RU2309479C1

RU2309479C1 - High-speed circuit breaker

Info

Publication number: RU2309479C1
Application number: RU2006114529/09A
Authority: RU
Inventors: Александр Витальевич Мизинцев (RU); Александр Витальевич Мизинцев; ров Александр Леонидович Худо (RU); Александр Леонидович Худояров
Original assignee: Александр Витальевич Мизинцев; Александр Леонидович Худояров
Priority date: 2006-04-27
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2007-10-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; circuit opening devices.

SUBSTANCE: proposed high-speed circuit breaker has movable and fixed contacts, electromagnet incorporating magnetic circuit with coil and holding armature connected to movable contact, disconnecting spring, and contact pressure spring; magnetic circuit and holding armature are installed on common fixed axle for rotation about the latter; contact pressure spring is coupled with magnetic circuit and disconnecting spring, with holding armature. Circuit breaker is provided with fixed trip-free armature and magnetic circuit, with magnetically permeable component in the form of magnetic circuit body extension that forms additional magnetic circuit together with trip-free armature having additional working gap wherein moment of force acting upon magnetic circuit relative to fixed axle opposes that created by contact pressure spring.

EFFECT: simplified design.

2 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 и 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 and alternating current lines.

Известны быстродействующие выключатели со свободным расцеплением, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого током удерживающей катушки, и отключающиеся при уменьшении указанного магнитного потока [Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М. - Л., "Энергия", 1964 г., стр.42-43, стр.44-47]. Якорь электромагнита и подвижный контакт имеют между собой жесткую связь. Включение выключателя осуществляется рычагом, обеспечивающим приближение полюсов электромагнита вплотную к якорю, в то время как удерживающая катушка, расположенная на магнитопроводе электромагнита, постоянно находится под напряжением. Наличие трения между якорем и магнитопроводом электромагнита снижает надежность и уменьшает срок службы выключателя, а для воздействия на рычаг включения выключателя требуется значительный по мощности привод, способный растягивать пружину контактного нажатия.Known high-speed switches with free tripping, held in position due to magnetic flux in the working gap of the armature created by the current of the holding coil, and disconnected when the specified magnetic flux decreases [Golubev A.I. High-speed circuit breakers, M. - L., "Energy", 1964, p. 42-43, p. 44-47]. The armature of the electromagnet and the movable contact have a hard connection. The switch is turned on by a lever, which ensures that the poles of the electromagnet are brought close to the armature, while the holding coil located on the magnetic circuit of the electromagnet is constantly energized. The presence of friction between the armature and the magnetic core of the electromagnet reduces reliability and reduces the service life of the circuit breaker, and a significant power drive is required to act on the circuit breaker lever, which can stretch the contact pressing spring.

Наиболее близким к патентуемому выключателю является автоматический быстродействующий выключатель по патенту РФ №33261 на полезную модель [МПК Н01Н 77/00, публ. 10.10.2003, бюлл. №28 (III)].Closest to the patented circuit breaker is an automatic high-speed circuit breaker according to the patent of the Russian Federation No. 3361 for a utility model [IPC Н01Н 77/00, publ. 10/10/2003, bull. No. 28 (III)].

Этот выключатель содержит подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, отключающую пружину и пружину контактного нажатия. Удерживающий якорь соединен с подвижным контактом. Отключающая пружина связана с удерживающим якорем, а пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом и расположена между механизмом включения и магнитопроводом. Магнитопровод с удерживающим якорем установлены на общей неподвижной оси.This switch contains a movable and fixed contacts, an electromagnet consisting of a magnetic circuit with a coil and a holding arm, disconnecting the spring and contact pressing spring. The holding anchor is connected to the movable contact. The disconnecting spring is connected to the holding anchor, and the contact pressing spring is connected to the magnetic circuit and is located between the switching mechanism and the magnetic circuit. A magnetic core with a holding anchor is mounted on a common fixed axis.

Основной недостаток такой конструкции состоит в том, что необходимо иметь механизм включения для приведения выключателя во включенное положение. Это значительно усложняет как конструкцию самого выключателя, так и управление выключателем.The main disadvantage of this design is that it is necessary to have a switching mechanism to bring the switch to the on position. This greatly complicates both the design of the switch itself and the control of the switch.

Задачей изобретения является разработка более простого и компактного выключателя.The objective of the invention is to develop a simpler and more compact switch.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в исключении в конструкции выключателя механизма включения.The technical result, which is achieved by the invention, is the exclusion in the design of the switch of the switching mechanism.

