RU197945U1

RU197945U1 - Thermoelectric protection device for circuit breaker

Info

Publication number: RU197945U1
Application number: RU2020113706U
Authority: RU
Inventors: Максим Михайлович Киселев
Original assignee: Акционерное общество "Курский электроаппаратный завод"
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2020-06-08

Abstract

Устройство термоэлектромагнитной защиты относится, в частности, к выключателям автоматическим, предназначенными для защиты электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий. Устройство термоэлектромагнитной защиты содержит рейку с выступами, в которые ввинчены винты и держатель, установленные в корпусе для каждого из полюсов автоматического выключателя: узел тепловой защиты, включающий в себя регулятор теплового расцепителя, термоэлемент и вывод, и узел магнитной защиты, включающий в себя регулятор электромагнитного расцепителя, магнитопровод и якорь, при этом регулятор теплового расцепителя и регулятор электромагнитного расцепителя закреплены на корпусе посредством кронштейна. Регулятор теплового расцепителя установлен таким образом, что при перемещении рейки вдоль ее оси уменьшается или увеличивается зазор между винтом рейки и рабочей поверхностью наконечника термоэлемента, имеющей криволинейную поверхность, кривизна которой определена зависимостью прогиба термоэлемента от тока, термоэлемент при срабатывании тепловой защиты, изгибаясь, преодолевает регулируемый воздушный зазор и обеспечивает воздействие наконечника термоэлемента на винт рейки, рейка поворачивается, что приводит к срыву молоточкообразной защелки с выступа рейки и расцеплению выключателя автоматического. Регулятор электромагнитного расцепителя установлен с возможностью поворота держателя вокруг своей оси, уменьшая или увеличивая натяжение пружины, выполняет это линейно, при этом регулятор имеет криволинейную поверхность, кривизна которой определена зависимостью усилия пружины от ее растяжения, якорь электромагнитного расцепителя, при срабатывании электромагнитной защиты, преодолевает отрегулированное усилие названной пружины, притягивается к магнитопроводу и воздействует на выступ рейки, поворачивая ее, что приводит к срыву молоточкообразной защелки, которая расцепляет автоматический выключатель. Технический результат - обеспечение повышения точности регулировки термоэлектромагнитных расцепителей защитных электрических аппаратов.6 ил.Thermoelectric protection device relates, in particular, to circuit breakers designed to protect electrical circuits from overload currents and short circuits. The thermoelectromagnetic protection device comprises a rail with protrusions into which screws and a holder are screwed in, installed in the housing for each of the poles of the circuit breaker: a thermal protection unit, including a thermal release regulator, a thermocouple and output, and a magnetic protection unit, including an electromagnetic regulator the release, the magnetic circuit and the anchor, while the thermal release regulator and the electromagnetic release regulator are fixed to the housing through the bracket. The thermal release regulator is installed in such a way that when moving the rail along its axis, the gap between the rail screw and the working surface of the thermocouple tip having a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the thermocouple deflection on current, decreases when the thermocouple is triggered, overcomes the adjustable air gap and provides the impact of the tip of the thermocouple on the rail screw, the rail rotates, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch from the ledge of the rail and the trip of the automatic switch. The electromagnetic release regulator is mounted to rotate the holder around its axis, decreasing or increasing the spring tension, it does this linearly, while the regulator has a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the spring force on its tension, the electromagnetic release anchor, when electromagnetic protection is triggered, overcomes the adjusted the force of the said spring is attracted to the magnetic circuit and acts on the ledge of the rail, turning it, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch, which releases the circuit breaker. EFFECT: provision of increased accuracy of adjustment of thermoelectronic releases of protective electric devices. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности выключателям автоматическим с расцепителями термоэлектромагнитного типа, предназначенными для защиты электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий.The utility model relates to electrical engineering, in particular, circuit breakers with thermal-electronic trip units, designed to protect electrical circuits from overload currents and short circuits.

Термоэлектромагнитный расцепитель предназначен для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий с возможностью регулировки уставки рабочего тока по отношению к номинальному току и регулировки уставки защиты от токов короткого замыкания по отношению к номинальному току.The thermoelectronic release is designed to protect electrical circuits from overloads and short circuits with the ability to adjust the operating current setting with respect to the rated current and adjusting the protection against short circuit currents with respect to the rated current.

Регулировка параметров настройки защиты электрической цепи от токов перегрузки и токов короткого замыкания на лицевой панели устройства позволяет персоналу без лишнего труда настроить защиту отходящей линии.Adjusting the settings for protecting the electrical circuit from overload currents and short circuit currents on the front panel of the device allows personnel to easily configure the protection of the outgoing line without too much difficulty.

