PL188169B1 - Wyłącznik elektryczny - Google Patents

Abstract

1. Wylacznik elektryczny, majacy styk ru- chomy zasadniczo w pierwszym kierunku, dolaczony do czlonu poruszajacego i wyposazony w po- wierzchnie stykowa, drugi styk wyposazony w po- wierzchnie stykowa oraz lacznik elektryczny do przewodzenia pradu elektrycznego do styku rucho- mego, posiadajacy co najmniej dwa sasiadujace ramiona, przewodzace prad elektryczny zasadniczo w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, ze skrajne ramiona (26, 34) lacznika elektrycznego (24) sa oparte, odpowiednio, na powierzchni konco- wej (36) czlonu poruszajacego i na ruchomym styku (4), przy czym ruchomy styk (4) jest pola- czony z czlonem poruszajacym poprzez drazek laczacy (10), przemieszczalny wzgledem czlonu poruszajacego i przesuniety w pierwszym kierunku tak, ze gdy ruchomy styk (4) i drugi styk (2) sa polaczone, pomiedzy kolnierzem (18) czlonu poru- szajacego a elementem oporowym drazka laczace- go (10) znajduje sie szczelina. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyłącznik elektryczny.

Jednym z głównych zagadnień przy konstruowaniu wyłącznika jest zapewnienie przyłożenia wystarczającego nacisku do przewodzących prąd powierzchni stykowych, przez sprężyny działające na styki, aby uniknąć zespawania się powierzchni stykowych ze sobą w stanie uszkodzenia w przyporządkowanym obwodzie. Kiedy przy uszkodzeniu nadmierny prąd przepływa przez powierzchnie stykowe, powstaje duża ilość ciepła. Zależnie od konstrukcji i rodzaju zastosowanych styków, zwłaszcza w przypadku styków doczołowych używanych w wyłącznikach próżniowych, zwykle występuje siła rozwierania z „wydmuchem”. Jest to siła elektromagnetyczna, wytwarzana przez prąd uszkodzeniowy, która dąży do oddalenia od siebie powierzchni stykowych ze zmniejszeniem docisku styków, co powoduje zwiększenie rezystancji i prowadzi do dalszego rozgrzania lub nawet początkowego rozdzielenia powierzchni stykowych i powstania wyładowania łukowego. Takie grzanie lub wyładowanie łukowe może spowodować zespawanie ze sobą powierzchni stykowych. Jeżeli nastąpi zespawanie, mechanizm rozwierania wyłącznika będzie doznawał trudności

188 169 przy rozdzielaniu powierzchni stykowych po przepływie prądu uszkodzeniowego, a nawet może zawieść przy przerywaniu prądu uszkodzeniowego.

Z opisu DE 1 933 576 jest znany wyłącznik elektryczny, mający styk ruchomy zasadniczo w pierwszym kierunku, dołączony do członu poruszającego i wyposażony w powierzchnię stykową, drugi styk wyposażony w powierzchnię stykową oraz mający łącznik elektryczny do przewodzenia prądu elektrycznego do styku ruchomego, posiadający co najmniej dwa sąsiadujące ramiona, przewodzące prąd elektryczny zasadniczo w przeciwnych kierunkach tak, aby wytwarzać siłę elektromagnetyczną odpychającą sąsiednie ramiona od siebie. Siła ta jest wykorzystywana do wspomagania utrzymywania powierzchni stykowych we wzajemnym styku.

Wyłącznik elektryczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że skrajne ramiona łącznika elektrycznego są oparte, odpowiednio, na powierzchni końcowej członu poruszającego i na ruchomym styku, przy czym ruchomy styk jest połączony z członem poruszającym poprzez drążek łączący, przemieszczalny względem członu poruszającego i przesunięty w pierwszym kierunku tak, że gdy ruchomy styk i drugi styk są połączone, pomiędzy kołnierzem członu poruszającego a elementem oporowym drążka łączącego znajduje się szczelina.

Łącznik elektryczny stanowi, korzystnie, giętka wstęga, posiadająca co najmniej dwa zasadniczo płaskie ramiona połączone ze sobą zagięciem powrotnym. W szczególności, każde z płaskich ramion przebiega zasadniczo prostopadle do pierwszego kierunku.

