RU2370847C1

RU2370847C1 - Automatic breaker

Info

Publication number: RU2370847C1
Application number: RU2008107249/09A
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Сараев (RU); Николай Петрович Сараев; Артур Рудольфович Ефимов (RU); Артур Рудольфович Ефимов; Николай Николаевич Сиделев (RU); Николай Николаевич Сиделев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Электроаппарат"
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-10-20
Also published as: RU2008107249A

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: automatic breaker is intended for protection of electric circuits against short-circuit and overload currents. Breaker comprises body (1) with cover (2). Contact system (3) is separated in each pole of breaker into two parallel parts (4), every of which has its arc-quenching chamber (19). Heat (10) and electromagnet (11) splitters of maximum current are electrically connected to each other by means of complex-shaped bracket (13) and have link (17) for redistribution of currents. Bracket (13) has parallel protrusions, one of which is connected to thermal splitter (10), and the second one is current distributor for electromagnet splitter (11). Sections of bracket (13) parallel leads that directly adjoin link (17) serve for connection of flexible current distributors (12) of movable contacts (7). Disconnection of breaker is carried out with the help of two trip-release mechanisms (20) and (24), which are controlled by common handle (30).

EFFECT: higher reliability and stability of actuation of electromagnet splitters of breaker in case of short-circuit currents, simplified design and reduced labour intensity of breaker manufacturing.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к низковольтным автоматическим выключателям, предназначенным для включения и/или отключения тока и обеспечения защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки.The invention relates to low-voltage electrical apparatuses, in particular to low-voltage circuit breakers designed to turn on and / or turn off the current and to protect electrical circuits from short circuit currents and overload currents.

Известен выключатель автоматический по патенту РФ №2095875, МПК Н01Н 73/48, содержащий корпус с крышкой, механизм свободного расцепления с рейкой, контактную систему с дугогасительными камерами, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе. Кроме того, тепловой расцепитель электрически соединен с электромагнитным, а электромагнитный расцепитель электрически соединен с подвижным контактом контактной системы гибким токопроводом. Токопровод каждого полюса раздвоен, одна его часть жестко закреплена с одним из расцепителей, а другая его часть проходит, минуя расцепитель, и жестко закреплена со следующим за расцепителем узлом, причем обе части токопровода электрически соединены параллельно.A circuit breaker is known according to the patent of the Russian Federation No. 2095875, IPC Н01Н 73/48, comprising a housing with a cover, a free trip mechanism with a rail, a contact system with arcing chambers, thermal and electromagnetic overcurrent releases in each pole. In addition, the thermal release is electrically connected to the electromagnetic, and the electromagnetic release is electrically connected to the movable contact of the contact system by a flexible current lead. The conductor of each pole is bifurcated, one part of it is rigidly fixed to one of the releases, and the other part passes bypassing the release, and is rigidly fixed to the next node after the release, both parts of the conductor are electrically connected in parallel.

Недостатком известной конструкции является недостаточная эксплуатационная надежность, необходимость увеличения деталей приводного механизма в механизме свободного расцепления для обеспечения нормального выделения тепла при необходимости увеличения номинального тока.A disadvantage of the known design is the lack of operational reliability, the need to increase the details of the drive mechanism in the free trip mechanism to ensure normal heat generation if necessary, increase the nominal current.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является автоматический выключатель по патенту №53815 U1, МПК Н01Н 73/48. Известный выключатель автоматический содержит корпус с крышкой, механизм свободного расцепления с рейкой, контактную систему с дугогасительными камерами, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе. Кроме того, тепловой расцепитель электрически соединен с электромагнитным, а электромагнитный расцепитель электрически соединен с подвижным контактом контактной системы гибким токопроводом. Два механизма свободного расцепления выключателя соединены между собой рейкой и управляются одной общей рукояткой. Контактная система в каждом полюсе разделена на две параллельные части, каждая из которых имеет свою дугогасительную систему. В выключателе имеется один тепловой расцепитель для каждого полюса, электромагнитный расцепитель максимального тока имеет токопровод, выполненный в виде плоской шины, соединенной с параллельной частью посредством гибкого соединения.The closest set of essential features to the claimed solution is a circuit breaker according to patent No. 53815 U1, IPC Н01Н 73/48. The well-known circuit breaker contains a housing with a cover, a mechanism for free trip with a rail, a contact system with arcing chambers, thermal and electromagnetic overcurrent releases in each pole. In addition, the thermal release is electrically connected to the electromagnetic, and the electromagnetic release is electrically connected to the movable contact of the contact system by a flexible current lead. Two free trip mechanisms of the circuit breaker are interconnected by a rail and are controlled by one common handle. The contact system at each pole is divided into two parallel parts, each of which has its own arcing system. The circuit breaker has one thermal release for each pole, the electromagnetic overcurrent release has a conductor made in the form of a flat bus connected to the parallel part by means of a flexible connection.

