RU2107967C1

RU2107967C1 - Automatic circuit breaker

Info

Publication number: RU2107967C1
Application number: RU96120573A
Authority: RU
Inventors: В.А. Верихов; Г.Н. Романова; В.С. Щербаков; В.Д. Дементьев
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Контактор"
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 1998-03-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; short-circuit protection of electric circuits. SUBSTANCE: circuit breaker has insulating case as well as fixed contacts, movable contacts rigidly joined together on main insulating shaft for rotary motion, at least one overcurrent release, trip-free mechanism, arc-control chambers; all these components are provided in each pole of circuit breaker. Disconnecting rack has flat and cylindrical springs secured on clamp rigidly coupled with transfer gear; clamp is provided with additional member in the form of lip to prevent firing of cylindrical spring. EFFECT: improved safety in operation. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическим выключателям для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках. The invention relates to electrical engineering, namely to circuit breakers for conducting current in normal mode and disconnecting current during short circuits and overloads.

Известен выключатель автоматический [1], содержащий изоляционный корпус, контактную систему, включающую в себя подвижные и неподвижные контакты, максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий корпус, расцепляющий рычаг, защелку, отключающую рейку, рукоятку, по крайней мере одну главную пружину, два звена, шарнирно соединенных друг с другом, при этом одно из звеньев шарнирно соединено с расцепляющим рычагом, а другое с подвижными контактами, и упор, ограничивающий перемещение упомянутых звеньев. Нажатие на контактах создается пружиной, расположенной на оси, установленной с возможностью свободного хода на контактодержателях. A known automatic switch [1], comprising an insulating housing, a contact system including movable and fixed contacts, a maximum current release, a free trip mechanism, comprising a housing releasing a lever, a latch that disconnects a rail, a handle, at least one main spring, two links pivotally connected to each other, while one of the links is pivotally connected to the release lever, and the other with movable contacts, and an emphasis restricting the movement of the mentioned links. Pressing on the contacts is created by a spring located on the axis, installed with the possibility of free movement on the contact holders.

Однако в таком устройстве существует возможность отжига пружины при токах короткого замыкания (далее токов КЗ) и невозможность создания нормального контактного нажатия подвижного контакта при уменьшении напайки по толщине вследствие воздействия токов КЗ. However, in such a device, it is possible to anneal the spring at short-circuit currents (hereinafter short-circuit currents) and the inability to create a normal contact pressing of the movable contact with a decrease in thickness soldering due to the effect of short-circuit currents.

Кроме того, отключающая рейка не имеет достаточной защиты от теплового воздействия при токах КЗ. In addition, the trip rail does not have sufficient protection against thermal effects at short-circuit currents.

Известен также выключатель автоматический [2], содержащий изоляционный корпус, состоящий из основания и крышки, в каждом полюсе неподвижные контакты, закрепленные на основании, подвижные контакты на контактодержателях, жестко соединенных между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий рукоятку, как минимум одну главную пружину и систему рычагов в виде передаточно-рычажного механизма, соединенного с одной стороны с контактодержателями и посредством отключающей рейки связанного с максимальными расцепителями, дугогасительные камеры, установленные в каждом полюсе выключателя, а для создания контактного нажатия между подвижным и неподвижным контактами между контактодержателем и подвижным контактом установлена пружина, фиксируемая на контактодержателе посредством колпачка, а отключающая рейка удерживается плоской и цилиндрической пружинами, закрепленными на скобе в виде пластины, изогнутой в виде колена. A circuit breaker [2] is also known, comprising an insulating housing consisting of a base and a cover, in each pole fixed contacts fixed to the base, movable contacts on contact holders rigidly interconnected on an insulating main shaft with the possibility of rotation, at least one maximum release current, a free trip mechanism comprising a handle, at least one main spring and a lever system in the form of a gear-lever mechanism connected to the contact encoder on one side arcing chambers connected to the maximum releases, arcing chambers installed in each pole of the circuit breaker, and to create contact pressing between the movable and fixed contacts between the contact holder and the movable contact, a spring is fixed that is fixed to the contact holder by means of a cap, and the disconnecting rail is held flat and cylindrical springs mounted on a bracket in the form of a plate bent in the form of a knee.

