EA021455B1

EA021455B1 - Миниатюрный размыкатель цепи

Info

Publication number: EA021455B1
Application number: EA201270369A
Authority: EA
Inventors: Шон Кристофер Генли; Джон Стивенс
Original assignee: Итон Индастриз Мэньюфэкчуринг Гмбх
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2015-06-30
Also published as: UA109114C2; AU2010291070B2; EA201270369A1; AU2010291070A1; ZA201202386B; CN102714115B; GB0915379D0; WO2011027120A2; IN2012DN02739A; BR112012004670A2; US20120273334A1; IL218314A; WO2011027120A3; EP2474015B1; EP2474015A2; CN102714115A; US8766749B2; IL218314A0

Abstract

Изобретение относится к миниатюрному размыкателю цепи, имеющему блок управления, выполненный с возможностью создавать сигнал размыкания для приведения механизма размыкания к размыканию пары контактов, если он определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока; электродвигатель, выполненный с возможностью замыкать контакты с помощью механизма замыкания контактов; механизм передачи силы, выполненный с возможностью преобразования первой силы срабатывания во вторую силу срабатывания больше первой силы срабатывания, причем механизм передачи силы соединяет электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания приводит механизм размыкания контактов к размыканию контактов; и/или накопитель механической энергии, выполненный с возможностью накапливать механическую энергию в результате работы замыкающего привода и впоследствии с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов.

Description

(57) Изобретение относится к миниатюрному размыкателю цепи, имеющему блок управления, выполненный с возможностью создавать сигнал размыкания для приведения механизма размыкания к размыканию пары контактов, если он определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока; электродвигатель, выполненный с возможностью замыкать контакты с помощью механизма замыкания контактов; механизм передачи силы, выполненный с возможностью преобразования первой силы срабатывания во вторую силу срабатывания больше первой силы срабатывания, причем механизм передачи силы соединяет электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания приводит механизм размыкания контактов к размыканию контактов; и/или накопитель механической энергии, выполненный с возможностью накапливать механическую энергию в результате работы замыкающего привода и впоследствии с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов.

Это изобретение относится к миниатюрному размыкателю цепи.

Размыкатель цепи представляет собой электрический переключатель для защиты нагрузки от питания сверхтоком, т.е. током, который превышает номинальный ток нагрузки. Размыкатель цепи обычно включает в себя пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между источником питания и нагрузкой, и выполнен с возможностью размыкать контакты в случае возникновения состояния сверхтока, чтобы прерывать подачу питания источника питания.

Миниатюрный размыкатель цепи (называемый здесь МСВ) представляет собой размыкатель цепи, относящийся к типу, используемому для защиты цепей управления или бытовых электроприборов и обычно имеющему номинальный ток 125 А или менее, номинальное напряжение 440 В (между фазами) или менее и номинальную мощность короткого замыкания 25000 А или менее. Физическая модель МСВ в общем имеет размеры, описанные в стандарте ΌΙΝ 43880 [ΕΝ 60898-1:2003]. Обычно бытовая установка будет иметь множество МСВ, установленных на панели размыкателя (также известной как распределительный щит или коробка с плавкими предохранителями).

Традиционный МСВ содержит пару контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой для соединения с источником питания и клеммой нагрузки для соединения с нагрузкой, питаемой источником питания. Традиционный МСВ дополнительно включает в себя механизм размыкания для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока. Механизм размыкания обычно включает в себя биметаллический компонент для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при возникновении состояния перегрузки и соленоид для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при возникновении состояния короткого замыкания. Состояние перегрузки представляет собой состояние сверхтока, в котором имеется медленно изменяющийся сверхток в главной цепи тока, который может вызвать перегревание нагрузки. Состояние короткого замыкания представляет собой состояние сверхтока, в котором имеет место большой скачок сверхтока в главной цепи тока.

Механизм размыкания контактов представляет собой пружинный механизм, который высвобождает накопленную механическую энергию для размыкания контактов. Традиционный МСВ дополнительно включает в себя вручную управляемый рычаг для замыкания контактов после того, как они размыкаются механизмом размыкания, а также для взвода механизма размыкания подачей механической энергии в механизм размыкания контактов.

Биметаллический компонент размещен в главной цепи тока МСВ. Если сверхток течет по цепи тока, биметалл начинает нагреваться. Непрерывное нагревание из-за длительного сверхтока заставляет биметалл деформироваться до тех пор, пока деформация биметалла не создаст силу для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов перемещением рычага размыкания.

Соленоид имеет катушку, размещенную в главной цепи тока МСВ. Якорь соленоида удерживается в положении стопорной пружиной, но, когда имеется большой скачок сверхтока (т.е. сверхтока короткого замыкания) в главной цепи тока, катушка создает магнитное поле, которое воздействует на якорь силой, которая преодолевает стопорную пружину так, чтобы перемещать якорь до приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов перемещением рычага размыкания.

Когда очень большой сверхток короткого замыкания течет по цепи тока, катушка соленоида создает большое магнитное поле, которое создает большую силу, которая действует на якорь соленоида. Это перемещает якорь соленоида с высокой скоростью в контакт с рычагом размыкания, таким образом обеспечивая срабатывание механизма размыкания контактов за очень короткий период времени. Более того, так как якорь перемещается с высокой скоростью, он ударяет по рычагу размыкания с силой большой величины, которая заставляет рычаг размыкания перемещаться в контакт с подвижным одним из контактов так, чтобы механически содействовать размыканию контактов, т.е. в дополнение к срабатыванию механизма размыкания контактов. Это механическое содействие помогает предотвратить сваривание контактов за счет очень большого тока, текущего между контактами. Это сваривание контактов известно как прихваточное сваривание и представляет опасность при очень больших токах короткого замыкания, например 1000-2000 А.

Традиционный МСВ, описанный выше, очень хорошо известен и имеет конструкцию, которая обеспечивает хороший уровень защиты от сверхтока при низкой стоимости.

Это изобретение имеет отношение к различным преобразованиям конструкции традиционного МСВ, описанной выше. Эти преобразования предназначены для преодоления и/или улучшения решения проблем, которые авторы обнаружили в традиционном МСВ, обсуждаемом ниже.

В самых общих чертах первый аспект изобретения обеспечивает МСВ, в котором датчик обнаруживает ток в главной цепи тока и в котором механизм размыкания способен срабатывать на основании выходного сигнала датчика. Например, механизм размыкания может иметь блок управления, выполненный с возможностью создавать сигнал размыкания для приведения механизма размыкания к размыканию контактов МСВ, если блок управления определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика, например основываясь на значении, представляющем ток в главной цепи, ток МСВ.

- 1 021455

Время, затрачиваемое МСВ для размыкания его контактов в результате состояния короткого замыкания, может быть названо временем размыкания МСВ. Как объясняется выше, механизм размыкания традиционного МСВ приводится к размыканию контактов МСВ соленоидом, якорь которого размещен в главной цепи тока МСВ. Время размыкания этого традиционного МСВ зависит от количества времени, затрачиваемого на преодоление якорем соленоида стопорной пружины так, чтобы срабатывать под действием соленоида, после того, как возникает сверхток короткого замыкания. Это время, в свою очередь, зависит от точки на эпюре напряжения тока в главной цепи тока, когда возникает сверхток короткого замыкания, так как, если возникает сверхток в ошибочной точке на эпюре напряжения, может быть недостаточно энергии, доступной якорю соленоида, для преодоления стопорной пружины в течение полупериода последней эпюры напряжения последнего. В связи с этим время размыкания традиционного МСВ обычно может изменяться между около 4 и 9 мс в зависимости от точки на эпюре напряжения, в которой возникает сверхток короткого замыкания.

МСВ согласно первому аспекту изобретения может обеспечивать срабатывание механизма размыкания, как только сверхток обнаруживается датчиком, при этом необязательно должен быть ограничен количеством энергии, доступной в главной цепи тока, когда возникает сверхток. Таким образом, МСВ может иметь время размыкания, которое короче и/или является более подходящим, чем в традиционном МСВ. Более короткое время размыкания представляет собой преимущество, так как это значит, что через МСВ пропускается меньше энергии в случае сверхтока короткого замыкания.

Отметим, что ни соленоид, ни биметаллический компонент традиционных МСВ не способны обнаруживать ток в главной цепи тока МСВ. Более того, ни соленоид, ни биметаллический компонент не определяют, возникает ли состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика. Точнее, соленоид и биметаллический компонент представляют собой реактивные элементы, которые испытывают физическое изменение под влиянием состояния сверхтока, причем физическое изменение заставляет срабатывать механизм размыкания контактов.

В связи с этим первый аспект изобретения может обеспечивать МСВ, имеющий пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой и клеммой нагрузки; и механизм размыкания для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока, причем механизм размыкания включает в себя датчик тока, выполненный с возможностью обнаружения тока в главной цепи тока; и блок управления, выполненный с возможностью создания сигнала размыкания для приведения механизма размыкания к размыканию контактов, если он определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока.

Состояние сверхтока, которое возникает, может, например, быть состоянием короткого замыкания, т.е. большим скачком сверхтока или состоянием перегрузки, т.е. медленно изменяющимся сверхтоком, который может вызывать перегревание нагрузки. Такие состояния сверхтока вполне понятны, при этом блок управления может быть выполнен с возможностью определять, возникло ли состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока, соответственно. Блок управления может быть любым целесообразным блоком, который способен выполнять определение, существует ли состояние сверхтока. Например, блок управления может быть обеспечен схемой, подходящей для выполнения такого определения.

Датчик тока может быть любым элементом, который может быть использован для обнаружения тока. Выходной сигнал датчика тока может быть сигналом, имеющим значение, представляющее ток в главной цепи тока. Датчики тока хорошо известны и далее не обсуждаются подробно. Например, датчик тока может включать в себя преобразователь тока, который обеспечивает значение тока, представляющее значение тока в главной цепи тока. Другие типы датчика тока также могут быть пригодны.

Сигнал размыкания не ограничен каким-либо особым типом сигнала. Сигнал размыкания может быть различным сигналом, согласно которому состояние сверхтока определяется как возникшее. Таким образом, сигнал размыкания может быть сигналом размыкания при коротком замыкании, если блок управления определяет, что возникает состояние короткого замыкания (например, если ток превышает пороговое значение), или сигналом размыкания при перегрузке, если блок управления определяет, что возникает состояние перегрузки (например, если ток превышает пороговое значение в течение заданного количества времени).

Механизм размыкания может включать в себя механизм срабатывания и механизм размыкания контактов, причем механизм срабатывания выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при создании сигнала размыкания.

Механизм размыкания контактов может быть любым целесообразным механизмом, который способен размыкать контакты при срабатывании. Механизм размыкания контактов может походить на механизм размыкания контактов традиционного МСВ.

Таким образом, механизм размыкания контактов может включать в себя накопитель механической энергии, например пружину или множество пружин, выполненных с возможностью высвобождения накопленной механической энергии для размыкания контактов при срабатывании механизма размыкания

- 2 021455 контактов. Механизм размыкания контактов может включать в себя защелку, например механическую защелку, выполненную так, что накопитель механической энергии высвобождает накопленную механическую энергию для размыкания контактов при освобождении защелки. Таким образом, механизм срабатывания может быть выполнен с возможностью запуска механизма размыкания контактов освобождением защелки. Защелка может быть освобождена перемещением, например, рычага размыкания.

