RU2117356C1

RU2117356C1 - Circuit breaker

Info

Publication number: RU2117356C1
Application number: RU96108549A
Authority: RU
Inventors: Виталий Георгиевич Кобеляцкий
Original assignee: Виталий Георгиевич Кобеляцкий
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: electrical equipment manufacture. SUBSTANCE: circuit breaker has movable contact holder, contact pressure springs, trip-free mechanism built up of disconnecting lever coming in mesh with turning armature, and thermal release. In addition, it is provided with C-clamp easily embracing spring-loaded lever which locks trip-free mechanism cross-arm and loosely joins turning armature with spring-loaded lever. In handling maximum switching currents, cross-arm unlocking by moving armature takes place earlier thereby ensuring fast response of circuit breaker. EFFECT: simplifier design and improved switching reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к конструкции автоматических выключателей, служащих для защиты электрических цепей от сверхтоков, в том числе в быту. The invention relates to electrical engineering, in particular to the design of circuit breakers serving to protect electrical circuits from overcurrents, including in everyday life.

Автоматические выключатели являются одним из основных представителей электрических аппаратов защиты линий и сетей от токов короткого замыкания и токов технологической нагрузки, превышающей допустимую. Circuit breakers are one of the main representatives of electrical apparatus for protecting lines and networks from short circuit currents and process load currents that exceed the permissible level.

Известна конструкция автоматического выключателя ВА60-26-14, с кинематикой движения подвижного контактодержателя, исключающей переход главной пружины через нулевое положение. (Номенклатурный каталог Акционерного общества "Тираспольский Электроаппаратный завод" г. Тирасполь, 1993 г., лист 7). The design of the VA60-26-14 circuit breaker is known, with the kinematics of the motion of the movable contact holder, which excludes the transition of the main spring through the zero position. (Nomenclature catalog of the Tiraspol Electric Appliance Plant Joint Stock Company, Tiraspol, 1993, page 7).

Конструкция обеспечивает плавное соприкосновение главных контактов при включении и моментное разъединение при отключении. The design provides a smooth contact of the main contacts when turned on and momentary disconnection when turned off.

К недостаткам этой конструкции относятся: малая предельная коммутационная способность (1200-1500 А), сложная конструкция, необходимость дополнительных пружин для перевода вращательного движения звеньев механизма в поступательное. The disadvantages of this design include: low ultimate switching capacity (1200-1500 A), complex design, the need for additional springs to translate the rotational movement of the links of the mechanism into translational.

Упростить конструкцию, повысить надежность коммутирования удалось в других автоматических выключателях ВА 22-27 (Выключатели автоматические типа ВА 22-27 Технические условия ТУ 16-93 (ИГРФ.641235.001 ТУ) 1994). It was possible to simplify the design, improve the reliability of switching in other circuit breakers VA 22-27 (circuit breakers type VA 22-27 Technical specifications TU 16-93 (IGRF.641235.001 TU) 1994).

В этой конструкции, выбранной в качестве прототипа, ручное управления коммутированием обеспечивается поступательным перемещением кнопки включения и кнопки отключения. In this design, selected as a prototype, manual switching control is provided by the translational movement of the power button and the power button.

