Токоограничивающее устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯк двтовскомю свидетельств Соев СоветскихСоциалистецескихРеспублик(23) Приоритет -стеенный комет СССР суд 53) УДК 621.316.еннй публиковано 15.05.79, Б тень1 елам нзоо и открыт Дата опубликования описания 20.05.79 2) Авторы изобрете(54) 1Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, в частности к автоматическим воздушным выключателям.Известны токоограничивающие устройства, содержащие контактную, дугогасительную и магнитные системы, которые обеспечивают отброс подвижных контактодержателей, и ручной привод с защелкой, обеспечивающий фиксацию подвижных контактодержателей в разомкнутом положении и возврат их в замкнутое положение. Однако чувствительность таких устройств к токам аварийного режима недостаточно высока. Кроме того, может происходить как несогласованный отход контактодержателей подвижных контактов до упоров с последующей их фиксацией, так и неодинаковое их расхождение либо из-за неравномерной токовой нагрузки в аварийном режиме по фазам, либо из-за того, что параметры силовых цепей при аварийных режимах случайны в силу неопределенности места аварийной ситуации и ее характера, при этом не исключена возможность приварки контактов в отдельных фазах из-за того, что противодействующие усилия контактных пружин превосходят электродинамические силы отброса. Известны также токоограничивающиеустройства, содержащие установленные в изоляционном корпусе в каждом полюсе контактную и дугогасительную системы, причем подпружиненные контактодержатели подвиж ных контактов установлены с возможностьюповорота на осях в плоскости, параллельной контактодержателям неподвижных контактов, гибкие проводники, выводные шины и механизм задержки, состоящий из регулируемого упора, пальца, собачки, которая одним своим концом установлена на оси контактодержателя подвижного контакта, а другим опирается на поверхность регулируемого упора, пружины кручения, установленной на той же оси, что и собачка, храповика, установленного с возможностью возвратно-вращательного движения, одна часть которого выполнена зубчатой, по крайней мере одного подпружиненного инерционного маховика, установленного на другой оси, и противодействующей пружины, которая одним своим концом прикреплена к маховику, а другим - к регулируемому упору. Эти токоограничивающие устройства также не обеспечивают одинаковой по длительности во времени задержки контактодержателей подвижляет собой три разных по объему ячейки,установлены механизмы 2 задержки,в боковинах которых расположены контактодержатели 3 подвижных контактов на собственных осях 4. На одном конце каждого подвижного контактодержателя 3 закреплен подвижный контакт 5, а на другом его конце - гибкий проводник 6, соединенный с выводной шиной 7, которая крепится к корпусу 1 крепежными деталями. В отверстии контактодержателя 3 подвижного контакта ус тановлена ось 8, на которой расположенысобачка 9 и пружина 10 кручения, при помощи которой обеспечивается постоянное силовое замыкание между контактодержателем подвижного контакта, собачкой 9 и механизмом 2 задержки. Контактное нажатие при этом обеспечивается пружиной 11, установленной на осях 8 и 12. Ц - образный контактодержатель 13 неподвижных контактов 14 установлен в электроизоляционной обойме 15, которая в свою очередь устанав ливается в корпус 1. Одновременно обойма15 электроизолирует разрыв в полюсе, Она крепится в корпусе 1 при помоши электро- изоляционной вставки 16 и крепежных деталей 17 для предохранения от деформаций ветвей контактодержателя 13 неподвижных 25контактов, Во внутреннеи полости 1.) - оборазной формы контактодержателя 13 установлена электроизоляционнная распорка 8, а по линии разъема между корпусом 1 и крышкой 19 - электроизоляционные перегородки 20, которые имеют прямолиненые пазы для прохода контактодержателей 3 подвижных контактов. В крышке 19 размещены дугогасительные устройства, разделенные между собой электроизоляционными перегородками 21. Крышка 19 со вставленными в нее дугогасительными устройствами устанавливается на корпус 1 и крепится крепежными деталями.