Механизм срабатывания может включать в себя электромеханический привод, приводящийся в действие сигналом размыкания для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при создании сигнала размыкания. Механизмы срабатывания традиционных МСВ включают в себя соленоид и биметаллический компонент. Несмотря на то что соленоид и биметаллический компонент традиционного МСВ представляют собой электромеханические приводы, они непосредственно приводятся в действие сверхтоком в главной цепи тока, а не сигналом размыкания из блока управления, как в первом аспекте изобретения.

Электромеханический привод может включать в себя соленоид. Соленоид обычно включает в себя катушку и якорь. Катушка может быть выполнена приводящейся в действие сигналом размыкания, в результате создавая силу, действующую на якорь при создании сигнала размыкания.

Предпочтительно электромеханический привод включает в себя магнитно-защелкиваемый привод соленоида, например, который описан в связи с третьим аспектом изобретения.

Сигнал размыкания, созданный блоком управления, может быть током размыкания, т.е. током для приведения в действие электромеханического привода. Таким образом, электромеханический привод может быть приведен в действие током, подаваемым блоком управления, а не током, подаваемым непосредственно от цепи тока, как в традиционном МСВ.

Блок управления может включать в себя накопитель электрической энергии, выполненный с возможностью создания тока размыкания. Накопитель электрической энергии может включать в себя, например, конденсатор или батарею. Конденсатор является предпочтительным, как накопитель электрической энергии, так как конденсатор обычно способен обеспечивать быструю разрядку относительно большого тока. Это может помочь электромеханическому приводу создавать большую силу при приведении в действие током размыкания.

Электромеханический привод может обеспечивать срабатывание механизма размыкания контактов с помощью одного или более других компонентов в механизме срабатывания. Предпочтительно механизм срабатывания описан в связи с третьим аспектом изобретения, при этом сигнал размыкания используется для приведения в действие электромеханического привода. В связи с этим механизм срабатывания может включать в себя электромеханический привод, приводящийся в действие сигналом размыкания для создания первой силы срабатывания;

механизм передачи силы, выполненный с возможностью преобразования первой силы срабатывания во вторую силу срабатывания, больше первой силы срабатывания, причем механизм передачи силы соединяет электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания приводит механизм размыкания контактов к размыканию контактов.

Как объяснено более подробно в связи с третьим аспектом изобретения, особое преимущество этой конструкции заключается в том, что механизм передачи силы способен увеличивать силу, созданную электромеханическим приводом, чтобы механически содействовать размыканию контактов механизмом размыкания контактов. Такое механическое содействие может быть трудно достижимым без этого увеличения силы.

Блок управления может быть выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов независимо от механизма срабатывания. Например, блок управления может быть выполнен с возможностью приведения в действие электромеханического привода (например, электродвигателя, описанного в связи со вторым аспектом изобретения), чтобы обеспечивать срабатывание механизма размыкания контактов независимо от механизма срабатывания. Это может помочь предотвратить износ механизма срабатывания, который может включать в себя компонент, чувствительный к износу, например защелку и/или пружину.

Блок управления может быть выполнен с возможностью создания сигнала размыкания для приведения в действие механизма срабатывания для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов, если он определяет, что возникает состояние короткого замыкания, например созданием сигнала размыкания при коротком замыкании. Это может быть полезным, так как контакты должны быть разомкнуты максимально быстро в состояниях короткого замыкания. С другой стороны, контакты необязательно размыкать как можно быстрее в состояниях перегрузки. В связи с этим блок управления может быть выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов независимо от механизма срабатывания, если он определяет, что возникает состояние перегрузки, например созданием сигнала размыкания при перегрузке. Это может помочь предотвратить износ механизма срабатывания.

Блок управления может быть выполнен с возможностью определения, возникает ли состояние сверхтока, основываясь на пороговом значении (или множестве пороговых значений). Блок управления

- 3 021455 может быть выполнен с возможностью определения того, что состояние короткого замыкания возникает, если ток в главной цепи тока превышает пороговое значение. Блок управления может быть выполнен с возможностью определения того, что состояние перегрузки возникает, если ток в главной цепи тока превышает пороговое значение в течение заданного количества времени.

Пороговое(ые) значение(я) може(ут) быть регулируемым. Таким образом, пользователь может быть способен регулировать сверхток(и), при котором(ых) блок управления приводит механизм размыкания к размыканию его контактов, регулированием порогового(ых) значения(ий). Пороговое(ые) значение(я) может(ут) быть регулируемым в пределах заданного диапазона значений. Предел может быть размещен в диапазоне значений, в пределах которого пороговое значение может регулироваться диапазоном токов, измеряемых датчиком тока. Однако, даже если в случае, когда пороговый ток, при котором МСВ размыкает контакты, может регулироваться в пределах значительно более широкого диапазона, тогда в традиционном МСВ, в котором ток, при котором МСВ размыкает контакты, может регулироваться только на очень небольшие величины физическим регулированием соленоида или биметаллического компонента МСВ (например, использованием калибровочного винта) или заменой соленоида или биметаллического компонента.

Блок управления может быть выполнен с возможностью определения, возникает ли состояние сверхтока, основываясь на номинальном токе (Ιη), токе мгновенного размыкания и/или типе мгновенного размыкания. Номинальный ток (Ι_η) может быть определен как ток, при котором МСВ выполнен с возможностью проводить непрерывно (без размыкания). Ток мгновенного размыкания может быть определен как минимальный ток, при котором МСВ размыкает его контакты в пределах периода 100 мс, он обычно определяется кратным Ι_η (номинальному току). Диапазоны мгновенных номинальных токов могут быть классифицированы согласно типу мгновенного размыкания, который указан далее:

Тип	В:	3-51_п
Тип	С:	5-Ю1„
Тип		10-201„

Номинальный ток, ток мгновенного размыкания и/или тип мгновенного размыкания могут(жет) быть регулируемыми(ым).

Блок управления может быть выполнен с возможностью замыкания контактов с помощью механизма замыкания контактов, например приведением в действие замыкающего привода, такого как электродвигатель. Таким образом, при необходимости контакты могут быть замкнуты блоком управления, а не замыканием вручную пользователем. Это позволяет блоку управления действовать в качестве переключателя вкл./выкл. для цепи тока.

МСВ может включать в себя электродвигатель и механизм замыкания контактов, которые описаны в связи со вторым аспектом изобретения. Блок управления может быть выполнен с возможностью приведения в действие электродвигателя для замыкания контактов с помощью механизма замыкания контактов. Блок управления может быть выполнен с возможностью приведений в действие электродвигателя для размыкания контактов независимо от механизма срабатывания, например срабатыванием механизма размыкания контактов.

МСВ может включать в себя замыкающий привод и механизм замыкания контактов, которые описаны в связи с четвертым аспектом изобретения. Блок управления может быть выполнен с возможностью приведения в действие замыкающего привода для замыкания контактов.

В общем говоря, второй аспект изобретения обеспечивает МСВ, имеющий электродвигатель, выполненный с возможностью замыкания контактов МСВ. Как объясняется выше, контакты в традиционном МСВ замыкаются вручную управляемым рычагом. Авторы обнаружили преимущество в использовании электродвигателя для замыкания контактов МСВ, так как это обеспечивает автоматическое замыкание контактов МСВ, т.е. замыкание контактов без вмешательства пользователя. Электродвигатель выполнен с возможностью замыкания контактов с помощью механизма замыкания контактов.

Авторы обнаружили, что электродвигатель является высокопригодным для использования в качестве привода для автоматического замыкания (и размыкания) контактов МСВ, так как электродвигатели способны создавать относительно большие силы, т.е. крутящий момент, по отношению к их размерам. Величина силы, создаваемой электродвигателем, является важной, так как для замыкания контактов МСВ и/или для подачи механической энергии другим механизмам внутри МСВ (например, механизму срабатывания или механизму размыкания контактов) может быть необходима большая величина силы.

В связи с этим второй аспект изобретения может обеспечивать МСВ, имеющий пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой и клеммой нагрузки;

механизм размыкания для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока и электродвигатель, выполненный с возможностью замыкания контактов с помощью механизма замыкания контактов.

МСВ может иметь корпус для вмещения его компонентов, например контактов, электродвигателя, механизма замыкания контактов и/или механизма размыкания. В связи с этим изобретение может обес- 4 021455 печивать МСВ, имеющий корпус, например с традиционным размером, который содержит электродвигатель.

Корпус МСВ (который содержит электродвигатель) предпочтительно соответствует стандарту ΌΙΝ 43880. Стандарт ΌΙΝ 43880 рекомендует три различных размера корпуса (или каркаса), которые обозначаются размерами 1, 2 и 3.

Корпус МСВ второго аспекта изобретения предпочтительно соответствует размеру 1 стандарта ΌΙΝ 43880, так как большинство МСВ имеют размер 1. Размер 1 стандарта ΌΙΝ 43880 устанавливает ширину полюса 17,5-18 мм, размер клемма-клемма 90 мм, переднюю высоту от монтажной рейки ΌΙΝ 70 мм и ширину плеча 44,5-45,5 мм. Стандарт ΌΙΝ 43880 допускает отклонение от передней высоты от монтажной рейки ΌΙΝ 70 мм, и в связи с этим корпус МСВ второго аспекта изобретения может превышать этот стандарт 70 мм, но соответствует стандарту ΌΙΝ 43880 в других отношениях.

Как описано выше, традиционный МСВ имеет соленоид и биметаллический компонент для приведения механизма размыкания контактов к размыканию его контактов. Узел соленоида обычно выполнен с возможностью обслуживания токов до 63 А, и в связи с этим он занимает большую величину объема внутри традиционного МСВ. Подобным образом, узел биметаллического компонента, который может включать в себя нагреватели для режимов работы с малой нагрузкой, также занимает большой объем внутри традиционного МСВ. Пространство, занимаемое узлом биметаллического компонента, является обязательно большим, так как оно должно обеспечивать калибровочное регулирование, прогиб биметаллического компонента при возникновении состояний сверхтока и дополнительный прогиб биметаллического компонента при сверхтоках короткого замыкания даже не будучи сверхограниченным, так что перенапряжение и/или потеря калибровки биметаллического компонента становится рискованной. В связи с этим традиционный МСВ уже заполнен механизмами и приводами так, что будет очень тяжело включить в него электродвигатель в пределах границ корпуса традиционного МСВ, в частности тех корпусов, которые соответствуют стандарту ΌΙΝ 43880.

Механизм размыкания МСВ может включать в себя датчик тока, выполненный с возможностью обнаружения тока в главной цепи тока; и блок управления, выполненный с возможностью создания сигнала размыкания для приведения механизма размыкания к размыканию контактов, если он определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока. Если механизм размыкания включает в себя датчик тока и блок управления, необязательно для МСВ иметь большие узлы соленоида и биметаллического компонента, которые представлены в традиционном МСВ. В связи с этим отсутствие узлов соленоида и биметаллического компонента позволяет крепить электродвигатель в пределах границ корпуса МСВ более просто. Механизм размыкания, включающий в себя датчик тока и блок управления, может быть таким, как описано в связи с первым аспектом изобретения.

Механизм размыкания может включать в себя механизм срабатывания и механизм размыкания контактов, причем механизм срабатывания выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при возникновении состояния сверхтока.

Механизм размыкания контактов может быть любым целесообразным механизмом, который способен размыкать контакты при возникновении состояния сверхтока. Механизм размыкания контактов может походить на механизм размыкания контактов традиционного МСВ.