Известен выключатель автоматический, в котором предусмотрена регулировка и отключение выключателя только при возникновении токов перегрузки (аномальных токов) и нет защиты от токов короткого замыкания с расцепителем (патент US 6 255 925 на изобретение, МПК Н01Н9/00, 2001.07.03). В отверстии крышки известного выключателя установлена круговая шкала, которая отображает и регулирует номинальный ток.A circuit breaker is known in which it is possible to adjust and trip the circuit breaker only when overload currents (abnormal currents) occur and there is no protection against short circuit currents with a trip unit (US Pat. No. 6,255,925 for invention, IPC H01N9 / 00, 2001.07.03). A dial is mounted in the opening of the lid of the known switch, which displays and regulates the rated current.

Также известен выключатель автоматический с узлом электромагнитной защиты, в крышке которого расположен регулировочный диск для установки тока для регулировки защиты от токов короткого замыкания (патент ЕР 3 208 824 на изобретение, МПК Н01Н71/74, 2017.08.23).An automatic switch with an electromagnetic protection unit is also known, in the cover of which there is an adjustment disk for setting current for adjusting protection against short-circuit currents (patent EP 3 208 824 for the invention, IPC Н01Н71 / 74, 2017.08.23).

В известных выключателях автоматических предусмотрена регулировка и отключение выключателя или только при возникновении токов перегрузки или только при возникновении токов короткого замыкания.In known automatic circuit breakers, it is possible to adjust and trip the circuit breaker either only when overload currents occur or only when short-circuit currents occur.

Из уровня техники известен выключатель автоматический с устройством термоэлектромагнитной защиты, (патент №2553283, Н01Н71/10, 2019.05.28), содержащим узел тепловой защиты и узел электромагнитной защиты, каждый из которых соответствует одному полюсу выключателя автоматического. The prior art circuit breaker with a device for thermoelectromagnetic protection, (patent No. 2553283, Н01Н71 / 10, 2019.05.28), comprising a thermal protection unit and an electromagnetic protection unit, each of which corresponds to one pole of the automatic switch.

Устройство термоэлектромагнитной защиты, включает в себя: крышку и основание, образующие корпус устройства термоэлектромагнитной защиты. На основании корпуса установлены: термобиметаллический расцепитель для защиты от перегрузки и электромагнитный расцепитель для защиты от короткого замыкания. The thermoelectromagnetic protection device includes: a cover and a base, which form the body of the thermo-electromagnetic protection device. On the base of the case are installed: thermo-bimetal release for protection against overload and electromagnetic release for protection against short circuit.

В крышке смонтированы расцепляющая планка, молот, узел теплового расцепителя и узел электромагнитного расцепителя. Молот является подвижным между нормальным рабочим положением и положением расцепления. При этом зацепляющая планка выполнена с выступом, один из которых взаимодействует с зацепляющим участком молота. A trip bar, a hammer, a thermal release unit and an electromagnetic release unit are mounted in the lid. The hammer is movable between normal operating position and disengaging position. In this case, the engaging bar is made with a protrusion, one of which interacts with the engaging section of the hammer.

При срабатывании устройства, защищающего от перегрузки, либо устройства, защищающего от короткого замыкания, зацепляющий участок молота перестает взаимодействовать с выступом расцепляющей планки и приводится в действие. Причем перемещение молота между нормальным рабочим положением и положением расцепления является поступательным перемещением.When the device protects against overload, or the device protects against short circuit, the engaging section of the hammer ceases to interact with the protrusion of the trip bar and is activated. Moreover, the movement of the hammer between the normal operating position and the disengagement position is a translational movement.

В известном выключателе расцепляющая планка имеет на верхней стороне три выступа, соответствующие трем фазам. Эти выступы обеспечены отверстиями, в которые ввинчиваются винты термической регулировки. Винты термической регулировки после сборки совмещаются с устройством защиты от перегрузки. Причем длина винтов может регулироваться, что приводит к изменению зазора между винтом термической регулировки и устройством защиты от перегрузки.In the known switch, the trip bar has on the upper side three protrusions corresponding to three phases. These protrusions are provided with holes in which thermal adjustment screws are screwed. The thermal adjustment screws after assembly are combined with the overload protection device. Moreover, the length of the screws can be adjusted, which leads to a change in the clearance between the thermal adjustment screw and the overload protection device.

Недостатком данного устройства является сложность регулировки защиты от перегрузки.The disadvantage of this device is the difficulty of adjusting the overload protection.