Механизм 2 задержки состоит из боковин22 и 23-, составляющих его корпус и скреп ленных между собой крепежными деталями24, ведущето подпружиненного инерционного маховика 25, кулисы 26 с криволинейным пазом (возможно выполнение с дополнительным прямолинейным пазом или круглым отверстием - см, фиг. 8 и 9) и дополнитель ной осью 27, В ведущем подпружиненноммаховике 25 запрессованы палец 28, расположенный в начале криволинейного паза кулисы 26, и палец 29, расположенный в прямолинейном отверстии храповика 30, вращающегося на собственной оси 31. Кроме того, механизм задержки содержит регулируемый упор 32 сброса с крепежной деталью ЗЗ, В ведущем подпружиненном инерционном маховике 25 запрессована пружина 34, на которой одним своимконцом крепится проти- И водействующая пружина 35, а другим своимконцом противодействуюшая пружина кре" пится к- проушине регулируемого упора 36,при помощи которого осушествляется регу 6629963=нйх контактов в-отключенном положении сйоследуютцим одйовременным "и согласован" йым"возврато-м их "в замкнутое- положение-" "независимо от величины их отброса.Цель изобретения - обеспечение одинаковой йо длительности во времени задержки контактодержателей подвижных контактов в- "=отЮФЙенном"положении с последуюшим одновремейййм-нсогласованным возвратом их в" замкнутое положение независимо от величины их отброса.Это достигается тем, что в предлагаемомустройстве механизм задержки установлен в кбрпусе, выполненном в виде скрепленных боковин, и снабжен кулисой с криволинейнйм йазом и дополййтельным пальцем, пальцыжестко закреплены на маховике, а другая=часть храповика выполнена с "отверстием, в " "кбторое введен один из пальцев маховика,другой палец при этом расположен в криволинеййом пазу -кулисы; подвижно установленной на дополнительной оси, закрепленной в боковинах корпуса, в которых также зак= репгены ось махбвика,установленного с воз моЖностью врашения вокруг своей оси, ирегулируемый упор.Механизм задержки может быть снабжендополнительным инерционным маховиком и дополнительной кулисой с дополнительным- отверстием, установленной с возможностьювращения на одной оси с указанной кулисой,причем эта ось закреплена в обеих кулисах, а дополнительный инерционный маховик ус=тайовлен с возможностью вращения на обгцей оси, что и указанный маховик, при этом на дополнительном маховике жестко закреплен другой палец, который расположен в отверстии дополнительной кулисы.Дополнительное отверстие дополнительной учись может быть, выполнено в виде прямолинейного паза.Дополнительная кулиса может быть выполнена в виде двух деталей, шарнирно связанных между собой, в одной из которыхвыполнено указанное дополнительное отверст ие.На фиг. 1 изображено описываемое токоогра ничиваюшее устройство, разрез через один полюс; на фиг. 2 - механизм задержки, вертикальная и профильная проекции;на фиг. 3 - кулиса в сборе, вертикальная и профильная проекции; на фиг, 4 - другой вариант выполнения механизма задержки, вертикальная и профильная проекции; на фиг. 5 - ведущий подпружиненный инерционный маховик в сборе, вертикальная и профильная проекции; на фиг, 6 - ведоиый инерционный маховик в сборе, вертикальная и профильная проекции; на фиг. 7" - хра- повик в сборе, вертикальная и профильная проекции; на фиг. 8 и 9 - варианты выполнения кулисы, вертикальная и профильная проекции.В ячейках электроизоляциоййого корпуса 1, внутренняя полость которого представ5 1 о 15 20 25 30 З 5 ло 45 50 5лировка общего противодействующего усилия механизма 2 задержки. Упор 36 жестко закреплен в боковине 22.На общей оси 37 свободно вращается ведущий подпружиненный инерционный маховик 25, а также дополнительный ведомый (ведомые) инерционный маховик 38 (для соответствующего конструктивного исполнения механизма задержки) с запрессованным пальцем 39, который расположен в прямолинейном пазу (отверстии) дополнительной кулисы 40. При этом возможен вариант выполнения кулисы 40 из двух звеньев (деталей) - звена 41 (см. фиг. 9), в котором выполнен криволинейный паз 42, и звена 43, в котором выполнено круглое отверстие 44, скрепленных между собой шарнирно деталью 45, В боковинах 22 и 23 имеются прямолинейные вырезы 6, в которые (в собранный механизм 2 задержки) устанавливаются контактодержатели 3 подвижных контактов на собственных осях 4.Криволинейный паз 42 может быть выполнен в ведущем подпружиненном инерционном маховике, при этом соответствующий палец по зацеплению установлен в кулисе, палец ведомого инерционного маховика также установлен в кулисе, а прямолинейный паз выполнен в ведомом инерционном маховике.Как ведущий подпружиненный инерционный маховик, так и ведомый инерционный маховик могут быть выполнены с собственными осями вращения, Механизм задержки в каждой ячейке фиксируется при помощи крепежных деталей.Принцип действия токоограничивающего устройства совместно с автоматическим выключателем состоит в том, что при возникновении в цепях питания токов, отличных от допустимых, под воздействием возникших электродинамических усилий контакты 5 и 14 токоограничивающего устройства размыкаются значительно раньше, чем аварийные токи достигнут своего максимального амплитудного значения.