Однако в таком устройстве цилиндрическая пружина также не защищена от тепловых воздействий, а колпачок не позволяет использовать более мощные пружины, обеспечивающие необходимое и достаточное контактное нажатие. Отключающая рейка также не имеет достаточной защиты от теплового воздействия при токах КЗ. However, in such a device, the coil spring is also not protected from thermal effects, and the cap does not allow the use of more powerful springs, providing the necessary and sufficient contact pressure. The trip rail also does not have sufficient protection against thermal effects at short-circuit currents.

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение отключающей способности путем защиты от отжига пружин выключателя автоматического, подверженных тепловому воздействию, а также обеспечение необходимого контактного нажатия при многократном использовании выключателя при токах КЗ. The technical problem solved by this invention is to increase the breaking capacity by protecting against annealing of the circuit breaker springs subject to thermal effects, as well as providing the necessary contact pressing when the switch is used repeatedly at short-circuit currents.

Для решения указанной технической задачи в выключателе автоматическом, содержащем изоляционный корпус, в каждом полюсе дугогасительные камеры, неподвижные контакты, закрепленные в корпусе, подвижные контакты на контактодержателях, жестко соединенных между собой на изоляционном главном валу с возможностью вращения, как минимум один максимальный расцепитель тока, механизм свободного расцепления, содержащий рукоятку, как минимум одну главную пружину и систему рычагов в виде передаточно-рычажного механизма, соединенного с одной стороны с контактодержателями и с другой стороны посредством отключающей рейки связанного с максимальными расцепителями, между подвижным контактом и контактодержателем установлена пружина с фиксацией в контактодержателе, отключающая рейка снабжена плоской и цилиндрической пружинами, закрепленными на скобе, жестко связанной с передаточно-рычажным механизмом, причем скоба имеет дополнительный элемент, выполненный за одно целое с телом скобы, в виде козырька, расположенного в плоскости, перпендикулярной основной части скобы, и превышающего по величине длину цилиндрической пружины. To solve the specified technical problem in an automatic switch containing an insulating casing, in each pole arcing chambers, fixed contacts fixed in the casing, movable contacts on contact holders, rigidly interconnected on an insulating main shaft with the possibility of rotation, at least one maximum current release, a free trip mechanism comprising a handle, at least one main spring and a lever system in the form of a gear-lever mechanism connected to one side with contact holders and, on the other hand, by means of a trip rail connected to maximum releases, a spring is fixed between the movable contact and the contact carrier in the contact carrier, the trip rail is equipped with flat and cylindrical springs mounted on a bracket rigidly connected to the gear-lever mechanism, and the bracket has an additional an element made in one piece with the body of the bracket, in the form of a visor located in a plane perpendicular to the main part of the bracket, and exceeding n largest length of the coil spring.

На пружину между подвижным контактом и контактодержателем, установленную на втулку в виде цилиндра с тремя переходами, один из которых является направляющей для пружины, другой с фиксацией в контактодержателе, надета изоляционная трубка. An insulating tube is put on the spring between the movable contact and the contact holder installed on the sleeve in the form of a cylinder with three transitions, one of which is a guide for the spring, the other with fixation in the contact holder.

Именно выполнение скобы с дополнительным элементом - козырьком, позволило защитить от отжига при токах КЗ цилиндрическую пружину отключающей рейки, что позволило выключатель автоматический использовать многократно после токов КЗ. It was the implementation of the bracket with an additional element - a visor that made it possible to protect the cylindrical spring of the tripping rail from annealing at short-circuit currents, which allowed the automatic switch to be used repeatedly after short-circuit currents.

Установка пружины между подвижным контактом и контактодержателем на втулку с тремя переходами обеспечило возможность использования более массивной пружины, обеспечивая надежное контактное нажатие даже после многократного использования после токов КЗ. The installation of a spring between the movable contact and the contact holder on the sleeve with three transitions made it possible to use a more massive spring, providing reliable contact pressing even after repeated use after short-circuit currents.

