соединяющих, например. через гибкие проводники 17 третий комплект контактов 5 с вторым комплектом 3 (фиг.1).Токоправадящая пластина 7 может быть выполнена в виде А -образного токо- проводящего элемента 18 (фиг.4), который через изоляционную прокладку 19 закреплен на подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9 со стороны третьего комплекта контактов 5 так, что каждый из контактов третьего комплекта 5(фиг.5) находится напротив соответствующего луча - образного токопроводящего элемента 18,Автоматический выключатель (фиг,1) содержит также расцепитель 20 максимального тока и расцепитель 21, срабатывающиепри протекании тока короткого замыкания и тока перегрузки соответственно, и рукоятку 22, кинемэтически связанную с механизмом свободного расцепления первого привода 2, отводящие зажимы 23, предназначенные для подключения к нагрузке. Источник 24 тока, например силовой трансформатор, включен на подводящие зажимы 25 автоматического выключателя. На отводящие зажимы 23 включен потребитель. К этим же зажимам подсоединены, например, токо- проводами 6 контакты 5 третьего комплекта,Автоматический выключатель работает следующим образом,Включение выключателя производится первым быстродействующим приводом 2, например, воздействием на рукоятку 22 и перемещением первого комплекта контактов 1 в положение замыкания с контактами 3 второго комплекта. Ток протекает через контакты 1 первого комплекта, контакты 3 второго комплекта, электродинамические механизмы 4 разведения контактов и отводящие зажимы 23 в цепь нагрузки. Источником тока служит, например, мощный силовой трансформатор 24, подключенный к подводящим зажимам 25 первого комплекта контактов 1. При возникновении тока короткого замыкания в цепи срабатывает второй быстродействующий (индукционно-динамический) привод 9 и перемещает токопроводящую пластину 7 в сторону замыкания с контактами 5 третьего комплекта, обеспечивая тем самым соединение всех вместе контактов 3 второго комплекта. При этом цепь от зажимов 23 к нагрузке шунтируется контактами 5 третьего комплекта, ток через выключатель увеличивается, э через нагрузку снижается.В дальнейшем ток протекает через контакты 1 первого комплекта и контакты 3 второго комплекта 2, электродинамические механизмы 4 разведения контактов, токо- проводы 6, третий комплект контактов 5 и токопроводящую пластину 7.При возникновении тока короткого замыкания под действием этого тока срабатывают электродинамические механизмы 4 разведения,контактов, что обеспечивает перемещение контактов 3 второго комплекта в разомкнутое положение с контактами 1 первого комплекта, При этом в межконтактные промежутки вводятся электрические дуги. которые ограничивают ток короткого замыкания, протекающий через выключатель и источник 24 тока, например силовой трансформатор.В дальнейшем срабатывает расцепитель 20 максимального тока, воздействую 5 10 15 3 второго комплекта, обеспечивая гальвани 45 50 20 2.5 30 35 40 щий нэ механйзм свободного расцепления первого быстродействующего привода 2, и последний производит перемещение контактов 1 первого комплекта в положение размыкания с контактами 3 второго комплекта, обеспечивая отключение цепи.После исчезновения тока короткого замыкания в цепи контакты 3 второго комплекта перемещаются в положение замыкания с контактами 1 первого комплекта,э токопроводящэя пластина 7 - в положение размыкания с контактами 5 третьего комплекта, Контакты 1 первого комплекта остаются в положении размыкания с контактами ческий разрыв в цепи,Повышение быстродействия в предлагаемом выключателе достигается за счет того, что второй быстродействующий привод 9 воздействует только на подвижный эле-. мент 8, частью которого является токо- проводящая пластина 7, и функционирует независимо от контактов 3 второго комплекта.Это позволяет сократить время до шунтировки контактами 5 третьего комплекта отводящей цепи и нагрузки, Защита выключателя и силового трансформатора при этом обеспечивается за счет срабатывания электродинамических механизмов 4 разведения контактов и ввода в цепь электрических дуг, ограничивающих ток короткого замыкания.При возникновении в цепи тока короткого замыкания конденсаторная батарея не показана) разряжается на токовую катушку 12 (фиг.2) и под действием злектродинэмическ их сил, обус ловлен н ых взаимодействием индуцированного тока в подвижном элементе 8 быстродействующего привода 9 индукционно-динамического) с током в катушке 12, подвижный элемент 8 с подвижной токопроводящей пластиной 17 перемещается в сторону замыкания контактов 5 третьего комплекта,Конденсаторная батарея раэряжэется на токовую катушку 12 через блок управления (не показан), причем в качестве датчика тока короткого замыкания может быть использован, например, расцепитель 20 максимального тока или отдельный датчик. При замыкании контактов 5 третьего комплекта токопроводящей пластиной 7 ток короткого замыкания протекает. через токо- провод б, гибкие проводники 17. контакты 5 третьего комплекта и токопроводящую пластину 7 так, что образуются Г-образные электродинамические контуры и электро- динамические силы прижимают токопроводящую пластину 7 к контактам 5 третьего комплекта, препятствуя электродинамиче 15 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ским силам в контактах, вызванных сужением линий тока в зонах контактирования, отбросить токопроводящую пластину 7 от контактов 5 третьего комплекта, тем самым обеспечивая повышение надежности контактирования.