RU2110866C1

RU2110866C1 - Automatic circuit breaker

Info

Publication number: RU2110866C1
Application number: RU95115496A
Authority: RU
Inventors: Кемаль Кадырович Намитоков; Виктор Николаевич Терешин; Владимир Григорьевич Брезинский; Юрий Александрович Фролов; Виктор Александрович Чернов
Original assignee: Акционерное общество низковольтной аппаратуры
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1998-05-10

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: circuit breaker has contact system, trip-free mechanism, overcurrent release in the form of bimetal strip heated by current flowing in circuit under protection and coupled with flexible member; novelty is that flexible member is made directly on bimetal strip in the form of spherical-segment depression on active layer side of bimetal strip. EFFECT: provision for practically wasteless cutting of bimetal strip thereby reducing metal input. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к автоматическим выключателям. The invention relates to electrical engineering, in particular, to circuit breakers.

Известны автоматические выключатели, содержащие контактную систему, механизм свободного расцепления и максимальный расцепитель тока в виде нагреваемой током защищаемой цепи плоской термобиметаллической пластины, один конец которой закреплен, а второй выполнен с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления [1]. Known circuit breakers containing a contact system, a free trip mechanism and a maximum current release in the form of a current-protected protected circuit of a flat thermobimetallic plate, one end of which is fixed, and the other is configured to act on the free trip mechanism [1].

Усилие, развиваемое в процессе тепловых деформаций, свободным концом термобиметаллической пластины, уменьшается с увеличением деформаций, а противодействующие этому усилию силы трения в механизме свободного расцепления нестабильны. Следствием этого является относительная нестабильность срабатывания автоматического выключателя с таким расцепителем. The force developed in the process of thermal deformations by the free end of the thermobimetallic plate decreases with increasing deformations, and the frictional forces that counteract this force in the free trip mechanism are unstable. The consequence of this is the relative instability of the operation of a circuit breaker with such a release.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа автоматический выключатель, содержащий контактную систему, механизм свободного расцепления, максимальный расцепитель тока в виде термобиметаллической пластины, нагреваемой током защищаемой цепи, и связанный с ней дополнительный упругий элемент, при этом дополнительный упругий элемент выполнен в виде пружины, в которую упирается свободный конец термобиметаллической пластины, имеющей плоскую форму [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a circuit breaker selected as a prototype, containing a contact system, a free trip mechanism, a maximum current release in the form of a thermobimetallic plate heated by the current of the protected circuit, and an additional elastic element connected with it, while the additional elastic element is made in the form of a spring against which the free end of a thermobimetallic plate having a flat shape abuts [2].

В таком автоматическом выключателе при срабатывании обеспечивается ударное воздействие на механизм свободного расцепления, в результате чего повышается стабильность срабатывания автоматического выключателя. Однако при изготовлении расцепителя расходуется заметное количество термобиметалла. In such a circuit breaker, when tripped, a shock effect on the free trip mechanism is provided, as a result of which the tripping stability of the circuit breaker is increased. However, a noticeable amount of thermal bimetal is consumed in the manufacture of the release.

Цель изобретения - создание такого автоматического выключателя, в котором максимальный расцепитель тока за счет изменения конфигурации термобиметаллической пластины при сохранении ударного характера воздействия на механизм свободного расцепления в процессе срабатывания обеспечил бы снижение материалоемкости термобиметаллической пластины. The purpose of the invention is the creation of such a circuit breaker in which the maximum current release by changing the configuration of the thermobimetallic plate while maintaining the shock nature of the impact on the free trip mechanism during operation would reduce the material consumption of the thermobimetal plate.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматическом выключателе, содержащем контактную систему, механизм свободного распределения, максимальный расцепитель тока в виде термобиметаллической пластины, нагреваемой током защищаемой цепи, и связанный с ней дополнительный упругий элемент, указанный упругий элемент выполнен непосредственно на термобиметаллической пластине в форме сферического сегмента, расположенного со стороны активного слоя термобиметаллической пластины. Автоматический выключатель может быть выполнен с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления либо сферическим сегментом, либо укрепленным на нем стержнем. Автоматический выключатель может быть снабжен пружиной с регулируемым усилием воздействия на сферический сегмент, а также нагревателем с регулируемым тепловым контактом его со сферическим сегментом. This goal is achieved by the fact that in a circuit breaker containing a contact system, a free distribution mechanism, a maximum current release in the form of a thermobimetallic plate heated by the current of the protected circuit, and an additional elastic element connected with it, said elastic element is made directly on the thermobimetallic plate in the form of a spherical a segment located on the side of the active layer of the thermobimetallic plate. The circuit breaker can be configured to affect the free trip mechanism either by a spherical segment or by a rod fixed thereto. The circuit breaker can be equipped with a spring with an adjustable force acting on the spherical segment, as well as a heater with adjustable thermal contact with the spherical segment.