Łącznik elektryczny stanowi, ewentualnie, sinusoidalna wstęga, posiadająca co najmniej trzy płaskie ramiona połączone zagięciami powrotnymi. W szczególności, skrajne płaskie ramiona mają sztywną konstrukcję, natomiast środkowe ramię lub ramiona oraz zagięcia powrotne mają konstrukcję sprężystą.

Korzystnie, każda z powierzchni stykowych przebiega zasadniczo prostopadle do pierwszego kierunku.

Człon poruszający ma, korzystnie', element dociskowy ruchomego styku do drugiego styku.

Korzystnie, drugi styk jest ruchomy w kierunku przeciwnym do pierwszego kierunku i ma drugi łącznik elektryczny do przewodzenia prądu elektrycznego do drugiego styku, posiadający co najmniej dwa sąsiadujące ramiona, przewodzące prąd elektryczny zasadniczo w przeciwnych kierunkach.

Wyłącznik elektryczny, według wynalazku, ma konstrukcję wspomagaj ącą rozdzielania powierzchni stykowych styków, a zatem tendencje do powstawania łuku elektrycznego lub wystąpienia spawania są znacznie zmniejszone.

Umożliwia to stosowanie znacznie lżejszych, tańszych mechanizmów i układów sterujących, o słabszym zasilaniu, w konstrukcji wyłączników elektrycznych o dużym nominalnym natężeniu prądu zwarciowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony, w przykładzie wykonania, na rysunku przedstawiającym wyłącznik elektryczny w przekroju wzdłużnym, w ujęciu schematycznym.

Wyłącznik elektryczny według wynalazku, który może być umieszczony w gazoszczelnej obudowie, jak np. wyłącznik próżniowy prądu przemiennego, zawiera nieruchomy styk 2 oraz ruchomy styk 4 wraz z odpowiednimi przyporządkowanymi nieruchomymi przewodami 6, 8. Ruchomy styk 4 jest połączony z drążkiem łączącym 10 umieszczonym w poruszającym cylindrze 12 wspartym w prowadnicy (nie pokazano) i mechanicznie dołączonym do mechanizmu poruszającego (nie pokazano). Zamiast poruszającego cylindra 12 można zastosować układ siodła lub jarzma. Ściskająca sprężyna 14 działa pomiędzy odsądzeniem 16 na drążku łączącym 10 a kołnierzem 18 w poruszającym cylindrze 12, by spychać ruchomy styk 4 w kierunku do nieruchomego styku 2. Rozciągana sprężyna 20 odciąga poruszający cylinder 12 od nieruchomego styku 2. Ruch poruszającego cylindra 12 w kierunku od nieruchomego styku 2 jest przekazywany przez kołnierz 18 na element oporowy drążka łączącego, mający postać nakrętki 22 nakręconej na drążek łączący 10 i usytuowanej w niewielkim odstępie od kołnierza 18 w warunkach normalnego przepływu prądu elektrycznego.

Łącznik elektryczny 24, w postaci giętkiej wstęgi, posiada pierwsze ramię 26 dołączone do nieruchomego przewodu 8 i poprzez powrotne zagięcie 28 do drugiego ramienia 30. Drugie ramię 30 jest poprzez powrotne zagięcie 32 dołączone do trzeciego ramienia 34 przymocowanego do ruchomego styku 4. Pierwsze, drugie i trzecie ramię 26, 30 i 34 mają otwory na drążek łączący 10,

188 169 a przynajmniej pierwsze i trzecie ramię 26, 34 może mieć zwiększoną sztywność w porównaniu z powrotnymi zagięciami 28, 32. Pierwsze ramię 26 jest oparte o oddziaływującą powierzchnię końcową 36 poruszającego cylindra 12, a trzecie ramię jest oparte o podkładkę 38 na ruchomym styku 4,

Podczas działania, kiedy odpowiednie powierzchnie stykowe 42, 44 na stykach 2, 4 nieruchomym i ruchomym są zetknięte ze sobą, prąd elektryczny przepływa pomiędzy stałymi przewodami 6, 8 poprzez styki 2, 4, nieruchomy i ruchomy, oraz wstęgę giętkiego łącznika clektiycznego

