RU197252U1

RU197252U1 - Manual shut-off mechanism for high-voltage vacuum circuit breaker drive

Info

Publication number: RU197252U1
Application number: RU2020101516U
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Видецких; Игорь Александрович Хадиков
Original assignee: Акционерное общество "Производственное объединение Элтехника"
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2020-04-15

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям приводов высоковольтных вакуумных выключателей с возможностью их ручного отключения. Механизм ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя, содержащий кнопку ручного отключения, присоединённую посредством штока к валу ручного отключения, к которому также при помощи соединительных тяг присоединены ручки расцепителей, на концах которых жёстко установлены расцепители, выполненные в виде полуцилиндрических стержней. Расцепители установлены между опорной поверхностью магнитопровода и внутренней поверхностью якоря. Расцепители установлены в пазы, выполненные на опорной поверхности магнитопровода вдоль оси, проходящей через его геометрический центр. Кроме того, ручки расцепителей одного привода могут быть соединены с валом ручного отключения посредством соединительных тяг, выполненных разной длиной. За счёт такой конструкции повышается надёжность механизма ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя, вне зависимости от усилий удержания, развиваемых приводом. 5 ил.The utility model relates to designs of drives of high-voltage vacuum circuit breakers with the possibility of their manual shutdown. A manual shutdown mechanism for the drive of a high-voltage vacuum circuit breaker, comprising a manual shutoff button connected via a rod to a manual shutoff shaft, to which also trip rods are connected via connecting rods, at the ends of which trip units made in the form of semi-cylindrical rods are rigidly mounted. The releases are installed between the supporting surface of the magnetic circuit and the inner surface of the armature. The releases are installed in grooves made on the supporting surface of the magnetic circuit along an axis passing through its geometric center. In addition, the handles of the releases of one drive can be connected to the manual shutdown shaft by means of connecting rods made of different lengths. Due to this design, the reliability of the mechanism for manual shutdown of the drive of a high-voltage vacuum circuit breaker is increased, regardless of the holding forces developed by the drive. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкциям приводов высоковольтных вакуумных выключателей с возможностью их ручного отключения.The utility model relates to electrical engineering, namely, to the designs of drives of high-voltage vacuum circuit breakers with the possibility of their manual shutdown.

Известны конструкции высоковольтных вакуумных выключателей, состоящих из включающего (выключающего) электромагнита, удерживающего устройства, механизма передачи усилия от электромагнита к вакуумным дугогасительным камерам и вала синхронизации, который, как правило, также выполняет функцию механизма ручного отключения.Known designs of high-voltage vacuum circuit breakers, consisting of an on / off electromagnet, a holding device, a mechanism for transmitting force from the electromagnet to the vacuum arcing chambers and a synchronization shaft, which, as a rule, also performs the function of a manual shutdown mechanism.

Например, известно техническое решение «Высоковольтный вакуумный выключатель» по патенту на полезную модель №6870 Республики Беларусь (МПК H01H 33/66, опубл. 30.12.2010), которое содержит следующую совокупность существенных признаков:For example, it is known the technical solution "High-voltage vacuum circuit breaker" according to the patent for utility model No. 6870 of the Republic of Belarus (IPC H01H 33/66, publ. 30.12.2010), which contains the following set of essential features:

корпус;housing;

три корпуса полюса;three pole cases;

три вакуумных дугогасительных камеры;three vacuum interrupter chambers;

три гибких электрических связи;three flexible electrical connections;

три электроизоляционных тяги;three electrical insulating traction;

три привода для перемещения подвижных контактов вакуумных камер, содержащие магнитопровод, якорь, статор, катушку, постоянные магниты и вставку для фиксации магнита;three drives for moving the movable contacts of the vacuum chambers, containing a magnetic circuit, an anchor, a stator, a coil, permanent magnets and an insert for fixing the magnet;

синхронизирующий вал;synchronizing shaft;

механизм ручного отключения, выполненный в виде съёмной рукояти с возможностью фиксирования в корпусе выключателя посредством упора.manual shutdown mechanism, made in the form of a removable handle with the possibility of fixing in the switch housing by means of an emphasis.