Таким образом, механизм размыкания контактов может включать в себя накопитель механической энергии, например пружину или множественные пружины, выполненные с возможностью высвобождения накопленной механической энергии для размыкания контактов при срабатывании механизма размыкания контактов. Механизм размыкания контактов может включать в себя защелку для своего накопителя механической энергии, например механическую защелку. Защелка может быть выполнена так, что накопитель механической энергии высвобождает накопленную механическую энергию для размыкания контактов при освобождении защелки. Таким образом, механизм срабатывания может быть выполнен с возможностью запуска механизма размыкания контактов освобождением защелки. Защелка может быть освобождена перемещением, например, рычага размыкания.

Механизм срабатывания может включать в себя накопитель механической энергии, например пружину или множественные пружины, выполненные с возможностью высвобождения накопленной механической энергии для срабатывания механизма размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока. Например, механизм срабатывания может быть таким, как описано в связи с третьим аспектом изобретения, в котором механизм передачи силы может включать в себя накопитель механической энергии. Однако механизму срабатывания необязательно иметь накопитель механической энергии, например он может быть соленоидом или биметаллическим компонентом, как в традиционном МСВ.

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью взводить механизм размыкания подачей механической энергии в накопитель механической энергии механизма размыкания, например в накопитель механической энергии механизма размыкания контактов (если присутствует) и/или в накопитель механической энергии механизма срабатывания (если присутствует). Таким образом, механизм размыкания может быть взведен без ручной подачи пользователем механической энергии в накопитель(и) механической энергии, в отличие от традиционного МСВ, в котором механическая энергия подается в механизм размыкания контактов вручную управляемым рычагом.

- 5 021455

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью размыкания контактов, например приведением механизма размыкания контактов к размыканию контактов. Таким образом, электродвигатель может позволять МСВ работать как переключатель вкл./выкл.

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов независимо от механизма срабатывания. Это может помочь избежать износа механизма срабатывания, который может включать в себя компонент, восприимчивый к износу, например защелку и/или пружину.

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью размыкания контактов с помощью механизма размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока. В частности, электродвигатель может быть выполнен с возможностью размыкания контактов при возникновении состояния перегрузки. Это может быть полезно, если электродвигатель размыкает контакты слишком медленно, чтобы быть эффективным в состоянии тока короткого замыкания (например, где может быть использован механизм срабатывания), но может надежно размыкать контакты в состоянии перегрузки (в котором сверхтоки ниже).

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью работы в первом режиме, в котором вращаемый элемент (например, вал) электродвигателя вращается в первом направлении, и втором режиме, в котором вращаемый элемент вращается во втором направлении, противоположном первому направлению. Таким образом, электродвигатель может быть выполнен с возможностью работы в двух направлениях, т.е. по часовой стрелке и против часовой стрелки, а не только в одном направлении.

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью работы в первом режиме для замыкания контактов. Электродвигатель может быть выполнен с возможностью работы во втором режиме для взвода механизма размыкания, например, подачей механической энергии в накопитель механической энергии механизма срабатывания и/или механизма размыкания контактов, как описано выше. Это может помочь уменьшить нагрузку на двигатель, так как в это время двигателю не нужно замыкать контакты и взводить механизм размыкания. Предпочтительно электродвигатель выполнен с возможностью взвода механизма размыкания подачей механической энергии в накопитель механической энергии механизма срабатывания во втором режиме, так как накопитель механической энергии механизма срабатывания может требовать большого количества взводящей механической энергии, например, если должна быть накоплена механическая энергия, достаточная для механического содействия размыканию контактов, как описано в связи с третьим аспектом изобретения. Электродвигатель может быть выполнен с возможностью работы во втором режиме для размыкания контактов, например, с помощью механизма размыкания контактов, который описан выше.

Механизм замыкания контактов может включать в себя кулачок или множество кулачков. Электродвигатель может быть выполнен с возможностью замыкания контактов с помощью кулачка(ов). Эта конструкция имеет преимущество, так как кулачки обнаружили меньшую чувствительность к неблагоприятным влияниям продуктов изнашивания, которые обычно создаются внутри МСВ во время состояний короткого замыкания за счет дугообразования между контактами, чем другие типы соединяющих элементов (например, зубья, шестерни). Такие продукты изнашивания могут ухудшать характеристики МСВ, если они сталкиваются с механизмом замыкания контактов.

Электродвигатель может быть двигателем постоянного тока. Электродвигатель может быть редукторным двигателем. Двигатели постоянного тока, в частности редукторные двигатели постоянного тока, обладают тенденцией иметь большой крутящий момент: отношение размеров. В связи с этим эти двигатели особо пригодны для использования в МСВ, в котором пространство может быть очень ограничено.

Электродвигатель может иметь номинальное напряжение 24 В или менее, 12 В или менее или 6 В или менее, так как ток может быть ограничен, например, если электродвигатель приводится в действие блоком управления.

Электродвигатель может быть выполнен с возможностью создавать крутящий момент 30 мНм или более, 40 мНм или более или 50 мНм или более. Обнаружено, что такие крутящие моменты, в частности, пригодны для замыкания контактов МСВ, а также для обеспечения других функций, например взведения механизма размыкания. Если используется редукторный двигатель постоянного тока, тогда редукторный двигатель постоянного тока может иметь передаточное отношение 100:1 или более, 200:1 или более или 300:1 или более, так как эти передаточные отношения обнаружены эффективными при создании этих крутящих моментов.

МСВ может иметь механизм срабатывания, который описан в связи с третьим аспектом изобретения. Электродвигатель может выполняться с возможностью взвода механизма срабатывания подачей механической энергии, например, в накопитель механической энергии механизма передачи силы, описанного в связи с третьим аспектом изобретения.

МСВ может иметь механизм замыкания контактов, который описан в связи с четвертым аспектом изобретения. В связи с этим электродвигатель может действовать как замыкающий привод, описанный в связи с четвертым аспектом изобретения.

В общем говоря, третий аспект изобретения обеспечивает МСВ, имеющий механизм размыкания, включающий в себя механизм передачи силы, выполненный с возможностью преобразования первой

- 6 021455 силы срабатывания, созданной электромеханическим приводом, во вторую силу срабатывания, большую первой силы срабатывания, для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов МСВ. Первая сила размыкания может обусловливаться состоянием сверхтока, возникающего в МСВ.

В связи с этим третий аспект изобретения связан с увеличением силы срабатывания, созданной электромеханическим приводом так, чтобы приводить механизм размыкания контактов к размыканию контактов МСВ. Увеличенная сила срабатывания может помочь в механическом содействии при размыкании контактов механизмом размыкания контактов и/или в увеличении скорости размыкания контактов механизмом размыкания контактов.

В связи с этим третий аспект изобретения может обеспечивать МСВ, имеющий пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой и клеммой нагрузки; и механизм размыкания, включающий в себя механизм срабатывания и механизм размыкания контактов для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока, причем механизм срабатывания включает в себя электромеханический привод, выполненный с возможностью приводиться в действие током размыкания для создания первой силы срабатывания;

Механизм передачи силы может соединять электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания механически содействует размыканию контактов механизмом размыкания контактов, т.е. в дополнение к срабатыванию механизма размыкания контактов. Механизм размыкания контактов должен быть способен размыкать контакты самостоятельно. В связи с этим механическое содействие второй силой срабатывания будет добавочным средством, а не заменяющим средством размыкания контактов механизмом размыкания контактов.

Механическое содействие размыканию контактов второй силой срабатывания может помогать уменьшать время, затрачиваемое механизмом размыкания контактов на размыкание контактов. В дополнение, механическое содействие второй силой срабатывания может помогать предотвращать сваривание контактов в случае возникновения состояния очень большого сверхтока короткого замыкания, т.е. прихваточное сваривание, которое может происходить при очень больших сверхтоках, например 1000-2000 А.

Механизм передачи силы может включать в себя элемент срабатывания, который выполнен перемещаемым второй силой срабатывания для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов. В связи с этим преобразование первой силы срабатывания в большую вторую силу срабатывания может уменьшать время, затрачиваемое механизмом размыкания контактов на срабатывание, так как элемент срабатывания может перемещаться с более высокой скоростью, чем если бы он перемещался (меньшей) первой силой срабатывания.

Элемент срабатывания может обеспечивать срабатывание механизма размыкания перемещением в контакт с механизмом размыкания контактов. Предпочтительно элемент срабатывания обеспечивает срабатывание механизма размыкания контактов ударом по механизму размыкания контактов, например ударом по рычагу размыкания механизма размыкания контактов. Ударяющее действие обнаружено особо эффективным в предотвращении прихваточного сваривания, если элемент срабатывания выполнен с возможностью механического содействия размыканию контактов. Однако элемент срабатывания может обеспечивать срабатывание механизма размыкания контактов опосредованно, т.е. с помощью одного или более других элементов так, что элемент срабатывания не контактирует с механизмом размыкания контактов непосредственно.

Элемент срабатывания может быть выполнен перемещаемым второй силой срабатывания для механического содействия размыканию контактов механизмом размыкания контактов. Элемент срабатывания может быть выполнен с возможностью механического содействия размыканию контактов передачей движущей силы подвижному одному из контактов (от элемента срабатывания). Передача движущей силы может быть направлена, например, элементом срабатывания непосредственно, контактирующим с подвижным одним из контактов, или опосредованно, например элементом срабатывания, контактирующим с одним или более другими элементами, которые далее контактируют с подвижным одним из контактов. Например, движущая сила может быть передана от элемента срабатывания подвижному одному из контактов перемещением элемента срабатывания в контакт с рычагом размыкания, который далее перемещается в контакт с подвижным одним из контактов.

Элемент срабатывания может быть подвижно установлен в МСВ. Например, элемент срабатывания может быть установлен с возможностью скользить или установлен с возможностью вращаться в МСВ, например в корпусе МСВ. Элемент срабатывания может, например, быть штифтом, установленным с возможностью скольжения в МСВ (например, как штифт размыкания, описанный более подробно ниже), или рычагом, установленным с возможностью вращения в МСВ (например, как рычаг возврата

- 7 021455 пружины, описанный более подробно ниже).

Таким образом, механизм размыкания контактов может включать в себя накопитель механической энергии, например пружину или множественные пружины, выполненные с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для размыкания контактов, если срабатывает механизм размыкания контактов. Механизм размыкания контактов может включать в себя защелку, например механическую защелку, выполненную так, что накопитель механической энергии высвобождает накопленную механическую энергию для размыкания контактов при освобождении защелки. Таким образом, механизм передачи силы может соединять электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания обеспечивает срабатывание механизма размыкания контактов освобождением защелки. Защелка может быть освобождена, например, перемещением рычага размыкания.

Механизм передачи силы может быть любым целесообразным механизмом для преобразования первой силы срабатывания в большую вторую силу срабатывания. Механизм увеличения силы может быть выполнен с возможностью преобразования действующей силы опосредованно, т.е. созданием второй силы срабатывания, а не непосредственно преобразованием/увеличением первой силы срабатывания во вторую силу срабатывания.

