RU2296386C1

RU2296386C1 - High-voltage circuit breaker

Info

Publication number: RU2296386C1
Application number: RU2005128867/09A
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов (RU); Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Константин Петрович Токарев (RU); Константин Петрович Токарев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed circuit breaker designed to protect power installations as well as AC and DC lines against overloads and short circuits has frame, movable and fixed contacts, holding electromagnet with magnetic core and armature mounted on common shaft, disconnecting spring, contact pressure spring, closing mechanism with armature, as well as control rod that interconnects holding electromagnet armature and movable contact. Novelty is introduction of double-arm lever one of whose arms is joined with common shaft and other one, with closing mechanism armature; another novelty is introduction of shackle one of whose ends is hinge-mounted on frame support and other one, hinged to control rod that interconnects armature and movable contact whose end opposing that designed for contacting fixed contact is hinged through additional control rod to holding electromagnet armature.

EFFECT: provision for wiping contact surfaces in closing, dispensing with silver at high speed due to both horizontal and vertical displacement of movable contact in closing operations.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного или переменного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to protective switching equipment, and can be used to protect against overloads and short circuits of electrical installations and direct or alternating current lines.

Выключатели автоматические быстродействующие, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого током удерживающей катушки, и отключающиеся при уменьшении указанного магнитного потока, известны, например, из книги: Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М.-Л., издательство «Энергия», 1964 г., стр.42-43, а также стр.44-47. Основным недостатком этого выключателя является длительное время размыкания его контактов.High-speed automatic switches that are held in the on position due to magnetic flux in the working gap of the armature created by the current of the holding coil, and which trip when the specified magnetic flux decreases, are known, for example, from the book: A. Golubev High-speed circuit breakers, M.-L., Energia Publishing House, 1964, pp. 42-43, as well as pp. 44-47. The main disadvantage of this switch is the long opening time of its contacts.

В качестве ближайшего аналога, исходя из количества общих существенных признаков, можно считать выключатель, приведенный в свидетельстве РФ №33261 на полезную модель Н 01 Н 77/00, 2003 г. Этот выключатель содержит раму, подвижный и неподвижный контакты, удерживающий электромагнит с магнитопроводом и якорем, установленными на общей оси, отключающую пружину, пружину контактного нажатия, механизм включения с якорем и тягу, соединяющую якорь удерживающего электромагнита и подвижный контакт. Пружина контактного нажатия расположена между механизмом включения и магнитопроводом удерживающего электромагнита.As the closest analogue, based on the number of common essential features, we can consider the switch listed in the certificate of the Russian Federation No. 333261 for utility model Н 01 Н 77/00, 2003. This switch contains a frame, movable and fixed contacts, holding an electromagnet with a magnetic circuit and an anchor mounted on a common axis, disconnecting the spring, contact pressing spring, a switching mechanism with an anchor and a rod connecting the anchor of the holding electromagnet and the movable contact. The contact pressing spring is located between the switching mechanism and the magnetic circuit of the holding electromagnet.

Основной недостаток указанной конструкции состоит в том, что между подвижным и неподвижным контактами не происходит притирания контактных поверхностей. Это приводит к тому, что в качестве материала контактов необходимо использовать серебро или использовать покрытие контактов серебром, на поверхности которого не создается оксидных пленок, увеличивающих переходное сопротивление. Как известно, серебро не обладает стойкостью к электрической дуге и быстро выгорает при отключениях. Поэтому в такой конструкции необходимо дополнительно применять дугогасительный контакт из дугостойкого материала, который ухудшает быстродействие.The main disadvantage of this design is that between the movable and fixed contacts there is no grinding of the contact surfaces. This leads to the fact that as the material of the contacts it is necessary to use silver or use the coating of the contacts with silver, on the surface of which no oxide films are created that increase the transition resistance. As you know, silver is not resistant to an electric arc and quickly burns out during outages. Therefore, in such a design, it is necessary to additionally use an arcing contact of an arc-resistant material, which impairs performance.

Задачей изобретения явилось создание выключателя с высоким быстродействием, а также его удешевление.The objective of the invention was the creation of a switch with high speed, as well as its cost reduction.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в обеспечении притирания контактных поверхностей контактов при включении выключателя и отказе в использовании серебра при обеспечении высокого быстродействия выключателя.The technical result that is achieved by the invention is to ensure the grinding of contact surfaces of the contacts when the circuit breaker is turned on and the refusal to use silver while ensuring high speed of the circuit breaker.

Для этого, согласно формуле, выключатель снабжен двуплечим рычагом, один конец которого соединен с общей осью магнитопровода и якоря удерживающего электромагнита, а другой конец - с якорем механизма включения, дополнительно снабжен серьгой, один конец которой шарнирно установлен в опоре рамы, а другой конец шарнирно связан с тягой, соединяющей якорь и подвижный контакт, при этом конец подвижного контакта, противоположный его концу, предназначенному для контактирования с неподвижным контактом, шарнирно соединен дополнительной тягой с якорем удерживающего электромагнита.To do this, according to the formula, the switch is equipped with a two-arm lever, one end of which is connected to the common axis of the magnetic circuit and the anchor of the holding electromagnet, and the other end is connected to the armature of the switching mechanism, is additionally equipped with an earring, one end of which is pivotally mounted in the frame support, and the other end is pivotally connected to the rod connecting the armature and the movable contact, while the end of the movable contact, opposite to its end, intended for contact with the fixed contact, is pivotally connected by an additional rod to the yak rem holding electromagnet.