Сущность изобретения состоит в том, что при недопустимой величине тока в защищаемой цепи в результате тепловых деформаций сферический сегмент на термобиметаллической пластине распрямляется и, пройдя через положение неустойчивого равновесия, резко выгибается в противоположном направлении, воздействуя при этом на механизм свободного расцепления автоматического выключателя. Поскольку рабочие тепловые деформации происходят на относительно небольшой площади сферического сегмента, размеры пластины могут быть заметно уменьшены. Кроме того, в момент срабатывания сферический сегмент подвергается преимущественно сжимающим нагрузкам, и поэтому толщина термобиметалла также может быть уменьшена. Таким образом, снижение материалоемкости термобиметаллической пластины является прямым следствием применения упругого элемента в форме сферического сегмента на термобиметаллической пластине. The essence of the invention lies in the fact that with an unacceptable current in the circuit being protected as a result of thermal deformations, the spherical segment on the thermo-bimetallic plate straightens and, having passed through the position of unstable equilibrium, sharply bends in the opposite direction, thereby affecting the free-trip mechanism of the circuit breaker. Since working thermal deformations occur over a relatively small area of the spherical segment, the dimensions of the plate can be noticeably reduced. In addition, at the moment of operation, the spherical segment is subjected to predominantly compressive loads, and therefore the thickness of the thermobimetal can also be reduced. Thus, a decrease in the material consumption of a thermobimetallic plate is a direct consequence of the use of an elastic element in the form of a spherical segment on a thermobimetal plate.

На фиг. 1 приведен общий вид предлагаемого автоматического выключателя; на фиг. 2 - вариант максимального расцепления тока автоматического выключателя с прямым нагревом термобиметаллической пластины и воздействием на механизм свободного расцепления вершиной сферического сегмента; на фиг. 3 - расцепитель с прямым нагревом термобиметаллической пластины и воздействием на механизм свободного расцепления посредством стержня, жестко соединенного с термобиметаллической пластиной по краю сферического сегмента; на фиг. 4 - расцепитель с комбинированным нагревом термобиметаллической пластины, воздействием на механизм свободного расцепления вершиной сферического сегмента и с возможностью регулирования величины тока срабатывания; на фиг. 5 - возможный вариант раскроя полосы термобиметалла на пластины для расцепителя. In FIG. 1 shows a General view of the proposed circuit breaker; in FIG. 2 is a variant of maximum current trip of a circuit breaker with direct heating of a thermobimetallic plate and exposure to a free trip mechanism by the tip of a spherical segment; in FIG. 3 - release with direct heating of the thermobimetallic plate and the impact on the mechanism of free uncoupling by means of a rod rigidly connected to the thermobimetallic plate along the edge of the spherical segment; in FIG. 4 - a trip unit with combined heating of a thermobimetal plate, action on the mechanism of free uncoupling by the top of a spherical segment and with the possibility of controlling the magnitude of the operating current; in FIG. 5 - a possible variant of cutting the strip of thermobimetal on the plates for the release.

Автоматический выключатель содержит корпус 1, в котором размещены контактная система 2, механизм свободного расцепления 3, скоба отключения 4 и тепловой максимальный расцепитель тока в виде термобиметаллической пластины, нагреваемой током защищаемой цепи. Сферический сегмент 5 выполнен на термобиметаллической пластине, которая закреплена концом 6 и при срабатывании в результате тепловых деформаций сферического сегмента 5 воздействует через скобу отключения 4 на механизм свободного расцепления 3. Гибкий проводник 7 исключает влияние токоподвода на тепловые деформации термобиметалла. Упор 8 повышает жесткость расцепителя при его воздействии на механизм свободного расцепления 3. Стержень 9 (фиг. 1 и 3) жестко соединен концом со сферическим сегментом 5 по его краю. Нагреватель 10 (фиг. 4) включен последовательно с термобиметаллической пластиной. Регулировочный винт 11 посредством пружины 12 воздействует на нагреватель 10. The circuit breaker comprises a housing 1 in which a contact system 2, a free trip mechanism 3, a trip bracket 4 and a thermal maximum current release in the form of a thermobimetal plate heated by the current of the protected circuit are placed. The spherical segment 5 is made on a thermo-bimetallic plate, which is fixed by the end 6 and, when triggered as a result of thermal deformations of the spherical segment 5, acts through the disconnect bracket 4 on the free tripping mechanism 3. The flexible conductor 7 eliminates the influence of the current supply on the thermal deformation of the thermo-metal. The stop 8 increases the stiffness of the release when it acts on the free trip mechanism 3. The rod 9 (Fig. 1 and 3) is rigidly connected by the end to the spherical segment 5 along its edge. The heater 10 (Fig. 4) is connected in series with a thermobimetal plate. The adjusting screw 11 by means of a spring 12 acts on the heater 10.