Механизм передачи силы может включать в себя накопитель механической энергии, например пружину или множественные пружины, выполненные с возможностью высвобождать накопленную энергию для создания второй силы срабатывания при создании первой силы срабатывания. Накопитель механической энергии является предпочтительным для создания второй силы срабатывания, так как накопители механической энергии хорошо пригодны для быстрого высвобождения большого количества энергии с возможностью создания большой силы. Механизм передачи силы может включать в себя защелку, например механическую защелку, выполненную так, что накопитель механической энергии высвобождает накопленную механическую энергию для создания второй силы срабатывания при освобождении защелки. Таким образом, механизм передачи силы может быть выполнен так, что первая сила срабатывания освобождает защелку, т.е. заставляет защелку освобождаться. Защелка может быть освобождена перемещением рычага, например рычага освобождения пружины, который описан ниже.

Электромеханический привод может включать в себя соленоид. Соленоид обычно содержит катушку и якорь. Катушка может быть выполнена приводящейся в действие током размыкания с возможностью создания первой силы срабатывания для воздействия на якорь при создании тока размыкания. Таким образом, действующая сила может быть выполнена с возможностью перемещать соленоид при создании тока размыкания.

Предпочтительно электромеханический привод включает в себя магнитно-защелкиваемый привод соленоида. Магнитно-защелкиваемый привод соленоида может включать в себя катушку, выполненную приводящейся в действие током размыкания с возможностью создания первой силы для воздействия на якорь при создании тока размыкания;

пружину, которая выполнена с возможностью создания упругой силы для воздействия на якорь; постоянный магнит, выполненный с возможностью создания сдерживающей силы, которая воздействует на якорь, по меньшей мере, для уравновешивания упругой силы, причем привод выполнен так, что первая сила заставляет упругую силу преодолевать сдерживающую силу так, что пружина создает вторую силу, которая воздействует на якорь. Таким образом, постоянный магнит действует как магнитная защелка для магнитно-защелкиваемого привода соленоида, причем защелка освобождается силой, обеспеченной катушкой.

В этом контексте подразумевается, что постоянный магнит означает магнит, который создает магнитное поле при отсутствии приложенного магнитного поля. Постоянный магнит может включать в себя магнит из редкоземельных металлов, т.е. магнит, содержащий сплав редкоземельного элемента, так как магниты из редкоземельных металлов особо сильные. Постоянный магнит может включать в себя магнитную пластину, например, которая описывается более подробно ниже.

Магнитно-защелкиваемый привод соленоида может быть обеспечен каркасом для вмещения катушки, якоря, пружины и постоянного магнита.

Магнитно-защелкиваемый привод соленоида является предпочтительным в качестве электромеханического привода, так как он особо эффективен при создании большой магнитной силы в отношении подаваемого тока, за счет увеличения силы пружиной. Это может быть особенно эффективно, когда ток размыкания, подаваемый в электромеханический привод, представляет собой ток, создаваемый блок управления, так как ток, подаваемый блоком управления, может быть меньше по сравнению с током в главной цепи тока (см. ниже). Таким образом, вторая сила, создаваемая магнитно-защелкиваемым приводом соленоида, может действовать как первая сила срабатывания МСВ.

Однако, так как магнитно-защелкиваемый привод соленоида увеличивает первую силу до второй силы, больше первой силы, пружина и постоянный магнит могут действовать как механизм передачи силы МСВ. В этом случае катушка и якорь действуют как электромеханический привод МСВ с первой

- 8 021455 силой, действующей как первая сила срабатывания, и второй силой, действующей как вторая сила срабатывания МСВ.

Ток размыкания, который приводит в действие электромеханический привод, может быт сверхтоком в главной цепи тока. В связи с этим электромеханический привод может быть соленоидом, катушка которого размещена в главной цепи тока, как в традиционном МСВ.

Однако авторы обнаружили, что третий аспект изобретения является особо эффективным там, где ток размыкания не является током, подаваемым непосредственно от цепи тока, например, где ток размыкания создается блоком управления, как описано со ссылкой на первый аспект изобретения. Причина этого заключается в том, что ток размыкания, который не подается непосредственно из цепи тока, может быть намного меньше тока в главной цепи тока, в случае чего сила, созданная электромеханическим приводом, может быть намного меньше, чем если бы ток размыкания был подан непосредственно из цепи тока. Если сила, созданная электромеханическим приводом, была создана для срабатывания механизма размыкания контактов без механизма передачи силы, то время, затрачиваемое на размыкание контактов, может увеличиваться, или сила, создаваемая электромеханическим приводом, не может быть достаточно большой для механического содействия размыканию контактов механизмом размыкания контактов, как описано выше.

В связи с этим увеличение силы, обеспеченное механизмом передачи силы, может позволять блоку управления приводить в действие механизм срабатывания для размыкания контактов с силой, которая является соизмеримой с силой, созданной соленоидом традиционного МСВ при отсутствии очень большого сверхтока, даже если ток размыкания, создаваемый блоком управления, является слабым. Это может, например, помогать второй силе срабатывания механически содействовать размыканию контактов, например избегать прихваточного сваривания, как описано выше.

В связи с этим механизм размыкания может включать в себя датчик размыкания, выполненный с возможностью обнаружения тока в главной цепи тока; и блок управления, выполненный с возможностью создания тока размыкания для приведения в действие электромеханического привода, если он определяет, что возникает состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика тока. Таким образом, ток размыкания создается блоком управления, а не подается непосредственно из цепи тока. Датчик тока и блок управления могут быть такими, как описано в связи с первым аспектом изобретения.

МСВ может включать в себя электродвигатель и механизм замыкания контактов, которые описаны в связи со вторым аспектом изобретения, и/или замыкающий привод и механизм замыкания контактов, которые описаны в связи с четвертым аспектом изобретения.

В общем говоря, четвертый аспект изобретения обеспечивает МСВ, имеющий механизм замыкания контактов, включающий в себя накопитель механической энергии, выполненный с возможностью накапливать механическую энергию от замыкающего привода, выполненного с возможностью замыкать контакты МСВ, причем накопитель механической энергии дополнительно выполнен с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов МСВ. Таким образом, накопитель механической энергии может помогать замыкать контакты более быстро, например высвобождением накопленной механической энергии за период времени, который короче времени, затрачиваемого на накопление энергии. Замыкание контактов с большей скоростью помогает уменьшать вероятность создания электрических дуг и/или уменьшать опасность таких дуг.

В связи с этим четвертый аспект изобретения может обеспечивать МСВ, имеющий пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой и клеммой нагрузки;

механизм размыкания для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока и замыкающий привод, выполненный с возможностью замыкать контакты с помощью механизма замыкания контактов, причем механизм замыкания контактов включает в себя накопитель механической энергии, выполненный с возможностью накопления механической энергии в результате работы замыкающего привода и впоследствии с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов.

Накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью высвобождения заданного количества накопленной механической энергии для замыкания контактов. Таким образом, количество накопленной механической энергии, высвобождаемое накопителем механической энергии механизма замыкания контактов, может быть выбрано равным количеству для замыкания контактов с требуемой скоростью независимо от скорости, с которой энергия подается в накопитель механической энергии замыкающим приводом. Это особо эффективно, если для замыкания контактов с очень низкой скоростью только замыкающий привод создает механическую энергию.

Накопленная механическая энергия, высвобождаемая накопителем механической энергии, необязательно является всей механической энергией, накопленной в результате работы замыкающего привода, так как, например, накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью использования части накопленной механической энергии для воздействия на подвижный контакт, чтобы создавать контактное давление после замыкания контактов.

- 9 021455

Механизм замыкания контактов может быть выполнен так, что скорость, с которой механическая энергия высвобождается накопителем механической энергии, выше скорости, с которой энергия накапливается накопителем механической энергии. Подобным образом, накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью высвобождения механической энергии за период времени, который короче времени, затрачиваемого накопителем механической энергии на накопление механической энергии в результате работы замыкающего привода. Таким образом, накопитель механической энергии способен замыкать контакты быстрее, чем если бы механическая энергия от замыкающего привода использовалась непосредственно для замыкания контактов.

Замыкающий привод может быть вручную управляемым приводом, например, который используется в традиционном МСВ. Однако замыкающий привод предпочтительно представляет собой электропривод, выполняемый с возможностью замыкания контактов, например электродвигатель. В связи с этим электропривод и замыкающий механизм могут быть такими, как описано в связи со вторым аспектом изобретения. Авторы обнаружили, что накопитель механической энергии может быть особо эффективным, если замыкающий привод представляет собой электропривод, так как может быть достигнуто быстрое замыкание контактов, даже в тех состояниях, в которых электропривод создает механическую энергию с медленной скоростью.

Механизм замыкания контактов может включать в себя препятствующий элемент, способный перемещаться с возможностью препятствования замыканию контактов. Накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью накопления механической энергии в результате работы замыкающего привода, если препятствующий элемент препятствует контактам. Накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью высвобождения накопленной механической энергии, если препятствующий элемент перемещается из положения препятствования. Механизм замыкания контактов может быть выполнен так, что положение препятствующего элемента зависит от величины, с которой замыкающий привод приводится в действие, например величины, с которой двигатель вращается, если замыкающий привод представляет собой двигатель.

Механизм замыкания контактов может быть выполнен с возможностью перемещать препятствующий элемент из положения препятствования так, что накопителем механической энергии освобождается заданное количество механической энергии.

Механизм замыкания контактов может быть выполнен так, что количество механической энергии, накопленное в накопителе механической энергии, зависит от величины, с которой замыкающий привод приводится в действие. Таким образом, механизм замыкания контактов может быть выполнен с возможностью перемещать препятствующий элемент из положения препятствования так, что заданное количество механической энергии высвобождается перемещением препятствующего элемента из положения препятствования, если замыкающий привод приводится в действие заданной величиной.

Механизм замыкания контактов может включать в себя элемент смещения, который смещает препятствующий элемент для препятствования контактам. Таким образом, препятствующий элемент будет препятствовать контактам, пока он не переместится из положения препятствования, например, с помощью другой части механизма замыкания контактов.

Элемент смещения может быть выполнен с возможностью воздействовать на препятствующий элемент силой смещения, которая уменьшается, когда накопитель механической энергии накапливает механическую энергию. Таким образом, становится проще перемещать препятствующий элемент из положения препятствования, когда количество накапливаемой механической энергии увеличивается. Это может уменьшать нагрузку на замыкающий привод, если механизм замыкания контактов выполнен с возможностью перемещения препятствующего элемента из положения препятствования, если механическая энергия, накопленная в накопителе механической энергии, превышает заданную величину.

Накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов созданием силы, которая воздействует на подвижный один из контактов. Сила, действующая на подвижный контакт, будет зависеть от скорости, с которой накопленная механическая энергия высвобождается накопителем механической энергии и в связи с этим может быть увеличена высвобождением механической энергии с более высокой скоростью, например, так, чтобы уменьшать время, затрачиваемое на замыкание контактов.

Подвижный один из контактов может быть установлен с возможностью вращения вокруг оси. Подвижный контакт может включать в себя вытянутое отверстие (например, овальной формы) с осью, проходящей через вытянутое отверстие. Таким образом, вытянутое отверстие может обеспечивать поступательное перемещение подвижного контакта, которое может, например, быть использовано для обеспечения накапливания механической энергии, если вращательному перемещению подвижного контакта препятствует препятствующий элемент.

Накопитель механической энергии может включать в себя первую пружину, выполненную с возможностью накапливать механическую энергию из работы замыкающего привода. Пружина хорошо пригодна как часть накопителя механической энергии, так как пружина обычно способна высвобождать энергию быстро и поэтому замыкать контакты быстро. Первая пружина может быть пружиной сжатия.

