RU2047237C1

RU2047237C1 - Automatic switch

Info

Publication number: RU2047237C1
Authority: RU
Inventors: Е.Ф. Щербаков; В.М. Петров; Г.А. Андреев; А.Е. Баулин
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1992-09-28
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: insulation case is fitted with flange with holes for attachment of switch in fixed position, current conduit with thermal and electromagnetic protection and commutation contacts fabricated independent of each other and their leads anchored on insulation case. EFFECT: high reliability of operation of contactor, expanded functional capabilities of contactor and improved protection. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных электрических аппаратах. The invention relates to electrical engineering and can be used in low-voltage electrical apparatus.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении упрощения конструкции, удобства эксплуатации с высокой надежностью при воздействии на отключающийся валик другого коммутационного аппарата и расширении функциональных возможностей путем использования выключателя в различных электрических цепях. The present invention is aimed at solving the problem of providing a simplified design, ease of operation with high reliability when exposed to a switching roller of another switching apparatus and expanding the functionality by using a switch in various electrical circuits.

Известен автоматический выключатель, в котором используется при токах перегрузки тепловой расцепитель, при коротких замыканиях электромагнитный расцепитель [1]
Недостатком известного выключателя является значительное выделение тепла тепловым расцепителем при повышении номинальных токов и снижение точности срабатывания электромагнитного расцепителя из-за влияния сильных электромагнитных полей.A circuit breaker is known in which a thermal release is used for overload currents, and an electromagnetic release is used for short circuits [1]
A disadvantage of the known switch is a significant heat release by the thermal release when the rated currents increase and the accuracy of the electromagnetic release is reduced due to the influence of strong electromagnetic fields.

Известны также устройства, содержащие тепловую и электромагнитную защиту, включаемые через трансформатор тока и используемые в качестве расцепителей аварийного отключения в других коммутационных аппаратах, например в контакторах [2]
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа автоматический выключатель, содержащий изоляционный корпус, коммутирующий контакт, механизм свободного расцепления с подпружиненным штоком и толкателем, способным воздействовать на отключающий валик другого коммутационного аппарата, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой. Выключатель снабжен резьбовым цоколем или втычными контактами с штепсельной колодкой [3]
Недостатком прототипа с резьбовым цоколем является снижение надежности при использовании его в качестве расцепителя аварийного отключения из-за возможности неточной установки толкателя против флажка отключающего валика контактора. В прототипе с втычными контактами и штепсельной колодкой этот недостаток устранен, но сохранилось, как и у выключателя с резьбовым цоколем, неудобство замены выключателя из резьбовой или штепсельной колодки, обусловленное необходимостью перемещения выключателя либо на длину резьбовой части цоколя, либо на длину втычных контактов.Also known are devices containing thermal and electromagnetic protection, switched on via a current transformer and used as emergency trip releases in other switching devices, for example, contactors [2]
The closest in technical essence to the invention is a circuit breaker selected as a prototype, comprising an insulating casing, a switching contact, a free tripping mechanism with a spring-loaded rod and a pusher capable of acting on the disconnecting roller of another switching device, a current conductor with thermal and electromagnetic protection. The switch is equipped with a threaded socket or plug-in contacts with a plug [3]
The disadvantage of the prototype with a threaded base is a decrease in reliability when used as an emergency trip release device due to the possibility of inaccurate installation of the pusher against the flag of the contactor disconnecting roller. In the prototype with plug-in contacts and a plug block, this disadvantage was eliminated, but it remained, like a switch with a threaded base, the inconvenience of replacing a switch from a threaded or plug block, due to the need to move the switch either by the length of the threaded part of the base or by the length of the plug-in contacts.

Цель изобретения упрощение конструкции и повышение удобства эксплуатации выключателя при использовании его в качестве расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора при обеспечении высокой надежности срабатывания контактора путем установки выключателя в фиксированном положении, при котором толкатель четко попадает на отключающий валик контактора, расширение функциональных возможностей выключателя за счет использования его в различных электрических цепях. The purpose of the invention is to simplify the design and improve the ease of use of the circuit breaker when used as an emergency trip release device for another switching device, for example a contactor, while ensuring high reliability of the contactor operation by installing the circuit breaker in a fixed position, in which the pusher clearly hits the contactor breaking roller, expanding the circuit breaker due to its use in various electric circuits.

