Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.06.1973 Opis patentowy opublikowano: 03.03.1975 76577 KI. 21 c, 35/02 MKP' H01h 9/42 CZYTELNIA Urzedu Poiento/mgo MskiBj IzBHipteWMi Lu.r-M Twórcywynalazku: Janusz Reniger, Stanislaw Till Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Elektrotechniki, Warszawa (Polska) Wylacznik instalacyjny o zwiekszonej zwarciowej zdolnosci laczenia Przedmiotem wynalazku jest wylacznik instalacyjny o zwiekszonej zwarciowej zdolnosci laczenia przezna¬ czony do pracy w niskonapieciowych sieciach elektroenergetycznych oraz instalacjach bytowych. Moze on równiez byc stosowany jako jeden z elementów wyposazenia elektrycznego okreslonych urzadzen mecha¬ nicznych.Znany wylacznik instalacyjny sklada sie z jednego lub kilku glównych torów pradowych oraz z napedu recznego zamknietego we wspólnej obudowie. Kazdy tor pradowy wylacznika zawiera, oprócz komory i zestyku, równiez wyzwalacz elektromagnesowy i wyzwalacz termobimetalowy. Wyposazenie wylacznika w wyzwalacz termobimetalowy o okreslonej charakterystyce dzialania i na okreslona wartosc pradu znamionowego lub pradu nastawczego jest dokonywane w zaleznosci od warunków obciazeniowych w jakich ma on pracowac. W zwiazku z powyzszym wylacznik z torami pradowymi zwymiarowanymi na okreslona wartosc znamionowego pradu ciag¬ lego i ukladem gaszacym o okreslonej zwarciowej zdolnosci laczenia zawiera wyzwalacze termobimetalowe o róznych wartosciach pojemnosci cieplnej.W przypadku, gdy pojemnosc ta, dla okreslonego wyzwalacza termobimetalowego, byla niewystarczajaca by pochlonac energie cieplna wydzielona w wyzwalaczu w czasie przeplywu przez niego znamionowego pradu zwarciowego, obnizano dla wylacznika z danymi wyzwalaczami termobimetalowymi ich znamionowa zwarciowa zdolnosc laczenia. W celu utrzymania jednakowej znamionowej zwarciowej zdolnosci laczenia dla wylacznika z dowolnym wyzwalaczem termobimetalowym stosowano dodatkowo w kazdym glównym torze pradowym mechanizm, który powodowal zwarcie, praktycznie bezoporowe, wyzwalacza termobimetalowego po przekrocze¬ niu przez prad przeplywajacy przez wylacznik okreslonej wartosci.Konstrukcja dotychczas znanego wylacznika z mechanizmem zwierajacym miala dwie zasadnicze wady: wplywala na pogorszenie warunków pracy ukladu gaszeniowego wylacznika oraz wymagala odpowiedniej przestrzeni na zamontowanie samego mechanizmu. Pogorszenie warunków gaszeniowych wynikalo z faktu zwierania wyzwalacza termobimetalowego w sposób praktycznie bezoporowy, bezposrednio przed procesem wylaczania przez wylacznik pradu zwarciowego. Na skutek usuniecia rezystancji wyzwalaczy termobimetalo- wych z obwodu zwarciowego wartosc pradu przeplywajacego przez zestyki glówne wylacznika ulegala zwiek-2 76 577 szeniu i jednoczesnie pogarszal sie wspólczynnik mocy lub stala czasowa w tym obwodzie. Takjeden jak i drugi czynnik powodowal obnizenie granicznej zwarciowej zdolnosci laczenia ukladu gaszeniowego wylacznika. Druga wada, polegajaca na koniecznosci zapewniania w wylaczniku odpowiedniej przestrzeni na mechanizm byla przyczyna zwiekszania sie objetosci obrysowej calego wylacznika, co przy malych wylacznikach instalacyjnych bylo rzecza równiez istotna.Celem wynalazku jest zwiekszenie zwarciowej zdolnosci laczenia wylacznika przez zastosowanie urzadze¬ nia, które by zabezpieczalo wyzwalacze termobimetalowe o malej pojemnosci cieplnej przed zjawiskiem ich przepalania sie w czasie wylaczania przez wylacznik pradów zwarciowych a jednoczesnie nie posiadalo omówio¬ nych wad mechanizmu zwierajacego. Dla osiagniecia tego celu postawiono zadanie skonstruowania takiego mechanizmu, które by z jednej strony nie wymagal w objetosci obrysowej wylacznika wlasnej przestrzeni, a z drugiej strony umozliwial zmniejszenie ilosci ciepla wydzielonej w wyzwalaczu termobimetalowym ponizej wartosci dopuszczalnej dla tego wyzwalacza, bez widocznego pogarszania warunków laczeniowych ukladu gaszacego wylacznika.Istota wylacznika wedlug wynalazku jest to, ze zastosowano w nim mechanizm wkomponowany tak w objetosc obrysoWa wylacznika, iz wykorzystano jedynie istniejaca przestrzen przewidziana na wyzwalacz elektromagnesowy, przy czym ten mechanizm umozliwia bocznikowanie wyzwalacza termobimetalowego oporni¬ kiem z chwila zadzialania wyzwalacza elektromagnesowegó. Tobocznikowanie opornikiem stwarza galez równo¬ legla do wyzwalacza termobimetalowego przez co nastepuje obnizenie wartosci pradu przeplywajacego przez sam wyzwalacz a