Благодаря введению двуплечего рычага, серьги, дополнительной тяги и указанного их сочленения при замыкании контактов обеспечивается не только горизонтальное перемещение подвижного контакта, но и одновременно возникает вертикальная составляющая его перемещения, что обеспечивает притирание поверхностей контактов, исключает необходимость применения для них серебра и обеспечивает необходимое быстродействие при исключении необходимости применения дугогасительного контакта.Thanks to the introduction of a two-shouldered lever, earrings, additional traction and their articulation when the contacts are closed, not only horizontal movement of the movable contact is ensured, but also a vertical component of its movement occurs, which ensures grinding of the contact surfaces, eliminates the need for silver and provides the necessary speed eliminating the need for an arcing contact.

Изобретение поясняется примером выполнения.The invention is illustrated by an example implementation.

На фиг.1 схематично изображен патентуемый выключатель во включенном положении; на фиг.2 - то же, в отключенном положении; на фиг.3 - то же, в положении, когда выключатель отключился по сигналу аварийного отключения.Figure 1 schematically shows a patented switch in the on position; figure 2 is the same in the off position; figure 3 - the same, in the position when the switch was opened by the emergency shutdown signal.

Выключатель автоматический быстродействующий содержит раму 1, подвижный 2 и неподвижный 3 контакты, удерживающий электромагнит 4 с магнитопроводом 5 и якорем 6, установленными на общей оси 7, отключающую пружину 8, пружину контактного нажатия 9, механизм включения 10 с якорем 11 и тягу 12, соединяющую якорь 6 и подвижный контакт 2. Один конец тяги 12 установлен на общей оси 7, другой конец этой тяги имеет наконечник 13, посредством которого подвижный контакт 2 шарнирно соединен с этой тягой. Выключатель снабжен двуплечим рычагом 14, один конец которого соединен с общей осью 7 магнитопровода 5 и якоря 6 удерживающего электромагнита 4, а другой конец - с якорем механизма включения 11 через тягу 15. Выключатель дополнительно снабжен серьгой 16, один конец которой шарнирно установлен в опоре 17 рамы, а другой конец шарнирно связан с тягой 12 через наконечник 13. Конец подвижного контакта, противоположный его концу, предназначенному для контактирования с неподвижным контактом, шарнирно соединен дополнительной тягой 18 с якорем 6 удерживающего электромагнита 4. Контакты 2 и 3 изготовляют медными (не из серебра).The automatic high-speed switch contains a frame 1, a movable 2 and a fixed 3 contacts, holding an electromagnet 4 with a magnetic circuit 5 and an armature 6 mounted on a common axis 7, breaking the spring 8, the contact pressing spring 9, the switching mechanism 10 with the armature 11 and the rod 12 connecting the armature 6 and the movable contact 2. One end of the rod 12 is mounted on a common axis 7, the other end of this rod has a tip 13, through which the movable contact 2 is pivotally connected to this rod. The switch is equipped with a two-arm lever 14, one end of which is connected to the common axis 7 of the magnetic circuit 5 and the armature 6 of the holding electromagnet 4, and the other end is connected to the armature of the switching mechanism 11 through the linkage 15. The switch is additionally equipped with an earring 16, one end of which is pivotally mounted in the support 17 frame, and the other end is pivotally connected to the rod 12 through the tip 13. The end of the movable contact, opposite to its end, intended for contacting with the fixed contact, is pivotally connected by an additional rod 18 to the armature 6 of the electromagnet 4. Pins 2 and 3 are made of copper (no silver).

Выключатель работает следующим образом.The switch operates as follows.

Во включенном положении (фиг.1) магнитопровод 5 и якорь 6 притянуты друг к другу за счет тока в катушке удерживающего электромагнита. Якорь 11 механизма включения 10 находится в притянутом положении за счет удерживающего тока в катушке электромагнита механизма включения. Зазор δ (провал контактов) между шайбой регулировочного винта 19 и пластиной магнитопровода удерживающего электромагнита 4 обеспечивает гарантированное смыкание контактов 2 и 3 при их износе.In the on position (Fig. 1), the magnetic circuit 5 and the armature 6 are attracted to each other due to the current in the coil of the holding electromagnet. Anchor 11 of the switching mechanism 10 is in an attracted position due to the holding current in the coil of the electromagnet of the switching mechanism. The gap δ (contact failure) between the washer of the adjusting screw 19 and the plate of the magnetic circuit of the holding solenoid 4 provides a guaranteed closure of contacts 2 and 3 when they are worn.