Основным недостатком известного технического решения является невозможность быстрого выполнения аварийного ручного отключения, так как для этого "необходимо вставить рукоять ручного отключения в специальное отверстие в фасадной крышке выключателя и зафиксировать на упоре внутри выключателя", после чего можно произвести выключение. Таким образом, использование съёмной рукояти ручного отключения может иметь катастрофические последствия в случае возникновения аварийной ситуации, когда счёт идёт на секунды.The main disadvantage of the known technical solution is the impossibility of quickly performing an emergency manual shutdown, since for this “it is necessary to insert the handle of the manual shutdown into a special hole in the front cover of the switch and fix it on the stop inside the switch,” after which it can be turned off. Thus, the use of a removable handle for manual shutdown can have disastrous consequences in the event of an emergency when the count goes on for seconds.

Также известно техническое решение трёхфазного вакуумного выключателя по патенту на изобретение РФ №2684175 (МПК H01H 33/66, опубл. 04.04.2019), патентообладатель АО «Радио и Микроэлектроника», выбранное в качестве прототипа, которое содержит следующую совокупность существенных признаков:The technical solution of the three-phase vacuum circuit breaker according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2684175 (IPC H01H 33/66, published 04.04.2019), patent holder of Radio and Microelectronics JSC, selected as a prototype, which contains the following set of essential features:

корпус;housing;

три корпуса полюса;three pole cases;

синхронизирующий вал;synchronizing shaft;

механизм ручного отключения трёхфазного вакуумного выключателя при отсутствии оперативного питания, выполненный в виде рычагов управления с возвратной пружиной, взаимодействующих своими соответствующими концами с соответствующими участками синхронизирующего вала, при этом трёхфазный вакуумный выключатель снабжён первым и вторым расцепителями магнитной цепи, выполненными в виде полуцилиндрического продольного стержня с продольным скосом, выполненным на одном из продольных рёбер полуцилиндрического продольного стержня, и установленный своей внешней продольной полуцилиндрической поверхностью в полуцилиндрические продольные пазы, выполненные симметрично на соответствующих участках нижней поверхности первого цилиндрического стакана, и прилегающие своей противоположной плоской поверхностью к соответствующим участкам внутренней верхней поверхности первого кольцеобразного выступа второго цилиндрического стакана и ручек расцепителей, жёстко закреплённых на одной из торцевых поверхностей полуцилиндрического продольного стержня.a mechanism for manually opening a three-phase vacuum circuit breaker in the absence of operational power, made in the form of control levers with a return spring, interacting with their respective ends with the corresponding sections of the synchronizing shaft, while the three-phase vacuum circuit breaker is equipped with the first and second magnetic circuit releases, made in the form of a semicylindrical longitudinal rod with a longitudinal bevel made on one of the longitudinal ribs of a semi-cylindrical longitudinal rod, and setting sealed with its outer longitudinal semi-cylindrical surface into semi-cylindrical longitudinal grooves, made symmetrically in the corresponding sections of the lower surface of the first cylindrical glass, and adjacent with their opposite flat surface to the corresponding sections of the inner upper surface of the first annular protrusion of the second cylindrical glass and the release handles, rigidly fixed to one of the end surfaces of a semi-cylindrical longitudinal rod.