Электрические дуги, образующиеся между размыкающимися контактами 5 и 14 токоограничивающего устройства, ограничивают своим возрастающим сопротивлением нарастание аварийного тока, Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя под действием ограниченного тока, если его величина превосходит ток уставки автоматического выключателя, сбрасывает расхождение контактов автоматического выключателя и отключение ограниченного тока.После исчезновения тока в цепи контакты автоматического выключателя остаютсяв разомкнутом положении и могут быть включены либо ручным, либо дистанционным приводом после устранения причин, вызвавших срабатывание токоограничивающего устрой. ства и автоматического выключателя./ бКонтактодержатели 3 подвижных контактов токоограничивающего устройства благо даря тому, что собачки 9 вошли в зацепление с храповиками 30 механизмов 2 задержки, под действием разности усилий между контактным нажатием пружины 11 и общим противодействующим усилием механизма задержки (в каждом разрыве полюса) медленно возвращаются в замкнутое положение. При зазоре 2 мм между контактами 5 и 14 происходит сброс общего противодействующего усилия (в каждом разрыве полюса) благодаря тому, что храповик 30 начинает вращаться вокруг своей оси 31 до тех пор,пока собачка 9, находящаяся в зацеплении с храповиком, не найдет на регулируемый упор 32 сброса.После сброса общего противодействующего усилия механизма 2 задержки контактодержатели 3 подвижных контактов замыкаются только под действием усилия пружин 11 контактных нажатий, обеспечивающих такую скорость, при которой исключается приварка контактов 5 и 14. Храповик 30 механизма 2 задержки вместе с его другими элементами под действием противодействующей пружины 35 возвращается в исходное (первоначальное) положение. Разность усилий между контактным нажатием пружины 11 и общим противодействующим усилием механизма 2 задержки (в каждом разрыве полюса) регулируется регулируемым упором 36.Кинематическая связь между контактодержателями 3 подвижных контактов и механизмами 2 задержки обеспечивается собачками 9. Постоянное силовое замыкание в механизме 2 задержки обеспечивается протйводействующей пружиной 35.В процессе работы инерционный подпру- ф жиненный ведущий маховик 25, совершающий вращательно-возвратное движение, передает этодвижение через палец 28 кулисе 26 или 40. Палец 28, вращаясь вместе с ведущим маховиком 25, давит на соответствующие стенки криволинейного паза кулисы 26 или 40 и заставляет кулису качаться на своей оси, Кроме того, это же давление создает тормозной момент и обеспечивает остановку кулисы 26 или 40 при смене ею направления качения благодаря наличию в кулисе криволинейного паза. Криволинейный паз кулисы 26 или 40 удлиняет путь контактирования пальца 28 с маховиком 25 и тем самым создает дополнительный тормозной путь при малом угле поворота ведущего маховика на угол, равный 90.Кулиса 40, воздействуя на палец 39 своим прямолинейным пазом, заставляет ведомый маховик 38 совершать такое же колебательное движение на своей оси. Ведомый инерционный маховик введен в конструкцию как дополнительная инерционная масса.7Участок х-у храповика 30 вы 11 блнен гладким, без зубьев, потому, что минимальнаядлительность задержки механизма 2 задержки, равная не менее 0,02 - 1,0 с, определяется минимальным угломс 4, поворота храповика, высотой Ь, шагом 1, количеством зубьев в криволинейном пазу кулисы 26 и расстоянием от пальцев 28 и 29, закрепленных в"=ведущем "подпружиненном инерционном маховике 25, .до осей 27 и 37 вращения, т.е.независимо от величины отброса (зазора) контактодержателей 3 подвижных контактов"минимальная длительность задержки их остается практически постоянной величиной и равна не менее 0,02 - 1,0 с.По истечении необходимого минимальногб-периода времени задержки контактодер"жатели подвижных контактов возвращаютсяв замкнутое положение под действием раз ности усилий "Тежду контактным йажатиеми общим противодействующим усилйем механизма задержки, Эта разность усилий должна быть минимальной и достигается за" счет регулировки противодействующей пружины регулируемым уйором.Под заде рж кой ко нтактодерж ател ей подвижных контактов в разомкнутом положении на необходимый минимальный период"времени следует понимать медленный возв"рат их в замкнутое положение потому, чтов"каждом контактодержателе подвижных контактов, в каждом полюсе,установлен механизм задержки, который обеспечивает замедлейиескорости возврата в замКнутое положение контактодержателей подвижных койтактов до величины, значительно меньшей - ,той скорости, которая могла бы быть" от-воздействия только усилий контактных нажатий при возврате контактодержателей подвиж-"ных контактов в замкнутое (рабочее) "поло,ужение.