Выбранный за прототип включатель содержит в изоляционном корпусе неподвижный контактодержатель, пружину контактного нажатия, подвижный контактодержатель в виде изогнутой пластины с циклевкой и сквозным открытым пазом, размещенный на торце пружины контактного нажатия и неподвижном контактодержателе, электромагнитный расцепитель максимального тока с магнитопроводом и поворотным якорем с окном для зацепления и просечкой под ушко пружины, расцепляющий поворотный рычаг с пуклевкой и двумя продольными пазами, идущими один за другим по горизонтальной оси, причем расцепляющий поворотный рычаг одним концом входит в зацепление с поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока, а другим концом с пуклевкой помещен на подвижный контактодержатель с образованием пуклевками сферического шарнира, теплового расцепителя максимального тока с термобиметаллическим элементом, при токах срабатывания имеющим возможность воздействовать на поворотный якорь, электромагнитного расцепителя максимального тока, кнопку включения, кнопку отключения, выполненную плоским вилочным трезубцем траверсу, подпружиненный рычаг, установленный между поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока и расщепляющим рычагом для возможности взаимодействия с ним после срыва зацепления. Крайними зубцами траверса пронизывает поворотный расцепляющий рычаг и подвижный контактодержатель, а центральным зубцом поджата к поворотному расцепляющему рычагу между продольными пазами, один крайний зубец свободно входит в пружину контактного нажатия, а другой крайний зубец входит в зацепление с подпружиненным рычагом. The switch selected for the prototype contains a fixed contact holder, a contact pressing spring, a movable contact holder in the form of a curved plate with a loop and a through open groove located on the end of the contact pressing spring and a fixed contact holder, an overcurrent release with a magnetic core and a rotary armature with a window for gearing and a cut-out under the eye of the spring, a tripping pivot arm with a pinch and two longitudinal grooves, one after the other along the g of the horizontal axis, the tripping lever being engaged at one end engages with the rotary arm of the electromagnetic overcurrent release, and placed at the other end with a pin on the movable contact holder with the formation of a spherical hinge, thermal overcurrent release with a thermo-bimetal element, which can act on rotary armature, electromagnetic overcurrent release, power button, trip button, made flat m trident fork crosspiece, the spring loaded lever mounted between the rotating armature of the electromagnetic overcurrent release lever for splitting and possible interaction with it after engaging breakdown. The rotary release lever and the movable contact holder penetrate the traverse with the extreme teeth, and the central tooth is pressed against the rotary release lever between the longitudinal grooves, one extreme tooth freely enters the contact pressure spring, and the other extreme tooth engages with the spring-loaded lever.

Пружина контактного нажатия в автоматическом выключателе используется для разъединения подвижного контактодержателя от неподвижного при отключении, создания усилия в реакциях зацеплений, поджатия траверсы с кнопкой отключения, срыва зацепления траверсы с подпружиненным выступом. The contact pressing spring in the circuit breaker is used to disconnect the movable contact holder from the stationary when disconnecting, to create a force in the engagement reactions, to tighten the yoke with the disconnect button, to break the engagement of the yoke with a springy protrusion.

Однако и этой конструкции присущи недостатки:
1. Время коммутирования токов продольной коммутации для случаев изменения током направления до срыва зацепления велико, составляет 12-16 мс.However, this design has inherent disadvantages:
1. The commutation time of the longitudinal commutation currents for cases when the current changes the direction before the failure of the engagement is large, is 12-16 ms.

2. Неоднозначность характеристик срабатывания на больших токах, вызванная явлениями "слабой сварки" контактных накладок. 2. The ambiguity of the response characteristics at high currents caused by the phenomena of "weak welding" of the contact plates.

3. Неиспользование для быстродействия и освобождения траверсы усилий перемещающегося якоря. 3. Non-use for speed and release of the traverse of the efforts of the moving anchor.

Предлагаемое техническое решение открывает возможности увеличения быстродействия, уменьшения времени действия сверхтока, получения повторяющихся однозначных характеристик коммутирования, использования для снятия зацепления траверсы усилий теплового и электромагнитного расцепителей. The proposed technical solution opens up the possibility of increasing speed, decreasing the duration of the overcurrent, obtaining repeated unambiguous switching characteristics, using thermal and electromagnetic releases to remove the traverse engagement.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы сохранив последовательность снятия зацеплений от меньшего и большему увеличить быстродействие использованием после срыва первого зацепления усилия поворотного якоря электромагнитного расцепителя для начала разворота подпружиненного рычага перед воздействием на него расцепляющего рычага. The essence of the invention lies in the fact that keeping the sequence of disengaging gears from smaller and larger increases the speed by using, after breaking the first gear, the efforts of the rotary armature of the electromagnetic release to start the turn of the spring-loaded lever before the release lever acts on it.