tym samym zmniejszenie ilosci ciepla wydzielonej w tym wyzwalaczu. Wtracony opornik równolegle do wyzwalacza zmniejsza tylko w nieznacznym stopniu rezystancje zastepcza ukladu przez co nie ma praktycznie wplywa na pogorszenie warunków laczeniowych ukladu gaszacego wylacznika. W sklad mecha¬ nizmu bocznikujacego wchodzi zestyk oraz opornik. Elementy mechanizmu zostaly zaprojektowane w taki sposób, aby ich zastosowanie nie mialo ujemnego wplywu na inne parametry wylacznika jak np. zmniejszenie odstepów izolacyjnych, opóznienie w dzialaniu zamka itp.Wylacznik wedlug wynalazku charakteryzuje sie wartoscia stala znamionowej zwarciowej zdolnosci laczenia bez wzgledu na to, jaki wyzwalacz termobimetalowy zostal w nim zamontowany. Dzieki zastosowaniu mechanizmu bocznikujacego uzyskano zwiekszenie rzeczywistej zwarciowej zdolnosci laczenia wylacznika z wartosci ok. 600 A do wartosci ponad 3000 A.Przedmiot wynalazku w przykladzie wykonania zostal przedstawiony na zalaczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój przez jeden glówny tor pradowy wylacznika, fjg. 2 — przekrój przez wyzwalacz elektromagnesowy jednego toru wylacznika, fig. 3 — schemat jednego toru pradowego wylacznika, fig. 4 — przy¬ kladowy przebieg pradu zwarciowego przeplywajacego przez wyzwalacz termobimetalowy.Nowymi elementami zaprojektowanego mechanizmu bocznikujacego, w stosunku do istniejacego rozwiaza¬ nia konstrukcyjnego wylacznika, jest styk ruchomy skladajacy sie z czesci przewodzacej 1 oraz podstawki izolacyjnej 2, styki nieruchome skladajace sie z czesci przewodzacych 3 oraz czesci izolacyjnych 4, opornik równolegly 5. Elementem sprezynujacym w zestyku moze byc, badz czesc przewodzaca 3 styku nieruchomego (jak to pokazano na fig. 1), badz tez czesc przewodzaca 1 styku ruchomego (jak to pokazano na fig. 2). Podstawa izolacyjna 2 umozliwia zamocowanie styku ruchomego na sworzniu 6 zwory 7 wyzwalacza elektromagnesowegó, zapewniajac jednoczesnie wymagana izolacje pomiedzy czescia przewodzaca 1 a metalowymi elementami tego wyzwalacza. Ta sama role spelniaja czesci izolacyjne 4 styków nieruchomych. Przy pomocy wkretów 8 czesci przewodzace 3 tych styków sa mocowane do jarzma 9 wyzwalacza elektromagnesowegó. Polaczenie elektryczne pomiedzy czescia przewodzaca 3 jednepo ze styków nieruchomych a wyjsciem cewki 10 wyzwalacza elektromag¬ nesowegó jest wykonane przy pomocy przewodu laczacego 11. Czesc przewodzaca 3 drugiego styku nieruchome¬ go jest polaczona z zaciskiem wyzwalacza termobimetalowego 12 przy pomocy opornika równoleglego 5.Zasade dzialania podana ponizej omówiono w oparciu o schemat jednego bieguna wylacznika pokazany na fig. 3. Uklad zwierajacy wyzwalacz termobimetalowy 12 sklada sie z zestyku zwierajacego 13 napedzanego przez wyzwalacz elektromagnesowy 14 oraz z opornika równoleglego 5. Gdy przez biegun wylacznika o zamknietym zestyku 15 poplynie prad zwarciowy, wtedy nastapi zadzialanie wyzwalacza elektromagnesowegó 14, który z jednej strony da impuls na zwolnienie zamka 16 wylacznika a z drugiej strony spowoduje zamkniecie zestyku zwierajacego 13r Pobudzony zamek 16 umozliwi otwieranie samoczynne zestyku glównego 15 podczas gdy zamkniety zestyk zwierajacy 13 spowoduje, ze narastajacy prad zwarciowy, przeplywajacy przez biegun, rozdzieli sie na dwie równolegle galezie: przez wyzwalacz termobimetalowy 12 i przez opornik równolegly 5.Dobierajac odpowiednio wartosc rezystancji opornika równoleglego 5, w stosunku do wartosci rezystancji wyzwalacza termobimetalowego 12, mozna dowolnie zmniejszyc ilosc ciepla wydzielonego w termobimetalu lub grzejniku wyzwalacza termobimetalowego 12 w czasie przeplywu pradu zwarciowego.76 577 3 Na fig. 4 podano przykladowy przebieg pradu przeplywajacego przez wyzwalacz termobimetalowy 12: w przypadku braku ukladu bocznikujacego (krzywa — iz) oraz z ukladem bocznikujacym (krzywa — i0). Wartosc rezystancji R opornika równoleglego 5 z jednej strony powinna byc na tyle mala, aby wartosc calki Joule'a i 021 nie przekraczala wartosci dopuszczalnej dla termobimetalu lub grzejnika wyzwalacza termobimetalowego 12.Z drugiej strony wartosc rezystanqi powinna byc na tyle duza, aby prad zwarciowy przeplywajacy przez opornik równolegly 5 nie uszkodzil zestyku zwierajacego 13 jak równiez wartosc zastepcza rezystancji ukladu równoleg¬ lego skladajacego sie z wyzwalacza termobimetalowego 12 i opornika równoleglego 5 byla zblizona do wartosci rezystnacji samego wyzwalacza termobimetalowego 12. PL