К недостаткам известного выключателя можно отнести то, что при протекании тока короткого замыкания через полюс автоматического выключателя электромагнитные расцепители тока, находящиеся в одной или двух параллельных частях каждого полюса, срабатывают только от половины протекающего через полюс выключателя тока, уравновешенного благодаря гибкому соединению, связывающему параллельные части токопровода.The disadvantages of the known switch can be attributed to the fact that when a short circuit current flows through the pole of the circuit breaker, the electromagnetic current releases located in one or two parallel parts of each pole operate only from half of the current switch passing through the pole, balanced due to the flexible connection connecting the parallel parts conductors.

При этом возникают трудности с обеспечением стабильной и надежной работы электромагнитного расцепителя при малых уставках по току срабатывания в результате того, что электромагнитный расцепитель срабатывает (контролирует) только половину тока полюса.At the same time, difficulties arise in ensuring the stable and reliable operation of the electromagnetic release at low settings for the operating current as a result of the fact that the electromagnetic trip only controls (controls) half the pole current.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение надежности и стабильности срабатывания электромагнитных расцепителей выключателя при токах короткого замыкания, упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления выключателя.The task to be solved by the claimed solution is aimed at increasing the reliability and stability of operation of the electromagnetic releases of the circuit breaker at short circuit currents, simplifying the design, reducing the complexity of manufacturing the circuit breaker.

Для решения этой задачи предлагается выключатель автоматический, содержащий корпус с крышкой, контактную систему, разделенную в каждом полюсе на две параллельные части, каждая из которых имеет свою дугогасительную камеру, два механизма свободного расцепления, управляемых общей рукояткой, тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока в каждом полюсе, электрически соединенные между собой и с выводами для подсоединения потребителя.To solve this problem, an automatic switch is proposed, comprising a housing with a cover, a contact system divided into two parallel parts in each pole, each of which has its own arcing chamber, two free trip mechanisms controlled by a common handle, thermal and electromagnetic overcurrent releases in each pole electrically connected to each other and to the terminals for connecting the consumer.

Новым в выключателе автоматическом является то, что тепловой и электромагнитный расцепители максимального тока каждого полюса электрически соединены между собой с помощью скобы сложной формы, которая одновременно через гибкие токопроводы соединяет тепловой и электромагнитный расцепители с подвижными контактами. Скоба сложной формы имеет перемычку для перераспределения токов и параллельные выступы. Один из параллельных выступов служит для подсоединения теплового расцепителя, а другой параллельный выступ скобы является токопроводом электромагнитного расцепителя выключателя. Участки параллельных выступов скобы, непосредственно прилегающие к перемычке, служат для присоединения гибких токопроводов подвижных контактов.New in the automatic circuit breaker is that the thermal and electromagnetic releases of the maximum current of each pole are electrically connected to each other using a bracket of complex shape, which simultaneously connects thermal and electromagnetic releases with moving contacts through flexible current leads. The bracket of complex shape has a jumper for redistributing currents and parallel protrusions. One of the parallel protrusions is used to connect the thermal release, and the other parallel protrusion of the bracket is the current path of the electromagnetic release of the switch. The sections of the parallel protrusions of the bracket directly adjacent to the jumper serve to connect the flexible conductors of the movable contacts.

По второму пункту формулы выключатель отличается тем, что участки параллельных выступов скобы сложной формы, к которым присоединяются гибкие токопроводы подвижных контактов, выполнены наклонными, а перемычка скобы и концы параллельных выступов скобы развернуты в противоположные стороны.According to the second paragraph of the formula, the switch is characterized in that the sections of the parallel protrusions of the bracket of complex shape, to which the flexible conductors of the movable contacts are connected, are made inclined, and the jumper of the bracket and the ends of the parallel protrusions of the bracket are turned in opposite directions.