24. Prąd elektryczny płynie poprzez sąsiednie ramiona 26, 30, 34 giętkiego łącznika elektrycznego 24 w przeciwnych kierunkach tak, że siły elektromagnetyczne wytwarzane przez przepływ prądu powodują odpychanie pierwszego ramienia 26 od drugiego ramienia 30 i drugiego ramienia 30 od trzeciego ramienia 34. Te siły odpychające zwiększają siłę wywieraną przez ściskaną sprężynę 14, aby utrzymywać powierzchnie stykowe 42, 44 w styku ze sobą. Przy wystąpieniu przeciążenia w obwodzie elektrycznym mechanizm poruszający jest szybko uruchamiany, aby przemieścić poruszający cylinder 12 i, z kolei, po zetknięciu się kołnierza 18 z nakrętką 22 przemieścić ruchomy styk 4 od nieruchomego styku 2, by przerwać przepływ prądu. Ponieważ oddziaływująca powierzchnia czołowa 36 poruszającego cylindra 12 jest przemieszczona w kierunku od nieruchomego styku 2, odległości pomiędzy ramionami zwiększają się tak, że wpływ elektromagnetycznych sił odpychających, wytwarzanych w ramionach 26, 30,34, zmniejsza się i nie powstrzymuje już rozwierającego ruchu ruchomego styku 4. Gdy przepływ prądu pomiędzy dwiema powierzchniami stykowymi 42, 44 jest przerwany, przepływ prądu w ramionach 26, 30, 34 ustaje. Odpychające siły elektromagnetyczne maleją do zera i nie przeciwstawiają się późniejszemu ponownemu zwarciu powierzchni stykowych 42, 44 za pomocą mechanizmu poruszającego, który przemieszcza cylinder poruszający 12 w kierunku do nieruchomego styku 2. Jeżeli jednak powierzchnie stykowe 42,44 zostaną zetknięte z powrotem ze sobą, wówczas utworzone znowu odpychające siły elektromagnetyczne wytwarzają dodatkową siłę obciążającą styki.

Ponieważ konstrukcja taka wspomaga sposób rozdzielania powierzchni stykowych 42, 44, wszelkie tendencje do powstawania łuku elektrycznego lub wystąpienia spawania są znacznie zmniejszone.

Umożliwia to stosowanie znacznie lżejszych, tańszych mechanizmów i układów sterujących o słabszym zasilaniu w konstrukcji wyłączników elektrycznych o dużym nominalnym natężeniu prądu zwarciowego.

Podczas wyłączania wyłącznika przez mechanizm poruszający oddziaływująca powierzchnia końcowa 36 poruszającego cylindra 12 jest oddalana od nieruchomego styku 2 początkowo ze współdziałaniem elektromagnetycznych sił odpychających wytwarzanych przez łącznik elektryczny 24 w postaci giętkiej wstęgi. Wynikiem działania tej siły odpychającej jest wspomaganie sprężyn 20 i 14 w przyspieszaniu cylindra 12, aż kołnierz 18 uderzy w nakrętkę 22, co działa jako impulsowa siła służąca do rozdzielenia głównych powierzchni stykowych 42, 44 i przerwania nawet niewielkiego spawania powierzchni stykowych, jakie może wystąpić na skutek przepływu prądu o nadmiernym natężeniu. Kiedy szczelina pomiędzy kołnierzem 18 a nakrętką 22 jest zamknięta, siły elektromagnetyczne i sprężyna 14 docisku styków przestają grać rolę w ruchu otwierania (po prostu usiłują one rozciągnąć drążek poruszający 10), a otwierająca sprężyna 20 kończy rozwieranie styków 2 i 4.

Tego typu giętkie połączenie znajduje zastosowanie w natychmiastowych wyłącznikach bezpośredniego działania, stosowanych np. w wyłącznikach prądu stałego. W tym zastosowaniu siły odpychające są wykorzystywane do wywierania dodatkowego nacisku na styki aż do chwili, kiedy wyłącznik bezpośredniego działania ma zadziałać. Siły te przeciwdziałają sile przytrzymującej styk ruchomy i mechanizm poruszający, aż natężenie prądu osiągnie wartość, przy której siła jest wystarczająca do przezwyciężenia mechanicznej lub magnetycznej siły trzymającej lub zatrzaskowej, przez co następuje wyzwolenie wyłącznika.

