PL197841B1 - Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny - Google Patents

Abstract

1. Elektroenergetyczny wy lacznik automa- tyczny, zawieraj acy wiele mechanizmów biegu- nowych, z których ka zdy zawiera rozwierne ze- styki, formowan a obudow e izoluj ac a, posiadaj ac a wiele biegunowych wn ek, z których ka zda mie sci jeden z wielu mechanizmów biegunowych, me- chanizm poruszaj acy do rozwierania i zwierania rozwiernych zestyków wielu mechanizmów bie- gunowych wsparty przez izoluj ac a obudow e, uk lad uziemiaj acy zawieraj acy uziemion a prze- grod e usytuowan a pomi edzy wieloma mechani- zmami biegunowymi a mechanizmem poruszaj a- cym, oraz pokryw e zamykaj ac a mechanizm poru- szaj acy, znamienny tym, ze uformowana obu- dowa (3) izoluj aca ma tyln a sekcj e (5) zawiera- j ac a wiele biegunowych wn ek (9) i przedni a sekcj e (7), na której jest oparty mechanizm poru- szaj acy (33), natomiast uziemiona przegroda (17) jest zamocowana pomi edzy tyln a sekcj a (5) a przedni a sekcj a (7) uformowanej obudowy (3) izoluj acej. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny.

Jest znany elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny, zawierający wiele mechanizmów biegunowych, z których każdy zawiera rozwierne zestyki, formowaną obudowę izolującą, posiadającą wiele biegunowych wnęk, z których każda mieści jeden z wielu mechanizmów biegunowych, mechanizm poruszający do rozwierania i zwierania rozwiernych zestyków wielu mechanizmów biegunowych wsparty przez izolującą obudowę, układ uziemiający zawierający uziemioną przegrodę usytuowaną pomiędzy wieloma mechanizmami biegunowymi a mechanizmem poruszającym, oraz pokrywę zamykającą mechanizm poruszający.

Elektroenergetyczne wyłączniki automatyczne do systemów pracujących pod napięciem powyżej około 1000 V zwykle jako urządzenia przełączające wykorzystują przerywacze próżniowe. Przerywacze próżniowe wszystkich faz muszą być odpowiednio elektrycznie izolowane od siebie dla napięcia zasilania. Jeżeli wystarcza miejsca, przerywacze próżniowe i przyporządkowane im przewody mogą być oddalone od siebie wystarczająco, by uzyskać wymaganą izolację. Przy wyższych napięciach lub w konstrukcjach bardziej zwartych każdy przerywacz próżniowy jest umieszczony w oddzielnej wnęce uformowanej z elektrycznie izolującego materiału, takiego jak szkło organiczne. Te uformowane wnęki są z kolei przykręcane do metalowej obudowy zawierającej mechanizm poruszający. Metalowa obudowa jest uziemiona, by izolować mechanizm poruszający od napięcia linii obwodu zasilającego. Ręczne elementy sterowania mechanizmu poruszającego są dostępne na powierzchni czołowej metalowej obudowy. Ta metalowa obudowa zapewnia konstrukcyjne podparcie dla oddzielnie umieszczonych przerywaczy próżniowych i mechanizmu poruszającego. Ponieważ metalowa obudowa jest uziemiona, tworzy ona również strefę beznapięciową wyłącznika, co zwiększa zabezpieczenie operatora przed wysokim napięciem obwodu zasilania. Jest to szczególnie ważne, jeżeli w sekcji energetycznej wyłącznika nastąpi uszkodzenie. Obudowa metalowa zapewnia również ekranowanie elektromagnetyczne tam, gdzie mechanizm poruszający zawiera wrażliwe układy elektroniczne, takie jak elektroniczny zespół wyzwalający.

Przy dolnym końcu zakresu napięcia elektroenergetycznych wyłączników automatycznych istnieją pewne wyłączniki, które mają próżniowe przerywacze faz umieszczone we wnękach jednoczęściowo uformowanej obudowy izolującej. Jednakże takie wyłączniki wykorzystują również metalową obudowę mieszczącą mechanizm poruszający i tworzącą strefę beznapięciową oraz zapewniającą ekranowanie elektromagnetyczne.

