PL153290B1

PL153290B1 - Circuit-breaker indicator

Info

Publication number: PL153290B1
Application number: PL1985255513A
Authority: PL
Inventors: Oscar V Masot
Original assignee: Oscar V Masot
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1991-03-29
Also published as: DK432885D0; US4652867A; NL8502552A; IT1183521B; FI82997B; ATA251385A; GB2165094B; DE3523059A1; BR8501881A; GB8507873D0; PT80744A; CH668502A5; ZA856221B; NO165777C; PL255513A1; FR2570873A1; IL76318A0; DK432885A; FI853466A0; CA1232945A

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 153 290 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Int. Cl.⁵ H01H 73/12

Zgłoszono: 85 09 25 (P. 255513) G08B 21/00

Pierwszeństwo: 84 09 25 Stany Zjednoczone Ameryki

CniElIfl

Zgłoszenie ogłoszono: 86 07 15 ® fi ύ 1 I A

Opis patentowy opublikowano: 1991 09 30

Twórca wynalazku: Oscar V. Masot

Uprawniony z patentu: Oscar Vila Masot,

Puerto de la Cruz (Wenezuela)

Wskaźnik wyłącznika obwodu

Przedmiotem wynalazku jest wskaźnik wyłącznika obwodu, zwykle umieszczonego w położeniu roboczym albo pojedynczo albo w zespołach leżących obok siebie jednostek.

Znane wyłączniki obwodów mogą posiadać uchwyt, który wystaje z wyłącznika lub wiele przełączników, które są umieszczone w obudowie. W każdej sytuacji dla uchwytu są zapewnione dwa położenia skrajne i jedno położenie pośrednie. Wówczas, gdy obwód obciążenia dołączony bezpośrednio do wyłącznika obwodu jest przeciążony, obwód powoduje, że uchwyt roboczy przesuwa się z położenia skrajnego włączenia do położenia pośredniego jak również następuje przerwanie prądu przewodzonego do obwodu obciążenia. Wówczas gdy pewna liczba takich wyłączników obwodu występuje w grupie, jak zwykle ma to miejsce, trudno jest ustalić, który wyłącznik obwodu ma uchwyt lub przełącznik w położeniu przeciążenia, szczególnie, gdyż najwięcej wyłączników obwodu znajduje się w piwnicach lub podobnych ciemnych miejscach. Ponadto nawet, gdy wyłączniki obwodu znajdują się w jasnych obszarach, jest często trudny do określenia szczególny wyłącznik obwodu, który został przeciążony. To oczywiście jest ważne ze względu na to, że występuje przeciążenie i obwód jest przeciążony, należy to odkryć i skorygować przed przestawieniem wyłącznika obwodu w wyniku przesunięcia uchwytu roboczego czy przełącznika do położenia skrajnego wyłączenia przed tym, gdy może on być przesunięty do położenia włączenia.

Znany jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4056816 oświetlony wyłącznik obwodu, wykorzystujący diodę emitującą światło dla wskazania, gdy wyłącznik obwodu zostaje przeciążony. Dioda ta jest umieszczona w obwodzie równoległym do głównego przełącznika wyłącznika obwodu, który zawiera rezystor połączony szeregowo z diodą emitującą światło. Jednakże trudnością związaną z tym urządzeniem jest ograniczenie maksymalnego potencjału napięciowego, który można wytrzymać. Stany udarowe w sieci miejskiej lub stwarzane sztucznie przez labolatoria badawcze w celu symulacji możliwych udarów w sieci miejskiej wymagają, żeby te przyrządy wytrzymywały do 1500 woltów przy wyłączeniu samoczynnym. W tym stanie wyłączenia samoczynnego każde wysokie napięcie występujące na wyłączniku obwodu będzie rzeczywiście dostarczane do obciążenia połączonego szeregowo z diodą emitującą światło

153 290 i rezystorem, który jest wykorzystywany jako element zmniejszający napięcie. Ponieważ impedancja diody emitującej światło i rezystora jest równa zwykle około 25 000 omów, całe napięcie udarowe wystąpi na tym rezystorze podczas połowy cyklu, gdy dioda emitująca światło przewodzi, jeżeli impedancja jest kilka razy większa niż impedancja obciążenia.

Rezystor, który jest wykorzystywany w powyższym wyłączniku obwodu, musi mieć wartość znamionową kilka watów ze względu na rozpraszanie ciepła przez niego w otoczeniu zasadniczo przy braku wentylacji i braku torów przewodzenia ciepła na zewnątrz wyłącznika obwodu. Ponadto rezystor musi mieć wystarczającą długość do wytrzymania spadku napięcia, który będzie występował na długości tego rezystora. Ze względu na ograniczenia przestrzenne wyłącznika obwodu jest całkowicie niemożliwe umieszczenie takiego rezystora wewnątrz i konwencjonalne rezystory, które są wykorzystywane, pękną w wyniku wysokiej temperatury, wyładowania łukowego lub kombinacji ich obu.