Такое выполнение выключателя позволяет компактно разместить соединяющие элементы деталей выключателя, что повышает надежность их соединения и облегчает процесс сборки выключателя автоматического. На фиг.1 показана электрическая схема предлагаемого выключателя автоматического. На электрической схеме:This embodiment of the circuit breaker allows you to compactly place the connecting elements of the circuit breaker parts, which increases the reliability of their connection and facilitates the assembly process of the circuit breaker. Figure 1 shows the electrical circuit of the proposed circuit breaker automatic. On the electrical diagram:

R₁, R₂ - сопротивления параллельных участков контактной системы, включая контактные переходы;R ₁ , R ₂ - resistance of parallel sections of the contact system, including contact transitions;

R₃ - сопротивление перемычки скобы;R ₃ - the resistance of the jumper braces;

R₄ и R₅ - сопротивления параллельных выступов фигурной скобы;R ₄ and R ₅ - the resistance of the parallel protrusions of the curly bracket;

R₆ - сопротивление выступа вывода для подсоединения нагрузки (нижнего вывода);R ₆ is the resistance of the protrusion of the output for connecting the load (lower output);

R₇ - сопротивление теплового расцепителя с гибким токопроводом;R ₇ is the resistance of the thermal release with a flexible conductor;

I₁-I₈ - токи, протекающие через соответствующие сопротивления;I ₁ -I ₈ - currents flowing through the corresponding resistance;

Iп - ток, протекающий через полюс выключателя.Iп - current flowing through the pole of the switch.

Токи в каждом из полюсов выключателя, содержащем один электромагнитный расцепитель тока в одной параллельной части полюса и один тепловой расцепитель в другой параллельной части полюса, перераспределяются при помощи перемычки скобы сложной формы.The currents in each of the poles of the switch containing one electromagnetic current release in one parallel part of the pole and one thermal release in the other parallel part of the pole are redistributed using a jumper of a complex shape.

Один из параллельных выступов скобы соединен с термобиметаллической пластиной теплового расцепителя и далее с выводом для подсоединения нагрузки (нижним выводом).One of the parallel protrusions of the bracket is connected to the thermobimetal plate of the thermal release and then to the terminal for connecting the load (lower terminal).

Параллельный выступ скобы, который является токопроводом электромагнитного расцепителя, связан также с выступом нижнего вывода. При этом через электромагнитный расцепитель протекает большая часть тока полюса Iп, составляющая разность между током полюса и током 15, проходящим через тепловой расцепитель. При увеличении тока, протекающего через электромагнитный расцепитель, усилие тяги расцепителя увеличивается пропорционально квадрату тока расцепителя. Это усилие значительно превышает усилие тяги одного или двух электромагнитных расцепителей, установленных в каждой из параллельных частей полюса в конструкции выключателя по патенту №53815, так как в известной конструкции через расцепители протекает половина тока полюса. Предлагаемая конструкция позволяет значительно увеличить усилие трогания якоря расцепителя и, соответственно, уменьшить разность между усилием трогания якоря электромагнитного расцепителя и усилием отключения защелки механизма свободного расцепления (срабатывание выключателя), что повышает точность и стабильность работы расцепителя. Уменьшение разности между током полюса Iп и током 14, протекающим через электромагнитный расцепитель, позволяет уменьшить погрешность в работе электромагнитного расцепителя.A parallel protrusion of the bracket, which is the current path of the electromagnetic release, is also connected with the protrusion of the lower terminal. In this case, a large part of the pole current Ip flows through the electromagnetic release, which makes up the difference between the pole current and current 15 passing through the thermal release. As the current flowing through the electromagnetic release increases, the release force increases in proportion to the square of the release current. This force significantly exceeds the traction force of one or two electromagnetic releases installed in each of the parallel parts of the pole in the design of the circuit breaker according to patent No. 53815, since in the known construction half of the pole current flows through the releases. The proposed design can significantly increase the pulling force of the release armature and, accordingly, reduce the difference between the pulling force of the electromagnetic release armature and the release force of the latch of the free trip mechanism (circuit breaker operation), which increases the accuracy and stability of the release. Reducing the difference between the current of the pole Ip and the current 14 flowing through the electromagnetic release, reduces the error in the operation of the electromagnetic release.

На фиг.1 - электрическая схема предлагаемого выключателя автоматического;Figure 1 - electrical diagram of the proposed circuit breaker;

на фиг.2 - предлагаемый выключатель автоматический, вид сбоку в разрезе;figure 2 - the proposed switch is automatic, a side view in section;

на фиг.3 - предлагаемый выключатель автоматический, вид спереди;figure 3 - the proposed switch is automatic, front view;

на фиг.4 - скоба сложной формы, соединяющая подвижные контакты и расцепители, вид сбоку;figure 4 is a bracket of complex shape connecting the movable contacts and releases, side view;

на фиг.5 - скоба сложной формы, соединяющая подвижные контакты и расцепители, вид сверху.figure 5 is a bracket of complex shape connecting the movable contacts and releases, top view.

