FI65687B - Ledningsskyddsbrytare - Google Patents

Description

1 65687

Johdonsuojakatkaisija

Keksinnön kohteena on johdonsuojakatkaisija, jossa on ainakin yksi liikkuva kosketin sekä sen pidättäjä laa-5 keroituina samalle akselille ja ainakin yksi kiinteä kosketin sekä laukaisujousi.

Johdonsuojakatkaisija on suojalaite, joka katkaisee piirinsä sähkövirran sen ylittäessä katkaisijan valvomat arvot.

10 Johdonsuojakatkaisjaa käytetään tavallisen varok- keen tilalla kaikkialla missä vaaditaan nopeaa ja helppoa jälleenkytkentää. Käyttö on yleistä teollisuus- ja tutkimuslaitoksissa, laivoissa, kouluissa jne. Myös asunnoissa on sen käyttö yleistymässä.

15 Johdonsuojakatkaisijalle asetetut teknilliset vaa timukset määritetään useissa standardeissa, joista kansainvälinen standardi CEE 19 on keskeisin. Vaatimuksista tärkein on katkaisijan kyky rajoittaa katkaistavan virran neliön aikaintegrali eli ns lämpöläpäisy 20 Q = Ji2at enintään sallittuun arvoon.

Katkaisijat jaetaan kolmeen lämpöläpäisyluokkaan 1, 2 ja 3. Ankarimmassa luokassa 3 katkaisijan, jonka leimattu katkaisukyky on 10000 A, on kyettävä rajoittamaan 2 25 lämpöläpäisy arvoon Q = 70000 A s.

Johdonsuojakatkaisijoita koskevat standardit eivät koske laitteita, joiden katkaisukyky 1^ > 10000 A. Sähkölaitokset eivät salli verkoissaan katkaisijoita, jotka eivät täytä standardien vaatimuksia.

30 Käytäntö asettaa johdonsuojakatkaisijoille lisävaa timuksia, joista tärkeimpiä ovat käyttövarmuus ja asennus-syvyys. Kehitys on johtanut yhä pienempiin rakennekokoi-hin, josta johtuen erityisesti pienen Q-arvon saavuttaminen on muodostunut varsin vaikeaksi tehtäväksi. Toisaalta, 35 jos standardi on täytetty, hyvyyskriteereiksi jäävät toimintavarmuus ja katkaisijan koko erityisesti sen asennus-syvyys .

2 65687

Aikaisempia johdonsuojakatkaisijarakenteita on kuvattu esim. seuraavissa patenttijulkaisuissa: SE-354 150, CH-543 173, FI 49 890, US-4 047 134, GB-1 552 180, EP-0008558, DE-291 917, DE-291 977 ja EP-0054499. Useimpien 5 yllä mainittujen patenttien kuvaamat johdonsuojakatkaisi-jat ovat kuitenkin rakenteeltaan varsin monimutkaisia ja siten tilaavieviä ja myös valmistuskustannuksiltaan varsin kalliita. Esillä olevan keksinnön tavoitteena onkin esittää johdonsuojakatkaisija, joka on rakenteeltaan sii-10 nä määrin yksinkertainen ja kompakti, että se mahdollistaa aikaisempaa alhaisemman asennussyvyyden.

Tämä on saavutettu keksinnön mukaisella johdonsuoja-katkaisijalla, jolle on tunnusomaista, että kosketin ja pidättäjä on sidottu yhtenevään kiertoliikkeeseen laukai-15 sujousen avulla.

Seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisempaa rakennetta kuvataan viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista johdonsuojakat-kaisijaa katkaisijan ollessa suljettuna, 20 kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen katkaisijan avoimessa asennossaan, ja kuvio 3 esittää leikkausta kuvioiden 1 ja 2 rakenteesta kuvion 2 linjaa A-A pitkin.

Kuvio 1 esittää keksinnönmukaista johdonsuojakat-25 kaisijaa kiinni-asennossa, jolloin sähkövirta kulkee liittimestä 1 sähkömagneetin 2 käämin, lämmöstä taipuvan, esim. bimetallisen liuskan 3 ja johtimen 4 kautta liikkuvaan koskettimeen 5 sekä edelleen kiinteän koskettimen 6 kautta toiseen liittimeen 7. Tässä tilassa laite toimii 30 seuraavasti:

Kun sähkövirran voimakkuus ylittää tietyn, laitteelle ominaisen arvon, taipuu liuska 3 ja kääntää liipaisinta 8 vastapäivään kunnes akselille 9 laakeroitu pidättäjä 10 vapautuu liipaisimen 8 hakasesta H. Tällöin laukaisujousi 35 11 palauttaa sekä liikkuvan koskettimen 5 että pidättäjän 10 auki-asentoon, kuvio 2. Tämä tapahtuu siten, että lau-kaisujousen 11 toinen pää on käännetty kohtisuoraan kulmaan, 3 65687 kuvioissa 1 ja 2 kuvatasoon päin, ja lävistää sekä pidät-täjässä 10 että koskettimessa 5 olevat reijät. Näin taivutettu jousen 11 pää sitoo toisiinsa osien 5 ja 10 kiertoliikkeen yhteisen akselin 9 ympäri. Tämä on keksinnölle 5 olennainen halpa rakenneratkaisu. Tähän liittyy toinenkin oivallus: Kun liikkuvassa koskettimessa olevan reijän halkaisija tehdään suuremmaksi kuin jousilangan 11 halkaisija, niin taivutettu jousenpää irroittaa koskettimet 5 ja 6 toisistaan iskunomaisesti. Täten koskettimien kiinni-10 hitsautumisvaara vähenee.