Для достижения поставленной цели автоматический выключатель содержит следующие общие существенные признаки, совокупность которых направлена на решение задачи упрощения конструкции и повышения удобства эксплуатации при обеспечении высокой надежности срабатывания другого коммутационного аппарата, а именно: изоляционный корпус, снабженный фланцем с отверстиями для крепления выключателя, замыкающий или размыкающий коммутирующий контакт или их сочетание с выводами на корпусе, механизм свободного расцепления с подпружиненным штоком и толкателем, способным воздействовать на отключающий валик другого коммутационного аппарата, токопровод с тепловой и электромагнитной защитой, снабженный выводами, закрепляемыми на изоляционном корпусе. To achieve this goal, the circuit breaker contains the following general essential features, the totality of which is aimed at solving the problem of simplifying the design and improving ease of use while ensuring high reliability of operation of another switching device, namely: an insulating casing equipped with a flange with holes for mounting the circuit breaker, closing or opening a switching contact or a combination thereof with terminals on the housing, a free trip mechanism with a spring-loaded stem, and a pusher capable of acting on the disconnecting roller of another switching apparatus, a conductive conductor with thermal and electromagnetic protection, equipped with leads fixed to an insulating casing.

Совокупность указанных общих существенных признаков направлена также на решение задачи расширения функциональных возможностей выключателя за счет использования его в различных электрических цепях. The totality of these common essential features is also aimed at solving the problem of expanding the functionality of the circuit breaker through its use in various electrical circuits.

По отношению к прототипу у предлагаемого выключателя имеются следующие отличительные признаки. Изоляционный корпус снабжен фланцем с отверстиями для крепления выключателя в фиксированном положении. Токопровод с тепловой и электромагнитной защитой и коммутирующий контакт выполнены не зависимыми друг от друга, а их выводы закреплены на изоляционном корпусе. Коммутирующий контакт выполнен размыкающим или замыкающим, а также возможно сочетание этих контактов или их увеличение. In relation to the prototype of the proposed switch has the following distinctive features. The insulating casing is equipped with a flange with holes for mounting the circuit breaker in a fixed position. The conductors with thermal and electromagnetic protection and switching contact are made independent of each other, and their conclusions are fixed on an insulating casing. The switching contact is made opening or closing, and a combination of these contacts or their increase is also possible.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует причинно-следственная связь. Наличие у изоляционного корпуса фланца с отверстиями позволяет осуществлять фиксированное крепление выключателя таким образом, чтобы толкатель находился под флажком отключающего валика другого аппарата, на который должен воздействовать автоматический выключатель, применяемый в качестве расцепителя аварийного отключения. При этом конструкция выключателя упрощается уменьшается количество деталей, а именно отпадает необходимость в резьбовом цоколе или втычных контактах в резьбовой или штепсельной колодках, уменьшаются габариты выключателя, повышается удобство эксплуатации нет необходимости резервировать пространство, обусловленное перемещением выключателя на длину резьбовой части цоколя или на длину втычных контактов при замене выключателя. Для замены включателя достаточно отвернуть винты крепления. Расширяются функциональные возможности выключателя за счет использования его в различных электрических цепях выключатель может использоваться в качестве расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора, многоамперного автоматического выключателя за счет воздействия толкателя на отключающий валик другого аппарата. При этом предлагаемый автоматический выключатель может включаться в цепь трансформатора тока своим токопроводом, а коммутирующий контакт может использоваться в цепях сигнализации. Выключатель может включаться также в цепь управления, например, с напряжением 220 В. При этом размыкающий контакт должен быть последовательно соединен с токопроводом. Соединение может быть выполнено как в условиях эксплуатации, так и в условиях производства. При таком же соединении токопровода и размыкающего контакта автоматический выключатель может быть использован для защиты бытовых электрических сетей и установок. Предлагаемый автоматический выключатель может быть использован в цепях релейной защиты как максимальное токовое реле, если токопровод включить в цепь трансформатора тока, а коммутирующие контакты использовать для управления промежуточными реле. Between the distinguishing features and the purpose of the invention there is a causal relationship. The presence of a flange with holes in the insulating casing allows the circuit breaker to be fixedly fixed so that the pusher is under the flag of the disconnecting roller of another apparatus, which should be affected by a circuit breaker used as an emergency trip release. At the same time, the design of the circuit breaker simplifies the number of parts, namely, there is no need for a threaded base or plug-in contacts in a threaded or plug-in socket, the dimensions of the circuit breaker are reduced, the operating convenience is increased, there is no need to reserve space due to the movement of the circuit breaker by the length of the threaded portion of the base or by the length of plug-in contacts when replacing the switch. To replace the switch, just unscrew the fastening screws. The functionality of the circuit breaker is expanded due to its use in various electrical circuits, the circuit breaker can be used as an emergency trip release device for another switching device, for example, a contactor, a multi-amp circuit breaker due to the action of the pusher on the disconnecting roller of another device. In this case, the proposed circuit breaker can be connected to the current transformer circuit with its current lead, and the switching contact can be used in signaling circuits. The switch can also be connected to the control circuit, for example, with a voltage of 220 V. In this case, the opening contact must be connected in series with the current lead. The connection can be made both in operating conditions and in production conditions. With the same connection of the current lead and the NC contact, the circuit breaker can be used to protect household electrical networks and installations. The proposed circuit breaker can be used in relay protection circuits as a maximum current relay, if the current lead is included in the current transformer circuit, and the switching contacts are used to control intermediate relays.