Накопитель механической энергии может включать в себя вторую пружину, выполненную с воз- 10 021455 можностью накапливать механическую энергию в результате работы замыкающего привода. Наличие двух пружин обнаружено эффективным для выполнения накопителя механической энергии с возможностью замыкания контактов с требуемой скоростью. Вторая пружина может быть пружиной кручения. Более того, наличие двух пружин обеспечивает профилирование пружин так, что нагрузка на замыкающий привод может быть выполнена с возможностью удовлетворения требований замыкающего привода (например, с возможностью обеспечения требований относительно крутящего момента замыкающего привода).

Накопитель механической энергии может быть частью механизма размыкания контактов, т.е. в дополнение к тому, что он является частью механизма замыкания контактов. В связи с этим накопитель механической энергии может быть выполнен с возможностью освобождения участка накопленной механической энергии для размыкания контактов при срабатывании механизма размыкания контактов (после чего участок накопленной механической энергии используется для замыкания контактов). Механизм размыкания контактов, который включает в себя накопитель механической энергии, может быть таким, как описано в связи с другими аспектами изобретения.

Изобретение включает в себя любую совокупность аспектов и предпочтительных признаков, описанных здесь, кроме случаев, когда такая совокупность очевидно непозволительна или явно недопустима.

Механизм(ы) размыкания/замыкания контактов, механизм(ы) размыкания и механизм(ы) увеличения силы, раскрытые здесь, не предназначены для ограничения каким-либо одним типом механизма. Такие механизмы могут быть любой целесообразной конструкцией, выполняющей функции, описанные здесь, которые будут очевидны специалисту в области техники. Такие механизмы могут обычно содержать один или более функционально соединяемых компонентов, например подвижные элементы, рычаги, пружины и/или приводы. Из описания видно, что эти механизмы могут совместно использовать эти компоненты.

Варианты выполнения предложений обсуждаются ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показано:

фиг. 1 - схематическая диаграмма первого МСВ;

фиг. 2 - вид сверху в разрезе первого МСВ во взведенном состоянии;

фиг. 3 - вид в перспективе в разрезе первого МСВ во взведенном состоянии;

фиг. 4 - вид сверху в разрезе первого МСВ в состоянии вкл., в котором рычаг размыкания проиллюстрирован полупрозрачным;

фиг. 5 - другой вид в перспективе в разрезе первого МСВ в состоянии вкл., если смотреть со стороны, противоположной той, которая показана на фиг. 4;

фиг. 6 - вид сверху в разрезе первого МСВ в первом состоянии выкл.; фиг. 7 - вид сверху в разрезе части механизма передачи силы первого МСВ; фиг. 8 - вид в перспективе в разрезе электромеханического привода МСВ;

фиг. 9 - вид сверху в разрезе второго МСВ в состоянии вкл., в котором рычаг размыкания проиллюстрирован полупрозрачным;

фиг. 10 - вид сверху в разрезе второго МСВ в первом состоянии выкл.; фиг. 11 - вид в перспективе подузла двигателя второго МСВ;

фиг. 12 - вид в перспективе модуля подузла двигателя второго МСВ, если смотреть со стороны противоположной той, которая показана на фиг. 11;

фиг. 13 - вид в перспективе двигателя второго МСВ.

Фиг. 1 показывает первый МСВ 1, который имеет первую клемму 2 и вторую клемму 4, которые определяют главную цепь 6 тока между ними. Пара размыкаемых контактов 8, 10 размещены в главной цепи 6 тока.

Первый МСВ 1 включает в себя механизм 20 размыкания для размыкания контактов 8, 10 при возникновении состояния сверхтока. Механизм 20 размыкания включает в себя блок 22 управления, датчик 23 тока, двигатель 25, механизм 30а замыкания контактов, механизм 30Ь размыкания контактов и механизм 60 срабатывания.

Блок 22 управления выполнен с возможностью приведения в действие двигателя 25 для замыкания контактов 8, 10 с помощью механизма 30а замыкания контактов. Блок управления также выполнен с возможностью приводить в действие двигатель 25 для размыкания контактов 8, 10 с помощью механизма 30Ь размыкания контактов. В дополнение, блок 22 управления также может приводить в действие двигатель для взвода механизма 20 размыкания подачей механической энергии в механизм 30Ь размыкания контактов и в механизм 60 срабатывания, которые описаны более подробно ниже.

Блок 22 управления выполнен с возможностью определения, возникает ли состояние сверхтока, основываясь на выходном сигнале датчика 23 тока, который обнаруживает ток в главной цепи 6 тока. В этом особом варианте выполнения датчик 23 тока представляет собой преобразователь тока, который подает ток в блок 22 управления, причем поданный ток представляет ток в главной цепи 6 тока. Датчики тока хорошо известны и не обсуждаются дополнительно подробно.

- 11 021455

Блок 22 управления включает в себя конденсатор (не показан) и выполнен с возможностью создавать ток размыкания (от конденсатора), если он определяет, что существует состояние короткого замыкания, основываясь на выходном сигнале датчика 23 тока. Механизм 60 срабатывания приводится в действие током размыкания для приведения механизма 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10.

Блок 22 управления дополнительно выполнен с возможностью приводить в действие двигатель 25 для приведения механизма 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10, если он определяет, что существует состояние перегрузки, основываясь на выходном сигнале датчика 23 тока. Таким образом, механизм 30Ь размыкания контактов срабатывает независимо от механизма 60 срабатывания при возникновении состояния перегрузки. Это помогает избегать износа механизма 60 срабатывания при отсутствии состояния перегрузки, причем время, затрачиваемое на размыкание контактов, менее важно, чем продолжительность состояний короткого замыкания.

Как показано на фиг. 1, механизм 60 срабатывания включает в себя электромеханический привод 61 и механизм 70 передачи силы. Электромеханический привод 61 выполнен приводящимся в действие током размыкания из блока 22 управления, чтобы создавать первую силу срабатывания. Механизм 70 передачи силы выполнен с возможностью создавать вторую силу срабатывания больше первой силы срабатывания при создании первой силы срабатывания. Таким образом, механизм 70 передачи силы преобразует первую силу срабатывания во вторую силу срабатывания. Механизм 70 передачи силы соединяет электромеханический привод 61 с механизмом 30Ь размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания приводит механизм 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10. Вторая сила срабатывания также помогает механически содействовать размыканию контактов 8, 10 механизмом 30Ь размыкания контактов, что помогает избегать прихваточного сваривания контактов 8, 10 во время больших сверхтоков короткого замыкания, как описано более подробно ниже.

Фиг. 2-8 показывают более подробно первый МСВ 1.

Первый МСВ 1 далее будет описан во взведенном состоянии, как показано на фиг. 2 и 3. По часовой стрелке и против часовой стрелки здесь определено, как показано на фиг. 2, если не отмечено иначе.

Первый МСВ 1 включает в себя пластиковый корпус 12. Корпус 12 обеспечен двумя половинами (одна половина корпуса 12 не показана на чертежах), которые склепаны вместе через заклепочные отверстия 13. Внешняя поверхность корпуса 12 определяет монтажное углубление 14 для установки МСВ на монтажную рейку, обычно находящуюся в бытовом щите с размыкателем и т.п.

Первая клемма 2 и вторая клемма 4 первого МСВ 1 обеспечены в виде винтовых клемм на противоположных концах корпуса 12. В этом варианте выполнения первая клемма 2 представляет собой клемму нагрузки для соединения с нагрузкой, питаемой источником питания, а вторая клемма 4 представляет собой линейную клемму для соединения с источником питания. Однако в других вариантах выполнения первая клемма 2 представляет собой линейную клемму, а вторая клемма 4 представляет собой клемму нагрузки. В любом случае главная цепь тока представляет собой часть цепи тока между источником питания и нагрузкой.

Неподвижный контакт 8 обеспечен в виде полосы проводника, установленного внутри корпуса 12. Подвижный контакт 10 обеспечен в виде плеча, установленного с возможностью вращения в корпусе посредством оси 10а подвижного контакта, проходящей через вытянутую щель 11 (см. фиг. 5) в подвижном контакте 10. Вытянутая щель 11 обеспечивает поступательное перемещение подвижного контакта 10 относительно оси 10а. В этом варианте выполнения подвижный контакт 10 включает в себя нераздельный контактный столбик, например, из гальванизированного серебра для контакта с неподвижным контактом 8. В других вариантах выполнения подвижный контакт 10 имеет столбик проводника, установленный на нем.

Неподвижный контакт 8 соединен с первой клеммой 2 искривленной токопроводящей дорожкой 6а. Подвижный контакт 10 соединен с клеммой нагрузки искривленной токопроводящей дорожкой 6Ь. Таким образом, искривленные токопроводящие дорожки 6а, 6Ь образуют главную цепь 6 тока МСВ, в которой размещены контакты 8, 10.

Контакты 8, 10 могут быть замкнуты вращением подвижного контакта 10 по часовой стрелке по направлению к неподвижному контакту 8 и разомкнуты вращением подвижного контакта 10 против часовой стрелки от неподвижного контакта 8. Когда контакты 8, 10 замкнуты, ток может протекать по главной цепи 6 тока. Когда контакты 8, 10 разомкнуты, ток не может протекать по главной цепи 6 тока.

Первый МСВ 1 включает в себя направляющие 16 дуги и пластины 17 гашения дуги. Направляющие 16 дуги соединены с первой и второй клеммами 2, 4 и продолжаются в камеру гашения дуги корпуса 12, в которой размещены пластины 17 гашения дуги. В случае возникновения состояния короткого замыкания очень большие сверхтоки короткого замыкания могут протекать по главной цепи 6 тока с возможностью создания дуги между контактами 8, 10, когда контакты 8, 10 размыкаются механизмом 30Ь размыкания контактов. Направляющие 16 дуги передают такую дугу на пластины 17 гашения дуги, действуя так, чтобы гасить дугу. Направляющие 16 дуги, пластины 17 гашения дуги и другие компоненты МСВ 1, размещенные ниже линии А-А на фиг. 2, хорошо известны и не будут описываться дополнитель- 12 021455 но подробно.

Двигатель 25 установлен в корпусе 12 с помощью монтажной пластины 26 двигателя (см. фиг. 3). Двигатель 25 имеет вал 28 (см. фиг. 3), на котором установлен первый кулачок 32. Двигатель 25 способен работать в прямом режиме, в котором вал 28 двигателя 25 вращается в направлении по часовой стрелке, а также в обратном режиме, в котором вал двигателя 25 вращается в направлении против часовой стрелки, если смотреть с конца двигателя 25, на котором установлен первый кулачок 32.

В некоторых вариантах выполнения двигатель 25 представляет собой 6-вольтовый редукторный двигатель постоянного тока, имеющий передаточное отношение 324:1 и выходной крутящий момент 50 мНм во время прерывистой работы. Такие двигатели доступны, например, в Раи1ЬаЬет Отоир. Другие двигатели могут быть в равной степени применимы.

Механизм 30а замыкания контактов включает в себя первый кулачок 32, второй кулачок 34, пружину 35 второго кулачка, звено 36, защелку 38, рычаг 40 размыкания, пружину 42 рычага размыкания, пружины 44, 46 подвижного контакта, ползун 50, рычаг 52 ползуна, препятствующий элемент 54 и пружину 56 препятствующего элемента.

Механизм 30Ь размыкания контактов совместно использует многие компоненты с механизмом 30а замыкания контактов и включает в себя второй кулачок 34, пружину 35 второго кулачка, звено 36, защелку 38, рычаг 40 размыкания, пружину 42 рычага размыкания и пружины 44, 46 подвижного контакта.