Предлагаемый выключатель автоматический содержит корпус 1 с крышкой 2. Каждая контактная система 3 выключателя в каждом полюсе разделена на параллельные части 4 (см. фиг.5) и содержит неподвижный контакт 5 и подвижный контакт 6, при замыкании образующие контактные переходы 7. Неподвижный контакт 5 соединен с выводом подсоединения потребителя (верхний вывод) 8, имеющим параллельные выступы 9. Подвижный контакт 6 установлен с возможностью поворота. Подвижные контакты соединены с тепловым расцепителем максимального тока 10 и электромагнитным расцепителем максимального тока 11 с помощью гибких токопроводов 12 и токопроводящей скобы сложной формы 13. Скоба сложной формы имеет параллельные выступы 14. С одним из выступов соединена термобиметаллическая пластина теплового расцепителя 10, который далее через гибкий токопровод 15 соединен с выводом для подсоединения нагрузки (нижним выводом) 16. Другой параллельный выступ скобы является токопроводом электромагнитного расцепителя 11, соединенного с выступом 19 нижнего вывода 16. Скоба сложной формы имеет перемычку 17 для электрического соединения теплового расцепителя 10 и электромагнитного расцепителя 11. На параллельных выступах скобы, в непосредственной близости от перемычки, расположены участки 18 для присоединения гибких токопроводов 12 подвижных контактов. Каждая параллельная часть 4 контактной системы имеет свою дугогасительную камеру 20 (фиг.2).The proposed automatic circuit breaker contains a housing 1 with a cover 2. Each contact system 3 of the switch in each pole is divided into parallel parts 4 (see Fig. 5) and contains a fixed contact 5 and a movable contact 6, which form contact transitions when closed. 7. Fixed contact 5 connected to the consumer connection terminal (upper terminal) 8 having parallel projections 9. The movable contact 6 is rotatably mounted. The movable contacts are connected to the thermal overcurrent release 10 and the electromagnetic overcurrent release 11 using flexible conductors 12 and a conductive bracket of complex shape 13. The bracket of complex shape has parallel protrusions 14. A thermo-bimetal plate of the thermal release 10 is connected to one of the protrusions, which is further through the flexible the current lead 15 is connected to the terminal for connecting the load (lower terminal) 16. Another parallel protrusion of the bracket is the current lead of the electromagnetic release 11, connected left with the protrusion 19 of the lower terminal 16. The bracket of complex shape has a jumper 17 for electrically connecting the thermal release 10 and the electromagnetic release 11. On the parallel protrusions of the bracket, in the immediate vicinity of the jumper, there are sections 18 for connecting flexible conductors 12 of the movable contacts. Each parallel part 4 of the contact system has its own arcing chamber 20 (figure 2).

Выключатель содержит механизм свободного расцепления 21, включающий рейку 22, скобу 23, рычаг 24 и пружину 25, а также второй механизм свободного расцепления 26, включающий рейку 27, скобу 28, рычаг 29 и пружину 30. Работа механизмов свободного расцепления 21 и 26 осуществляется с помощью синхронизирующей рейки 31 и общей рукоятки 32.The switch comprises a free trip mechanism 21, including a rail 22, a bracket 23, a lever 24 and a spring 25, and a second free trip mechanism 26, including a rail 27, a bracket 28, a lever 29 and a spring 30. The free trip mechanisms 21 and 26 are operated with using the synchronizing rack 31 and the common handle 32.

Выключатель автоматический работает следующим образом. После включения выключателя с помощью рукоятки 32 происходит замыкание контактов 5 и 6. Через выключатель проходит электрический ток, который в каждом полюсе выключателя на участке от верхнего вывода 8 до перемычки 17 токопроводящей скобы сложной формы 13 делится (перераспределяется) обратно пропорционально сопротивлениям R₁ и R₂ (см. фиг.1) параллельных участков контактной системы 3. Ток протекает последовательно по параллельным выступам 9 верхнего вывода 8, контактным переходам 7, подвижным контактам 6, гибким токопроводам 12 и соединяется на перемычке 17 токопроводящей скобы сложной формы 13. На участке полюса от перемычки 17 скобы 13 до нижнего вывода 16 ток делится (перераспределяется) между параллельными участками с тепловым расцепителем 10 и электромагнитным расцепителем 11 обратно пропорционально сумме сопротивлений (R₄+R₆) и (R₅+R₇) (см. фиг.1) на каждом из параллельных участков.The circuit breaker operates as follows. After the switch is turned on with the handle 32, the contacts 5 and 6 are closed. An electric current passes through the switch, which is divided (redistributed) inversely to the resistances R ₁ and R in each pole of the switch in the section from the upper terminal 8 to the bridge 17 of the conductive bracket of complex shape 13 ₂ (see FIG. 1) parallel portions of the contact system 3. The current flows in series through parallel projections 9 of the upper terminal 8, the contact passages 7, the movable contacts 6, the conductive flexible 12 and is connected to No. 17 a conductive jumper is complicated shape brackets 13. In the area of the pole bracket 17 bridges 13 to the lower output current 16 is divided (redistributes) between the parallel portions of the thermal trip unit 10 and the solenoid trip unit 11 is inversely proportional to the sum of the resistances (R ₄ + R ₆₎ (R ₅ + R ₇ ) (see figure 1) in each of the parallel sections.