В известной конструкции для отключения высоковольтного вакуумного выключателя в режиме ручного отключения нажимают на рычаги управления, при этом осуществляется синхронный поворот стержней в продольных пазах и отрыв якоря (второго цилиндрического стакана) от магнитопровода (первого цилиндрического стакана). При повороте расцепители магнитных цепей работают как классические рычаги с той особенностью, что начальный отрыв якоря от вставки обеспечивается сначала ребром А, а после того как произошёл начальный отрыв якоря работа переходит с ребра А на ребро В. Таким образом, за счёт последовательного воздействия на якорь рычага с величиной плеча L1 и первой гранью А, имеющей малое плечо L2, а затем второй гранью, имеющей большое плечо, производится последовательный подъём якоря от вставки на нужную высоту, и при достижении необходимой величины магнитного зазора происходит разрыв магнитного поля и отключение привода.In a known design, to turn off the high-voltage vacuum circuit breaker in manual shutdown mode, press the control levers, while the rods are synchronously rotated in longitudinal grooves and the armature (second cylindrical cup) is separated from the magnetic circuit (first cylindrical cup). When turning, the magnetic circuit breakers work like classic levers with the feature that the initial separation of the armature from the insert is provided first by the edge A, and after the initial separation of the armature has occurred, work passes from edge A to edge B. Thus, due to the sequential action on the armature a lever with a shoulder size L1 and a first face A having a small shoulder L2, and then a second face having a large shoulder, the armature is sequentially raised from the insert to the desired height, and when the required magnitude is reached clearance range, the magnetic field gap, and drive off.

Основным недостатком известного технического решения является то, что отключение привода производится путём отрыва якоря от магнитопровода в строго параллельной плоскости синхронным поворотом двух рычагов через преодоление максимально возможного в данной конструкции усилия удержания. При этом данная конструкция не позволяет значительно (в два и более раз) увеличить усилие удержания приводов выключателя, так как усилие, прикладываемое для ручного отключения, строго ограничено и нормируется по ГОСТ12.2.007.3. The main disadvantage of the known technical solution is that the drive is disconnected by breaking the armature from the magnetic circuit in a strictly parallel plane by simultaneously turning two levers through overcoming the maximum holding force possible in this design. Moreover, this design does not allow significantly (two or more times) to increase the holding force of the circuit breaker drives, since the force applied for manual shutdown is strictly limited and normalized in accordance with GOST 12.2.007.3.

Таким образом, известный механизм ручного отключения может быть реализован только в выключателях, рассчитанных на номинальный ток 630 – 1000А, так как для высоковольтных вакуумных выключателей, рассчитанных на большие токи, например, 1250А, 1600А и 2000А требуется увеличение массы приводов, более значительные усилия поджатия главных контактов и, соответственно, как минимум двукратное увеличение усилия удержания, что не позволит обеспечить надёжность отключения таких высоковольтных вакуумных выключателей в ручном режиме.Thus, the well-known manual shut-off mechanism can only be implemented in circuit breakers designed for rated currents of 630 - 1000A, since high-voltage vacuum circuit breakers designed for high currents, for example, 1250A, 1600A and 2000A, require an increase in the mass of the drives, more significant compressive forces main contacts and, accordingly, at least a twofold increase in the holding force, which will not allow for reliable shutdown of such high-voltage vacuum circuit breakers in manual mode.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой конструкции является «Механизм ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя» по патенту на полезную модель РФ № 193399, МПК H01H 33/66, опубл. 28.10.2019, содержащий магнитопровод и установленный в него якорь, между которыми симметрично установлены расцепители, выполненные в виде полуцилиндрических стержней, установленных своими цилиндрическими поверхностями в пазы, выполненные симметрично на поверхности магнитопровода и прилегающие своими плоскими поверхностями к внутренней поверхности якоря, а к концам расцепителей жёстко прикреплены ручки расцепителей, соединённые посредством элементов крепления с рычагом управления, при этом одна ручка расцепителя соединена с рычагом управления посредством элемента крепления, установленного в круглом отверстии, а вторая ручка расцепителя соединена с рычагом управления посредством элемента крепления, установленного в овальном отверстии рычага управления, за счёт чего обеспечивается последовательный поворот расцепителей и достигается технический результат, состоящий в снижении усилия, необходимого для ручного отключения высоковольтного вакуумного выключателя и повышении надёжности механизма ручного отключения привода без внесения принципиальных изменений в существующие конструкции выключателей.The closest technical solution to the claimed design is the "Mechanism for manual shutdown of the drive of a high voltage vacuum circuit breaker" according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 193399, IPC H01H 33/66, publ. 10.28.2019, containing a magnetic circuit and an anchor installed in it, between which trip units are mounted symmetrically, made in the form of semi-cylindrical rods installed in their grooves with their cylindrical surfaces, symmetrically mounted on the surface of the magnetic circuit and adjacent with their flat surfaces to the inner surface of the armature, and to the ends of the releases the release handles are firmly attached, connected via fasteners to the control lever, while one release handle is connected to the release lever operation by means of a fastening element installed in a round hole, and the second handle of the release is connected to the control lever by means of a fastening element installed in the oval hole of the control lever, thereby ensuring a consistent rotation of the releases and achieving a technical result consisting in reducing the force required for manual shutdown high-voltage vacuum circuit breaker and increase the reliability of the mechanism for manual shutdown of the drive without making fundamental changes to existing switch designs.