В процессе нагрева термобиметаллической пластины сферический сегмент 5 постепенно распрямляется и при недопустимых токах перегрузки, пройдя через положение неустойчивого равновесия, скачкообразно выгибается в противоположном направлении и воздействует при этом через скобу отключения 4 на механизм свободного расцепления 3 или непосредственно (фиг. 2 и 4) или посредством закрепленного на сферическом сегменте 5 стержня 9 (фиг. 1 и 3). В результате контакты контактной системы 2 размыкаются и автоматический выключатель отключает цепь. Ударное воздействие на механизм свободного расцепления 3 усиливается, кроме жесткого крепления конца 6 термобиметаллической пластины, упором 8, исключающим прогиб пластины в месте его установки. Наличие гибкого проводника 7 устраняет влияние токоподвода на тепловые деформации термобиметаллической пластины. During heating of the thermobimetallic plate, the spherical segment 5 gradually straightens and at unacceptable overload currents, having passed through the unstable equilibrium position, it bends abruptly in the opposite direction and acts through the disconnect bracket 4 on the free tripping mechanism 3 either directly (Fig. 2 and 4) or by means of the rod 9 fixed on the spherical segment 5 (Figs. 1 and 3). As a result, the contacts of the contact system 2 open and the circuit breaker disconnects the circuit. The impact on the free tripping mechanism 3 is enhanced, in addition to the rigid fastening of the end 6 of the thermobimetal plate, with an emphasis 8, which excludes the deflection of the plate in the place of its installation. The presence of a flexible conductor 7 eliminates the influence of the current supply on the thermal deformation of the thermobimetal plate.

Срабатывание предлагаемого автоматического выключателя определяется преимущественно температурой термобиметаллической пластины, ее толщиной и размерами сферического сегмента 5. Поэтому калибровка расцепителя может производиться вне автоматического выключателя, например, путем отбора по величине тока срабатывания. Однако в случае необходимости калибровка может осуществляться и в автоматическом выключателе, в частности, (как показано на фиг. 4) путем изменения теплового контакта сферического сегмента 5 с нагревателем 10, включенным последовательно с термобиметаллической пластиной, посредством изменения сжатия пружины 12 регулировочным винтом 11. При этом одновременно меняется усилие, способствующее распрямлению сферического сегмента 5. На участке соприкосновения со сферическим сегментом 5 нагреватель 10 изолирован, чтобы исключить электрическое контактирование, снижающее сопротивление цепи нагрева термобиметаллической пластины и нарушающее его стабильность. The operation of the proposed circuit breaker is determined mainly by the temperature of the thermobimetallic plate, its thickness and the dimensions of the spherical segment 5. Therefore, the trip can be calibrated outside the circuit breaker, for example, by selecting the operating current according to the magnitude. However, if necessary, calibration can be carried out in the circuit breaker, in particular (as shown in Fig. 4) by changing the thermal contact of the spherical segment 5 with the heater 10 connected in series with the thermo-bimetal plate by changing the compression of the spring 12 with the adjusting screw 11. When this simultaneously changes the force that contributes to the straightening of the spherical segment 5. In the area of contact with the spherical segment 5, the heater 10 is insulated to exclude electrical con aktirovanie, reducing resistance termobimetallicheskoy plate heating circuit and disturbing its stability.

Термобиметаллическая пластина в предлагаемом автоматическом выключателе в сравнении с пластиной в известных выключателях имеет несколько большую ширину при значительно меньшей длине и меньшую толщину, обусловленную изменением характера нагрузки (сжатие вместо изгиба). При этом возможен практически безотходный раскрой полосы (листа) термобиметалла, пример варианта которого приведен на фиг. 5. Одновременно с порезкой полосы может формоваться сферический сегмент. Таким образом, в предлагаемом автоматическом выключателе достигается значительное снижение материалоемкости термобиметаллической пластины. The thermobimetallic plate in the proposed circuit breaker in comparison with the plate in the known circuit breakers has a slightly larger width with a significantly shorter length and a smaller thickness due to a change in the nature of the load (compression instead of bending). In this case, practically non-waste cutting of the strip (sheet) of thermobimetal is possible, an example of a variant of which is shown in FIG. 5. A spherical segment may be formed at the same time as the strip is cut. Thus, in the proposed circuit breaker, a significant reduction in the material consumption of the thermobimetal plate is achieved.

Claims

1. A circuit breaker comprising a contact system, a free trip mechanism, a maximum current release in the form of a thermobimetallic plate heated by the current of the circuit to be protected, and an additional elastic element connected with it, characterized in that the additional elastic element is made on a thermobimetal plate in the form of a spherical segment, located on the side of the active layer of thermobimetallic plate.

2. The switch according to claim 1, characterized in that it is made with the possibility of influencing the free trip mechanism by a spherical segment.

3. The switch according to claim 1, characterized in that the rod is rigidly fixed to the spherical segment with the possibility of its impact on the free trip mechanism.

4. The switch according to claims 1 to 3, characterized in that it comprises a heater configured to change its thermal contact with the spherical segment.

5. The switch according to claims 1 to 4, characterized in that it comprises a spring made with the possibility of a variable in magnitude of the force exerted on the spherical segment.