Названное становится выполнимым с осуществлением связи между подпружиненным рычагом и поворотным якорем. The aforementioned becomes feasible with the implementation of communication between the spring-loaded lever and the rotary armature.

Для чего в соответствии с изобретением подпружиненный рычаг выполнен с поперечным отверстием, а выключатель снабжен C - образной скобой, ветвями охватывающей подпружиненный рычаг и поворотный якорь электромагнитного расцепителя максимального тока и соединяющей их. Ветви скобы свободно заходят в отверстие подпружиненного рычага и просечку поворотного якоря электромагнитного расцепителя максимального тока. При этом расстояние между охватывающими ветвями больше расстояния между схваченными сторонами поворотного якоря и подпружиненного рычага. Why, in accordance with the invention, the spring-loaded lever is made with a transverse hole, and the switch is equipped with a C-shaped bracket, branches covering the spring-loaded lever and the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release and connecting them. The branches of the bracket freely enter the hole of the spring-loaded lever and the notch of the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release. The distance between the female branches is greater than the distance between the grasped sides of the rotary armature and the spring-loaded lever.

Разница этих расстояний меньше воздушного зазора в магнитной цепи электромагнитного расцепителя максимального тока и больше величины зацепления расцепляющего рычага с поворотным якорем электромагнитного расцепителя максимального тока. The difference of these distances is less than the air gap in the magnetic circuit of the electromagnetic overcurrent release and greater than the engagement of the trip lever with the rotary arm of the electromagnetic overcurrent release.

Сопоставленным анализом по перечисленным отличиям заявляемого автоматического выключателя от прототипа подтверждается соответствие критерию изобретения "новизна". Compared analysis of the listed differences of the claimed circuit breaker from the prototype confirms compliance with the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого выключателя с прототипом и другими техническими решениями в данной области позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed switch with the prototype and other technical solutions in this field allows us to conclude that the proposed solutions meet the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 изображен предлагаемый автоматический выключатель в разрезе, в положении "включено"; на фиг. 2 - C-образная скоба, охватывающая подпружиненный рычаг и поворотный якорь. In FIG. 1 shows the proposed circuit breaker in the context, in the "on" position; in FIG. 2 - C-shaped bracket, covering a spring-loaded lever and a rotary anchor.