Первый кулачок 32 установлен на валу 28 двигателя 25 так, что вращение вала 28 заставляет первый кулачок 32 вращаться в таком же направлении, что и вал 28. Таким образом, работа двигателя 25 в прямом режиме заставляет первый кулачок 32 вращаться в направлении по часовой стрелке, и работа двигателя 25 в обратном режиме заставляет первый кулачок 32 вращаться в направлении против часовой стрелки, если смотреть с конца двигателя 25, на котором установлен первый кулачок 32.

Второй кулачок 34 установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси 34а для вращения между втянутым положением, показанным на фиг. 2, и выдвинутым положением, показанным на фиг. 4. Второй кулачок 34 размещен так, что работа двигателя 25 в прямом режиме заставляет первый кулачок 32 зацеплять второй кулачок 34 так, чтобы заставлять второй кулачок 34 вращаться в направлении против часовой стрелки к его выдвинутому положению. Пружина 35 второго кулачка (см. фиг. 5), которая представляет собой пружину кручения, смещает второй кулачок 34 по направлению к его втянутому положению.

Звено 36 соединяет второй кулачок 34 с защелкой 38 так, что вращение второго кулачка 34 по направлению к его выдвинутому положению толкает защелку 38 от двигателя 25. Защелка 38 установлена с возможностью вращения на подвижном контакте 10 с помощью оси 38а на подвижном контакте 10 так, что защелка 38 может вращаться относительно подвижного контакта 10.

Рычаг 40 размыкания установлен с возможностью вращаться на оси 10а подвижного контакта, т.е. оси, на которой подвижный контакт 10 установлен с возможностью вращения. Пружина 42 рычага размыкания, которая представляет собой пружину кручения, смещает рычаг 40 размыкания в направлении по часовой стрелке так, что во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, рычаг 40 размыкания зацепляет защелку 38 так, чтобы удерживать защелку 38 в углублении 40а в рычаге 40 размыкания. Это предотвращает свободное вращение защелки 38 вокруг оси 38а защелки. Так как защелка 38 удерживается в углублении 40а в рычаге 40 размыкания, вращение второго кулачка 34 по направлению к его выдвинутому положению толкает защелку 38 (за счет звена 36) к подвижному контакту 10, что заставляет подвижный контакт 10 вращаться в направлении по часовой стрелке, т.е. по направлению к неподвижному контакту 8.

Пружины 44, 46 подвижного контакта включают в себя пружину 44 сжатия подвижного контакта и пружину 46 кручения подвижного контакта, установленные в корпусе 12. Когда первый МСВ 1 находится во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, обе пружины 44, 46 подвижного контакта обеспечивают силу, которая смещает подвижный контакт 10 от неподвижного контакта 8, несмотря на то, что сила, обеспеченная пружиной сжатия подвижного контакта, главным образом действует через ось 10а подвижного контакта.

Индикатор 48 положительного контакта установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси и является видимым снаружи первого МСВ 1 через окно в корпусе 12 (не показано). Индикатор 48 включает в себя И-образный участок, который зацепляется с возможностью скольжения с осью 38а защелки на подвижном контакте 10 (см. фиг. 5). Это зацепление является таким, что вращение подвижного контакта 10 вызывает вращение индикатора 48 для отображения первого цвета (например, зеленого) через окно, когда контакты 8, 10 разомкнуты, и для отображения второго цвета (например, красного) через окно, когда контакты 8, 10 замкнуты. Таким образом, индикатор 48 позволяет пользователю определять, разомкнуты или замкнуты ли контакты 8, 10 без необходимости открывать корпус 12.

В дополнение к способности зацепляться со вторым кулачком 34, первый кулачок 32 соединен (размещением штифта, отформованного выступа) с ползуном 50, который установлен с возможностью скольжения в канале, образованном в монтажной пластине 26 двигателя. Ползун 50 способен перемещаться между втянутым положением, показанным на фиг. 3, и выдвинутым положением, показанным на фиг. 5. Соединение между первым кулачком 32 и ползуном 50 является таким, что работа двигателя

- 13 021455 в прямом режиме заставляет ползун 50 перемещаться по направлению к его выдвинутому положению и работа двигателя 25 в обратном режиме заставляет ползун 50 перемещаться по направлению к его втянутому положению.

Ползун 50 соединен с рычагом 52 ползуна (см. фиг. 5), который установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси. Перемещение ползуна 50 по направлению к его выдвинутому положению заставляет рычаг 52 ползуна вращаться в направлении против часовой стрелки, как видно на фиг. 5.

Препятствующий элемент 54 установлен с возможностью скольжения в канале, образованном в корпусе 12. Препятствующий элемент 54 способен перемещаться в положение препятствования, в котором он загораживает подвижный контакт от неподвижного контакта 8. Во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, препятствующий элемент 54 находится в своем положении препятствования, в котором он опущен по направлению к неподвижному контакту 8 так, чтобы препятствовать подвижному контакту 10. Фиг. 4 показывает препятствующий элемент 54, поднимаемый из его положения препятствования.

Пружина 56 препятствующего элемента установлена на выступе в корпусе 12 (не показано) и зацепляется с выступом на рычаге 52 ползуна (см. фиг. 5). При этом пружина 56 препятствующего элемента смещает препятствующий элемент 54 по направлению к положению препятствования. Однако вращение второго кулачка 34 по направлению к его выдвинутому положению (т.е. в направлении против часовой стрелки) заставляет второй рычаг 34 зацеплять препятствующий элемент 54 так, чтобы преодолевать пружину 56 препятствующего элемента, таким образом поднимая препятствующий элемент 54 из положения препятствования, например, как показано на фиг. 5.

Пружина 56 препятствующего элемента выполнена с возможностью воздействовать на препятствующий элемент 54 силой смещения, которая уменьшается, когда двигатель 25 работает в своем прямом режиме. Таким образом, сила смещения, действующая на препятствующий элемент 54, уменьшается до зацепления второго кулачка 34 с препятствующим элементом 54, чтобы поднимать его из положения препятствования. Таким образом, нагрузка на двигатель 25 за счет пружины 56 препятствующего элемента уменьшается.

Электромеханический привод 61 является магнитно-защелкиваемым приводом соленоида. Как объяснялось выше, электромеханический привод 61 выполнен приводящимся в действие током размыкания, созданным блоком 22 управления. Срабатывание электромеханического привода 61 заставляет якорь 62 (см. фиг. 3) выталкиваться наружу из отверстия электромеханического привода 61. Электромеханический привод 61 описан более подробно ниже со ссылкой на фиг. 8.

Механизм 70 передачи силы включает в себя рычаг 72 возврата привода, пружину 74 размыкания, рычаг 76 возврата пружины, рычаг 78 освобождения пружины и штифт 80 размыкания.

Рычаг 72 возврата привода установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси и имеет участок, который перекрывает якорь в электромеханическом приводе 61 так, что якорь 62 электромеханического привода 61 нажимает рычаг 72 возврата привода, когда электромеханический привод 61 приводится в действие током размыкания.

Пружина 74 размыкания (см. фиг. 5) представляет собой большую пружину сжатия, удерживаемую в полости (не показано) в корпусе 12 и действует в качестве накопителя механической энергии для механизма передачи силы. Когда первый МСВ 1 находится во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, пружина 74 размыкания полностью сжата и поэтому взведена, т.е. накапливая механическую энергию. Рычаг 76 возврата пружины размещен спереди пружины 74 размыкания и установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси так, что пружина 74 размыкания вращает рычаг 76 возврата пружины в направлении против часовой стрелки, как видно на фиг. 7, когда пружина 74 размыкания расправляется, т.е. когда она освобождает свою накопленную механическую энергию.

Рычаг 78 освобождения пружины установлен с возможностью вращения в корпусе 12 с помощью оси. Во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, рычаг 78 освобождения пружины находится в блокирующем положении, в котором выступ 78а (см. фиг. 7) рычага освобождения пружины размещен спереди рычага 76 возврата пружины так, чтобы предотвращать вращение рычага 76 возврата пружины. Таким образом, когда первый МСВ 1 находится во взведенном состоянии, рычаг 78 освобождения пружины предотвращает высвобождение накопленной механической энергии пружины 74 размыкания. Пружина 79 рычага освобождения, которая представляет собой пружину кручения (см. фиг. 7), смещает рычаг 78 освобождения пружины в его блокирующее положение.

Лимб 78Ь рычага 78 освобождения пружины продолжается поперечно рычагу 72 возврата пружины (см. фиг. 3) так, что вращательное перемещение рычага 72 возврата привода, возникающее посредством работы электромеханического привода 61, заставляет рычаг 72 возврата привода вращать рычаг 78 освобождения пружины в направлении по часовой стрелке, как показано на фиг. 7. Это перемещает рычаг 78 освобождения пружины из блокирующего положения так, что выступ 78а перемещается в сторону от рычага 76 возврата пружины (см. фиг. 7), чтобы позволить пружине 74 размыкания высвободить свою накопленную механическую энергию для приведения механизма 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10, как описано более подробно ниже. В связи с этим рычаг 78 освобождения пружины действует в качестве защелки для пружины 74 размыкания, причем защелка освобождается перемещени- 14 021455 ем рычага 78 освобождения пружины из ее блокирующего положения.

Звено 77 соединяет рычаг 76 возврата пружины с рычагом 52 ползуна (см. фиг. 5) через вытянутую щель в рычаге 76 возврата пружины. Вытянутая щель в рычаге 76 возврата пружины обеспечивает перемещение рычага 76 возврата пружины так, что рычаг 52 ползуна и ползун 50 не перемещаются во время расправления пружины 74 размыкания.

Штифт 80 размыкания установлен с возможностью скольжения в пределах узла опорного участка неподвижного контакта/токопроводящей дорожки 6а корпуса 12 и размещен между рычагом 7 6 возврата пружины и рычагом 40 размыкания.

Далее будет описана работа двигателя 25 для замыкания контактов 8, 10 из взведенного состояния, показанного на фиг. 2 и 3.

Для того чтобы замкнуть контакты 8, 10 из взведенного состояния, блок 22 управления приводит в действие двигатель 25 в его прямом режиме. Это заставляет первый кулачок 32 вращаться с возможностью зацепления второго кулачка 34 так, чтобы выполнить вращение второго кулачка 34 по направлению к его выдвинутому положению. Когда второй кулачок 34 вращается, он толкает подвижный контакт 10 за счет звена 36 и защелки 38 для вращения подвижного контакта 10 в направлении по часовой стрелке по направлению к неподвижному контакту 8. Во время этой операции звено 36 и защелка 38 перемещаются по направлению к пружинам 44, 46 подвижного контакта. Однако предотвращается отцепление защелки 38 от рычага 40 размыкания пружиной 42 рычага размыкания, которая смещает рычаг 40 размыкания с возможностью вращения в направлении по часовой стрелке так, чтобы следовать за перемещением защелки 38 по направлению к пружинам 44, 46 подвижного контакта.

Несмотря на то что подвижный контакт 10 изначально вращается по направлению к неподвижному контакту 8, замыкание контактов 8, 10 предотвращается препятствующим элементом 54, который смещается в свое положение препятствования пружиной 56 препятствующего элемента. Таким образом, препятствующий элемент 54 предотвращает непрерывное вращательное перемещение подвижного контакта 10, но, когда второй кулачок 34 продолжает толкать подвижный контакт 10 за счет звена 36 и защелки 38, вытянутая щель 11, через которую продолжается ось 10а, обеспечивает поступательное перемещение подвижного контакта 10 по направлению к пружинам 44, 46 подвижного контакта.

