EA001567B1 - Электрический выключатель и устройство автоматического выключения, в котором использован такой выключатель - Google Patents

Abstract

Изобретение касается электрического выключателя, содержащего устройство дифференциального расцепления и устройства автоматического выключения. Соответствующий изобретению выключатель содержит в себе расположенные в одном узком корпусе одно, продолжающее другое, устройство (7) электромагнитного расцепления для действия на расцепляющую часть (20) с подачей команды на расцепляющее устройство (D), чтобы вызывать разделение неподвижного (3) и подвижного (4) контактов, когда появляется внезапное повышение тока, и устройство (9) дифференциального расцепления для воздействия на вышеупомянутую расцепляющую часть (20) с подачей команды на расцепляющее устройство (D), чтобы вызвать разделение контактов (3, 4), когда появляется нарушение изоляции в установке. Устройство (9) дифференциального расцепления содержит в себе средство (16) приведения в действие (реле), приспособленное для перемещения приводящего в действие штока (19) между положением покоя и положением приведения в действие расцепляющей части. Расцепляющий шток (19) расположен с внешней стороны устройства (7) электромагнитного расцепления и действует непосредственно на вышеупомянутую расцепляющую часть (20), когда появляется дифференциальная неисправность. Этот же шток выполняет возвращение в исходное состояние реле (16) после размыкания контактов.

Description

Настоящее изобретение касается электрического выключателя, содержащего расположенные в одном узком корпусе, одно в продолжение другого, в плоскости, параллельной большим боковым панелям корпуса, устройство электромагнитного расцепления, предусмотренное для воздействия на расцепляющую часть и управления устройством расцепления для осуществления разделения неподвижного и подвижного контактов, когда происходит внезапное повышение тока, и устройство дифференциального расцепления, предусмотренное для воздействия на вышеупомянутую расцепляющую часть и управления устройством расцепления для осуществления разделения неподвижного и подвижного контактов, когда происходит нарушение изоляции в установке, причем упомянутое устройство дифференциального расцепления содержит средство приведения в действие для перемещения штока между положением покоя и положением приведения в действие расцепляющей части.

Известен дифференциальный автоматический выключатель, описанный в документе ЕР0665569, содержащий блок дифференциального расцепления, примыкающий сбоку к блоку автоматического выключателя и соединенный с ним. В этом документе показано, что блок дифференциального расцепления соединен с механизмом блока автоматического выключателя посредством механического расцепляющего звена, действующего на расцепляющий стержень блока автоматического выключателя для передачи порядка дифференциального расцепления.

Однако из-за того, что два блока примыкают друг к другу боковыми сторонами, блок дифференциального автоматического выключателя имеет большую ширину и, следовательно, большой общий размер. Таким образом, появилась необходимость уменьшить этот размер. Одно из предусмотренных решений состоит в расположении устройства дифференциального расцепления и автоматического выключателя в одном модуле и в одной и той же плоскости. Такое устройство описано в патенте США 4608546. В этом документе показано использование одного штока для выполнения расцепления, управляемого либо блоком магнитного расцепления, либо блоком дифференциального расцепления. Этот ударный шток смонтирован свободно скользящим в неподвижном сердечнике блока магнитного расцепления и может приводиться для перемещения либо плунжером блока магнитного расцепления, либо штоком дифференциального расцепления, управляемым блоком дифференциального расцепления.

Это устройство имеет ряд недостатков.

Один из недостатков состоит в том, что необходимо обеспечивать свободное движение этого ударного штока внутри неподвижного сердечника и плунжера, поскольку дифференциальная энергия, создаваемая блоком дифференциального расцепления, очень маленькая. Это приводит к тому, что при загрязнении во время выключения на уровне радиальных зазоров, расположенных между ударным штоком и неподвижным сердечником, или между плунжером и штоком дифференциального расцепления, может возникнуть блокирование, препятствующее правильной работе дифференциала.

Более того, то, что этот шток свободно скользит, снижает эффективность и производительность устройства магнитного расцепления, поскольку плунжер теряет некоторую часть своей ударной энергии.

