RU2257634C1

RU2257634C1 - Switch/disconnecting switch

Info

Publication number: RU2257634C1
Application number: RU2003135657/09A
Authority: RU
Inventors: С.Л. Рухлин (RU); С.Л. Рухлин; С.Д. Петров (RU); С.Д. Петров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кореневский завод низковольтной аппаратуры"
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; low-voltage circuit-opening devices.

SUBSTANCE: proposed device that can be used, among other purposes, as load switch has set of fixed blade contacts with respective arc chutes, set of movable contacts installed in respective seats of carrying slider, and control element mechanically coupled with carrying slider, as well as instantaneous-action mechanism designed for slider displacing; each of mentioned set of movable contacts is made in the form of unit of four copper rollers loaded by leaf springs for their independent rotation and for keeping preset contact pressure in the course of switching.

EFFECT: enlarged functional capabilities, enhanced reliability, switching capacity, and mechanical endurance.

6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к низковольтным коммутационным аппаратам, а именно к выключателям – разъединителям, используемым в цепях распределения энергии или в цепях электродвигателей.The invention relates to electrical engineering, in particular to low-voltage switching devices, and in particular to switches - disconnectors used in energy distribution circuits or in electric motor circuits.

Известен электрический коммутационный аппарат (см. патент РФ №2137239, МПК Н 01 Н 31/02, 31/28 от 10.09.1999 г.), состоящий из одного или более полюсов, токоведущие системы которых рубящего типа с контактными выводами содержат подвижные контакты с тонкостенно-профильными подвижными контакт-деталями, тонкостенно-профильные размыкаемые и осевые неподвижные контакт-детали с контактодержателями, контактные пружины и несущие элементы. Недостатком указанного коммутационного аппарата является ослабление контактных нажатий в процессе эксплуатации, что ведет, в свою очередь, к снижению электродинамической стойкости коммутационного аппарата.Known electrical switching apparatus (see RF patent No. 2137239, IPC N 01 H 31/02, 31/28 of 09/10/1999), consisting of one or more poles, current-carrying systems of which are chopping type with contact leads contain movable contacts with thin-walled profile movable contact parts, thin-walled profile openable and axial fixed contact parts with contact holders, contact springs and load-bearing elements. The disadvantage of this switching device is the weakening of contact pressures during operation, which in turn leads to a decrease in the electrodynamic resistance of the switching device.

Известен выключатель-разъединитель, являющийся ближайшим аналогом заявленного изобретения (а.с. СССР №333620Б, МПК Н 01 H 21/02, 1970 г.), который содержит неподвижные контакты, дугогасительные камеры, фиксирующий механизм и управляющий вал, в отверстие которого помещены подвижные контакты, при этом на указанном валу между подвижными контактами размещены втулки, имеющие концентрические пазы, в которых установлены пластины-застежки подвижных контактов, а на внешних цилиндрических поверхностях втулок расположены коммутационные полукамеры, перекрывающие их длину в осевом направлении, в которых размещены указанные неподвижные контакты и дугогасительные камеры. Включение и выключение устройства осуществляется рукояткой, которая связана с управляющим валом. Для замыкания электрической цепи вал поворачивается с помощью рукоятки до полного соединения контактов, а для разъединения рукоятку поворачивают в противоположном направлении до упора подвижных контактов в ограничители, расположенные в корпусе. Недостатком указанного устройства является невысокая надежность функционирования под высокой электрической нагрузкой и недостаточно высокая стойкость к токам короткого замыкания, вызванная ослаблением контактного нажатия в процессе эксплуатации устройства и быстрым электрическим износом контактов. При этом следует отметить, что выключатели-разъединители указанной конструкции нельзя использовать в качестве выключателей нагрузки в цепях электродвигателей, так как рукоятка не обеспечивает высокую скорость размыкания и замыкания контактов главной цепи.Known switch-disconnector, which is the closest analogue of the claimed invention (AS USSR No. 333620B, IPC N 01 H 21/02, 1970), which contains fixed contacts, arcing chambers, a locking mechanism and a control shaft, in the hole of which are placed movable contacts, while on the specified shaft between the movable contacts there are bushings having concentric grooves in which fastener plates of movable contacts are installed, and switching half-chambers are located on the outer cylindrical surfaces of the bushings, cross axially extending their length, in which the indicated fixed contacts and arcing chambers are placed. The device is turned on and off by a handle that is connected to the control shaft. To close the electric circuit, the shaft is rotated with the handle until the contacts are fully connected, and to disconnect the handle is turned in the opposite direction until the movable contacts stop in the stops located in the housing. The disadvantage of this device is its low reliability under high electrical load and insufficiently high resistance to short circuit currents caused by the weakening of contact pressing during operation of the device and the rapid electrical wear of the contacts. It should be noted that the switch-disconnectors of this design cannot be used as load switches in the electric motor circuits, since the handle does not provide a high speed of opening and closing the contacts of the main circuit.