Johdon suojaaminen oikosulkutapauksissa vaatii hyvin nopean katkaisun. Tässä tapauksessa sähkömagneetin 2 ankkuri 12 sekä siihen sidottu vetovarsi 13 liikkuvat oikealle kuviossa 1. Vetovarsi 13 koskettaa liipaisimen 8 15 alapäähän kääntäen haan H auki. Välittömästi tämän jälkeen ankkuri 12 antaa vetovarren 13 välityksellä sen lävistävälle koskettimelle 5 suuren alkukiihtyvyyden.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaista johdonsuojakat-kaisijaa asennossa auki, ja kuvio 3 leikkausta A-A siitä 20 johdin 4 selvyyden vuoksi poistettuna. Kuvioon 2 on pilk-kuviivoin S1, S2, S3 ja S4 merkitty sähkövalokaaren asemat katkaisuprosessin eri hetkinä. Valokaari S1 syttyy koskettimien 5 ja 6 irtautuessa ja se palaa koskettimen 5 liikeajan. Tämän loppuvaiheessa syttyy valokaari S2 kos-25 kettimen 5 ja vastajohteen 14 välille. Prototyyppikokeil-la on osoitettu, että tähän hetkeen kuluu aikaa enintäin 1 ms eli n. 20 % koko katkaisuprosessin kestoajasta. Viimeistään tällöin alkaa sähkövirta kulkea tietä liitin 1, vastajohde 14, valokaaret S2 ja SI, kiinteä kosketin 6 ja 30 liitin 7. Myös galvaanisen kosketuksen aikaansaaminen koskettimen 5 ja vastajohteen 14 välille on mahdollista, jolloin valokaari S2 palaa vain hyvin lyhyen ajan. Joka ta-tapauksessa suurelle virtarasitukselle herkät osat, magneetti 2 ja lämpöliuska 3 sekä taipuisa johdin 4 erottu-35 vat virtapiiristä jo prosessin alkuhetkillä.

Ns. magneettipuhalluksen ansiosta valokaaret S1 ja S2 yhtyvät pian valokaareksi S3, joka etenee kahden sivu- 4 65687 levyn 15 rajoittamassa kaarikammiossa vastajohteen 14 ohjaamana sammutuslevyjen 16 väleihin osavalokaariksi S4.

Nämä sammuvat kun piirin kenttäenergia on kulunut loppuun.

5 Valokaarien S1 ja S2 nopea irtautuminen liikkuvas ta koskettimesta 5 vaatii voimakkaan magneettipuhallus-kentän. Keksinnössä tämä vaatimus on täytetty siten, että kaarikammion sivulevyt ovat osaksi ferromagneettista ainetta 17, joka yhtenä U:n tai kahtena L:n muotoisena ra-10 kenteena ympäröi kiinteän koskettimen 6. Tällöin sähkövirta magnetoi osat 17 aikaansaaden kaarikammioon voimakkaan, valokaarelle poikittaisen kentän. Ferromagneettiset levyt 17 sähköeristetään jollakin lämpöä kestävällä aineella esim. siten, että sivulevyt 15 tehdään koteloiksi, 15 joihin ferromagneettiset levyt työnnetään.

Keksinnön mukaisen katkaisijan käyttömekanismi selviää kuviosta 2. Kääntämällä käyttövipua 18 vastapäivään siirtyy sen liike taipuvan työjousen 19 välityksellä kään-tövarteen 20, joka on laakeroitu akselille 9. Liipaisin 8 20 on puolestaan laakeroitu kääntövarteen 20, sen toiseen haaraan. Kääntövarren 20 kiertyessä myötäpäivään, se vie liipaisimen 8 mukanaan ja tämä puolestaan kääntää hakasen H tartunnalla pidättäjää 10 akselin 9 ympäri. Lau-kaisujousi 11 kiristyy ja liikkuva kosketin 5 lähenee 25 kosketintä 6. Kun koskettimet yhtyvät, kuvio 1, ei kääntö- varren liike voi jatkua. Seurauksena tästä työjousi 19 taipuu yhä enemmän kaarelle ja osien 18 ja 19 muodostama nurjahdusakseli lukittuu jatkoliikkeen esteeseen, kuviossa 1 magneetin 2 ikeeseen. Nurjahdusakselin toinen varsi 30 19 on joustava sillä jäykkyydellä, että se ylläselostetun liiketehtävänsä lisäksi voittaa laukaisujousen pidättä-jään 10 kohdistaman momentin niin että koskettimien 5 ja 6 välinen tarpeellinen kosketusvoima syntyy.

Katkaisun jälkeen käyttövivun 18 kääntöjousi 21 35 palauttaa osat 18, 19, 20 ja 8 kiinni-asennostaan auki-asentoon.

Yllä selostettu ja kuvattu suoritusmuoto on vain yksi monista, joihin patenttivaatimukset kohdistuvat.