По достижении зазора 2 мм между контактами происходит сброс противодействующегб усилия механизма задержки и движе ние контактодержателей подвижных контактов до замыкания их происходит под действием усилий пружин контактных нажатий, т,е, контактодержатели йодвижйых контактов опять приобретают необходимую" ско" "рость"йх "движения исключая возможностьприварки контактов.Контактная система блока обесйечйваетбыстрый отброс контактодержателей пбдвиж нйх контактов электродинамическими" усилиями при возникновении авариййых" токоввеличиной менее 5 кА амйлитудногозначения благодаря введению вцепь каждого полюса "двух электрических дуг с последующей задержкой контактодержателей подвижныхкойтактов"в"разомкйутоЪГ"полоЖеййй"нанеобходимый минимальный период времени общим противодействующим усилием механизма задержки, что обеспечивает- высокую и йадежную степень токоограниченйя при эксплуатации предлатаемого устройства, пос 8ледовательно включенного с автоматическимвыключателем. При этом электрические дуги вводятся в аварийные силовые цепи значительно раньше, чем электромагнитный расцепитель обеспечит расхождение контактной системы автоматического выключателя, вследствие чего контакты автоматическоговыключателя отключают только ограниченный ток, т. е. при указанном сочетании токоограничивающее устройство выполняет функции накопителя электрической энергии, а автоматический выключатель - функции разъединителя.формула изобретения 1. Токоограничивающее устройство для1" автоматических выключателей, содержащее установленные в изоляционном корпусе вКаЖдом полюсе контактную и дугогасительную системы,"причем подпружиненные контактодержатели подвижных контактов установлены с возможностью поворота на осях20в плоскости, параллельной контактодержателям неподвижных контактов, гибкие проводники, выводные шины и механизм задержки, состоящий из регулируемого упора,пальца, собачки, которая одним своим кон 25 цом установлена на оси контактодержателя подвижного контакта; а другим опирается на поверхность регулируемого упора, пружины кручения, установленной на той же оси, что и собачка, храповика, установленного с возМожностью возвратно-вращательного движения, одна часть которого выполнена зубчатой, по крайней мере одного подпружиненного инерционного маховика, установленного на другой оси, и противодействующий пружины;-которая одним своим концом прик 25 реплена к маховику, а другим - к регулируемому упору, отличающееся тем, что, с целью обеспечения одинаковой по длительности во времени задержки контактодержателей подвижных контактов в отключенном положении с последующимодновременным и согласованным возвратом их в замкнутое положение независимо от величины их отброса, механизм задержки установлен в корпусе, выполненном в виде скрепленных боковин, и снабжен кулисой с криволинейным пазом 4 ю и дополнительным пальцем, пальцы жесткозакреплены на маховике, а другая часть храповика выполнена с отверстием, в которороевведен один из пальцев маховика, другой палец при этом расположен в криволиней"ном пазу кулйсы, подвижно установленнойна дополнительной оси, закрепленной в боковинах корпуса, в которых также закреплены ось маховика, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, и регулируемый упор.и 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что механизм задержки снабжен дополнительным инерционным маховиком и дополнительной кулисой с дополнительным отвер662996 1 г Рог. г 9стием, установленной с возможностью вра. щения на одной оси с указанной кулисой, причем эта ось закреплена в обеих кулисах, а дополнительный инерционный маховик установлен с возможностью вращения на общей оси, что и указанный маховик, при этом на дополнительном инерционном маховике закреплен другой палец, который расположен в отверстии дополнительной кулисы.1 103. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что дополнительное отверстие дополнительной кулисы выполнено в виде прямолинейного паза.4, Устройство по пп. 1-3, отличающееся 5 тем, что дополнительная кулиса выполненав виде двух деталей, шарнирно связанных между собой, в одной из которых выполнено указанное дополнительное отверстие.662996 г У я н ПИ Г дел Моск ПП ПЦНИИп 13035, иал П ф актор А, Пейсочаз 2700/53 Составител Техред О. Л Тираж 022 осударствен ного ам изобретений ва, Ж - 35, Рау атент, г. Ужго ком ите и отк шская род, ул ецова Корректор А. Власен Подписное а СССР ытий аб д. 4/5 Проектная,