Указанные выше недостатки устраняются заявленным выключателем-разъединителем.The above disadvantages are eliminated by the declared switch-disconnector.

Заявленное устройство решает следующие задачи: обеспечивает высокую надежность работы, высокую коммутационную способность и износостойкость за счет обеспечения высокого контактного нажатия, а также за счет снижения вибрации и дребезга контактов при начальном этапе процесса замыкания контактов, при этом особенно важным преимуществом заявленного технического решения согласно изобретению является возможность использования его в качестве выключателя нагрузки.The claimed device solves the following problems: provides high reliability, high switching ability and wear resistance by providing high contact pressing, as well as by reducing vibration and bounce of contacts at the initial stage of the contact closure process, while a particularly important advantage of the claimed technical solution according to the invention is the possibility of using it as a load switch.

Указанные задачи решаются посредством создания выключателя-разъединителя, который содержит изоляционный корпус, в верхней части которого выполнена прозрачная крышка, в нижней части указанного корпуса установлены нулевой проводник, совокупность неподвижных ножевых контактов с соответствующими дугогасительными камерами, совокупность подвижных контактов, установленных в соответствующих гнездах несущего ползуна, а также орган управления механически связанный с несущим ползуном посредством механизма мгновенного действия, выполненного с возможностью обеспечения перемещения ползуна, при этом каждый из указанной совокупности подвижных контактов выполнен в виде четырех медных роликов, подпружиненных пластинчатыми пружинами и сформированных в блок с возможностью вращения указанных роликов независимо друг от друга и обеспечением предварительно заданного контактного нажатия при коммутации.These problems are solved by creating a switch-disconnector, which contains an insulating casing, in the upper part of which a transparent cover is made, a zero conductor, a set of fixed knife contacts with corresponding arcing chambers, a set of movable contacts installed in the corresponding slots of the supporting slider are installed in the lower part of the specified casing , as well as a control unit mechanically connected with the supporting slider by means of an instantaneous mechanism, made with the ability to ensure the movement of the slider, while each of the specified set of movable contacts is made in the form of four copper rollers, spring-loaded with leaf springs and formed into a block with the possibility of rotation of these rollers independently of each other and providing a predetermined contact pressing during switching.

При этом в указанном выключателе-разъединителе четыре медных ролика, подпружиненные пластинчатыми пружинами, сформированы в блок, посредством Т-образной металлической пластины, проходящей через соответствующие соосные отверстия двух металлических скоб, металлической пластины, а также стопорной металлической пластины, которая фиксируется в соответствующем пазу Т-образной металлической пластины.Moreover, in the indicated switch-disconnector, four copper rollers spring-loaded with leaf springs are formed into a block by means of a T-shaped metal plate passing through the corresponding coaxial holes of two metal staples, a metal plate, and also a locking metal plate, which is fixed in the corresponding groove T -shaped metal plate.