Z opisu US-A-5.668.361 jest znany próżniowy wyłącznik automatyczny z mechanizmem poruszającym obejmującym cewkę solenoidową i sprężynę w obudowie metalowej, która jest przymocowana do korpusu obudowy izolatora przerywacza próżniowego.

Potrzebne jest zmniejszenie wymiarów elektroenergetycznych wyłączników automatycznych w zakresie powyżej 1000 V. Potrzebne jest jednak również zmniejszenie wymiarów mechanizmu poruszającego. Mniejszy mechanizm poruszający dostarcza mniej energii, co stanowi wyzwanie. Znaczna ilość energii jest potrzebna do załączania wyłącznika automatycznego przy dużym natężeniu prądu w systemie rozdzielczym, w którym załączone są obciążenia. Obudowy ze stali ciągliwej, w których aktualnie wsparte są mechanizmy poruszające, pochłaniają znaczną ilość energii przez zginanie i odkształcanie, ale mechanizm ten jest wystarczająco wytrzymały, by dopuścić takie straty. Mniejsze mechanizmy poruszające potrzebne do elektroenergetycznego wyłącznika automatycznego o zwartej konstrukcji nie mogą dopuszczać takich strat.

Potrzebny jest zatem ulepszony elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny o zwartej konstrukcji, w szczególności taki, który może działać z mniejszym, słabszym mechanizmem poruszającym.

Potrzebny jest również taki elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny o zwartej konstrukcji, który jest wystarczająco sztywny, by do minimum zmniejszyć straty mechaniczne.

Ponadto potrzebny jest taki elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny o zwartej konstrukcji, który zawiera strefę beznapięciową, by chronić operatora przed napięciem linii i mechanizm poruszający przed zakłóceniami elektromagnetycznymi.

Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny według wynalazku charakteryzuje się tym, że uformowana obudowa izolująca ma tylną sekcję zawierającą wiele biegunowych wnęk i przednią sekcję, na której jest oparty mechanizm poruszający, natomiast uziemiona przegroda jest zamocowana pomiędzy tylną sekcją a przednią sekcją uformowanej obudowy izolującej.

PL 197 841 B1

Korzystnie, mechanizmy biegunowe posiadają przerywacze próżniowe zawierające rozwierne zestyki.

Ewentualnie, mechanizm poruszający jest przymocowany do przedniej sekcji uformowanej obudowy izolującej.

W szczególności, mechanizm poruszający zawiera elektrycznie uziemiony poruszający mechanizm dźwigniowy, dołączony mechanicznie do jego mechanizmu biegunowego.

Korzystnie, uziemiona przegroda jest elektrycznie przewodzącym, płaskim członem, posiadającym wzdłuż bocznych krawędzi przebiegające do przodu ramiona.

Ewentualnie, uziemiona przegroda jest elektrycznie przewodzącym, płaskim członem, wystającym w bok poza uformowaną obudowę izolującą.

Korzystnie, tylna sekcja i przednia sekcja uformowanej obudowy izolującej są zaciśnięte razem przez elementy mocujące, przechodzące przez otwory w uziemionej przegrodzie.

Korzystnie, układ uziemiający zawiera ponadto elektrycznie przewodzącą miskę, przebiegającą pod uformowaną obudową izolującą, przy czym uziemiona przegroda jest połączona elektrycznie z tą elektrycznie przewodzącą miską.

W szczególności, mechanizm poruszający zawiera elektrycznie przewodzące poruszające mechanizmy dźwigniowe, zamontowane w elektrycznie przewodzącej misce i połączone z nią elektrycznie oraz dołączone mechanicznie do wielu mechanizmów biegunowych, w celu rozwierania i zwierania rozwiernych zestyków.

Korzystnie, mechanizm poruszający ma elementy sterujące, a pokrywa zamykająca mechanizm poruszający stanowi uformowaną pokrywę izolującą posiadającą otwory umożliwiające dostęp do elementów sterujących.

Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny według wynalazku został przedstawiony, w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok aksonometryczny przodu wyłącznika ze zdjętą pokrywą, fig. 2 - widok aksonometryczny z tyłu uformowanej obudowy izolującej oraz uziemionej przegrody stanowiącej część wyłącznika z fig. 1 w rozłożeniu na części, fig. 3 - widok aksonometryczny z przodu tylnej sekcji formowanej obudowy izolującej, która stanowi część wyłącznika z fig. 1, zaś fig. 4 przedstawia wzdłużny przekrój pionowy poprzez wyłącznik z fig. 1.

Pokazany na fig. 1 automatyczny wyłącznik 1 według wynalazku jest wielobiegunowym wyłącznikiem elektroenergetycznym, który ma uformowaną izolującą obudowę 3 podzieloną na tylną sekcję 5 i przednią sekcję 7. Te sekcje obudowy są uformowane z elektrycznie izolującego materiału, takiego jak szkło poliestrowe. Tylna sekcja 5 obudowy, jak to najlepiej pokazano na fig. 2 i 3, jest uformowana jako jedna część z wieloma wnękami 9. Przykładowy wyłącznik 1 ma trzy takie wnęki 9_a-9_c, po jednej dla każdej fazy systemu trójfazowego. Każda wnęka mieści mechanizm biegunowy 11, który zawiera w przykładowym wyłączniku próżniowy przerywacz 13, jak pokazano na fig. 4.

Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny 1 zawiera ponadto układ uziemiający 15, który zawiera uziemioną przegrodę 17 w postaci płaskiego członu, która jest sandwiczowo umieszczona pomiędzy tylną sekcją 5 a przednią sekcją 7 uformowanej izolującej obudowy 3. Te części składowe są zaciśnięte razem za pomocą wielu elementów mocujących 19 w postaci śrub, które przechodzą przez otwory 27 w uziemionej przegrodzie 17. Kołki 23 ukształtowane na przedniej powierzchni 25 tylnej sekcji 5 uformowanej obudowy 3 przechodzą przez dodatkowe otwory 27 w uziemionej przegrodzie 17 i wchodzą w otwory 29 w tylnej części przedniej sekcji 7. Konstrukcja taka zapewnia sztywną wsporczą strukturę 31 zawierającą strefę beznapięciową utworzoną przez uziemioną przegrodę 17.

Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny 1 zawiera ponadto mechanizm poruszający 33, który jest przymocowany do przodu przedniej sekcji 7 uformowanej izolującej obudowy 3. Korzystnie, ten mechanizm poruszający 33 jest posiadającym zwartą konstrukcję, modułowym mechanizmem poruszającym dużej mocy. Mechanizm poruszający 33 jest zamknięty pokrywą 35, która korzystnie jest wykonana z izolującego materiału, znów takiego jak szkło poliestrowe. Mechanizm poruszający 33 zawiera na swej powierzchni czołowej elementy sterowania, takie jak przyciski 37 i wskaźniki 39, które są dostępne poprzez otwór 41 w pokrywie 35. Zespół wyzwalający 43, zamontowany z przodu mechanizmu poruszającego 33, jest dostępny poprzez inny otwór 45 w pokrywie. Ponadto poprzez szczelinę 49 w pokrywie dostępny jest uchwyt 47 do ręcznego włączania mechanizmu poruszającego.

PL 197 841 B1

Jak to najlepiej pokazano na fig. 4, przerywacze próżniowe 13 mają rozwierny zestyk 51, umieszczony w próżniowej butli 53. Górny lub nieruchomy styk rozwiernego zestyku 51 jest połączony elektrycznie z przewodem 55 linii, który przebiega do tyłu do połączenia z szyną linii (nie pokazano). Dolny lub ruchomy styk rozwiernego zestyku 51 jest połączony poprzez giętki bocznik 54 z przewodem 56 obciążenia, który podobnie biegnie do tyłu do połączenia z szyną obciążenia (nie pokazano). Styk ruchomy jest połączony mechanicznie poprzez izolator i zespół napędowy 57, który zapewnia izolację elektryczną i działanie sprężyny na mechanizm dźwigniowy 59 w postaci kątowej dźwigni. Kątowa dźwignia jest zamontowana przechylnie w elektrycznie przewodzącej misce 61, która przebiega pod uformowaną izolującą obudową 3. Ta elektrycznie przewodząca miska 61 stanowi część układu uziemiającego 15 i jest bezpośrednio przymocowana śrubą 60 do ramienia 17f uziemionej przegrody 17. Mechanizmy dźwigniowe 59 w postaci kątowych dźwigni, które są przewidziane do każdego z próżniowych przerywaczy 13, są wykonane z blachy stalowej i są przymocowane przechylnie do elektrycznie przewodzących metalowych osadzeń 62 przykręconych do miski 61 tak, że mechanizmy dźwigniowe 59 są również elektrycznie uziemione. Przednie końce kątowych dźwigni są dołączone do mechanizmu poruszającego 33 poprzez mechanizm dźwigniowy 64.