Пружины 44, 46 подвижного контакта выполнены с возможностью накапливать механическую энергию от двигателя 25 за счет вращательного и поступательного перемещения подвижного контакта 10 по направлению к этим пружинам, когда защелка 38 толкает подвижный контакт 10.

Как объясняется выше, когда первый МСВ 1 находится во взведенном состоянии, показанном на фиг. 2 и 3, пружины 44, 46 подвижного контакта смещают подвижный контакт от неподвижного контакта 8. Смещение пружин 44, 46 подвижного контакта толкает защелку по направлению ко второму кулачку 34 так, что сила от пружин 44, 46 подвижного контакта передается по направлению ко второму кулачку 34 вдоль оси звена 36. Таким образом, когда второй кулачок 34 находится в или вблизи своего втянутого положения, сила, действующая вдоль оси звена 36, толкает второй кулачок 34 обратно по направлению к его втянутому положению.

Однако, когда второй кулачок 34 продолжает вращаться по направлению к его выдвинутому положению, сила от пружин 44, 46 подвижного контакта, которая действует вдоль оси звена 36, становится уравновешенной относительно оси 34а второго кулачка 34 и в связи с этим смещает второй кулачок 34 по направлению к его выдвинутому положению, преодолевая смещение второго кулачка 34 пружиной 35 второго кулачка. Это проиллюстрировано на фиг. 4, на которой линия действия уравновешенной силы, действующей вдоль оси звена 36, обозначена ссылочной позицией 37.

Как только сила, действующая вдоль оси звена 36, становится уравновешенной относительно оси 34а второго кулачка, второй кулачок 34, звено 36 и защелка 38 образуют опорную конструкцию, которая поддерживает ось 38а защелки так, что ось 38а защелки становится осью для подвижного контакта 10 (вытянутая щель 11 обеспечивает вращательное перемещение подвижного контакта 10 вокруг оси 38а защелки). Как только ось для подвижного контакта 10 изменяется в ось 38а защелки, силы, обеспеченные пружинами 44, 46 подвижного контакта, действуют с возможностью смещения подвижного контакта 10 по направлению к, а не от, неподвижному контакту 8.

Когда второй кулачок 34 подходит к его выдвинутому положению, он зацепляет препятствующий элемент 54 так, чтобы преодолевать пружину 92 препятствования и выводить препятствующий элемент 54 из положения препятствования, например, как показано на фиг. 4.

Как только препятствующий элемент 54 выводится из положения препятствования, подвижный контакт 10 становится свободным для перемещения в контакт с неподвижным контактом 8, и, таким образом, участок накопленной механической энергии, накопленной в пружинах 44, 46 подвижного контакта, высвобождается с возможностью приведения в движение подвижного контакта 10 по направлению к неподвижному контакту 8 со скоростью, которая, по существу, не зависит от скорости работы двигателя 25. В связи с этим пружины 44, 46 подвижного контакта действуют в качестве накопителя механической энергии механизма 30Ь замыкания контактов.

Часть накопленной механической энергии остается в пружинах 44, 46 подвижного контакта после замыкания контактов 8, 10 и обеспечивает силу, которая заставляет контакты 8, 10 вместе обеспечивать

- 15 021455 контактное давление. Таким образом, первый МСВ 1 входит в состояние вкл., как показано на фиг. 4 и 5.

Далее будет описана работа двигателя 25 для приведения механизма 30Ь размыкания контактов (независимо от механизма 60 срабатывания) к размыканию контактов 8, 10 из состояния вкл., показанного на фиг. 4 и 5.

Когда первый МСВ 1 находится в состоянии вкл., выступ 40Ь на рычаге 40 размыкания размещен в пределах углубленного участка ползуна 50. Чтобы разомкнуть контакты 8, 10 с помощью работы двигателя 25, блок 22 управления запускает двигатель в его обратном режиме для перемещения ползуна 50 на небольшое расстояние по направлению к его втянутому положению. Это перемещение ползуна 50 заставляет ползун 50 зацепляться с выступом 40Ь так, чтобы вращать рычаг 40 размыкания в направлении против часовой стрелки.

Вращение рычага 40 размыкания в направлении против часовой стрелки заставляет защелку 38 отцепляться от рычага 40 размыкания и в связи с этим освобождает защелку 38. Как только защелка 38 освобождается, опорная конструкция (образованная вторым кулачком 34, звеном 36 и защелкой 38), которая поддерживала ось 38а защелки, исчезает, и ось 10а подвижного контакта снова становится осью для подвижного контакта 10.

Как только ось 10а подвижного контакта становится осью для подвижного контакта 10, пружины 44, 46 подвижного контакта снова смещают подвижный контакт 10 от неподвижных контактов. Как объясняется выше, часть накопленной механической энергии остается в пружинах 44, 46 подвижного контакта после замыкания контактов 8, 10. Как только ось 10а подвижного контакта становится осью для подвижного контакта 10, эта оставшаяся накопленная механическая энергия освобождается пружинами 44, 46 подвижного контакта так, чтобы размыкать контакты 8, 10 вращением подвижного контакта 10 от неподвижного контакта 8.

В связи с этим пружины 44, 46 подвижного контакта действуют в качестве накопителя механической энергии для механизма 30Ь размыкания контактов, который освобождает механическую энергию для размыкания контактов 8, 10. Механическая энергия, используемая пружинами 44, 46 подвижного контакта для размыкания контактов 8, 10, была подведена двигателем 25 во время выполнения замыкания контактов 8, 10, описанного выше.

Когда контакты 8, 10 размыкают, любая получающаяся дуга между контактами 8, 10 с помощью направляющей дуги передается на пластины 17 гашения, в которых она гасится.

Когда подвижный контакт 10 вращается в направлении против часовой стрелки по направлению к его положению полного замыкания, выступ 10Ь (см. фиг. 4) на подвижном контакте зацепляет выступ 72а (см. фиг. 3) на рычаге 72 возврата привода для вращения рычага 72 возврата привода в направлении по часовой стрелке. Это толкает якорь 62 обратно в отверстие электромеханического привода 61 так, чтобы возвращать в исходное состояние электромеханический привод 61.

Таким образом, первый МСВ 1 входит в первое состояние выкл., которое показано на фиг. 6.

Как только первый МСВ 1 входит в первое состояние выкл., показанное на фиг. 6, непрерывная работа двигателя 25 в обратном режиме перемещает ползун 50 в его втянутое положение и вращает первый кулачок 32 от второго кулачка 34. Когда первый кулачок 32 вращается, пружина 35 второго кулачка смещает второй кулачок 34, чтобы следовать за первым кулачком 32 так, чтобы перемещать второй кулачок 34 по направлению к его втянутому положению. Перемещение второго кулачка 34 по направлению к его втянутому положению перемещает защелку 38 (за счет звена 36) так, что защелка перезацепляется с рычагом 40 размыкания, удерживаемого в углублении 40а рычага размыкания. Таким образом, первый МСВ 1 возвращается в первое взведенное состояние, показанное на фиг. 2 и 3.

Как только первый МСВ 1 возвращается во взведенное состояние, контакты 8, 10 могут быть перезамкнуты работой двигателя 25 в его прямом режиме, чтобы возвратить первый МСВ 1 в состояние вкл., как описано выше.

Далее будет описано выполнение механизмом 60 срабатывания приведения механизма 30Ь размыкания контактов (независимо от двигателя 25) к размыканию контактов 8, 10 из состояния вкл., показанного на фиг. 4 и 5.

Чтобы размыкать контакты 8, 10 с помощью механизма 60 срабатывания, блок управления подает ток размыкания от его конденсатора в электромеханический привод 61. Это заставляет электромеханический привод 61 толкать якорь 62 из отверстия в электромеханическом приводе 61 и в контакт с рычагом 72 возврата привода, заставляя рычаг 72 возврата привода вращаться в направлении против часовой стрелки.

Когда рычаг 72 возврата привода вращается, он перемещается в контакт с лимбом 78Ь рычага 78 освобождения пружины и вращает рычаг 78 освобождения пружины по часовой стрелки для перемещения выступа 78а рычага 78 освобождения пружины из его блокирующего положения так, что пружина 74 размыкания быстро расправляется, высвобождая ее накопленную механическую энергию для создания большой силы, которая вращает рычаг 76 возврата пружины с высокой скоростью в направлении против часовой стрелки, как видно на фиг. 7.

- 16 021455

Когда рычаг 76 возврата пружины вращается с высокой скоростью, он перемещает штифт 80 размыкания, который, в свою очередь, ударяет по рычагу 40 размыкания со значительной силой.

Вращение рычага 40 размыкания штифтом 80 размыкания приводит механизм 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10, как описано выше.

В дополнение к приведению механизма 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10, ударение по рычагу 40 размыкания штифтом 80 размыкания заставляет рычаг 40 размыкания вращаться в направлении против часовой стрелки с высокой скоростью так, что рычаг 40 размыкания зацепляется с подвижным контактом 10 так, чтобы быстро вращать подвижный контакт 10 от неподвижного контакта

8. В этом процессе движущая сила передается от штифта 80 размыкания подвижному контакту 10 так, чтобы механически содействовать размыканию контактов 8, 10.

Механическое содействие размыканию контактов 8, 10 механизмом 70 передачи силы является предпочтительным, так как он помогает уменьшить время, затрачиваемое на размыкание контактов 8, 10 под влиянием состояний сверхтока, а также помогает избежать сваривания контактов 8, 10 (т.е. прихваточного сваривания), если через главную цепь 6 тока течет очень большой ток короткого замыкания, например 1000-2000 А.

Как только механизм 60 срабатывания приводит механизм 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов 8, 10, первый МСВ 1 входит во второе состояние выкл., в котором контакты 8, 10 размыкаются, и механизм 60 срабатывания не взводится (т.е. так как пружина 74 размыкания высвобождает свою накопленную механическую энергию). Второе состояние выкл. не проиллюстрировано.

Далее будет описана работа механизма 60 размыкания для взвода механизма 60 срабатывания из второго состояния выкл..

Для того чтобы взвести механизм 60 срабатывания, блок 22 управления запускает двигатель 25 в его обратном режиме, заставляя ползун 50 перемещаться по направлению к его втянутому положению, что заставляет рычаг 52 ползуна вращаться в направлении по часовой стрелке, как видно на фиг. 5.

Когда рычаг 52 ползуна вращается в направлении по часовой стрелке, как показано на фиг. 5, звено 77, соединенное с рычагом 52 ползуна, зацепляется с рычагом 76 возврата пружины так, чтобы тянуть рычаг возврата пружины для вращения в направлении против часовой стрелки, как показано на фиг. 5. Это действие сжимает пружину 74 размыкания, а также позволяет пружине 79 рычага освобождения перемещать рычаг 78 освобождения пружины обратно в его блокирующее положение так, что выступ 78а рычага 78 освобождения пружины предотвращает высвобождение накопленной механической энергии пружины 74 размыкания. Таким образом, работа двигателя 25 в обратном направлении взводит механизм срабатывания подачей механической энергии пружине 74 размыкания. В связи с этим первый МСВ 1 возвращается во взведенное состояние, показанное на фиг. 2 и 3.