Кроме того, механизм мгновенного действия выполнен в виде двух пружин сжатия, двух скоб и штифта и обеспечивает соединение органа управления с указанными подвижными контактами.In addition, the instantaneous mechanism is made in the form of two compression springs, two brackets and a pin and provides a connection of the control body with the indicated movable contacts.

При этом орган управления выполнен в виде рукоятки с телескопическим валом.The control is made in the form of a handle with a telescopic shaft.

Кроме того, совокупность ножевых неподвижных контактов может содержать шесть ножевых неподвижных контактов, совокупность подвижных контактов может содержать три подвижных контакта, а каждому неподвижному ножевому контакту соответствует одна дугогасительная камера.In addition, the set of fixed knife contacts may contain six fixed knife contacts, the set of movable contacts may contain three movable contacts, and one arcing chamber corresponds to each fixed knife contact.

При этом прозрачная крышка в верхней части корпуса выключателя-разъединителя выполнена с возможностью обеспечения видимости двойного разрыва контактов при коммутации.Moreover, the transparent cover in the upper part of the switch-disconnector housing is made with the possibility of ensuring the visibility of double contact breaking during switching.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлен общий вид выключателя-разъединителя в сборе согласно настоящему изобретению.Figure 1 shows a General view of the switch-disconnector assembly according to the present invention.

На фиг.2 представлен общий вид выключателя-разъединителя согласно настоящему изобретению в изометрии.Figure 2 presents a General view of the switch-disconnector according to the present invention in isometry.

На фиг.3 представлен вид выключателя-разъединителя во включенном положении со снятой верхней частью корпуса и снятой рукояткой и поперечное сечение его по линии А-А.Figure 3 presents the view of the switch-disconnector in the on position with the upper part of the housing removed and the handle removed and its cross section along line AA.

На фиг.4 представлен общий вид подвижного контакта и его поперечное сечение.Figure 4 presents a General view of the movable contact and its cross section.

На фиг.5 представлен поэлементный вид подвижного контакта в изометрии.Figure 5 presents the element-wise view of the movable contact in isometry.

На фиг.6 схематично представлено движение подвижных контактов при процессе коммутации.Figure 6 schematically shows the movement of the movable contacts during the switching process.

Выключатель-разъединитель согласно настоящему изобретению описан со ссылкой на фиг.1, 2 и 3, содержит выполненный из изоляционного материала закрытый корпус, состоящий из нижней части 1 и верхней части 2, при этом в верхней части 2 корпуса выполнена прозрачная крышка 3, в пазы нижней части 1 установлены ножевые неподвижные контакты 4, при этом указанных контактов может быть, например, шесть, как вариант реализации настоящего выключателя-разъединителя при использовании трехполюсного выключателя-разъединителя, а может быть и больше, в зависимости от типа используемого выключателя-разъединителя, а также установлены дугогасительные камеры 5, при этом каждому неподвижному ножевому контакту 4 соответствует одна дугогасительная камера 5, в нижней части 1 корпуса установлен несущий ползун 6 с установленными в его гнездах подвижными контактами 7, при этом как вариант реализации изобретения рассматривается наличие трех подвижных контактов 7 при установке шести неподвижных ножевых контактов 4, как указано выше, но количество указанных подвижных контактов может изменяться в зависимости от типа выключателя-разъединителя. На фиг.2 изображен нулевой проводник 8, крепежные скобы 9, механизм мгновенного действия состоит из двух рабочих пружин сжатия 13, скобы 10, штифта 11, двух пластин 12 и скобы 14 и установлен в корпусе выключателя-разъединителя посредством втулок 15, орган управления выполнен в виде рукоятки 16 с телескопическим валом 17, при этом нижняя и верхняя части корпуса 1, 2 стянуты винтами 18 с втулками 19 и формируют закрытый корпус (не обозначен), позицией 20 обозначена табличка с маркировкой.The switch-disconnector according to the present invention is described with reference to figures 1, 2 and 3, contains a closed housing made of insulating material, consisting of a lower part 1 and an upper part 2, while a transparent cover 3 is made in the upper part 2 of the housing into grooves at the bottom part 1 fixed knife contacts 4 are installed, while these contacts can be, for example, six, as an embodiment of a real switch-disconnector using a three-pole switch-disconnector, or maybe more, depending depending on the type of switch-disconnector used, and arcing chambers 5 are installed, with each fixed knife contact 4 there is one arcing chamber 5, in the lower part 1 of the casing there is a supporting slider 6 with movable contacts 7 installed in its sockets, while as an option of the implementation of the invention, the presence of three movable contacts 7 when installing six fixed knife contacts 4, as described above, is considered, but the number of these movable contacts may vary depending from the type of switch-disconnector. Figure 2 shows the neutral conductor 8, mounting brackets 9, the instantaneous mechanism consists of two working compression springs 13, brackets 10, pin 11, two plates 12 and brackets 14 and is installed in the switch-disconnector housing by means of bushings 15, the control element is made in the form of a handle 16 with a telescopic shaft 17, while the lower and upper parts of the housing 1, 2 are pulled together by screws 18 with the bushings 19 and form a closed housing (not indicated), 20 indicates a plate with a marking.