Для оперативного отключения необходимо прервать удерживающий ток в катушке электромагнита механизма включения. Под действием отключающей пружины 8 подвижный контакт и удерживающий электромагнит переходят в отключенное положение, пока подвижный контакт не дойдет до упора 20, образуя разрыв в электрической цепи. При этом якорь и магнитопровод удерживающего электромагнита остаются притянутыми друг к другу (см. фиг.2).For operational shutdown, it is necessary to interrupt the holding current in the coil of the electromagnet of the switching mechanism. Under the action of the breaking spring 8, the movable contact and the holding electromagnet go into the off position until the movable contact reaches the stop 20, forming a gap in the electrical circuit. In this case, the anchor and the magnetic circuit of the holding electromagnet remain attracted to each other (see figure 2).

Аварийное отключение выключателя происходит следующим образом. По сигналу датчика тока (или другого датчика аварийного отключения) прерывается ток в катушке удерживающего электромагнита. Под действием отключающей пружины 8 подвижный контакт и якорь удерживающего электромагнита переходят в отключенное положение, а магнитопровод удерживающего электромагнита под действием пружины 9 выбирает провал δ. Якорь механизма включения остается в притянутом положении, как это показано на фиг.3.Emergency shutdown of the circuit breaker is as follows. The signal from the current sensor (or other emergency shutdown sensor) interrupts the current in the coil of the holding electromagnet. Under the action of the disconnecting spring 8, the movable contact and the armature of the holding electromagnet go into the off position, and the magnetic circuit of the holding electromagnet under the action of the spring 9 selects the dip δ. The anchor of the switching mechanism remains in the pulled position, as shown in FIG. 3.

Для включения выключателя после аварийного отключения необходимо восстановить ток в катушке удерживающего электромагнита, затем прервать удерживающий ток в катушке электромагнита механизма включения. Под действием пружины 8 относительно упора 20 через подвижный контакт и тягу 16 якорь 6 притянется к магнитопроводу 5 удерживающего электромагнита и останется в этом положении. Выключатель займет положение, как показано на фиг.2.To turn on the circuit breaker after an emergency shutdown, it is necessary to restore the current in the coil of the holding electromagnet, then interrupt the holding current in the coil of the electromagnet of the switching mechanism. Under the action of the spring 8 relative to the stop 20, through the movable contact and the rod 16, the anchor 6 will be attracted to the magnetic circuit 5 of the holding electromagnet and will remain in this position. The switch will take the position as shown in figure 2.

Включение выключателя происходит следующим образом. При пропускании через катушку электромагнита механизма включения включающего тока якорь 11 через тягу 15 поворачивает двуплечий рычаг 14 по часовой стрелке, который в свою очередь через тягу 12 поворачивает серьгу 16 и смещает контакт 2 к контакту 3. После касания контактов 2 и 3 якорь 11 и серьга 16 продолжают свои движения. При этом контакт 2, вращаясь относительно точки касания контактов 2 и 3, через дополнительную тягу 18, якорь 6 и магнитопровод 5 удерживающего электромагнита 4 сжимает пружину контактного нажатия 9, создавая зазор δ. В свою очередь серьга 16, вращаясь, сообщает контакту 2 движение вниз, в результате чего происходит притирание контактных поверхностей подвижного 2 и неподвижного 3 контактов и выключатель включается.The circuit breaker is as follows. When the switching mechanism of the switching current is passed through the coil of the electromagnet, the armature 11 through the link 15 turns the two-arm lever 14 clockwise, which in turn turns the link 16 through the link 12 and moves pin 2 to pin 3. After touching pins 2 and 3, the armature 11 and the pin 16 continue their movements. In this case, the contact 2, rotating relative to the point of contact of the contacts 2 and 3, through the additional rod 18, the armature 6 and the magnetic circuit 5 of the holding electromagnet 4 compresses the contact pressing spring 9, creating a gap δ. In turn, the earring 16, rotating, gives the contact 2 a downward movement, as a result of which the contact surfaces of the movable 2 and fixed 3 contacts are rubbed and the switch is turned on.

Благодаря указанным конструктивным отличиям создан автоматический быстродействующий выключатель с высоким быстродействием, в котором нет необходимости применения серебра для подвижного и неподвижного контактов.Due to the indicated design differences, an automatic high-speed circuit breaker with high speed has been created, in which there is no need to use silver for movable and fixed contacts.

Claims

A quick-acting automatic switch containing a frame, movable and fixed contacts, holding an electromagnet with a magnetic circuit and an armature mounted on a common axis, breaking the spring, contact pressing spring, a switching mechanism with an armature and a rod connecting the armature of the holding electromagnet and a movable contact, characterized in that it is equipped with a two-arm lever, one end of which is connected to the common axis of the magnetic circuit and the anchors of the holding electromagnet, and the other end - with the anchor of the switching mechanism, additional It is equipped with an earring, one end of which is pivotally mounted in the frame support, and the other end is pivotally connected to a rod connecting the armature and the movable contact, while the end of the movable contact opposite to its end intended for contacting the fixed contact is pivotally connected by an additional link to the anchor holding electromagnet.