Jak to jest znane, mechanizm poruszający 33 zawiera zamykającą sprężynę (nie pokazano), która jest obciążana albo ręcznie przez poruszenie uchwytu 47, albo automatycznie za pomocą silnika 63. Rozwierne zestyki 51 w każdym z biegunów są zwierane przez zwolnienie zamykającej sprężyny albo ręcznie przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku 37 lub zdalnie przez wyzwolenie bocznika, w każdym przypadku z poruszeniem zespołów 57 izolator-napęd poprzez mechanizmy dźwigniowe 59. Rozwierne zestyki 51 są rozwierane z wykorzystaniem energii zmagazynowanej w sprężynie otwierającej (również nie pokazano) w mechanizmie poruszającym 33. Rozwierne zestyki 51 mogą być otwierane automatycznie przez zespół wyzwalający 43 w reakcji na pewne charakterystyki prąd/czas dla prądu płynącego poprzez wyłącznik, ręcznie przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku 37, albo zdalnie za pomocą innego elektromagnesu (nie pokazano).

Energia wykorzystywana przy rozwieraniu i zwieraniu zestyku rozwiernego wytwarza siły, które mają tendencję do uszkadzania konstrukcji wyłącznika. Jednakże uformowana obudowa 3 izolująca tworzy sztywną konstrukcję, co zapewnia mniej uszkodzeń niż w przypadku metalowych obudów używanych w elektroenergetycznych wyłącznikach automatycznych w tym zakresie. Ponadto uformowana obudowa 3 izolująca zapewnia wymaganą izolację elektryczną, podczas gdy uziemiona przegroda 17 tworzy strefę beznapięciową, która chroni przed wysokim napięciem na mechanizmach biegunowych 11 operatora manipulującego przyciskami 37, uchwytem 47 i zespołem wyzwalającym 43.

Jak pokazano na fig. 3 i 4, przednia powierzchnia 25 tylnej sekcji 5 uformowanej obudowy 3 izolującej ma zagłębienie 65 przy próżniowych przerywaczach 13 we wnękach 9_a-9_c. To zagłębienie 65, które jest utworzone przez boczną krawędziową i górną krawędziową ściankę 67 oraz dolną półkę 69, tworzy szczelinę powietrzną pomiędzy materiałem izolującym obudowy 3 a uziemioną przegrodą 17. Korzystnie, wspólne zagłębienie 65 przebiega w poprzek powierzchni 25 tylnej sekcji uformowanej obudowy 3 izolującej. Ta szczelina powietrzna wraz ze szczeliną powietrzną 71 we wnękach biegunowych 9 pomiędzy próżniowymi przerywaczami 13 a przednią ścianką 73 biegunowych wnęk tworzy zwiększoną ochronę przed wyładowaniami łukowymi, które mogłyby przepalić obudowę na skutek uszkodzenia we wnęce biegunowej. To zagłębienie 65 jest przewietrzane bocznie i pionowo przez szczeliny 75 w brzegowych ściankach 67 uformowanej obudowy 3 izolującej, aby uniemożliwiać gromadzenie się skroplin i odprowadzać zjonizowane powietrze.