На фиг.4 представлен вид подвижного контакта и его поперечное сечение, а на фиг.5 представлен поэлементный вид подвижного контакта в изометрии. Подвижный контакт выполнен в виде блока, который состоит из четырех медных роликов 21, подпружиненных пластинчатыми пружинами 22, при этом посредством Т-образной металлической пластины 23, проходящей через соответствующие соосные отверстия двух металлических скоб 25, металлической пластины 24, и стопорной металлической пластины 26, которая фиксируется в пазе Т-образной металлической пластины 23 поворотом вокруг своей оси, четыре подпружиненных медных ролика сконфигурированы в блок, являющийся, по сути, подвижным контактом.Figure 4 presents a view of the movable contact and its cross section, and figure 5 presents the element-wise view of the movable contact in isometry. The movable contact is made in the form of a block, which consists of four copper rollers 21, spring-loaded with leaf springs 22, while by means of a T-shaped metal plate 23 passing through the corresponding coaxial holes of the two metal brackets 25, the metal plate 24, and the locking metal plate 26, which is fixed in the groove of the T-shaped metal plate 23 by rotation around its axis, four spring-loaded copper rollers are configured into a block, which is, in fact, a movable contact.

Выключатель-разъединитель согласно настоящему изобретению работает следующим образом. При отключении выключателя-разъединителя под воздействием внешнего управляющего усилия, приложенного к рукоятке 16, телескопический вал 17 поворачивает скобу 10, обеспечивая сжатие пружин 13, механизм мгновенного действия из своего крайнего правого положения относительно телескопического вала 17 начинает перемещаться влево, при этом ползун 6 остается неподвижным. В момент прохождения механизмом мгновенного действия нейтральной (мертвой) точки направление действия усилия пружин меняется на противоположное, механизм мгновенного действия мгновенно перемещается в свое крайнее левое положение относительно телескопического вала 17 и осуществляет быстрое перемещение несущего ползуна 6 с подвижными контактами 7 в направлении, параллельном плоскости монтажа выключателя-разъединителя, при этом происходит мгновенное размыкание подвижных и неподвижных контактов.The switch-disconnector according to the present invention operates as follows. When the switch-disconnector is disconnected under the influence of an external control force applied to the handle 16, the telescopic shaft 17 rotates the bracket 10, providing compression of the springs 13, the instantaneous mechanism from its extreme right position relative to the telescopic shaft 17 begins to move to the left, while the slider 6 remains stationary . At the moment of passing the neutral (dead) point by the instantaneous action mechanism, the direction of action of the spring force changes to the opposite, the instantaneous action instantly moves to its leftmost position relative to the telescopic shaft 17 and quickly carries the carrier slide 6 with movable contacts 7 in a direction parallel to the mounting plane switch-disconnector, while there is an instant opening of movable and fixed contacts.