Двоякая функция, выполняемая ударным штоком, приводит к суммированию зазоров, то есть зазора на уровне реле отключения с штоком расцепления, зазора между штоком расцепления и ударным штоком и зазора между ударным штоком и стержнем расцепления автоматического выключателя, при одновременном сложении продольных размеров.

Кроме того, наличие двух частей между толкателем реле и расцепляющим стержнем увеличивает силу инерции и время срабатывания.

Другой недостаток состоит в том, что шток дифференциального расцепления должен быть не магнитным, поскольку на него не должно оказывать влияние устройство магнитного расцепления.

И, наконец, в этом устройстве возвращение в исходное положение дифференциальной системы выполняют ручкой, когда последняя возвращается в свое положение установки. Это приводит к тому, что это возвращение в исходное положение не происходит, если предотвращается обратный ход ручки, например, в случае блокирования.

В настоящем изобретении предлагается выключатель, содержащий устройство дифференциального расцепления простой конструкции, позволяющее преодолеть все эти проблемы.

Задачей настоящего изобретения является получение выключателя описанного выше типа, причем этот выключатель отличается тем, что расцепляющий шток расположен с внешней стороны устройства электромагнитного расцепления и воздействует непосредственно на вышеупомянутую расцепляющую часть, когда появляется дифференциальная неисправность.

Благодаря этому предотвращается возможность скольжения штока дифференциального расцепления. Эффективность устройства магнитного расцепления не снижается, поскольку больше нет необходимости обеспечивать свободное скольжение ударного штока.

Уменьшаются зазоры и возможность разброса продольных размеров.

И наконец, значительно снижаются инерция частей и время срабатывания.

В соответствии с изобретением расцепляющий шток выполняет возвращение в исходное положение средства приведения в действие после размыкания контактов.

Вышеупомянутый расцепляющий шток содержит носок, приспособленный для работы совместно с устройством расцепления таким образом, что устройство расцепления возвращает в исходное положение средство дифференциального приведения в действие после размыкания контактов.

Эта связь носка со штоком делается возможной благодаря тому, что расцепляющий шток не зависит от устройства магнитного расцепления и позволяет осуществлять автоматическое дифференциальное возвращение в исходное положение, независимо от ручки.

В соответствии с другим признаком изобретения устройство расцепления содержит в себе систему фиксации, удерживающую подвижный контакт в замкнутом положении посредством поворотной пластины, прикрепленной с возможностью поворота к подвижному контакту, и разблокирующей систему фиксации в результате действия расцепляющей части, что приводит к повороту пластины в одном направлении и разъединению контактов, причем вышеупомянутый носок работает совместно с пластиной, так что поворот пластины ведет к возвращению в исходное положение средства дифференциального приведения в действие.

В соответствии с другим признаком изобретения, средство приведения в действие приспособлено для привода расцепляющего штока при перемещении его параллельно своей продольной оси между положением покоя и положением приведения в действие расцепляющей части.

Устройство содержит в себе ручку ручного управления контактами, а расцепляющий шток проходит между ручкой и устройством магнитного расцепления.

В соответствии с изобретением устройство магнитного расцепления содержит в себе ударной шток, работающий совместно с катушкой, причем расцепляющий шток содержит в себе прямую часть, образующую угол α, равный примерно 10°, с осью ударного штока, и искривленную концевую часть, изогнутую примерно под прямым углом в направлении конца ударного штока, причем упомянутая изогнутая часть действует совместно с расцепляющей частью.

В соответствии с еще одним признаком изобретения дополнительно имеется испытательная схема с испытательной кнопкой, упомянутая испытательная кнопка расположена под ручкой и действует на элемент пружины, расположенный сбоку штока, причем упомянутый элемент пружины соединяет испытательный резистор, расположенный в электронной схеме дифференциальной функции, с потенциалом корпуса катушки.

Задачей изобретения является также предложить устройство автоматического выключения, содержащее выключатель, обладающий вышеупомянутыми признаками по-отдельности или в сочетании.