Wskaźnik wyłącznika obwodu według wynalazku wykorzystuje element bierny, taki jak kondensator, który jest połączony szeregowo z diodą emitującą światło. Ten obwód wskaźnikowy jest połączony równolegle z głównym przełącznikiem wyłącznika obwodu. Wówczas gdy wyłącznik obwodu jest obciążony, styk ruchomy przesuwa się od styku nieruchomego w wyniku działania termoelektrycznego lub magnetycznego elementu wyłączającego. Ten ruch powoduje otwarcie obwodu między końcówką sieci i obciążeniem obwodu. Równocześnie obwód, który jest równoległy do głównego przełącznika i zawiera kondensator i diodę emitującą światło, jest włączony między końcówkę sieci i obciążenia obwodu. W tym punkcie dioda emitująca światło jest zapalana i można łatwo określić, który z wielu wyłączników obwodu został przeciążony.

Zaletą wynalazku jest pokonanie wszystkich trudności związanych ze znanymi wyłącznikami obwodów przez zapewnienie oświetlonego obwodu wskaźnikowego dla konwencjonalnych wyłączników obwodów, który zabezpiecza przed nienormalnymi napięciami udarowymi przy przeciążeniu i przy badaniu w podobnych symulowanych stanach.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój konwencjonalnego wyłącznika obwodu współpracującego z obwodem wskaźnikowym według wynalazku, fig. 2 - przekrój konwencjonalnego wyłącznika obwodu współpracującego z obwodem wskaźnikowym według wynalazku po przeciążeniu wyłącznika obwodu, fig. 3 - schemat obwodu pokazanego na fig. 1 zarówno w położeniu włączenia jak i wyłączenia, fig. 4 - schemat układowy wyłącznika obwodu pokazanego na fig. 2, fig. 5 - schemat magnetycznego wyłącznika obwodu zarówno w położeniu włączenia jak i wyłączeniu i fig. 6 -schemat układowy jak na fig. 5 po przeciążeniu wyłącznika obwodu.

Jak pokazano na fig. 1 i 2, standardowy, pobudzany elektycznie wyłącznik obwodu jest umieszczony w obudowie 10 z właściwego materiału izolacyjnego. Pokrywę czy płytę czołową wyłącznika obwodu pominięto w celu umożliwienia przedstawienia jego wewnętrznych części. Chociaż to nie jest ważne dla tego szczególnego wynalazku, obudowa i pokrywa są zwykle wytwarzane z formowanego, izolacyjnego tworzywa sztucznego. Zastosowany jest uchwyt 14, który jest umieszczony w części obudowy 12. Jak pokazano na fig. 1, uchwyt 14 jest pokazany w położeniu włączenia za pomocą ciągłych linii i w położeniu wyłączenia 14' za pomocą przerywanych linii. Ponadto fig. 2 pokazuje uchwyt 14 w położeniu przeciążenia.

Styk nieruchomy 16 jest umieszczony na zacisku 18 końcówki sieci, który jest przeznaczony do współpracy z szyną sieci, gdy wyłącznik obwodu jest wstawiony do pola obsługi, często występującego w ciemnym lub przyciemnionym miejscu. Styk ruchomy 20 jest umieszczony na nośniku stykowym 22.

Ramię wyłączające 24 jest podparte obrotowo na występie 26 w obudowie 10 dla zmiany położenia pomiędzy położeniem włączenia pokazanym na fig. 1 i położeniem wyłączenia pokazanym na fig. 2. Zastosowana jest również przecentrowana sprężyna rozciągana 28, której jeden koniec jest dołączony do nośnika stykowego 22 i drugi koniec jest dołączony do ramienia wyłączającego 24. Uchwyi 14, nośnik stykowy 22 i sprężyna 28 tworzą przecentrowany układ czy mechanizm kolankowy, który służy jako mechanizm roboczy dla uderzenia styku ruchomego 20 w kierunku styku nieruchomego 16, gdy sprężyna 28 jest po jednej stronie punktu przegubowego 30, jak pokazano na fig. 1, oraz uderzenia styku ruchomego 20 do położenia otwartego, gdy sprężyna 26 jest po drugiej stronie punktu przegubowego 30, jak pokazano na fig. 2.

153 290

Śruba 32 przyłączająca końcówkę obciążenia dla dołączenia wyłącznika obwodu do obwodu obciążenia jest umieszczona w uformowanej obudowie 10. Ta śruba jest nagwintowana i dołączona poprzez pręt 34 szyny, który jest przynitowany lub przyśrubowany w obudowie 10 w punkcie 36.