При включении выключателя-разъединителя согласно изобретению срабатывание механизма мгновенного действия и перемещение несущего ползуна 6 с подвижными контактами 7 происходит в обратном направлении. Особенностью заявленного изобретения является конструкция подвижного контакта, выполненная в виде блока, состоящего из четырех медных роликов 21, подпружиненных пластинчатыми пружинами 22 и из Т-образной металлической пластины 23 и металлической пластины 24, двух металлических скоб 25 и стопорной металлической пластины 26. Указанная конструкция подвижного контакта обеспечивает заданное регулирование пластинчатыми пружинами 22 контактного нажатия роликами 21 и поверхностью ножевых неподвижных контактов таким образом, что во время движения, осуществляемого при коммутационных операциях, ролики зачищают рабочую поверхность неподвижных ножевых контактов, разрушая окисную пленку. Предлагаемая конструкция подвижного контакта обеспечивает высокое контактное нажатие и позволяет повысить коммутационную способность и коммутационную износостойкость заявленного изобретения за счет снижения вибрации и дребезга контактов вначале процесса замыкания контактов.When the switch-disconnector according to the invention is turned on, the instantaneous mechanism is activated and the carrier slide 6 with the movable contacts 7 moves in the opposite direction. A feature of the claimed invention is the design of the movable contact, made in the form of a block consisting of four copper rollers 21, spring-loaded with leaf springs 22 and a T-shaped metal plate 23 and a metal plate 24, two metal brackets 25 and a retaining metal plate 26. The specified design of the movable the contact provides predetermined regulation of the leaf springs 22 of the contact pressing by the rollers 21 and the surface of the fixed blade contacts in such a way that during movement, carried out during switching operations, the rollers clean the working surface of the fixed knife contacts, destroying the oxide film. The proposed design of the movable contact provides high contact pressing and improves the switching ability and switching wear resistance of the claimed invention by reducing vibration and contact bounce at the beginning of the contact closure process.

При возникновении токов короткого замыкания, при котором обычно возникает приваривание контактов, увеличивается скрепление роликовых и ножевых поверхностей, однако благодаря возможности роликов вращаться независимо друг от друга, при повороте роликов размыкаются участки, близкие к привариванию, тем самым предотвращается сваривание контактов, уменьшается время горения дуги и таким образом повышается коммутационная способность и коммутационная износостойкость. Кроме того, процесс отключения выключателя-разъединителя делится на два отключающих момента в каждой фазе, как это поясняется на фиг.6, тем самым равномерно распределяется токовая нагрузка, в результате также снижается время горения дуги и обгорания контактов и повышается износостойкость контактов.When short-circuit currents occur, at which contact welding usually occurs, the fastening of the roller and knife surfaces increases, however, due to the ability of the rollers to rotate independently of each other, when the rollers rotate, sections close to welding open, thereby preventing welding of the contacts, and reducing the burning time of the arc and thus, the switching ability and switching wear resistance is increased. In addition, the process of opening the switch-disconnector is divided into two disconnecting moments in each phase, as explained in Fig.6, thereby evenly distributed current load, as a result, the arc burning time and contact burnout are also reduced and the wear resistance of the contacts is increased.