Другие преимущества и признаки изобретения станут более ясными из последующего описания конкретного варианта осуществления изобретения, приведенного только в качестве неограничивающего примера и представленного на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг. 1 представляет вид в продольном разрезе соответствующего изобретению выключателя в нагруженном положении с замкнутыми контактами, фиг. 2 представляет вид, аналогичный предыдущему, иллюстрирующий дифференциальный автоматический выключатель в положении, в котором контакты замкнуты, а дифференциальное расцепляющее реле находится непосредственно перед размыканием контактов, и фиг. 3 представляет вид, аналогичный предыдущему, иллюстрирующий тот же автоматический выключатель в положении возвращения реле в исходное состояние, одновременно с размыканием контактов.

На чертежах можно видеть блок В модульного дифференциального автоматического выключателя, приспособленный для соединения с электрическими проводами электроэнергетической системы переменного тока посредством зажима 1 , предназначенный для защиты электроэнергетической системы от перегрузки, короткого замыкания или дифференциальной неисправности (или повреждения изоляции).

Устройство размещено в узком корпусе 2, состоящем из двух частей, одну из которых можно удалять, чтобы можно было видеть механизм устройства. Этот корпус состоит из верхней панели а, нижней панели в, передней панели с и двух больших боковых панелей, только одна из которых е видна на чертежах. Этот корпус вмещает в себя, главным образом, пару разделяемых контактов 3, 4, из которых контакт 3 является неподвижным, а контакт 4 подвижным, рабочий механизм 5, управляющий размыканием и замыканием автоматического выключателя, приводимый в действие ручкой 6, устройство 7 электромагнитного расцепления, устройство 8 теплового расцепления, устройство 9 дифференциального расцепления и устройство Ό расцепления автоматического выключателя.

Устройство 7 электромагнитного расцепления выполнено так, чтобы вызывать размыкание контактов при появлении короткого замыкания. Оно содержит катушку 10, смонтированную на корпусе 11, внутри которого закреплен неподвижный сердечник (не показанный), и скользит плунжер (не показанный), прикреп ленный к ударному штоку 12. Этот плунжер приспособлен для перемещения между положением покоя и активным положением, в котором ударный шток 12 воздействует на расцепляющую часть или расцепляющий стержень 20, чтобы вызывать разделение контактов 3, 4 под действием магнитного поля, создаваемого протеканием тока короткого замыкания через катушку.

Устройство 8 теплового расцепления представлено в форме биметаллической полоски 13 и приспособлено для приведения в действие устройства Ό расцепления автоматического выключателя, чтобы вызывать разделение контактов, когда происходит перегрузка по току.

Устройство Ό дифференциального расцепления содержит в себе средство для обнаружения дифференциального тока в виде суммирующего трансформатора 1 4, испытательную схему с испытательной кнопкой 15 (фиг. 1), средство приведения в действие в виде реле 16 с магнитной защелкой и электронную схему обработки с вспомогательным источником 17 электропитания, смонтированную на печатной плате.

Как известно, суммирующий трансформатор содержит в себе магнитную цепь в виде тороида, через который проходят нейтральный и фазный силовые провода, электрически соединенные с нижними клеммами блока автоматического выключателя и образующие первичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка намотана на тороид и электрически соединена посредством проводов со входом электронной схемы 1 7. Выход электронной схемы соединен посредством электрического соединения с катушкой расцепляющего реле 1 6.

Расцепляющее реле 16 имеет известную конфигурацию и более подробно здесь не описывается. Это реле содержит в себе катушку, которая в соответствии с порядком, обеспечиваемым электронной схемой, способна перемещать сердечник 16Ь, и этот сердечник 16Ь действует на шток 19 дифференциального расцепления, когда появляется дифференциальная неисправность, чтобы переместить шток между положением покоя и положением, при котором шток 1 9 ударяет расцепляющий стержень 20. Между опорной поверхностью 16а реле и опорной поверхностью сердечника 1 6Ь установлена пружина 18.