Технический результат - обеспечение повышения точности регулировки термоэлектромагнитных расцепителей защитных электрических аппаратов. The technical result is the provision of increasing the accuracy of the regulation of thermoelectronic releases of protective electrical devices.

Технический результат достигается за счет того, что в устройстве термоэлектромагнитной защиты выключателя автоматического, содержащем рейку с выступами, в которые ввинчены винты и держатель, установленные в корпусе для каждого из полюсов автоматического выключателя: узел тепловой защиты, включающий в себя регулятор теплового расцепителя, термоэлемент и вывод, и узел магнитной защиты, включающий в себя регулятор электромагнитного расцепителя, магнитопровод и якорь. Регулятор теплового расцепителя и регулятор электромагнитного расцепителя закреплены на корпусе посредством кронштейна. Новым является то, что регулятор теплового расцепителя в узле тепловой защиты, установлен таким образом, что при перемещении рейки вдоль ее оси уменьшается или увеличивается зазор между винтом рейки и рабочей поверхностью наконечника термоэлемента, имеющей криволинейную поверхность, кривизна которой определена зависимостью прогиба термоэлемента от тока, термоэлемент. При срабатывании тепловой защиты термоэлемент, изгибаясь, преодолевает регулируемый воздушный зазор, обеспечивает воздействие наконечника термоэлемента на винт рейки, рейка поворачивается, что приводит к срыву молоточкообразной защелки с выступа рейки и расцеплению выключателя автоматического. Регулятор электромагнитного расцепителя в узле электромагнитной защиты установлен с возможностью поворота держателя вокруг своей оси, уменьшая или увеличивая натяжение пружины, выполняет это линейно. Регулятор имеет криволинейную поверхность, кривизна которой определена зависимостью усилия пружины от ее растяжения. Якорь электромагнитного расцепителя, при срабатывании электромагнитной защиты, преодолевает отрегулированное усилие названной пружины, притягивается к магнитопроводу и воздействует на выступ рейки, поворачивая ее, что приводит к срыву молоточкообразной защелки, которая расцепляет автоматический выключатель.The technical result is achieved due to the fact that in the device of thermoelectronic protection of the circuit breaker, containing a rail with protrusions into which screws and a holder are installed, installed in the housing for each of the poles of the circuit breaker: thermal protection unit, including a thermal release regulator, thermocouple and the output, and the magnetic protection assembly, which includes an electromagnetic release regulator, a magnetic circuit and an anchor. The thermal release regulator and the electromagnetic release regulator are fixed to the housing via a bracket. What is new is that the thermal release regulator in the thermal protection unit is installed in such a way that when the rail moves along its axis, the gap between the rail screw and the working surface of the thermocouple tip having a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the thermocouple deflection on current, decreases or increases. thermocouple. When the thermal protection is triggered, the thermocouple, bending, overcomes the adjustable air gap, provides the impact of the thermocouple tip on the rail screw, the rail turns, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch from the ledge of the rail and the automatic circuit breaker trips. The electromagnetic release regulator in the electromagnetic protection unit is installed with the possibility of rotation of the holder around its axis, reducing or increasing the tension of the spring, it does this linearly. The regulator has a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the spring force on its tension. The electromagnetic release anchor, when electromagnetic protection is triggered, overcomes the regulated force of the named spring, is attracted to the magnetic circuit and acts on the ledge of the rail, turning it, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch, which releases the circuit breaker. Таким образом, за счет соответствующих регулировочных элементов возможно довольно точно настроить как тепловую, так и электромагнитную защиту выключателя автоматического, при этом при регулировке электромагнитной защиты, не изменяются временные пределы срабатывания по тепловой защите. Thus, due to the appropriate adjusting elements, it is possible to fine-tune both the thermal and electromagnetic protection of the circuit breaker automatically, while adjusting the electromagnetic protection, the time limits of the thermal protection response are not changed. Устройство поясняется следующими графическими материалами:The device is illustrated by the following graphic materials: На фиг. 1 – показан термоэлектромагнитный расцепитель вид спереди;In FIG. 1 - shows a thermoelectronic release front view; На фиг. 2 – показан термоэлектромагнитный расцепитель вид сзади;In FIG. 2 - shows a thermoelectronic release rear view; На фиг. 3 – показан узел тепловой защиты;In FIG. 3 - shows the thermal protection unit; На фиг. 4 – показан наконечник термоэлемента;In FIG. 4 - shows the tip of the thermocouple; На фиг. 5 – показан узел электромагнитной защиты;In FIG. 5 - shows the electromagnetic protection unit; На фиг. 6 – показан регулятор электромагнитного расцепителя.In FIG. 6 - shows the electromagnetic release regulator. Устройство термоэлектромагнитной защиты содержит корпус 1 и кронштейн 2, в которых размещены узлы тепловой и электромагнитной защиты для каждого из полюсов автоматического выключателя.The thermoelectromagnetic protection device comprises a housing 1 and a bracket 2, in which the nodes of thermal and electromagnetic protection are placed for each of the poles of the circuit breaker. Узел тепловой защиты состоит из регулятора теплового расцепителя 3, который перемещает рейку 4 вдоль оси рейки 5, размещенной в корпусе 1. В рейке 4 для каждого из полюсов автоматического выключателя имеется винт рейки 6. В корпусе 1 для каждого из полюсов автоматического выключателя расположен вывод 7, на котором закреплен термоэлемент 8 с наконечником термоэлемента 9, который имеет криволинейную поверхность 10. The thermal protection unit consists of a thermal release controller 3, which moves the rail 4 along the axis of the rail 5 located in the housing 1. In the rail 4 there is a rail 6 screw for each of the poles of the circuit breaker. Terminal 7 is located in the housing 1 for each of the poles of the circuit breaker on which the thermocouple 8 is fixed with the tip of the thermocouple 9, which has a curved surface 10. Узел электромагнитной защиты состоит из регулятора электромагнитного расцепителя 11, который имеет криволинейную поверхность 12 и перемещает держатель 13 вокруг своей оси. В корпусе 1 для каждого из полюсов автоматического выключателя расположен вывод 8, на котором закреплен магнитопровод 14, и якорь 15. Пружина 16 связана как с держателем 13, так и с якорем 15.The electromagnetic protection unit consists of an electromagnetic release controller 11, which has a curved surface 12 