Для осуществления автоматического выключателя с указанными отличительными признаками не требуется дополнительного оборудования. To implement a circuit breaker with the indicated distinguishing features, no additional equipment is required.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность известных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна на уровне техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, the totality of the known features characterizing the essence of the invention is not known at the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

По мнению авторов, сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемых технический результат новое свойство объекта совокупность признаков, которые отличают от прототипа предлагаемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the essence of the invention does not follow explicitly from the prior art for a specialist, since the above effect on the resulting technical result does not reveal a new property of the object, a set of features that distinguish the present invention from the prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion "inventive step".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть использована в низковольтных аппаратах, в частности в автоматических выключателях с получением технического результата, заключающегося в фиксированном креплении выключателя под флажком отключающего валика другого коммутационного аппарата, что обуславливает обеспечение достижения поставленной цели упрощение конструкции и повышение удобства эксплуатации выключателя и расширение его функциональных возможностей, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The set of essential features characterizing the essence of the invention can be used in low-voltage devices, in particular in circuit breakers to obtain a technical result, which consists in the fixed mounting of the switch under the flag of the disconnecting roller of another switching device, which determines the achievement of the goal simplification of design and increase ease of use circuit breaker and the extension of its functionality, which allows us to conclude the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется приведенным чертежом, на котором показан выключатель с размыкающим и замыкающим коммутирующими контактами. The invention is illustrated by the drawing, which shows a switch with opening and closing switching contacts.

Автоматический выключатель содержит изоляционный корпус 1, который снабжен фланцем 2 с отверстиями для крепления выключателя, размыкающий контакт 3 с выводами 4 и 4', замыкающий контакт 5 с выводами 6 и 6'. Коммутирующие контакты 3 и 5 расположены на подпружиненном пружиной 7 штоке 8. На перегородке 9 установлены кронштейны 10, в прорезях которых может перемещаться ось рычага 11, расположенного на штоке 8. На токопроводе 12, имеющем выводы 13 и 13', расположены тепловая защита 14 и электромагнитная защита 15. На рычаге 11 имеется толкатель 16. The circuit breaker contains an insulating housing 1, which is equipped with a flange 2 with holes for mounting the switch, opening contact 3 with terminals 4 and 4 ', making contact 5 with terminals 6 and 6'. The switching contacts 3 and 5 are located on the rod 8 spring-loaded by the spring 7. Brackets 10 are installed on the partition 9, in the slots of which the axis of the lever 11 located on the rod 8 can be moved. Thermal protection 14 and 14 are located on the current lead 12 having the terminals 13 and 13 ' electromagnetic protection 15. On the lever 11 there is a pusher 16.

Предлагаемый автоматический выключатель выполняет роль расцепителя аварийного отключения другого коммутационного аппарата, например контактора с защелкой, воздействуя толкателем 16 на отключающий валик контактора при срабатывании тепловой 14 или электромагнитной 15 защиты. Выводы 13 и 13' токопровода 12 при этом присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора тока, включенного на участке сети, коммутируемом контактором. Коммутирующие контакты 3 и 5 могут использоваться в целях сигнализации. The proposed circuit breaker acts as an emergency trip release device for another switching device, for example, a contactor with a latch, acting by a pusher 16 on the disconnecting roller of the contactor when thermal 14 or electromagnetic 15 protection is triggered. Conclusions 13 and 13 'of the current lead 12 are connected to the secondary winding of the current transformer included in the network section switched by the contactor. Switching contacts 3 and 5 can be used for signaling purposes.