W alternatywnym przykładzie wykonania (nie pokazano), nadającym się zwłaszcza do stosowania w wyłączniku prądu stałego, oba styki są ruchome, przy czym jeden ze styków jest dołączony do mechanizmu poruszającego, a drugi jest dołączony do zamocowania będącego pod działaniem sprężyny. Połączenie elektryczne poprzez giętki łącznik elektryczny 24 jest przewidziane dla każdego styku i służy do wspomagania wyzwalania wyłącznika, jak opisano wyżej.

188 169

Chociaż opisano łącznik elektryczny 24 z giętką wstęgą z trzema płaskimi ramionami, można stosować inne konfiguracje, w których prąd elektryczny płynie w przeciwległych sąsiednich gałęziach mających wystarczającą skuteczną długość, by powstawała wymagana siła elektromagnetyczna dla uzyskania siły potrzebnej do utrzymana powierzchni stykowych 42,44 w styku.

Łącznik elektryczny 24 nie musi stanowić giętka wstęga. Zasadniczo może być stosowany każdy łącznik elektryczny, który posiada dwie sąsiednie gałęzie przystosowane do przewodzenia prądu w zasadniczo przeciwnych kierunkach tak, aby powstawała siła elektromagnetyczna odpychająca sąsiednie ramiona od siebie. Można również stosować sztywne ramiona połączone przy jednym końcu przegubem.

188 169

	CCD		m
		EM
.. LT	1 1

L38' ³⁰T>

28·--Λ · Γ

	EM
_J

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wyłącznik elektryczny, mający styk ruchomy zasadniczo w pierwszym kierunku, dołączony do członu poruszającego i wyposażony w powierzchnię stykowa. drugi styk wyposażony w powierzchnię stykową oraz łącznik elektryczny do przewodzenia prądu elektrycznego do styku ruchomego, posiadający co najmniej dwa sąsiadujące ramiona, przewodzące prąd elektryczny zasadniczo w przeciwnych kierunkach, znamienny tym, że skrajne ramiona (26, 34) łącznika elektrycznego (24) są oparte, odpowiednio, na powierzchni końcowej (36) członu poruszającego i na ruchomym styku (4), przy czym ruchomy styk (4) jest połączony z członem poruszającym poprzez drążek łączący (10), przemieszczalny względem członu poruszającego i przesunięty w pierwszym kierunku tak, że gdy ruchomy styk (4) i drugi styk (2) są połączone, pomiędzy kołnierzem (18) członu poruszającego a elementem oporowym drążka łączącego (10) znajduje się szczelina.
2. 2. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że łącznik elektryczny (24) stanowi giętka wstęga, posiadająca co najmniej dwa zasadniczo płaskie ramiona (26, 30) połączone ze sobą zagięciem powrotnym (28).
3. 3. Wyłącznik według zastrz. 2, znamienny tym, że każde z płaskich ramion (26, 30) przebiega zasadniczo prostopadle do pierwszego kierunku
4. 4. Wyłącznik według zastrz. 3, znamienny tym, że łącznik elektryczny (24) stanowi sinusoidalna wstęga, posiadająca co najmniej trzy płaskie ramiona (26, 30, 34) połączone zagięciami powrotnymi (28,32).
5. 5. Wyłącznik według zastrz. 4, znamienny tym, że skrajne płaskie ramiona (26, 34) mają sztywna konstrukcję, natomiast środkowe ramię (30) lub ramiona oraz zagięcia powrotne (28,32) mają konstrukcję sprężystą
6. 6. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z powierzchni stykowych (42, 44) przebiega zasadniczo prostopadle do pierwszego kierunku.
7. 7. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że człon poruszający ma element dociskowy ruchomego styku (4) do drugiego styku (2).
8. 8. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że drugi styk (2) jest ruchomy w kierunku przeciwnym do pierwszego kierunku i ma drugi łącznik elektryczny do przewodzenia prądu elektrycznego do drugiego styku (2), posiadający co najmniej dwa sąsiadujące ramiona, przewodzące prąd elektryczny zasadniczo w przeciwnych kierunkach.