Предлагаемый автоматический выключатель содержит (фиг. 1 и 2) в изоляционном корпусе 1 неподвижный контактодержатель 2, пружину контактного нажатия 3, подвижный контактодержатель 4 с пуклевкой 5 и сквозным открытым пазом 6, размещенный на торце пружины контактного нажатия 3, электромагнитный расцепитель тока с магнитопроводом 7, поворотным якорем 8 с просечкой 9 под ушко пружины 10, образующим воздушный рабочий зазор 11 с магнитопроводом 7, поворотный расцепляющий рычаг 12 с пуклевкой 13 и двумя продольными пазами 14 и 15, причем поворотный расцепляющий рычаг 12 одним концом образует зацепление 16 с поворотным якорем 8, а другим концом с пуклевкой 13 образует с подвижным контактодержателем 4 сферический шарнир, тепловой расцепитель максимального тока с термобиметаллическим элементом 17, при срабатывании взаимодействующий с поворотным якорем 8, кнопку включения 18, кнопку отключения 19 с плоской трезубой траверсой 20, центральным зубцом 21 упирающейся в расцепляющий рычаг 12, одним крайним зубцом входящей в пружину контактного нажатия 3, крайним зубцом 23 - в зацепление с подпружиненным рычагом 24, имеющим сквозное отверстие 25, C-образную скобу 26, ветвями 27 и 28 свободно пропущенную в отверстие 25 подпружиненного рычага 24 и в просечку 9 поворотного якоря 8, охватывающую подпружиненный рычаг 24 и поворотный якорь и соединяющую их. При этом разница расстояний между ветвями 27 и 28, охваченными сторонами подпружиненного рычага 24 и поворотного якоря 8, больше величины зацепления 16 и меньше воздушного зазора 11. The proposed circuit breaker contains (Fig. 1 and 2) in an insulating housing 1 a fixed contact holder 2, a contact pressing spring 3, a movable contact holder 4 with a pin 5 and a through open groove 6 located on the end of the contact pressing spring 3, an electromagnetic current release with a magnetic core 7 , with a rotary anchor 8 with a notch 9 under the eye of the spring 10, forming an air working gap 11 with a magnetic core 7, a rotary trip lever 12 with a bead 13 and two longitudinal grooves 14 and 15, and the rotatable The lever 12 forms at one end a meshing 16 with a rotary anchor 8, and at the other end with a pin 13 forms a spherical hinge with a movable contact holder 4, a thermal overcurrent release with a thermo-bimetallic element 17, which, when activated, interacts with a rotary anchor 8, a power button 18, a shutdown button 19 with a flat trident traverse 20, a central tooth 21 abutting against the release lever 12, one extreme tooth entering the contact pressing spring 3, the extreme tooth 23 - meshing with the spring lever 2 4, having a through hole 25, a C-shaped bracket 26, branches 27 and 28 freely passed into the hole 25 of the spring lever 24 and into the notch 9 of the pivot arm 8, covering the spring arm 24 and the pivot arm and connecting them. In this case, the difference in the distances between the branches 27 and 28 covered by the sides of the spring lever 24 and the rotary armature 8 is greater than the engagement value 16 and less than the air gap 11.

Предложенный автоматический выключатель работает следующим образом. The proposed circuit breaker operates as follows.

1. В режимах автоматического отключения при сверхтоках, близких по величине к токам предельной коммутационной способности. 1. In automatic shutdown modes at overcurrents close in magnitude to the currents of the maximum switching capacity.

При достижении сверхтоком величины, превышающей ток уставки электромагнитного расцепителя, срыв зацепления 16 поворотного якоря 8 с поворотным расцепляющим рычагом 12 осуществляется магнитным потоком магнитопровода 7, воздействующим на поворотный якорь 8. When the overcurrent reaches a value in excess of the setting current of the electromagnetic release, the failure of the engagement 16 of the rotary armature 8 with the rotary trip arm 12 is carried out by the magnetic flux of the magnetic circuit 7, acting on the rotary armature 8.

Срыв зацепления 16 приводит к уменьшению усилия в зацеплении подпружиненного рычага 24 ввиду освобождения пружины 3. После срыва зацепления 16 поворотный якорь 8 продолжает движение и увлекает C-образную скобу 26. Так как C-образная скоба 26 охватывает подпружиненный рычаг 24 и соединяет его с поворотным якорем 8, а расстояние l между ветвями 27 и 28 больше расстояния между ветвями 27 и 28 больше расстояния между охваченными сторонами подпружиненного рычага 24 и поворотного якоря 8, то подпружиненный рычаг движется вместе с ветвью 27 и разворачивает подпружиненный рычаг 24. В это время движущийся по часовой стрелке после сброса зацепления 16 поворотный расцепляющий рычаг 12 ударом конца о подпружиненный рычаг 24 завершает его разворот и освобождение траверсы 20. Весь механизм, включая траверсу 20, кнопку включения 18, перемещается моментно в одном направлении, до выхода подвижного контактнодержателя на полный раствор. Сверхток прерывается до "0" за время 5-7 мс. The failure of the engagement 16 leads to a reduction in the engagement force of the spring lever 24 due to the release of the spring 3. After the failure of the engagement 16, the pivot arm 8 continues to move and carries the C-bracket 26. Since the C-bracket 26 covers the spring arm 24 and connects it to the pivot arm anchor 8, and the distance l between the branches 27 and 28 is greater than the distance between the branches 27 and 28 is greater than the distance between the covered sides of the spring lever 24 and the rotary armature 8, the spring lever moves along with the branch 27 and expands the sub spring-loaded lever 24. At this time, the rotary disengaging lever 12, which moves clockwise after resetting the engagement 16, strikes the spring-loaded lever 24 with its end 24 and completes its rotation and releases the yoke 20. The entire mechanism, including the yoke 20, the power button 18, momentarily moves in one direction, until the moving contact holder reaches full solution. Overcurrent is interrupted to "0" for 5-7 ms.