Выводы токопровода 12 и коммутирующих контактов 3 и 5 выполнены не зависимыми друг от друга, закрепляемыми на изоляционном корпусе 1. Выключатель может иметь один коммутирующий контакт, размыкающий или замыкающий, их сочетание или несколько размыкающих или замыкающих контактов. The conclusions of the current lead 12 and the switching contacts 3 and 5 are made independent of each other, fixed on the insulating housing 1. The switch may have one switching contact, opening or closing, their combination or several opening or closing contacts.

При использовании автоматического выключателя в цепях контактора с удерживающей катушкой выводы 13 и 13' токопровода 12 присоединяются ко вторичной обмотке трансформатора тока, а размыкающий контакт 3 используется в качестве вспомогательного контакта, включаемого в цепь катушки контактора. When using a circuit breaker in the circuits of a contactor with a holding coil, the terminals 13 and 13 'of the current lead 12 are connected to the secondary winding of the current transformer, and the opening contact 3 is used as an auxiliary contact included in the circuit of the contactor coil.

Автоматический выключатель может использоваться в качестве максимального реле тока в цепях релейной защиты и автоматики. При этом токопровод 12 включается во вторичную обмотку трансформатора тока, а размыкающий контакт 3 или замыкающий контакт 5 используется для включения промежуточных или исполнительных реле или цепей сигнализации. The circuit breaker can be used as a maximum current relay in the relay protection and automation circuits. In this case, the current lead 12 is included in the secondary winding of the current transformer, and the opening contact 3 or the making contact 5 is used to turn on the intermediate or actuating relays or signaling circuits.

Автоматический выключатель может использоваться в качестве защитного аппарата в бытовых электроустановках, а также в цепях управления. При этом один вывод токопровода и один вывод размыкающего контакта, например 13' и 4', должны быть соединены между собой перемычкой, а к другим выводам присоединяется источник питания (вывод 13) и нагрузка (вывод 4). The circuit breaker can be used as a protective device in domestic electrical installations, as well as in control circuits. In this case, one terminal of the current lead and one terminal of the NC contact, for example 13 'and 4', must be connected by a jumper, and the power source (terminal 13) and the load (terminal 4) are connected to the other terminals.

Для проверки работы коммутирующих контактов выключатель имеет кнопку 17. To check the operation of the switching contacts, the switch has a button 17.

В процессе работы ток вторичной обмотки трансформатора тока, включенного в защищаемую цепь, протекает по токопроводу 12 с тепловой защитой 14 и электромагнитной защитой 15. In the process, the current of the secondary winding of the current transformer included in the protected circuit flows through the conductor 12 with thermal protection 14 and electromagnetic protection 15.

При перегрузке в защищаемой цепи в токопроводе 12 автоматического выключателя появляется ток перегрузки в соответствии с коэффициентом трансформации трансформатора тока. При этом срабатывает тепловая защита 14, освобождая рычаг 11, который под действием пружины 7 и штока 8 выталкивает толкатель 16. Толкатель 16 ударяет по флажку отключающего валика (на чертеже не показан) другого коммутационного аппарата (контактора), осуществляя его отключение. Поврежденный участок защищаемой сети отключается от сети. When overload in the protected circuit in the current path 12 of the circuit breaker appears overload current in accordance with the transformation ratio of the current transformer. In this case, the thermal protection 14 is activated, releasing the lever 11, which, under the action of the spring 7 and the rod 8, pushes the pusher 16. The pusher 16 hits the flag of the disconnecting roller (not shown) of another switching device (contactor), disconnecting it. The damaged part of the protected network is disconnected from the network.

При коротком замыкании срабатывает электромагнитная защита 15, при этом освобождается рычаг 11, который перемещается вместе с осью в пазах кронштейнов 10. Рычаг 11 под действием пружины 7 и штока 8 выталкивает толкатель 16, контактор отключается. Коммутирующие контакты, изменяющие при срабатывании защит свое коммутационное положение при перемещении штока 8, могут использоваться в цепях сигнализации. In the event of a short circuit, the electromagnetic protection 15 is activated, the lever 11 is released, which moves together with the axis in the grooves of the brackets 10. The lever 11 pushes the pusher 16 under the action of the spring 7 and the rod 8, the contactor is disconnected. Switching contacts, changing when the protection is activated, their switching position when moving the rod 8, can be used in alarm circuits.