Однако, для такого конструктивного решения у расцепителей, выполненных в виде тонких и длинных полуцилиндрических стержней, размеры сечения ограничены узкими диапазонами, обусловленными размерами опорной поверхности магнитопровода. Таким образом, в случае применения в приводах высоковольтных вакуумных выключателях усилий удержания, превышающих 25 кгс, прочности расцепителей может оказаться недостаточно, в результате чего они могут деформироваться во время их эксплуатации, что влияет на безопасность и это совершенно недопустимо.However, for such a constructive solution for trip units made in the form of thin and long semi-cylindrical rods, the dimensions of the section are limited to narrow ranges due to the dimensions of the supporting surface of the magnetic circuit. Thus, if the holding forces exceeding 25 kgf are used in the drives of high-voltage vacuum circuit breakers, the strength of the releases may not be enough, as a result of which they can be deformed during their operation, which affects safety and this is completely unacceptable.

Решаемой технической проблемой является недостаточная надёжность расцепителей механизма ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя известных конструкций в случае их применения для приводов, имеющих усилия удержания более 25 кгс.The technical problem to be solved is the insufficient reliability of the releases of the manual shut-off mechanism of the drive of the high-voltage vacuum circuit breaker of known designs in the case of their use for drives having holding forces of more than 25 kgf.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надёжности механизма ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя, вне зависимости от усилий удержания, развиваемых приводом.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the mechanism for manual shutdown of the drive of a high voltage vacuum circuit breaker, regardless of the holding forces developed by the drive.

Заявленный технический результат достигается за счёт того, что расцепители выполнены в виде коротких полуцилиндрических стержней, которые устанавливают их цилиндрическими поверхностями в пазы, выполненные на опорной поверхности магнитопровода вдоль оси, проходящей через его геометрический центр, и прилегающие своими плоскими поверхностями к внутренней поверхности якоря, при этом к концам расцепителей жёстко прикреплены ручки расцепителей, соединённые при помощи соединительных тяг к валу ручного отключения, который, в свою очередь соединён с кнопкой ручного отключения высоковольтного вакуумного выключателя.The claimed technical result is achieved due to the fact that the releases are made in the form of short semi-cylindrical rods, which install them with cylindrical surfaces in grooves, made on the supporting surface of the magnetic circuit along an axis passing through its geometric center, and adjacent their flat surfaces to the inner surface of the armature, this at the ends of the releases are firmly attached to the handle of the releases, connected by connecting rods to the shaft manual shutoff, which, in turn, with It is connected to the manual shutdown button of the high voltage vacuum circuit breaker.

За счёт такой конструкции размер сечения коротких расцепителей, устанавливаемых вдоль оси, проходящей через геометрический центр магнитопровода, может быть увеличен в несколько раз по сравнению с размером сечения длинных расцепителей, располагаемых с двух сторон от этой оси, так как он не ограничен размерами опорной поверхности магнитопровода. Таким образом, за счёт возможности увеличения сечения расцепителей их прочность может быть увеличена многократно. Кроме того, за счёт использования эффекта рычага, получаемого за счёт применения ручек расцепителей возможно увеличение усилия, передаваемого от кнопки ручного выключения более чем в двенадцать раз.Due to this design, the cross-sectional size of short trip units installed along an axis passing through the geometric center of the magnetic circuit can be increased several times in comparison with the cross-sectional size of long trip units located on both sides of this axis, since it is not limited by the dimensions of the supporting surface of the magnetic circuit . Thus, due to the possibility of increasing the cross section of the releases, their strength can be increased many times. In addition, through the use of the lever effect obtained through the use of the release handles, it is possible to increase the force transmitted from the manual shutdown button by more than twelve times.