2. При отключении сравнительно малых сверхтоков при срабатывании от воздействия теплового расцепителя, процесс прерывания тока идентичен. И в этом случае, так как разница l-l_b больше зацепления 16 и меньше воздушного зазора 11, срывается сначала зацепление 16, а затем разворот подпружиненного рычага 24, начатый ветвью 27 C-образной скобы 26, завершается расцепляющим рычагом 12, освобождением траверсы 20. Сверхток прерывается за время не более 10 мс.2. When relatively small overcurrents are disconnected when triggered by the action of a thermal release, the current interruption process is identical. And in this case, since the difference ll _{b is} greater than the engagement 16 and less than the air gap 11, the engagement 16 is broken first, and then the turn of the spring lever 24, started by branch 27 of the C-shaped bracket 26, ends with the release lever 12, releasing the yoke 20. Overcurrent interrupted in no more than 10 ms.

В обоих коммутациях, даже при "слабой сварке" контактных накладок, возможной при изменении током направления до сброса зацепления, коммутирование не осложняется в результате достижения большого быстродействия за счет использования движения поворотного якоря 8 для подпружиненного рычага 24 и освобождения траверсы 20 от зацепления с ним. In both commutations, even with a “weak welding” of contact pads, which is possible when the current changes direction to reset the meshing, switching is not complicated as a result of achieving high speed due to the use of the movement of the rotary armature 8 for the spring lever 24 and releasing the yoke 20 from meshing with it.

После отключения сверхтока поворотный якорь 8 и подпружиненный рычаг 24 возвращаются в исходное состояние вместе с C-образной скобой 26 усилием своих пружин. After turning off the overcurrent, the rotary armature 8 and the spring-loaded lever 24 are returned to their original state together with the C-shaped bracket 26 by the force of their springs.

Claims

A circuit breaker containing a fixed contact holder, a movable contact holder with a through open groove and a pinch, a thermal overcurrent release, an electromagnetic overcurrent release with a magnetic circuit and a rotary armature with a notch under the spring eye, fixing the working air gap, a free trip mechanism consisting of a rotary release lever with two longitudinal grooves, coaxial to the through open groove of the movable contact holder, with a puck, form a spherical hinge when in contact with the movable contact holder puck and a spring-loaded lever located in the housing between the rotary arm of the electromagnetic release and the rotary trip lever, the disconnect button, the power button with a flat trident traverse and a contact pressing spring, with the central tooth abutting the rotary release lever, two extreme teeth passed through the longitudinal grooves of the pivoting release lever entering one extreme tooth into the contact pressing spring, dr Gim - in meshing with a spring-loaded lever, the rotary trip lever forms a mesh with a rotary armature, characterized in that it is equipped with a C-shaped bracket placed in the housing so that the branches freely pass through the hole of the spring-loaded lever and the notch of the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release, covers the spring-loaded lever and the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release and connects them, while the difference in distances between the enclosing branches of the C-shaped bracket and the grasped sides of the spring-loaded lever and the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release are greater than the engagement of the rotary trip arm with the rotary arm of the electromagnetic overcurrent release and less than the air gap of the rotary armature of the electromagnetic overcurrent release with a magnetic circuit.