Как можно видеть на чертежах, расцепляющий шток 1 9 проходит между вышеупомянутой ручкой 6 и катушкой 1 0 устройства 7 электромагнитного расцепления, образуя угол α, примерно равный 10°, с осью этой катушки. Этот шток содержит прямую часть 19а, оканчивающуюся криволинейной частью 19Ь, изогнутой примерно под углом 90° в направлении расцепляющего стержня 20. Конец штока 19с имеет слегка закругленную форму, соответствующую форме части стержня 20, приспособленной для работы совместно с упомянутым штоком 19.

Устройство Ό расцепления автоматического выключателя содержит в себе известную систему 22, 20 фиксирования, расположенную таким образом, чтобы удерживать подвижный контакт 4 в замкнутом положении посредством пластины 23, смонтированной с возможностью поворота в корпусе и жестко прикрепленной к подвижному контакту 4.

На чертежах можно видеть, что расцепляющий шток 19 содержит носок 21, представляющий, в плоскости чертежа треугольное поперечное сечение и приспособленный для работы совместно (запрессованный) с пластиной 23, так что поворотное перемещение пластины 23 после каждого расцепления приводит к возвращению в исходное положение штока 1 9 дифференциального расцепления, то есть к его перемещению в направлении реле 1 6 против усилия пружины 18, пока вновь установится магнитное фиксирование, что будет более подробно описано ниже.

Можно отметить, что шток 1 9 направляется при переведении в направлении опор 24, жестко прикрепленных к боковым стенкам корпуса.

Этот автоматический выключатель дополнительно содержит испытательную схему с испытательной кнопкой, где упомянутая кнопка 1 5 расположена под ручкой 6 и воздействует на элемент 15а пружины, расположенный сбоку возле штока, а упомянутый элемент пружины соединяет испытательный резистор 1 7а, расположенный в электронной схеме дифференциальной функции, с электрическим потенциалом корпуса катушки 1 0.

Далее будет приведено описание работы соответствующего изобретению дифференциального автоматического выключателя со ссылкой на фиг. 1-3, когда обнаруживается дифференциальная неисправность, причем его работа в случае перегрузки или короткого замыкания не отличается от работы известного в технике выключателя.

На фиг. 1 автоматический выключатель изображен в нагруженном положении, с замкнутыми контактами, соответствующем нормальной работе системы электропитания. В этом состоянии шток 19 удерживается в положении покоя, прижатым к сердечнику 1 6Ь реле, и этот сердечник удерживается магнитной защелкой.

Когда появляется неисправность с повреждением изоляции в системе электропитания, защищаемой дифференциальным автоматическим выключателем, суммирующий трансформатор 1 4 посылает команду расцепления на электронную схему 1 7, которая после усиления подает команду возбуждения обмотки реле 1 6. Это вызывает магнитное деблокирование сердечника 1 6Ь реле 1 6, который приводит расцеп ляющий шток 19 (фиг. 2) в направлении расцепляющего стержня 20 вследствие усилия пружины 18 (сердечник начинает освобождаться, пружина становится длиннее, и она воздействует на шток).

Когда происходит это перемещение, шток, посредством своего изогнутого конца 19Ь, ударяет расцепляющий стержень 20, что приводит к деблокированию системы 20, 22 запирания, удерживающей подвижный контакт 4 в замкнутом положении посредством пластины 23. Пластина 23 поворачивается против часовой стрелки до размыкания контактов вследствие действия оттяжной пружины. Во время этого перемещения пластина 23 ударяет носок 21 расцепляющего штока 1 9 и возвращает упомянутый шток 1 9 в отведенное назад положение, перемещая упомянутый шток 1 9 в направлении корпуса реле 16 до тех пор, пока вновь установится магнитное блокирование сердечника реле. Это соответствует состоянию автоматического выключателя, показанному на фиг. 3. Затем можно вручную привести в действие ручку 6 в направлении по часовой стрелке до замыкания контактов, что соответствует состоянию автоматического выключателя, представленному на фиг. 1 .