Чтобы перезамыкать контакты 8, 10 и возвращать первый МСВ 1 в состояние вкл., блок 22 управления запускает двигатель 25 в его прямом режиме, как описано выше.

Фиг. 8 показывает электромеханический привод 61 первого МСВ 1 более подробно.

Как показано на фиг. 8, электромеханический привод 61 представляет собой магнитнозащелкиваемый привод соленоида, имеющий каркас 63, в котором вмещены якорь 62, катушка 64, пружина 66 освобождения, магнит 68 из редкоземельных металлов и магнитная пластина 69. Якорь 62 выступает незначительно из отверстия в каркасе 63 электромеханического привода 61. Каркас 63, якорь 62 и магнитная пластина 69 изготовлены из мягкой стали или мягкого железа.

Пружина 66 освобождения создает упругую силу, которая действует на якорь 62 с возможностью смещения якоря 62 в положение, в котором она выталкивается из отверстия в каркасе 63 электромеханического привода 61.

Магнит 68 из редкоземельных металлов создает магнитное поле, которое преобразуется магнитной пластиной 69 так, чтобы создавать сдерживающую силу, которая действует на якорь 62. Сдерживающая сила уравновешивает упругую силу при отсутствии тока в катушке 64. Таким образом, когда ток не подается в катушку 64, якорь 62 удерживается в электромеханическом приводе 61.

Как объяснено выше, если блок 22 управления определяет, что возникает состояние короткого замыкания, тогда он создает ток размыкания, который подается в катушку 64 электромеханического привода 61. В большинстве соленоидов ток в катушке соленоида создает магнитное поле, которое создает силу, действующую на якорь, чтобы втянуть якорь в соленоид. Однако в электромеханическом приводе 61 ток размыкания в катушке 64 из блока 22 управления обладает такой полярностью, что ток в катушке 64 создает магнитное поле, которое действует на якорь 62 с силой, которая нарушает равновесие пружины и сдерживающих сил, действующих на якорь 62 так, чтобы заставлять упругую силу преодолевать сдерживающую силу. Как только упругая сила преодолеет сдерживающую силу, пружина 66 освобождения действует на якорь 62 с силой, которая толкает якорь 62 из указанного отверстия, таким образом приводя в действие электромеханический привод 61. В связи с этим магнит 68 из редкоземельных металлов и магнитная пластина 69 действуют как магнитная защелка для электромеханического привода 61, причем эта защелка освобождается силой, созданной током размыкания в катушке 64.

Пружина толкает якорь 62 электромеханического привода 61 с большей силой, чем сила, действующая на якорь 62, созданная током размыкания, текущим в катушке 64. В связи с этим пружина 66

- 17 021455 освобождения, магнит 68 из редкоземельных металлов и магнитная пластина 69 могут быть рассмотрены как механизм передачи силы, который преобразует силу, созданную током в катушке 64, в большую силу. Это увеличение силы помогает электромеханическому приводу 61 уменьшать время, затрачиваемое механизмом 60 срабатывания на приведение механизма 30Ь размыкания контактов к размыканию контактов.

Фиг. 8 показывает магнитный контур 68а магнита 68 из редкоземельных металлов и магнитный контур 64а катушки 64, когда ток течет в катушке 64. Как показано на фиг. 8, эти магнитные контуры встречаются в магнитной пластине 69.

Намотки катушки 64 могут изменяться в сечении и числом для изменения числа ампер-витков и длительности импульса в результате разрядки конденсатора блока 22 управления. Разрядка конденсатора предпочтительно максимизируется так, чтобы увеличивать амплитуду действующей силы и в связи с этим минимизировать время, затрачиваемое на срабатывание электромеханического привода 61 под влиянием тока размыкания.

Как объяснялось ранее, когда механизм 30Ь размыкания контактов приводится к размыканию контактов 8, 10, выступ 10Ь (см. фиг. 4) на подвижном контакте 10 зацепляет выступ 72а на рычаге 72 возврата привода, чтобы вращать рычаг 72 возврата привода для толкания якоря 62 обратно в электромеханический привод 61, таким образом возвращая в исходное состояние электромеханический привод 61 подачей механической энергии для повторного сжатия пружины 66 освобождения.

Фиг. 9-13 показывают второй МСВ 101. Признаки второго МСВ 101, которые являются такими же, что и в первом МСВ 1, обозначены теми же ссылочными позициями и не будут обсуждаться дополнительно подробно. Работа второго МСВ 101 между взведенным состоянием, состоянием вкл. и первым и вторым состояниями выкл. обсуждается со ссылкой на первый МСВ 1.

Второй МСВ 101 имеет двигатель 125 (см. фиг. 13), который представляет собой часть подузла 126 двигателя (см. фиг. 11 и 12). Подузел 126 двигателя включает в себя корпус 127, который вмещает двигатель 125, первый кулачок 32, ползун 150, рычаг 72 ползуна, электромеханический привод 61, рычаг 72 возврата привода, пружину 74 размыкания, рычаг 76 возврата пружины, рычаг 78 освобождения пружины и пружину 79 рычага освобождения.

Корпус 127 подузла 126 двигателя включает в себя защелкивающиеся пальцы 127а, которые позволяют двигателю 125 защелкиваться в положение внутри подузла 126 двигателя за счет соответствующих выступов 125а на двигателе 125 (см. фиг. 13). Как только подузел 126 двигателя устанавливается в корпусе 12 второго МСВ 101, защелкивающиеся пальцы 127а поддерживаются корпусом 12 так, что они не могут изгибаться для освобождения двигателя 125.

Корпус 127 подузла 126 двигателя определяет отверстия 127Ь (см. фиг. 12), которые позволяют подузлам 126 двигателя устанавливаться в корпусе 12 с помощью соответствующих буртиков на корпусе 12 (не показаны). В связи с этим подузел 126 двигателя помогает упрощать процесс сборки второго МСВ 101.

Ползун 150 второго МСВ 101 функционирует таким же образом, что и ползун 50 первого МСВ 1. Однако форма ползуна 150 более пластинообразная, которая улучшает прочность ползуна 150. Ползун 150 второго МСВ 101 установлен с возможностью скольжения в канале, образованном между корпусом 12 второго МСВ 101 и двигателем 125 и первым кулачком 32, а не в монтажной пластине 26 двигателя, как в первом МСВ 1. Рычаг 52 ползуна соединяется с ползуном 150 с помощью отверстия в ползуне 150.

Опорный участок для неподвижного контакта 8, показанного на фиг. 4, 6, 7, 9 и 10, незначительно наклонен по направлению к подвижному контакту 10, по сравнению с опорным участком для неподвижного контакта 8, показанного на фиг. 2, 3 и 5. Этот дополнительный признак помогает увеличивать расстояние между верхней частью опорного участка неподвижного контакта и подвижным контактом 10.

Специалист в области техники после прочтения вышеприведенного описания будет способен выполнять различные изменения, преобразования и удаления эквивалентов без отклонения от раскрытых замыслов. В связи с этим подразумевается, что объем охраны патента, выдаваемого на него, ограничивается только приложенной формулой изобретения, которая изложена со ссылкой на описание и чертежи и без ограничения вариантов выполнения, описанных здесь.

Например, несмотря на то что варианты выполнения, описанные выше, включают в себя штифт 80 размыкания, который обеспечивает срабатывание механизма 30Ь размыкания контактов посредством контакта с рычагом 40 размыкания, штифт 80 размыкания может быть исключен, так что рычаг 76 возврата пружины обеспечивает срабатывание механизма 30Ь размыкания контактов посредством контакта с рычагом 40 размыкания.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Миниатюрный размыкатель цепи (МСВ), имеющий пару размыкаемых контактов, размещенных в главной цепи тока между линейной клеммой и клеммой нагрузки;

механизм размыкания для размыкания контактов при возникновении состояния сверхтока; механизм замыкания контактов и электродвигатель, связанный с механизмом размыкания и механизмом замыкания контактов, причем механизм размыкания включает в себя механизм срабатывания и механизм размыкания контактов, причем механизм срабатывания выполнен с возможностью приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при создании сигнала размыкания;

датчик тока, выполненный с возможностью обнаружения тока в главной цепи тока; и блок управления, причем блок управления выполнен с возможностью создания сигнала размыкания для приведения в действие механизма срабатывания для приведения механизма размыкания к размыканию контактов, если он определяет, что возникает состояние короткого замыкания, основываясь на выходном сигнале датчика тока; и дополнительно выполнен с возможностью приведения в действие электродвигателя для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов независимо от механизма срабатывания, если он определяет, что возникает состояние перегрузки.
2. Размыкатель по п.1, в котором механизм размыкания контактов включает в себя накопитель механической энергии, выполненный с возможностью высвобождения накопленной механической энергии для размыкания контактов при срабатывании механизма размыкания контактов.
3. Размыкатель по п.2, в котором механизм размыкания контактов включает в себя защелку, выполненную так, что накопитель механической энергии высвобождает накопленную механическую энергию для размыкания контактов при освобождении защелки; и механизм срабатывания выполнен с возможностью запуска механизма размыкания контактов освобождением защелки.
4. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором механизм срабатывания включает в себя электромеханический привод, выполненный приводящимся в действие сигналом размыкания для приведения механизма размыкания контактов к размыканию контактов при создании сигнала размыкания.
5. Размыкатель по п.4, в котором электромеханический привод включает в себя соленоид.
6. Размыкатель по п.5, в котором электромеханический привод включает в себя магнитнозащелкиваемый привод соленоида.
7. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором механизм срабатывания включает в себя электромеханический привод, выполненный приводящимся в действие сигналом размыкания, для создания первой силы срабатывания;

механизм передачи силы, выполненный с возможностью преобразования первой силы срабатывания во вторую силу срабатывания больше первой силы срабатывания, причем механизм передачи силы соединяет электромеханический привод с механизмом размыкания контактов так, что вторая сила срабатывания приводит механизм размыкания контактов к размыканию контактов.
8. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором блок управления выполнен с возможностью приведения в действие двигателя для замыкания контактов с помощью механизма замыкания контактов.
9. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором механизм замыкания контактов включает в себя накопитель механической энергии, выполненный с возможностью накопления механической энергии в результате работы замыкающего привода и впоследствии с возможностью высвобождать накопленную механическую энергию для замыкания контактов.
10. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором МСВ имеет корпус, который содержит электродвигатель, при этом корпус МСВ соответствует стандарту ΌΙΝ 43880.
11. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором механизм размыкания включает в себя механизм срабатывания и механизм размыкания контактов, причем механизм срабатывания выполнен с возможностью приводить механизм размыкания контактов к размыканию контактов при возникновении состояния сверхтока;

электродвигатель выполнен с возможностью взводить механизм размыкания подачей механической энергии в накопитель механической энергии механизма размыкания.
12. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором электродвигатель выполнен с возможностью работы в первом режиме, в котором вращаемый элемент электродвигателя вращается в первом направлении, и втором режиме, в котором вращаемый элемент вращается во втором направлении,

- 19 021455 противоположном первому направлению, причем электродвигатель выполнен с возможностью работы в первом режиме для замыкания контактов и во втором режиме для взвода механизма размыкания.
13. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором сигнал размыкания представляет собой ток размыкания.
14. Размыкатель по любому из предыдущих пунктов, в котором блок управления включает в себя накопитель электрической энергии, выполненный с возможностью создавать ток размыкания.
15. Размыкатель по п.14, в котором накопитель электрической энергии включает в себя конденсатор.