Сущность изобретения заключается в быстродействующем выключателе, содержащем подвижный и неподвижный контакты, электромагнит, состоящий из магнитопровода с катушкой и удерживающего якоря, соединенного с подвижным контактом, отключающую пружину и пружину контактного нажатия, при этом магнитопровод и удерживающий якорь установлены на общей неподвижной оси с возможностью вращения вокруг нее, пружина контактного нажатия связана с магнитопроводом, а отключающая пружина связана с удерживающим якорем. Согласно изобретению в выключатель введен установленный неподвижно якорь свободного расцепления, а магнитопровод снабжен магнитопроводящим элементом, выполненным в виде продолжения тела магнитопровода, составляющим совместно с якорем свободного расцепления дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором, при этом момент силы в дополнительном рабочем зазоре, воздействующий на магнитопровод относительно неподвижной оси, направлен против момента силы, создаваемого пружиной контактного нажатия.The essence of the invention lies in a high-speed switch containing movable and fixed contacts, an electromagnet consisting of a magnetic circuit with a coil and a holding arm connected to a movable contact, disconnecting the spring and contact pressing spring, while the magnetic circuit and holding arm are rotatably mounted on a common fixed axis around it, the contact pressing spring is connected to the magnetic circuit, and the breaking spring is connected to the holding anchor. According to the invention, a fixed-mounted free-release anchor is inserted into the switch, and the magnetic circuit is provided with a magnetic-conductive element made in the form of an extension of the body of the magnetic circuit, which together with the free-release anchor constitutes an additional magnetic circuit with an additional working clearance, with the moment of force in the additional working clearance acting on the magnetic circuit relative to the fixed axis, is directed against the moment of force created by the contact pressing spring.

Наличие дополнительного рабочего зазора позволяет обеспечить предвключенное положение выключателя, за счет чего появляется возможность подачи включающего тока большой величины, чтобы создать усилие для притягивания удерживающего якоря к магнитопроводу. За счет этого отпадает необходимость в механизме включения.The presence of an additional working gap makes it possible to ensure the upstream position of the switch, due to which it is possible to supply a switching current of large magnitude to create a force to attract the holding armature to the magnetic circuit. Due to this, there is no need for a switching mechanism.

В частном случае выполнения выключателя магнитопровод выполнен S-образной формы, удерживающий якорь и якорь свободного расцепления расположены напротив продольных перемычек магнитопровода диагонально относительно друг к другу, а неподвижная ось расположена около средней поперечной перемычки магнитопровода со стороны расположения удерживающего якоря.In the particular case of the circuit breaker, the magnetic circuit is made in an S-shape, the holding anchor and the free trip anchor are located opposite the longitudinal jumpers of the magnetic circuit diagonally relative to each other, and the fixed axis is located near the middle transverse bridge of the magnetic circuit from the location of the holding armature.

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

На фиг.1 схематично изображен патентуемый выключатель в отключенном положении; на фиг.2 - то же самое в предвключенном положении; на фиг.3 - то же во включенном положении.Figure 1 schematically shows a patented switch in the off position; figure 2 is the same in the upstream position; figure 3 is the same in the on position.

Быстродействующий выключатель содержит подвижный 1 и неподвижный 2 контакты, магнитопровод 3 с катушкой 4. Магнитопровод 3 выполнен в виде буквы S, напротив одной из его продольных перемычек расположен удерживающий якорь 5. Магнитопровод 3, катушка 4 и якорь 5 составляют электромагнит выключателя. Удерживающий якорь 5 и магнитопровод 3 установлены на неподвижной оси 6, которая расположена около средней поперечной перемычки магнитопровода 3 со стороны расположения удерживающего якоря 5. Диагонально по отношению к удерживающему якорю 5, напротив второй продольной перемычки магнитопровода 3, расположен установленный неподвижно якорь свободного расцепления 7. Якорь свободного расцепления 7 вместе с введенным магнитопроводящим элементом 8 магнитопровода 3 образуют дополнительный магнитный контур с дополнительным рабочим зазором 9. С удерживающим якорем 5 связана отключающая пружина 10, а с магнитопроводом 3 связана пружина контактного нажатия 11. Во всех рабочих положениях момент, создаваемый пружиной контактного нажатия 11, больше момента, создаваемого отключающей пружиной 10. Для остановки удерживающего якоря 5 и магнитопровода 3 в крайних положениях служат упоры 12 и 13. Конструктивно для удерживающего якоря 5 в притянутом положении выполнено плотное прилегание к магнитопроводу 3, а якорь свободного расцепления 7 в притянутом положении прилегает к магнитопроводу 3, снабженному магнитопроводящим элементом 8, с зазором. Ток главной цепи протекает через подвижный 1 и неподвижный 2 контакты во включенном положении выключателя. Катушка 4 питается от вспомогательных цепей и управляется схемой управления выключателем.A high-speed switch contains a movable 1 and a fixed 2 contacts, a magnetic circuit 3 with a coil 4. A magnetic circuit 3 is made in the form of the letter S, a holding armature 5 is located opposite one of its longitudinal jumpers. The holding anchor 5 and the magnetic circuit 3 are mounted on a fixed axis 6, which is located near the middle transverse jumper of the magnetic circuit 3 from the location of the holding arm 5. Diagonally mounted to the second longitudinal jumper of the magnetic circuit 3, there is a fixed-mounted free-release anchor 7. The free trip anchor 7 together with the introduced magnetic element 8 of the magnetic circuit 3 form an additional magnetic circuit with an additional working clearance 9. With with the holding anchor 5, a disconnecting spring 10 is connected, and a contact pressing spring 11 is connected to the magnetic circuit 3. In all operating positions, the moment created by the contact pressing spring 11 is greater than the moment created by the breaking spring 10. To stop the holding armature 5 and the magnetic circuit 3 in the extreme positions, stops 12 and 13. Structurally, for holding the armature 5 in the pulled position, a snug fit is made to the magnetic circuit 3, and the free trip anchor 7 in the pulled position is adjacent to the magnetic circuit 3, provided magnetic conductive element 8, with a gap. The main circuit current flows through the movable 1 and fixed 2 contacts in the on position of the switch. Coil 4 is powered by auxiliary circuits and is controlled by a circuit breaker control circuit.