Таким образом, вследствие наличия этого носка 21 , возвращение дифференциального реле 1 6 в исходное состояние всегда выполняется сразу же после дифференциального расцепления.

Можно отметить, что изобретение применяется и к устройствам выключения, таким как дифференциальные автоматические выключатели с питанием от сети, и к устройствам с вспомогательными источниками электропитания.

Claims (11)

1. Электрический выключатель, содержащий расположенные в одном узком корпусе, одно преимущественно в продолжение другого, в плоскости, по существу, параллельной большим боковым панелям корпуса, устройство электромагнитного расцепления, предусмотренное для воздействия на расцепляющую часть с подачей команды на устройство расцепления, чтобы вызвать разделение неподвижного и подвижного контактов, когда происходит внезапное повышение тока, и устройство дифференциального расцепления, предусмотренное для воздействия на вышеупомянутую расцепляющую часть с подачей команды на устройство расцепления, чтобы вызвать разделение контактов, когда появляется нарушение изоляции в установке, при этом упомянутое устройство дифференциального расцепления содержит средство приведения в действие для перемещения штока между положением покоя и положением приведения в действие расцепляющей части, отличающийся тем, что расцепляющий шток (19) расположен с внешней стороны устройства (7) электромагнитного расцепления и действует непосредственно на вышеупомянутую расцепляющую часть (20), когда появляется дифференциальная неисправность.

2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что расцепляющий шток (19) выполнен с возможностью возвращения в исходное положение средства (16) приведения в действие после размыкания контактов (3, 4).

3. Выключатель по п.2, отличающийся тем, что вышеупомянутый расцепляющий шток (19) содержит носок (21 ), предусмотренный для взаимодействия совместно с устройством Ό расцепления таким образом, что приведение в действие устройства Ό расцепления приводит к возвращению в исходное положение средства (1 6) дифференциального приведения в действие после размыкания контактов (3, 4).

4. Выключатель по п.3, отличающийся тем, что устройство Ό расцепления содержит запирающую систему (22), удерживающую подвижный контакт (4) в замкнутом положении посредством поворотной пластины (23), прикрепленной с возможностью поворота к подвижному контакту (4) и разблокирующей запирающую систему (22) вследствие приведения в действие расцепляющей части (20), что приводит к повороту пластины (23) в одном направлении и разделению контактов, причем вышеупомянутый носок (21) работает совместно с пластиной (23) так, что поворот пластины (23) во время расцепления ведет к возвращению в исходное положение средства (16) дифференциального приведения в действие.

5. Выключатель по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что средство (16) приведения в действие приспособлено для привода расцепляющего штока (19) при перемещении его параллельно продольной оси между положением покоя и положением приведения в действие расцепляющей части (20).

6. Выключатель по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что предусмотрена ручка (6) ручного управления контактами, а расцепляющий шток (19) проходит между ручкой (6) и устройством (7) магнитного расцепления.

7. Выключатель по любому из пп. 1 -6, отличающийся тем, что устройство (7) магнитного расцепления содержит ударный шток (12), работающий совместно с катушкой (10), причем расцепляющий шток (19) содержит прямую часть (19а), образующую угол а приблизительно 10° с осью ударного штока (12) и искривленную концевую часть (19Ь), изогнутую под прямым углом в направлении конца ударного штока (12), причем упомянутая изогнутая часть (19Ь) работает совместно с расцепляющей частью (20).

8. Выключатель по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что средством приведения в действие (16) является реле с магнитной защелкой.

9. Выключатель по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что дополнительно содержит испытательную схему с испытательной кнопкой, упомянутая кнопка расположена под ручкой (6) и действует на элемент пружины, расположенный сбоку от штока, причем упомянутый элемент пружины подсоединяет испытательный резистор (17а), включенный в электронную схему дифференциальной функции, к потенциалу корпуса катушки (10).

Фиг. 1

10. Устройство автоматического выключения, в котором использован выключатель по любому из пп.1 -9.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что расцепляющая часть (20) представляет собой расцепляющий стержень.