and moves the holder 13 around its axis. In the housing 1 for each of the poles of the circuit breaker there is a terminal 8, on which the magnetic circuit 14 is fixed, and the armature 15. The spring 16 is connected with both the holder 13 and the armature 15. При срабатывании тепловой или электромагнитной защиты происходит поворот рейки 4, что приводит к срыву молоточкообразной защелки 17, которая расцепляет автоматический выключатель.When thermal or electromagnetic protection is triggered, the rail 4 rotates, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch 17, which releases the circuit breaker. Устройство работает следующим образом.The device operates as follows. При прохождении электрического тока через вывод 7 выделяется энергия в виде тепла, термоэлемент 8 нагревается и изгибается в сторону с меньшим коэффициентом термического расширения. При превышении заданного значения силы тока изгиб термоэлемента 8 достигает величины, достаточной для того, чтобы наконечник термоэлемента 9 повернул рейку 4, что приводит к срыву молоточкообразной защелки 17, которая расцепляет автоматический выключатель, ударяя по его рейке.When an electric current passes through terminal 7, energy is released in the form of heat, the thermocouple 8 is heated and bent to the side with a lower coefficient of thermal expansion. When the specified value of the current is exceeded, the bending of the thermocouple 8 reaches a value sufficient for the tip of the thermocouple 9 to turn the rail 4, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch 17, which releases the circuit breaker, striking its rail. Для регулировки уставки рабочего тока необходимо вращать регулятор теплового расцепителя 3. Под его действием рейка 4 перемещается вдоль оси рейки 5 уменьшая или увеличивая зазор между винтом рейки 6 и наконечником термоэлемента 9. При различных значениях зазора узел тепловой защиты срабатывает при различных значениях токов перегрузки. За счет криволинейной поверхности наконечника термоэлемента 10, которая близка к зависимости прогиба термоэлемента 8 от тока, протекающего по выводу 7, удается довольно точно отрегулировать узел тепловой защиты.To adjust the setting of the operating current, it is necessary to rotate the regulator of the thermal release 3. Under its action, the rail 4 moves along the axis of the rail 5, decreasing or increasing the gap between the screw of the rail 6 and the tip of the thermocouple 9. At different values of the gap, the thermal protection unit responds at different values of overload currents. Due to the curved surface of the tip of the thermocouple 10, which is close to the dependence of the deflection of the thermocouple 8 on the current flowing through terminal 7, it is possible to fairly accurately adjust the thermal protection unit. При прохождении электрического тока через вывод 7 создается магнитодвижущая сила, обеспечивающая проведение магнитного потока через рабочий зазор между якорем 15 и магнитопроводом 14. При превышении заданного значения тока якорь 15 притягивается к магнитопроводу 14 преодолевая усилие пружины 16 и поворачивает рейку 4, что приводит к срыву молоточкообразной защелки 17, которая расцепляет автоматический выключатель, ударяя по его рейке.When electric current passes through terminal 7, a magnetomotive force is created that ensures magnetic flux through the working gap between the armature 15 and the magnetic core 14. When the current value is exceeded, the armature 15 is attracted to the magnetic core 14 overcoming the force of the spring 16 and turns the rail 4, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch 17, which releases the circuit breaker, striking on its rail. Для регулировки уставки защиты от токов короткого замыкания необходимо вращать регулятор электромагнитного расцепителя 11. Под его действием происходит поворот держателя 13 вокруг своей оси что приводит к уменьшению или увеличению натяжения пружины 16, которая также связана с якорем 15. При различных значениях натяжения пружины узел электромагнитной защиты срабатывает при различных значениях токов короткого замыкания. За счет криволинейной поверхности регулятора электромагнитного расцепителя 12, которая близка к зависимости усилия пружины 16, от ее растяжения, удается довольно точно отрегулировать узел электромагнитной защиты.To adjust the setting of protection against short-circuit currents, it is necessary to rotate the controller of the electromagnetic release 11. Under its action, the holder 13 rotates around its axis, which leads to a decrease or increase in the tension of the spring 16, which is also associated with the armature 15. At various values of the spring tension, the electromagnetic protection unit triggered at different values of short circuit currents. Due to the curved surface of the regulator of the electromagnetic release 12, which is close to the dependence of the force of the spring 16, on its stretching, it is possible to quite accurately adjust the electromagnetic protection unit. Таким образом, в предложенном устройстве термоэлектромагнитной защиты выключателя автоматического достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности регулировки узлов тепловой и электромагнитной защиты, что приводит к более надежной работе и уменьшает время настройки. Обеспечение повышения точности регулировки тепловой защиты достигается за счет криволинейной поверхности наконечника термоэлемента, которая близка к зависимости прогиба термоэлемента от тока, что влияет на величину регулируемого параметра – воздушного зазора между наконечником термоэлемента и винтом рейки. Обеспечение повышения точности регулировки электромагнитной защиты достигается за счет криволинейной поверхности регулятора, которая близка к зависимости регулируемого параметра – усилия пружины. Это обеспечивает повышение точности регулировки термоэлектромагнитных расцепителей выключателя автоматического, причем, при регулировке электромагнитной защиты, не изменяются временные пределы срабатывания по тепловой защите. Thus, in the proposed device of thermoelectromagnetic protection of the circuit breaker, the required technical result is achieved, which consists in increasing the accuracy of adjustment of the nodes of thermal and electromagnetic protection, which leads to more reliable operation and reduces the setup time. Ensuring increased accuracy of adjustment of thermal protection is achieved due to the curved surface of the thermocouple tip, which is close to the dependence of the thermocouple deflection on current, which affects the value of the adjustable parameter - the air gap between the thermocouple tip and the rail screw. Ensuring increased accuracy of adjustment of electromagnetic protection is achieved due to the curved surface of the regulator, which is close to the dependence of the adjustable parameter - the spring force. This provides an increase in the accuracy of adjustment of the thermoelectronic releases of the circuit breaker of the circuit breaker, and, when adjusting the electromagnetic protection, the response time limits for thermal protection do not change.