Также ручки двух расцепителей одного привода могут быть соединены с валом ручного отключения высоковольтного вакуумного выключателя посредством соединительных тяг, имеющих разную длину, за счёт чего воздействие расцепителей на якорь одного привода будет производиться поэтапно с задержкой их срабатывания относительно друг друга. Таким образом, за счёт последовательного воздействия на якорь со стороны расцепителей также достигается снижение усилия, необходимого для отключения привода еще в 2 раза.Also, the handles of two releases of one drive can be connected to the shaft for manual shutdown of the high-voltage vacuum circuit breaker by means of connecting rods of different lengths, due to which the action of the releases on the armature of one drive will be carried out in stages with a delay in their operation relative to each other. Thus, due to the sequential impact on the armature from the releases, a reduction in the force required to disconnect the drive by another 2 times is also achieved.

Заявляемая конструкция поясняется чертежами:The inventive design is illustrated by drawings:

на фиг. 1 показана конструкция привода высоковольтного вакуумного выключателя;in FIG. 1 shows the design of a drive for a high voltage vacuum circuit breaker;

на фиг. 2 показан механизм ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя;in FIG. 2 shows a mechanism for manually turning off the drive of a high voltage vacuum circuit breaker;

на фиг. 3 показан расцепитель в сборе с ручкой расцепителя;in FIG. 3 shows the release assembly with the release handle;

на фиг. 4 показана схема работы механизма ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя.in FIG. 4 shows a diagram of the mechanism for manual shutdown of the drive of a high voltage vacuum circuit breaker.

Якорь 1 (фиг. 1) привода высоковольтного вакуумного выключателя установлен в магнитопровод 2, при этом между якорем 1 и магнитопроводом 2 вдоль оси, проходящей через его геометрический центр установлены расцепители 3 и 4, которые выполнены в виде коротких полуцилиндрических стержней и своими полуцилиндрическими поверхностями установлены в соответствующие пазы, выполненные в опорной поверхности магнитопровода 2, а своими плоскими поверхностями прилегают к внутренней поверхности якоря 1. Также в якоре 1 установлена пружина 5, предназначенная для отрыва якоря 1 от магнитопровода 2, а также вокруг магнитопровода 2 установлена катушка индуктивности 6 и вся конструкция установлена на статоре 7, внутри которого размещён постоянный магнит 8.The armature 1 (Fig. 1) of the drive of the high-voltage vacuum circuit breaker is installed in the magnetic circuit 2, while between the armature 1 and the magnetic circuit 2 along the axis passing through its geometric center, trip units 3 and 4 are installed, which are made in the form of short semi-cylindrical rods and their semi-cylindrical surfaces are installed in the corresponding grooves made in the supporting surface of the magnetic circuit 2, and with their flat surfaces adjacent to the inner surface of the armature 1. Also in the armature 1 is installed a spring 5, designed To break the armature 1 from the magnetic circuit 2, as well as around the magnetic circuit 2, an inductor 6 is installed and the entire structure is installed on the stator 7, inside which a permanent magnet 8 is placed.

Механизм ручного отключения привода высоковольтного вакуумного выключателя (фиг. 2) содержит кнопку ручного (аварийного) отключения 9, снабжённую штоком 10 и соединённую с валом ручного отключения 11, а также ручки расцепителей 12 и 13, которые также соединены при помощи соединительных тяг 14 с валом ручного отключения 11, при этом расцепители 3 и 4 выполнены в виде коротких полуцилиндрических стержней и жёстко соединены с соответствующими ручками расцепителей 12 и 13 (фиг. 3).The manual shutdown mechanism of the drive of the high-voltage vacuum circuit breaker (Fig. 2) contains a manual (emergency) shutdown button 9, equipped with a rod 10 and connected to the manual shutoff shaft 11, as well as the handle of the releases 12 and 13, which are also connected by means of connecting rods 14 to the shaft manual shutdown 11, while the releases 3 and 4 are made in the form of short semi-cylindrical rods and are rigidly connected to the corresponding handles of the releases 12 and 13 (Fig. 3).