Element zatrzaskowy 38 czuły na temperaturę jest dołączony elektrycznie do styku ruchomego 22 przez giętki przewód 40, zwykle przewód z żyłą miedzianą. Ten element 38 czuły na temperaturę jest zwykle bimetalowym, termostatycznym elementem w kształcie haka, posiadającym co najmniej dwie warstwy metalu o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej tak, że element wygina się, gdy jest poddawany zwiększonej temperaturze. Jeden koniec giętkiego przewodu 40 jest dołączony bezpośrednio do jednego końca bimetalowego elementu 38 i jego drugi koniec jest dołączony do nośnika stykowego 22. Drugi koniec elementu bimetalowego jest dołączony poprzez pręt 34 szyny do śruby 32 końcówki obciążenia.

Dioda 50 emitująca światło jest włączona w obwodzie równoległym do głównego przełącznika wyłącznika obwodu, występującym między zaciskiem 18 końcówki sieci i śrubę 32 końcówki obciążenia. Odizolowany przewód 42 jest dołączony z jednego końca do tylnej części zacisku 18 końcówki sieci i z drugiego końca do kondensatora 44 ograniczającego prąd. Kondensator 44 jest z kolei dołączony poprzez przewód 46 do jednej końcówki 48 diody 50 emitującej światło. Ta dioda jest stożkowo-płaska od strony krawędzi 12 obudowy tak, że jest ona widoczna na zewnątrz, gdyż wystaje. Druga końcówka diody 50 emitującej światło jest dołączona przez przewód 52 do ramienia 54 posiadającego styk 56. Styk 56 zapewnia połączenie elektryczne z ramieniem wyłączającym 24, gdy ramię zostało przesunięte do położenia 24', jak pokazano na fig. 2. Prąd następnie przepływa przez ramię wyłączające 24' do nośnika stykowego 22 pokazanego w położeniu 22'. Prąd następnie płynie od nośnika stykowego 22 przez przewód 40 do bimetalowego elementu 38 i potem przez pręt 34 szyny do śruby 32 końcówki obciążenia, do której jest zwykle dołączone obciążenie.

Jak wiadomo ze stanu techniki, wyłącznik obwodu działa w zwykły sposób dla otwierania i zamykania zestyków a także dla wyłączenia w stanie przeciążenia. Chociaż nie jest to decydujące dla niniejszego wynalazku, konstrukcja konwencjonalnego wyłącznika obwodu jest pokazana w opisie patentowym USA nr 3 930 211. Dla przykładu w normalnych warunkach element podobny do haka na końcu elementu 38 czułego na temperaturę utrzymuje ramię wyłączające 24 w położeniu oddalonym od styku 56. Jednakże poddany stanowi przeciążenia element 38 czuły na temperaturę przesuwa się na zewnątrz w wyniku jego własności bimetalowej, uwalniając ramię wyłączające 24 w celu zetknięcia się ze stykiem 56.

Figury 5 i 6 pokazują schematy układowe wyjaśniające działanie magnetycznego wyłącznika obwodu, który jest podobny z wielu względów do termoelektrycznego wyłącznika obwodu przedstawionego na fig. 1-4. Dlatego te same odnośniki numerowe wykorzystywane na fig. 1-4 będą wykorzystane na fig. 5 i 6. W tej sytuacji jest zastosowana zwora 60, która przechodzi przez cewkę magnetyczną 62. Ta zwora i cewka magnetyczna zastępuje ramię wyłączające 24 i bimetalowy element zatrzaskowy 38 pokazany na fig. 1-4. Zwora 60 łączy również elektrycznie nośnik stykowy 22 ze stykiem 64 po przeciążeniu obwodu obciążenia. Zwora 60 następnie tworzy obwód przez styk 56 do łącznika 52 i diody 50 emitującej światło. Po wykryciu przeciążenia zwora 60 ciągnie nośnik stykowy 22 w celu oddalenia styku 20 od styku nieruchomego 16 i przesuwa styk 64 do położenia zamykającego obwód ze stykiem 56, jak pokazano na fig. 6. Ten ruch powoduje, że obwód przechodzi od szyny 18 sieci przez łącznik 42, przez kondensator 44 do przewodu 46 i diody 50 emitującej światło. W wyniku tego dioda 50 emitująca światło jest pobudzana i pozostaje zapalona. Tor obwodu jest następnie kontynuowany przez zworę 60, przez nośnik stykowy 22 i przez cewkę magnetyczną 62 i łącznik 66, do śruby 32 końcówki obciążenia.