Установка изоляционной трубки на эту пружину предотвращает ее от отжига. Installing an insulating tube on this spring prevents it from annealing.

На фиг. 1 изображен выключатель автоматический в положении "Включено", общий вид; на фиг. 2 - выключатель автоматический в положении "Отключено автоматически", общий вид; на фиг. 3 - главный вид втулки с тремя переходами; на фиг.4. - главный вид скобы в сборе с пружинами и отключающей рейкой; на фиг. 5 - скоба, вид снизу. In FIG. 1 shows an automatic switch in the "On" position, general view; in FIG. 2 - automatic switch in the "Disconnected automatically" position, general view; in FIG. 3 - the main view of the sleeve with three transitions; figure 4. - the main view of the bracket assembly with springs and a trip rail; in FIG. 5 - bracket, bottom view.

Выключатель автоматический содержит изоляционный корпус 1, имеющий внутри перегородки (не показаны), отделяющие каждый полюс друг от друга, в каждом полюсе подвижные контакты 2 и неподвижные контакты 3, закрепленные в корпусе, в каждом полюсе дугогасительные камеры 4, изоляционные перегородки 5, электромагнитный максимальный расцепитель тока 6. Выключатель имеет отключающую рейку 7, защелку 8 и механизм свободного расцепления 9 в виде системы рычагов передаточно-рычажного механизма. The circuit breaker contains an insulating housing 1, having inside the partitions (not shown) separating each pole from each other, movable contacts 2 and fixed contacts 3 fixed in the housing in each pole, arcing chambers 4 in each pole, insulation baffles 5, maximum electromagnetic current release 6. The switch has a trip rail 7, a latch 8 and a free trip mechanism 9 in the form of a lever system of the transmission-lever mechanism.

Подвижные контакты 2 каждого полюса жестко соединены между собой на изоляционном главном валу 10. Тепловой максимальный расцепитель 11, неподвижно соединенный с подвижными контактами 2, таким образом также закреплен на изоляционном главном валу 10. The movable contacts 2 of each pole are rigidly interconnected on the insulating main shaft 10. The thermal maximum release 11, fixedly connected to the movable contacts 2, is thus also fixed on the insulating main shaft 10.

Каждый подвижный контакт 2 представляет собой непосредственно контакт 12, закрепленный в контактодержателе 13 посредством скобы 14 и валика 15. Таким образов подвижные контакты 2 жестко соединены между собой на изоляционном главном валу 10 посредством контактодержателей 13. Each movable contact 2 is a direct contact 12 fixed in the contact holder 13 by means of the bracket 14 and the roller 15. Thus, the movable contacts 2 are rigidly interconnected on the insulating main shaft 10 by means of the contact holders 13.

Для создания контактного нажатия между подвижным контактом 2 и неподвижным контактом 3 между контактодержателем 13 и подвижным контактом 2 установлена пружина 16. Для фиксации пружины 16 на контактодержателе 13 установлена втулка 17. Для предохранения пружины 16 от отжига на нее установлена изоляционная трубка 18 из термостойкого материала. To create a contact pressing between the movable contact 2 and the fixed contact 3 between the contact holder 13 and the movable contact 2, a spring 16 is installed. To fix the spring 16, a sleeve 17 is installed on the contact holder 13. To protect the spring 16 from annealing, an insulating tube 18 made of heat-resistant material is installed on it.

Втулка 17 представляет из себя цилиндр, выполненный как одно целое, с тремя переходами 19 - 21, переход 19 служит направляющей для пружины 16, переходы 20 и 21 - для фиксации втулки 17 в контактодержателе 13. Использование этой втулки 17 позволило обеспечить контактное нажатие, необходимое и достаточное для работы выключателя после отключения токов короткого замыкания (далее токов КЗ), т. е. позволило увеличить контактное нажатие посредством увеличения диаметра пружины 16. The sleeve 17 is a cylinder, made as a whole, with three transitions 19 - 21, the transition 19 serves as a guide for the spring 16, the transitions 20 and 21 for fixing the sleeve 17 in the contact holder 13. Using this sleeve 17 made it possible to provide contact pressing necessary and sufficient for the circuit breaker to work after disconnecting short circuit currents (hereinafter short-circuit currents), i.e., it allowed to increase contact pressing by increasing the diameter of the spring 16.