Заявляемая конструкция работает следующим образом (фиг. 2 и 4): в начальном положении (фиг. 4а) расцепители располагаются в соответствующих пазах, выполненных в опорной поверхности магнитопровода 2 вдоль оси, проходящей через его геометрический центр. При воздействии на кнопку ручного отключения 9 через шток 10, и далее через вал ручного отключения 11 и соединительные тяги 14, выполненные разной длиной, усилие последовательно передаётся на ручки расцепителей 12 и 13, которые поворачивают соответственно расцепители 3 и 4 в полуцилиндрических пазах, выполненных на опорной поверхности магнитопровода 2 (фиг. 4б) поочерёдно отрывая якорь 1 от опорной поверхности магнитопровода 2 сначала с одной стороны, а затем, с другой стороны.The inventive design works as follows (Fig. 2 and 4): in the initial position (Fig. 4a), the releases are located in the corresponding grooves made in the supporting surface of the magnetic circuit 2 along an axis passing through its geometric center. When the manual shutdown button 9 is exposed through the rod 10, and then through the manual shutoff shaft 11 and connecting rods 14 made of different lengths, the force is transmitted sequentially to the handles of the releases 12 and 13, which rotate the releases 3 and 4, respectively, in half-cylindrical grooves made on the supporting surface of the magnetic circuit 2 (Fig. 4b), one by one tearing the anchor 1 away from the supporting surface of the magnetic circuit 2, first on one side and then on the other side.

За счёт того, что расцепители могут иметь сечение, не ограниченное размерами опорной поверхности магнитопровода, и которое будет достаточным для их использования в высоковольтных вакуумных выключателях, имеющих усилие удержания, значительно превышающее 25 кгс, то это значительно повышает надёжность механизма ручного отключения привода.Due to the fact that the releases can have a cross section not limited by the dimensions of the supporting surface of the magnetic circuit, and which will be sufficient for their use in high voltage vacuum circuit breakers having a holding force significantly exceeding 25 kgf, this significantly increases the reliability of the mechanism for manual shutdown of the drive.

Кроме того, за счёт такой конструкции усилие, необходимое для отрыва одной стороны якоря от опорной поверхности магнитопровода будет примерно в 2 раза меньше по сравнению с усилием, необходимым для отрыва якоря от магнитопровода одновременно с двух сторон, а также, поскольку ручки расцепителей по сути являются рычагами, позволяющими увеличить усилие, прилагаемое к расцепителям, то это также уменьшает общее усилие, необходимое для отрыва якоря от магнитопровода примерно в 12 раз.In addition, due to this design, the force required to tear off one side of the armature from the supporting surface of the magnetic circuit will be approximately 2 times less than the force required to break the armature from the magnetic circuit at the same time on both sides, and also, since the release handles are essentially levers, allowing to increase the force applied to the releases, this also reduces the total force required to break the armature from the magnetic circuit by about 12 times.

Таким образом, за счёт применения такой конструкции возможно увеличение усилия удержания привода высоковольтного вакуумного выключателя, при этом обеспечивается надёжность работы механизма ручного отключения.Thus, due to the use of this design, it is possible to increase the holding force of the drive of the high-voltage vacuum circuit breaker, while ensuring the reliability of the manual shut-off mechanism.

Claims

A manual shutdown mechanism for a high-voltage vacuum circuit breaker drive, comprising a manual shutdown button connected via a rod to the manual shutoff shaft, to which are also connected via trip rods of the release handles, at the ends of which trip units are made, which are made in the form of semi-cylindrical rods, and which are installed between the support the surface of the magnetic circuit and the inner surface of the armature, characterized in that the releases are installed in grooves made on the supporting surface and a magnetic circuit along an axis passing through its geometrical center, and the connecting rods are made of different lengths.