На параллельной части полюса с электромагнитным расцепителем 11 ток протекает последовательно по наклонному участку 18 параллельного выступа скобы 13, участку 14 скобы и выступу 19 нижнего вывода 16.On the parallel part of the pole with the electromagnetic release 11, the current flows sequentially along the inclined portion 18 of the parallel protrusion of the bracket 13, the portion 14 of the bracket and the protrusion 19 of the lower terminal 16.

На параллельной части полюса с тепловым расцепителем 10 ток протекает по наклонным участкам 18 параллельных выступов скобы 13, участку 14 скобы 13, термобиметаллической пластине теплового расцепителя 10, гибкому токопроводу 15 и нижнему выводу 16.On the parallel part of the pole with the thermal release 10, current flows along the inclined sections 18 of the parallel protrusions of the bracket 13, section 14 of the bracket 13, the thermobimetal plate of the thermal release 10, the flexible conductor 15 and the lower terminal 16.

При протекании тока перегрузки через полюс выключателя срабатывает соответственно тепловой 10 или электромагнитный 11 расцепитель максимального тока. При этом происходит поворот установленной в одном из механизмов свободного расцепления 21 рейки 22 и освобождается скоба 23, удерживающая рычаг 24 механизма свободного расцепления. Рычаг 24 под воздействием усилия пружины 25 поворачивается и воздействует на синхронизирующую рейку 31 механизмов свободного расцепления, связанную с рейкой 27 рычагом 29 второго механизма свободного расцепления. Рейка 27 второго механизма свободного расцепления освобождает скобу 28, которая затем освобождает рычаг 29 и второй механизм свободного расцепления 26, который начинает срабатывать. Выключатель под воздействием двух механизмов свободного расцепления отключается.When the overload current flows through the pole of the switch, the thermal 10 or electromagnetic 11 overcurrent release trips, respectively. When this occurs, the rotation of the rack 22 installed in one of the free trip mechanisms 21 takes place and the bracket 23 that holds the lever 24 of the free trip mechanism is released. The lever 24, under the influence of the force of the spring 25, rotates and acts on the synchronizing rail 31 of the free trip mechanisms connected to the rail 27 by the lever 29 of the second free trip mechanism. The rack 27 of the second free trip mechanism releases the bracket 28, which then releases the lever 29 and the second free trip mechanism 26, which starts to operate. The switch, under the influence of two mechanisms of free tripping, trips.

При опережающем начале отключения второго механизма свободного расцепления процесс отключения аналогичен предыдущему с изменением последовательности срабатывания механизмов свободного расцепления.With the early start of disconnection of the second free trip mechanism, the shutdown process is similar to the previous one with a change in the sequence of operation of the free trip mechanisms.

Claims

1. The circuit breaker, comprising a housing with a cover, a contact system, divided into two parallel parts in each pole, each of which has its own arcing chamber, thermal and electromagnetic overcurrent releases in each pole, electrically connected to each other and to the terminals for connecting the consumer, two free trip mechanisms controlled by a common handle, characterized in that the thermal and electromagnetic overcurrent releases of each pole are electrically connected by staples, which simultaneously connects thermal and electromagnetic releases with moving contacts through flexible current leads, the bracket has a jumper for redistributing currents, parallel protrusions, one of which is connected to a thermal release, and the other is a current path of the electromagnetic release of the switch, and sections of parallel protrusions of the bracket, directly adjacent to the jumper, which serve to connect the flexible conductors of the movable contacts.

2. The automatic switch according to claim 1, characterized in that the sections of the parallel protrusions of the bracket, to which the flexible conductors of the movable contacts are connected, are made inclined, and the jumper of the bracket and the ends of the parallel protrusions of the bracket are deployed in opposite directions.