При работе устройства в режиме короткого замыкания напайка 22 (по ГОСТ ее толщина 2 мм в данном выключателе) при неоднократном отключении после токов КЗ уменьшается по толщине, т. е. происходит ее износ за счет расплавления, вызванного воздействием электрической дуги, возникающей после размыкания подвижного 2 и неподвижного 3 контактов. В связи с этим для обеспечения необходимого и достаточного контакта между подвижным 2 и неподвижным 3 контактами появится необходимость увеличения усилий пружины. Штампованный колпачок, используемый в прототипе, не позволял увеличить это нажатие. When the device is operating in short circuit mode, soldering 22 (according to GOST its thickness is 2 mm in this circuit breaker), when it is repeatedly turned off after short-circuit currents, it decreases in thickness, i.e., it deteriorates due to melting caused by the action of an electric arc that occurs after the movable opens 2 and still 3 pins. In this regard, to ensure the necessary and sufficient contact between the movable 2 and the stationary 3 contacts, it will be necessary to increase the force of the spring. The stamped cap used in the prototype did not allow to increase this pressure.

Механизм свободного расцепления 9 состоит из пластины 23, укрепленной на контактодержателе 13, соединенной со звеном 24, которое подвижно закреплено на рычаге 25 посредством стержня 26. Пластина 23 соединена со звеном 24 посредством шарнира 27, на котором укреплены главные пружины 28, закрепленные на каркасе 29. The free trip mechanism 9 consists of a plate 23 mounted on a contact carrier 13 connected to a link 24, which is movably fixed to a lever 25 by a rod 26. The plate 23 is connected to a link 24 by a hinge 27 on which main springs 28 are fixed, mounted on a frame 29 .

Рычаг 25 соединен подвижно с защелкой 8, входящей в зацепление с отключающей рейкой 7 выключателя. The lever 25 is movably connected to the latch 8, which engages with the trip rail 7 of the switch.

Отключающая рейка 7 установлена в пазах щек 30 и удерживается плоской пружиной 31 и цилиндрической пружиной 32, закрепленными на скобе 33. Скоба 33 укреплена в щеках 30 посредством винта 34. Цилиндрическая пружина 32 служит для обеспечения нажатия на отключающую рейку выключателя. The trip rail 7 is installed in the grooves of the cheeks 30 and is held by a flat spring 31 and a coil spring 32 fixed to the bracket 33. The bracket 33 is mounted in the cheeks 30 by a screw 34. The coil spring 32 serves to press the trip rail of the switch.

Для обеспечения ликвидации непроизвольных отключений (за счет вибрации, механических нагрузок) необходимо обеспечить постоянное усилие на отключающие рейки 7, что и обеспечивается цилиндрической пружиной 32. To ensure the elimination of involuntary shutdowns (due to vibration, mechanical stress), it is necessary to provide a constant force on the trip rails 7, which is provided by a coil spring 32.

Скоба 33 имеет сложную конфигурацию. Основная часть скобы 33 выполнена в виде пластины, изогнутой в виде колена, и имеет назначение обеспечивать заданную величину зацепления защелки 8 и отключающей рейки 7, что и обеспечивается плоской пружиной 31 и цилиндрической пружиной 32. Регулировать ход отключающей рейки 7 допускается дополнительным изгибом скобы 33 в колене (аналогично решена эта задача и в прототипе). The bracket 33 has a complex configuration. The main part of the bracket 33 is made in the form of a plate bent in the form of a knee, and has the purpose of providing a predetermined amount of engagement of the latch 8 and the trip bar 7, which is provided by a flat spring 31 and a coil spring 32. The stroke of the trip bar 7 can be adjusted by an additional bend of the bracket 33 knee (similarly solved this problem in the prototype).