При возникновении в цепи тока короткого замыкания подвижный элемент 8 второго быстродействующего привода 9 (фиг.4) перемещается в сторону замыкания контактов 5 третьего комплекта с-образным токопроводящим элементом 18. Ток короткого замыкания протекает через токопроводы б, гибкие проводники 17, контакты 5третьего комплекта и А-образный токопроводящий элемент 18 так, что образуются Г-образные электродинамические контуры и электродинамические силы прижимаютА- образный токопроводящий элемент 18 к контактам 5 третьего комплекта. При уменьшении на некоторое время в одной из фаз тока до значения, недостаточного для удержания в замкнутом положении Л-образного токопроводящего элемента 18 с контактом 5 третьего комплекта этой фазы, в двух других фазах ток достигает значений, достаточных для удержания-образного токопроводящего элемента 18 в замкнутом положении с контактами 5 третьего комплекта, этих фаз. В двух других фазах ток протекает по соответствующим лучам А-образного токопроводящего элемента 18 (фиг.5) и через центральную часть элемента 18. При этом электродинэмическая сила, обусловленная взаимодействием лучей ,-образного токо- проводящего элемента 18 двух других фаз с соответствующими токопроводами б, воздействует на -образный токопроводящий элемент 18 со стороны контакта 5 третьего комплекта одной фазы относительно оси С, проходящей через точки контактирования , контактов 5 третьего комплекта двух других фаз с -образным токопроводящим элементом 18, и создает момент относительно этой оси б, прижимающий -образный токопроводящий элемент 18 к контакту 5 третьего комплекта одной фазы, чем обеспечивается повышение надежности контактирования.При протекании тока перегрузки рэсцепитель 21 фиг,1) воздействует на механизм свободного расцепления первого привода 2, который обеспечивает перемещение контактов 1 первого комплекта в положение размыкания с контактами 3 второго комплекта.Оперативное включение и отключение выключателя осуществляют рукояткой 22, которая управляет первым приводом 2, обеспечивающим перемещение первого комплекта контактов в положение замыкания или размыкания с контактами 3 второго комплекта,Таким образам, предлагаемый автоматический выключатель по сравнению с прототипом обеспечивает повышение быстродействия защиты мощных цепей и существенно снижает величину тока короткого замыкания в отводящей цепи и нагрузки зэ счет того, что второй быстродействующий привод воздействует нэ токопроводящую пластину, имеющую значительно меньшую массу, чем подобный элемент прототипа, э также за счет наличия злектродинамических механизмов разведения контактов, которые ограничивают ток, протекающий через автоматический выключатель,Формула изобретения 1. Автоматический выключатель, содержащий первый и второй комплекты контактов, причем контакты первого комплекта механически связаны с первым быстродействующим приводом, снабженным механизмом свободного расцепления, и выполнены с возможностью перемещения между замкнутым и разомкнутым положениями с контактами второго комплекта. э контакты второго комплекта выполнены с возможностью перемещения в сторону рэзмыкэния с контактами первого комплекта, и третий комплект контактов, выполненных с возможностью замыкания их подвижной токо- проводящей пластиной и электрически соединенных токопроводами с вторым комплектом контактов, и второй быстродействующий привод, имеющий подвижный элемент и установленный с возможностью воздействия на подвижную токопроводящую пластину, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия защиты мощных цепей и снижения величины тока короткого замыкания в отводящей цепи, в каждом полюсе контакт второго комплекта снабжен электродинамическим механизмом разведения контактов второго комплекта, при этом второй комплект контактов выполнен с возможностью функционирования независимо от функционирования подвижной токопроводящей пластины, а сама подвижная токопроводящая пластина выполнена в виде части подвижного элемента второго быстродействующего привода,2, Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопроводящей пластиной в трехфазной цепи, указанная пластина выполнена с возможностью перемещения внутри объема, ограниченного тремя плп1653023 10 5 8г 17 скостями, каждая из которых проходит через оси двух соседних токопроводов в чаправлении контактов третьего комплекта, причем оси токопроводов размещены в вершинах треугольника,3. Выключатель по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контактирования контактов третьего комплекта с подвижной токопро.водящей пластиной в трехфаэной цепи.указанная пластина выполнена в виде А-об разного токопроводящего элемента, закрепленного на подвижном элементе второго быстродействующего привода.1 б 53023Составитель В.Коносов едактор А.Лежнина Техред М. Моргентал Корректор Т,М 3 1774 Тираж 357 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета.паизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10