Надежность попадания толкателя 16 на флажок отключающего валика контактора обеспечивается за счет фиксированного крепления корпуса 1 с фланцем. Наличие фланца на корпусе не только упрощает конструкцию выключателя, но и повышает удобство его замены в процессе эксплуатации. The reliability of the hit of the pusher 16 on the flag of the disconnecting roller of the contactor is ensured by the fixed mounting of the housing 1 with the flange. The presence of a flange on the housing not only simplifies the design of the circuit breaker, but also increases the convenience of its replacement during operation.

Если автоматический выключатель используется в качестве расцепителя аварийного отключения в контакторе с удерживающей катушкой или в качестве максимального реле тока, то при изменении тока во вторичной обмотке трансформатора при перегрузке или коротком замыкании в защищаемой цепи произойдет срабатывание тепловой или электромагнитной защиты и при перемещении штока 8 под действием пружины 7 коммутирующие контакты изменят свое положение. Размыкающий контакт 3, включенный в цепь катушки контактора, отключит ее. Поврежденный участок сети отключается от сети. Коммутирующие контакты 3 и 5 могут выключить или отключить промежуточные или исполнительные реле в цепях релейной защиты и автоматики. If the circuit breaker is used as an emergency trip release in a contactor with a holding coil or as a maximum current relay, then when the current in the secondary winding of the transformer changes during overload or short circuit in the protected circuit, thermal or electromagnetic protection will trigger and when rod 8 is moved under the action spring 7 switching contacts will change their position. NC contact 3 included in the contactor coil circuit will disconnect it. A damaged part of the network is disconnected from the network. Switching contacts 3 and 5 can turn on or off the intermediate or executive relays in the relay protection and automation circuits.

При использовании автоматического выключателя в бытовых установках или цепях управления размыкаемый контакт 3 соединятся последовательно с токопроводом. При перегрузке или коротком замыкании срабатывают тепловая или электромагнитная защита, при этом происходит размыкание размыкающего контакта и защищаемый участок отключается от сети. When using a circuit breaker in domestic installations or control circuits, NC 3 is connected in series with the current lead. In case of overload or short circuit, thermal or electromagnetic protection is triggered, at the same time the opening contact opens and the protected section is disconnected from the network.

Проверка работы коммутирующих контактов может быть осуществлена нажатием на кнопку 17. Checking the operation of the switching contacts can be carried out by pressing the button 17.

После устранения неисправности в сети автоматический выключатель возвращается в исходное состояние нажатием на толкатель 16. After eliminating the malfunction in the network, the circuit breaker returns to its original state by pressing the pusher 16.

Как показали результаты опытной проверки при использовании автоматического выключателя обеспечивается достижение следующих показателей: упрощается конструкция выключателя при обеспечении высокой надежности срабатывания контактора, в котором выключатель используется в качестве расцепителя аварийного отключения, расширяются функциональные возможности контактора, придавая ему способности защитного аппарата, расширяются функциональные возможности автоматического выключателя за счет использования его в различных электрических цепях. As the results of a pilot test showed when using a circuit breaker, the following indicators are achieved: the design of the circuit breaker is simplified while ensuring high reliability of the contactor, in which the circuit breaker is used as an emergency trip release, the functionality of the contactor is expanded, giving it the capabilities of a protective device, the functionality of the circuit breaker is expanded due to its use in various electric circuits pyah.

Предлагаемый автоматический выключатель в связи с достижением новых показателей представляет значительный интерес для народного хозяйства. Выключатель не оказывает отрицательного воздействия на здоровье людей и состояние окружающей среды. The proposed circuit breaker in connection with the achievement of new indicators is of significant interest to the national economy. The switch does not adversely affect human health and the environment.

Claims

1. AUTOMATIC CIRCUIT BREAKER, comprising an insulating casing, a switching contact element, a free trip mechanism with a spring-loaded rod and a pusher capable of acting on the disconnecting roller of another switching device, a current conductor with thermal and electromagnetic protection, characterized in that the casing is equipped with a flange with holes for mounting, the switching contact element is electrically independent of the current lead, and the conclusions of the switching contact element and the current lead are fixed to the insulation rated housing.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the switching contact element is made disconnecting.

3. The switch according to claim 1, characterized in that the switching contact element is made closing.

4. The switch according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the switching contact element is made in the form of a combination of opening and closing contacts.