Конструкция выключателя-разъединителя, а именно сконструированная уникальная контактная система: совокупность подвижных и неподвижных контактов, несущего ползуна и механизма мгновенного действия обеспечивают размыкание и замыкание подвижных и неподвижных контактов в направлении плоскости монтажа. В указанном выключателе-разъединителе выполнен механизм мгновенного действия. Соединение рукоятки 16 с контактной системой посредством механизма мгновенного действия гарантирует, что при повороте рукоятки 16 в положение “отключено” контакты размыкаются и положение рукоятки является точным указателем положения контактов.The design of the switch-disconnector, namely, the designed unique contact system: a combination of movable and fixed contacts, a bearing slide and an instantaneous action mechanism, opens and closes the movable and fixed contacts in the direction of the mounting plane. In the specified switch-disconnector, a snap action mechanism is made. The connection of the handle 16 with the contact system by means of an instantaneous mechanism ensures that when the handle 16 is turned to the “off” position, the contacts open and the position of the handle is an accurate indicator of the position of the contacts.

Кроме того, прозрачная крышка в верхнем блоке корпуса обеспечивает видимость разрыва контактов.In addition, a transparent cover in the upper block of the housing provides the visibility of a broken contact.

Предлагаемые выключатели-разъединители могут монтироваться в любом положении, так как соединение несущего ползуна с механизмом мгновенного действия исключает самопроизвольное изменение коммутационных положений. Благодаря телескопическому принципу вала рукоятки возможно регулирование его длины и встраивание в оболочки различной глубины. В отключенном положении возможна установка трех замков на рукоятку для механической блокировки.The proposed switch-disconnectors can be mounted in any position, since the connection of the supporting slide with an instantaneous mechanism eliminates spontaneous change in switching positions. Thanks to the telescopic principle of the shaft of the handle, it is possible to adjust its length and be embedded in shells of various depths. In the off position, it is possible to install three locks on the handle for mechanical locking.

Все описанное выше в целом позволяет существенно улучшить эксплуатационные характеристики выключателя-разъединителя – повысить его коммутационную способность, электрическую износостойкость, надежность и безопасность.Everything described above as a whole allows to significantly improve the operational characteristics of the switch-disconnector - to increase its switching ability, electrical wear resistance, reliability and safety.

Предлагаемый выключатель-разъединитель может эксплуатироваться в различных режимах (АС 21, АС 22, АС 23, DC 21, DC 22, DC 23), то есть может применяться для коммутации электрических цепей, для включения и отключения электродвигателей, для коммутации смешанных активных и индуктивных нагрузок, в качестве главных и аварийных выключателей.The proposed switch-disconnector can be operated in various modes (AC 21, AC 22, AC 23, DC 21, DC 22, DC 23), that is, it can be used for switching electrical circuits, for turning on and off electric motors, for switching mixed active and inductive loads, as main and emergency switches.

Claims

1. The switch-disconnector containing the insulating casing, in the upper part of which a transparent cover is made, a zero conductor, a set of fixed knife contacts with the corresponding arcing chambers, a set of movable contacts installed in the corresponding slots of the supporting slider, and an organ a control mechanically coupled to the supporting slider by means of an instantaneous action mechanism configured to allow the movement of the slider, When each of said plurality of movable contacts is designed as a four copper clips, and spring-loaded leaf springs formed in unit with said rollers rotatable independently of each other and ensuring a predetermined contact pressure during switching.

2. The switch-disconnector according to claim 1, in which four copper rollers spring-loaded with leaf springs are formed into a block by a T-shaped metal plate passing through the respective coaxial holes of two metal staples, a metal plate, and a locking metal plate, which is fixed in the corresponding groove of the T-shaped metal plate.

3. The switch-disconnector according to claim 1, in which the instantaneous mechanism is made in the form of two compression springs, two brackets and a pin and provides a connection of the control body with the indicated movable contacts.

4. The switch-disconnector according to claim 1, in which the control is made in the form of a handle with a telescopic shaft.

5. The switch-disconnector according to claim 1, in which the set of fixed knife contacts contains six fixed knife contacts, the set of movable contacts contains three movable contacts, with each fixed knife contact corresponds to one arcing chamber.

6. The switch-disconnector according to claim 1, in which the transparent cover in the upper part of the housing is configured to provide the visibility of double contact breaking during switching.