Uziemiona przegroda 17 jest elektrycznie przewodzącą płytką, taką jak płytka stalowa, przebiegającą przez całe przeciwległe powierzchnie tylnej sekcji 5 i przedniej sekcji 7 uformowanej obudowy 3 izolującej. Jak pokazano na fig. 1 i 2, ramiona 77 odchodzą do przodu wzdłuż bocznych krawędzi płaskiej uziemionej przegrody 17. Zaokrąglone narożniki utworzone przez te krawędzie zmniejszają punkty skupienia pola elektrycznego przy końcach płaskiej przegrody i eliminują ostre krawędzie. Alternatywnie, płaska uziemiona przegroda może odchodzić bocznie zarówno poziomo jak i pionowo poza uformowaną obudowę 3 izolującą do współdziałania ze strefą beznapięciową zespołu rozdzielnicy, w której wyłącznik może być zainstalowany, dzięki czemu powstaje osłona chroniąca operatora przed podmuchem powstającym przy uszkodzeniu. Do uziemionej przegrody 17 przymocowane są zaczepy 79 do podnoszenia przy manipulowaniu wyłącznikiem 1.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Elektroenergetyczny wyłącznik automatyczny, zawierający wiele mechanizmów biegunowych, z których każdy zawiera rozwierne zestyki, formowaną obudowę izolującą, posiadającą wiele biegunowych wnęk, z których każda mieści jeden z wielu mechanizmów biegunowych, mechanizm poruszający do rozwierania i zwierania rozwiernych zestyków wielu mechanizmów biegunowych wsparty przez izolującą obudowę, układ uziemiający zawierający uziemioną przegrodę usytuowaną pomiędzy wieloma mechanizmami biegunowymi a mechanizmem poruszającym, oraz pokrywę zamykającą mechanizm poruszający, znamienny tym, że uformowana obudowa (3) izolująca ma tylną sekcję (5) zawierającą wiele biegunowych wnęk (9) i przednią sekcję (7), na której jest oparty mechanizm poruszający (33), natomiast uziemiona przegroda (17) jest zamocowana pomiędzy tylną sekcją (5) a przednią sekcją (7) uformowanej obudowy (3) izolującej.
2. 2. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizmy biegunowe (11) posiadają przerywacze próżniowe (13) zawierające rozwierne zestyki (51).
3. 3. Wyłącznik według zastrz. 1, tym, że mechanizm poruszający (33) jest przymocowany do przedniej sekcji (7) uformowanej obudowy (3) izolującej.
4. 4. w^<dłł^c3 zasSrz. 3, znamienny tym, ze mechanizm poruszający j33) zawiera elektrycznie uziemiony poruszający mechanizm dźwigniowy (59), dołączony mechanicznie do jego mechanizmu biegunowego (11).
5. 5. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że uziemiona (17) jest elektrycznie przewodzącym, płaskim członem, posiadającym wzdłuż bocznych krawędzi przebiegające do przodu ramiona (77).
6. 6. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że uziemiona (17) jest elektrycznie przewodzącym, płaskim członem, wystającym w bok poza uformowaną obudowę (3) izolującą.
7. 7. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym. że tylna sekcja (5) i przędna sekcja (7) uformowanej obudowy (3) izolującej są zaciśnięte razem przez elementy mocujące (19), przechodzące przez otwory (21) w uziemionej przegrodzie (17).
8. 8. Wyłączrnk według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że układ uziemialący (15) zawiera ponadto elektrycznie przewodzącą miskę (61), przebiegającą pod uformowaną obudową (3) izolującą, przy czym uziemiona przegroda (17) jest połączona elektrycznie z tą elektrycznie przewodzącą miską (61).
9. 9. Wył-ączmk według 8, znamienny tym. że mechanizm poruszaaący (33) zawiera elektrycznie przewodzące poruszające mechanizmy dźwigniowe (59), zamontowane w elektrycznie przewodzącej misce (61) i połączone z nią elektrycznie oraz dołączone mechanicznie do wielu mechanizmów biegunowych (11), w celu rozwierania i zwierania rozwiernych zestyków (51).
10. 10. Wyłącznik według zasSrz. 1 albo 3 albo 4 albo 9, tym, że mechanizm poruszający (33) ma elementy sterujące, a pokrywa (35) zamykająca mechanizm poruszający (33) stanowi uformowaną pokrywę izolującą posiadającą otwory (41, 45) umożliwiające dostęp do elementów sterujących.