Claims

A device for thermoelectromagnetic protection of an automatic circuit breaker, comprising a rail with protrusions into which screws and a holder are installed that are installed in the housing for each of the poles of the circuit breaker, a thermal protection unit, including a thermal release regulator, a thermocouple and output, and a magnetic protection unit, including the regulator of the electromagnetic release, the magnetic circuit and the armature, while the regulator of the thermal release and the regulator of the electromagnetic release are fixed to the housing by means of an arm, characterized in that the regulator of the thermal release is installed so that when the rail moves along its axis, the gap between the rail screw decreases or increases the working surface of the tip of the thermocouple having a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the deflection of the thermocouple on the current, the thermocouple, when the thermal protection is triggered, bends, overcomes the adjustable air gap and provides an impact holding the thermocouple tip onto the rail screw, the rail rotates, which leads to the breakage of the hammer-shaped latch from the ledge of the rail and the automatic circuit breaker trips, and the electromagnetic release regulator is installed with the possibility of turning the holder around its axis, decreasing or increasing the spring tension does this linearly, while the regulator has a curved surface, the curvature of which is determined by the dependence of the spring force on its stretching, the electromagnetic release armature, when electromagnetic protection is triggered, overcomes the adjusted force of the said spring, is attracted to the magnetic circuit and acts on the ledge of the rail, turning it, which leads to the breakdown of the hammer-shaped latch, which disengages the automatic switch.