Выключатель работает следующим образом.The switch operates as follows.

В отключенном положении (фиг.1) через катушку 4 магнитопровода пропускают включающий ток большой величины. Под действием электромагнитных сил приходят в движение магнитопровод 3 и удерживающий якорь 5. В связи с тем, что величина дополнительного рабочего зазора 9 выполнена значительно меньшей, чем рабочий зазор удерживающего якоря, сначала магнитопровод 3 притягивается к якорю свободного расцепления 7, а затем якорь 5 притягивается к магнитопроводу 3, снабженному магнитопроводящим элементом 8. Выключатель становится в предвключенное положение, как это показано на фиг.2. Это необходимо для того, чтобы контакты 1 и 2 выключателя не замыкались, пока по катушке 4 протекает включающий ток большой величины, так как если в главной цепи уже имеется короткое замыкание, то выключатель не сможет сработать на отключение с нужным быстродействием. Далее катушка 4 переводится на меньший по величине удерживающий ток. Поскольку магнитопровод 3 прилегает к якорю свободного расцепления 7 с зазором, магнитопровод 3 не может оставаться притянутым к нему за счет удерживающего тока. Под действием пружины 11 магнитопровод 3 с притянутым к нему удерживающим якорем 5 и подвижным контактом 1 переходят во включенное положение, пережимая отключающую пружину 10, как это показано на фиг.3. Удерживающий якорь 5 готов к немедленному отрыву от магнитопровода 3. Зазор b (фиг.3) необходим для гарантированного замыкания контактов 1 и 2 на случай их износа.In the off position (figure 1) through the coil 4 of the magnetic circuit is passed including a large current. Under the influence of electromagnetic forces, the magnetic circuit 3 and the holding armature 5 are set in motion. Due to the fact that the size of the additional working gap 9 is much smaller than the working clearance of the holding armature, the magnetic circuit 3 is first attracted to the free trip armature 7, and then the armature 5 is attracted to the magnetic circuit 3, equipped with a magnetic element 8. The switch becomes in the up position, as shown in figure 2. This is necessary so that the contacts 1 and 2 of the circuit breaker do not close while a large amount of switching current flows through coil 4, since if there is already a short circuit in the main circuit, the circuit breaker will not be able to trip with the desired speed. Next, the coil 4 is transferred to a smaller holding current. Since the magnetic circuit 3 is adjacent to the free trip anchor 7 with a gap, the magnetic circuit 3 cannot remain attracted to it due to the holding current. Under the action of the spring 11, the magnetic circuit 3 with the retaining arm 5 drawn to it and the movable contact 1 go into the on position by pressing the disconnecting spring 10, as shown in Fig.3. The holding anchor 5 is ready for immediate separation from the magnetic circuit 3. The gap b (Fig. 3) is necessary for guaranteed closure of contacts 1 and 2 in case of wear.

Для отключения выключателя необходимо прервать удерживающий ток в катушке 4. При этом под действием пружин 10 и 11 магнитопровод 3 и удерживающий якорь 5 с подвижным контактом 1 перейдут в отключенное положение (фиг.1).To turn off the switch, it is necessary to interrupt the holding current in the coil 4. In this case, under the action of the springs 10 and 11, the magnetic core 3 and the holding armature 5 with the movable contact 1 will go into the off position (Fig. 1).

Благодаря указанным конструктивным отличиям создан простой, компактный, надежный в работе и удобный в эксплуатации быстродействующий выключатель.Thanks to the indicated design differences, a simple, compact, reliable, and easy-to-use high-speed circuit breaker has been created.

Claims

1. A high-speed switch containing a movable and fixed contacts, an electromagnet consisting of a magnetic circuit with a coil and a holding arm connected to a movable contact, disconnecting the spring and contact pressing spring, while the magnetic circuit and holding arm are mounted on a common fixed axis with the possibility of rotation around it , the contact pressing spring is connected to the magnetic circuit, and the disconnecting spring is connected to the holding arm, characterized in that a fixed armature one trip, and the magnetic circuit is equipped with a magnetic element, made in the form of an extension of the body of the magnetic circuit, which together with the free trip anchor constitutes an additional magnetic circuit with an additional working gap, while the moment of force in the additional working gap acting on the magnetic circuit relative to the fixed axis is directed against the moment of force created by the contact pressing spring.

2. The high-speed switch according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit is made S-shaped, holding the anchor and the free trip anchor are opposite the longitudinal jumpers of the magnetic circuit diagonally relative to each other, and the fixed axis is located near the middle transverse bridge of the magnetic circuit from the location of the holding anchors.