Однако в режиме токов КЗ происходило пережигание цилиндрической пружины 32 за счет концентрации высокой температуры, что приводит к выходу из строя выключателя в целом. Это может происходить не при первом цикле (после возникновения токов КЗ), а при втором или третьем. However, in the mode of short-circuit currents, the coil spring 32 was burned due to the concentration of high temperature, which leads to failure of the circuit breaker as a whole. This can happen not at the first cycle (after the occurrence of short-circuit currents), but at the second or third.

Для обеспечения надежности работы устройства (обеспечения многократности использования выключателя после токов КЗ) путем экранирования цилиндрической пружины 32 конструкция скобы 33 выполнена с дополнительным элементом (выполненным за одно целое с телом скобы 33) в виде козырька 35, расположенного в плоскости, перпендикулярной основной части скобы 33, и превышающего по высоте длину цилиндрической пружины 32. Таким образом, предотвращается пережигание цилиндрической пружины 32 при многократном использовании выключателя при токах КЗ. Взведение выключателя осуществляется с помощью рукоятки З6. Проведение тока осуществляется от неподвижного контакта 3 на подвижный контакт 2, затем через гибкое соединение 37 на токоведущие шины (не показаны). To ensure the reliability of the device (to ensure the multiple use of the circuit breaker after short-circuit currents) by shielding the coil spring 32, the design of the bracket 33 is made with an additional element (made integrally with the body of the bracket 33) in the form of a visor 35 located in a plane perpendicular to the main part of the bracket 33 , and exceeding the height of the length of the coil spring 32. Thus, the burning of the coil spring 32 is prevented when the switch is repeatedly used at short-circuit currents. The cocking of the switch is carried out using the handle Z6. The current is carried out from the fixed contact 3 to the movable contact 2, then through a flexible connection 37 to live busbars (not shown).

Работа выключателя. The operation of the switch.

1) Для взвода выключателя рукоятку 36 перемещают в направлении знака "0" (не показан) до упора, при этом происходит зацепление защелки 8 за отключающую рейку 7. 1) To cock the switch, the handle 36 is moved in the direction of the sign "0" (not shown) until it stops, while the latch 8 is engaged in the disconnecting rail 7.

2) Чтобы произошло включение выключателя, перемещают рукоятку 36, укрепленную на каркасе 29, с закрепленными на нем главными пружинами 28 в направлении знака "1" до упора (фиг. 1). При этом пластина 23 и звено 24, закрепленные на шарнире 27, поворачиваются и приводят в движение подвижный контакт 2, укрепленный на пластине 23 и скобе 14, до соприкосновения с неподвижным контактом 3 (фиг. 1). 2) In order for the switch to turn on, move the handle 36, mounted on the frame 29, with the main springs 28 fixed on it in the direction of the sign "1" until it stops (Fig. 1). In this case, the plate 23 and the link 24, mounted on the hinge 27, rotate and set in motion the movable contact 2, mounted on the plate 23 and the bracket 14, until it contacts the stationary contact 3 (Fig. 1).

Включенный выключатель автоматический в нормальном режиме длительно проводит ток в защищаемой цепи (неподвижный контакт 3, подвижный контакт 2, гибкое соединение 37, токоведущие шины). The on-off circuit breaker, in normal mode, conducts current for a long time in the protected circuit (fixed contact 3, movable contact 2, flexible connection 37, live busbars).

3) Чтобы произошло отключение выключателя, необходимо рукоятку 36, закрепленную на каркасе 29, закрепленными в нем главными пружинами 28 перевести в направлении знака "О" (не показан) до упора. При этом пластина 23 и рычаг 24, укрепленные на шарнире 27 и соединенные с подвижным контактом 2, поворачиваются, приводят в движение подвижный контакт 2, т. е. происходит размыкание подвижного контакта 3 (положение "Отключено"). 3) In order for the circuit breaker to trip, it is necessary to handle 36, mounted on the frame 29, the main springs 28 fixed in it, to translate in the direction of the sign "O" (not shown) until it stops. In this case, the plate 23 and the lever 24, mounted on the hinge 27 and connected to the movable contact 2, rotate, set the movable contact 2 in motion, that is, the movable contact 3 opens ("Off" position).