Podczas pracy uchwyt 14 uruchamia nośnik stykowy 22 dla utworzenia lub przerwania obwodu przez styk 16 i końcówkę 18 pręta szyny. Po wykryciu przeciążenia w obwodzie pokazanym na fig. 1-4, obwód biegnący od styku 16 do styku 20 nośnika stykowego zostaje przerwany w wyniku ruchu bimetalowego elementu 38 i ramię wyłączające 24 przesuwa do położenia 24'. Ten ruch powoduje zamknięcie obwodu od przewodu 52 przez ramię 54 unoszące styk i styk 56, tworząc skutkiem tego równoległy obwód zawierający diodę 50 emitującą światło, która pozostaje zapalona aż do czasu, gdy uchwyt 14 zostanie uruchomiony po ponownym połączeniu wyłącznika obwodu. Podobnie, gdy zostanie wykryte przeciążenie przez magnetyczny wyłącznik obwodu pokazany na fig. 5 i 6, obwód obciążenia zostaje przerwany przez cewkę 62, powodując przesunięcie zwory 60

153 290 dla przerwania obwodu obciążenia między stykiem nieruchomym 16 i nośnym stykiem ruchomym 20. Ten ruch powoduje utworzenie obwodu między stykiem 64 zwory i stykiem 56 diody w celu pobudzenia diody emitującej światło i utrzymania jej zapalonej aż do czasu uruchomienia uchwytu 14 po zamknięciu wyłącznika obwodu.

Przy wykorzystaniu zarówno uruchamianego termoelektrycznie wyłącznika obwodu pokazanego na fig. 1-4, jak i magnetycznego wyłącznika obwodu pokazanego na fig. 5 i 6, gdy jest wykrywane przeciążenie, bierny kondensator 44 ograniczający prąd będzie zwykle miał impedancję wiele razy większą, niż impedancja obciążenia. Dlatego większa część napięcia przemiennego dostarczanego przez szynę sieci będzie dostarczana do równoległego obwodu wskaźnikowego zawierającego kondensator 44. Jeżeli kondensator nie rezystor jest wykorzystywany jako przyrząd ograniczający prąd, nie występują żadne problemy związane z wytwarzaniem ciepła. Ponadto określony kondensator musi mieć wysokie napięcie przebicia dielektrycznego, takie jak zapewnione przez kondensatory ceramiczne.

Może być oczywiście dokonanych wiele zmian i modyfikacji w powyższych wykonaniach wynalazku, bez oddalania się od zakresu wynalazku. Dla przykładu, jest oczywiste, że wyłącznik obwodu, który jest wykorzystywany z równoległym obwodem wskaźnikowym, nie jest wykonany dla ograniczenia w postaci wyłącznika obwodu pokazanego i opisanego powyżej i mogą być wykorzystane różne podobnie skonstruowane i uruchamiane wyłączniki obwodów. Ponadto, chociaż jest pokazane, że dioda emitująca światło jest wykorzystana jako element oświetlający obwodu wskaźnikowego, mogą być zastosowane inne przyrządy oświetlające, takie jak ciekłe kryształy lub elektroforetyczne elementy wskaźnikowe. Poza tym, chociaż ten wynalazek został opisany odnośnie pojedynczego wyłącznika obwodu, zakresem wynalazku jest objętych także szereg leżących obok siebie wyłączników obwodu, posiadających przyrządy oświetlające związane pojedynczo z każdym wyłącznikiem obwodu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Wskaźnik wyłącznika obwodu zawierającego pierwszy styk nieruchomy dołączony do końcówki wejściowej, styk ruchomy umieszczony na zdolnym do ruchu pomiędzy położeniem zamknięcia łączącym go bezpośrednio z pierwszym stykiem nieruchomym a położeniem otwarcia oddalonym od pierwszego styku nieruchomego, końcówkę obciążenia dołączoną do obciążenia przez pierwszy styk nieruchomy i styk ruchomy przy normalnej pracy i odłączoną od pierwszego styku nieruchomego przy pracy z przeciążeniem, elementy czujnikowe do wykrywania obecności stanu przeciążenia na wyłączniku obwodu, te elementy czujnikowe dołączone do końcówki obciążenia, elementy wyłączające czułe na ruch elementów czujnikowych i zdolne do przyłączenia drugiego styku nieruchomego, gdy elementy czujnikowe wykrywają stan przeciążenia, przy czym obwód wskaźnika jest równoległy do końcówki wejściowej i końcówki obciążenia oraz szeregowy z drugim stykiem nieruchomym i elementami wyłączającymi, a także zawiera przyrząd oświetlający, znamienny tym, że zawiera element bierny ograniczający prąd, połączony szeregowo z przyrządem oświetlającym, który jest zapalony przy wykryciu stanu przeciążenia.
2. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że element bierny ograniczający prąd jest kondensatorem (44).
3. Wskaźnik według zastrz.l, znamienny tym, że elementy czujnikowe stanowią uruchamiany termicznie element bimetalowy (38).
4. Wskaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy czujnikowe stanowią elementy uruchamiane magnetycznie.

153 290

FIG.1 FIG.2

FIG.3 FIG. 4