4) "Отключено автоматически" (фиг. 2). 4) "Disabled automatically" (Fig. 2).

Для автоматического отключения необходимо повернуть отключающую рейку 7, при этом защелка 8 выходит из зацепления с отключающей рейкой 7, рычаг 25 с закрепленным на нем звеном 24 и пластиной 23 поворачивается на шарнире 27, приводя в движение подвижный контакт 2, закрепленный на шарнире 15. Происходит размыкание контактной цепи. For automatic shutdown, it is necessary to turn the disconnecting rail 7, while the latch 8 disengages from the disconnecting rail 7, the lever 25 with the link 24 fixed on it and the plate 23 rotates on the hinge 27, causing the movable contact 2 mounted on the hinge 15 to move. contact circuit opening.

При возникновении в электрической цепи режима перегрузки происходит нагрев пластины 11 теплового максимального расцепителя тока за счет дополнительного нагрева. When the overload mode occurs in the electric circuit, the plate 11 of the thermal maximum current release is heated due to additional heating.

Пластина теплового максимального расцепителя тока 11 нагревается и изгибается, ударяет по отключающей рейке 7 и поворачивает ее, при этом происходит отключение, описанное для режима "отключено автоматически". The plate of the thermal maximum current release 11 heats up and bends, hits the trip rail 7 and rotates it, while the trip described for the "off automatically" mode occurs.

При возникновении токов КЗ происходит притягивание якоря электромагнитного максимального расцепителя тока 6, щиток якоря ударяет по отключающей рейке 7 и поворачивает ее, при этом происходит отключение, описанное для режима "отключено автоматически". When short-circuit currents occur, the armature of the electromagnetic maximum current release 6 is attracted, the armature shield strikes the disconnecting rail 7 and turns it, and the disconnection described for the “automatically disconnected” mode occurs.

В момент размыкания подвижного и неподвижного контактов 2 и 3 образуется электрическая дуга. Гашение электрической дуги происходит в дугогасильных камерах 4, установленных в каждом полюсе. At the moment of opening the movable and fixed contacts 2 and 3, an electric arc is formed. The extinction of the electric arc occurs in the arcing chambers 4 installed in each pole.

По сравнению с прототипом у выключателя автоматического повышается отключающая способность путем защиты от отжига пружин, подвергаемых тепловому воздействию, при многократном использовании в режиме токов КЗ, а также сохраняется необходимое и достаточное контактное нажатие при многократном использовании в режиме токов КЗ. Compared with the prototype, the circuit breaker automatically increases the breaking capacity by protecting against annealing of the springs subjected to thermal effects during repeated use in the short-circuit current mode, and also saves the necessary and sufficient contact pressure when reusing in the short-circuit current mode.

Claims

1. An automatic switch containing an insulating casing, arcing chambers in each pole, fixed contacts fixed in the casing, movable contacts on contact holders rigidly interconnected on an insulating main shaft with the possibility of rotation, at least one maximum current release, free trip mechanism, comprising a handle, at least one main spring and a system of levers in the form of a gear-lever mechanism connected to contact holders on the one hand and on the other hand by means of a disconnecting rail connected to the maximum releases, a spring is fixed between the movable contact and the contact holder in the contact holder, the disconnecting rail is equipped with flat and cylindrical springs fixed on a bracket rigidly connected to the transmission-lever mechanism, characterized in that the bracket has an additional element made in one piece with the body of the bracket, in the form of a visor located in a plane perpendicular to the main part of the bracket, and exceeding the length of the cylinder spring.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the spring between the movable contact and the contact holder is mounted on a sleeve in the form of a cylinder with three transitions, one of which is a guide for the spring, the other is fixed in the contact holder, and an insulating tube is put on the spring.