RU2394301C1

RU2394301C1 - Fast-operation automatic circuit breaker

Info

Publication number: RU2394301C1
Application number: RU2009111771/09A
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов (RU); Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Сергей Игоревич Марценюк (RU); Сергей Игоревич Марценюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-07-10

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: circuit breaker comprises closing electromagnet and pulling electromagnet, closing and opening springs, fixed and movable contacts. Armature of closing electromagnet and magnetic circuit of pulling electromagnet are rigidly interconnected and fitted on axle to rotate thereabout. Said axle supports also pulling electromagnet armature with fixed contact.

EFFECT: reduced power consumption in operation of circuit breaker, faster operation and higher reliability.

4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты электроустановок и линий постоянного тока от перегрузок и токов короткого замыкания.The invention relates to electrical engineering, in particular to protective switching equipment, and can be used to protect electrical installations and direct current lines from overloads and short circuit currents.

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 из следующих источников.High-speed automatic switches that are held in the on position due to the magnetic flux in the working gap of the armature created by the current of the holding coil, and tripped when this magnetic flux decreases, are known from the following sources.

1. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М.- Л., издательство «Энергия», 1964 г., с.42-43.1. Golubev A.I. High-Speed Circuit Breakers, M.- L., Energia Publishing House, 1964, p. 42-43.

2. Патент на полезную модель RU №33261.2. Patent for utility model RU No. 333261.

3. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «Российские железные дороги», филиал «проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог», М.: издательство «Трансиздат», 2004 г., с.238-242.3. Power equipment of traction substations of railways (collection of reference materials). Russian Railways OJSC, a branch of the design bureau for the electrification of railways, Moscow: Transizdat Publishing House, 2004, p.238-242.

В качестве ближайшего аналога, исходя из количества общих существенных признаков, можно считать выключатель по второму источнику (патент RU №33261).As the closest analogue, based on the number of common essential features, we can consider the circuit breaker for the second source (patent RU No. 333261).

Этот выключатель содержит подвижный и неподвижный контакты, удерживающий электромагнит с магнитопроводом, катушкой и якорем, отключающую пружину, пружину контактного нажатия и электромагнитный механизм включения. Якорь и магнитопровод удерживающего электромагнита установлены на общей оси. Пружина контактного нажатия расположена между механизмом включения и магнитопроводом удерживающего электромагнита. При этом механизм включения связан с магнитопроводом удерживающего электромагнита через рычаг.This switch contains a movable and fixed contacts, holding an electromagnet with a magnetic circuit, a coil and an armature, disconnecting the spring, contact pressing spring and electromagnetic switching mechanism. The anchor and the magnetic circuit of the holding electromagnet are mounted on a common axis. The contact pressing spring is located between the switching mechanism and the magnetic circuit of the holding electromagnet. In this case, the switching mechanism is connected to the magnetic circuit of the holding electromagnet through a lever.

Во включенном положении магнитопровод и якорь удерживающего электромагнита притянуты друг к другу за счет тока в катушке удерживающего электромагнита. Якорь механизма включения находится в притянутом положении за счет удерживающего тока в катушке электромагнита механизма включения.In the on position, the magnetic circuit and the armature of the holding electromagnet are attracted to each other due to the current in the coil of the holding electromagnet. The anchor of the switching mechanism is in an attracted position due to the holding current in the coil of the electromagnet of the switching mechanism.

Для оперативного отключения необходимо прервать удерживающий ток в катушке электромагнита механизма включения. Под действием отключающей пружины подвижный контакт и удерживающий электромагнит переходят в отключенное положение, при этом якорь и магнитопровод удерживающего электромагнита остаются притянутыми.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, the movable contact and the holding electromagnet go into the disconnected position, while the anchor and the magnetic circuit of the holding electromagnet remain attracted.

По сигналу датчика тока (или другого датчика аварийного отключения) прерывается ток в катушке удерживающего электромагнита. Под действием отключающей пружины подвижный контакт и якорь удерживающего электромагнита переходят в отключенное положение, а магнитопровод удерживающего электромагнита под действием пружины контактного нажатия выбирает провал и притягивается к рычагу. Якорь механизма включения остается в притянутом положении.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 breaking spring, the movable contact and the anchor of the holding electromagnet go into the off position, and the magnetic circuit of the holding electromagnet selects a dip under the action of the contact pressing spring and is attracted to the lever. The anchor of the switching mechanism remains in the drawn position.

Недостатком выключателя являются большие затраты на энергопотребление. При работе (в продолжительном режиме - во включенном положении выключателя) обе катушки потребляют электрический ток, следовательно, затрачивается значительная мощность.The disadvantage of the switch is the high cost of energy consumption. During operation (in continuous mode - in the on position of the switch), both coils consume electric current, therefore, considerable power is expended.

Кроме того, кинематическая связь механизма удерживающего электромагнита и подвижного контакта выполнена через промежуточный рычаг, что снижает надежность и быстродействие отключения.In addition, the kinematic connection of the holding electromagnet mechanism and the movable contact is made through an intermediate lever, which reduces the reliability and speed of shutdown.

Задачей изобретения явилась разработка выключателя более надежного, компактного и простого по конструкции.The objective of the invention was the development of a switch more reliable, compact and simple in design.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в снижении энергопотребления при работе выключателя, повышении быстродействия, повышении надежности работы выключателя.The technical result that is achieved by the invention is to reduce power consumption during circuit breaker operation, increase speed, increase reliability of circuit breaker operation.

Указанный технический результат достигается тем, что выключатель автоматический быстродействующий, состоящий из включающего электромагнита с магнитопроводом, катушкой и якорем, удерживающего электромагнита, состоящего из магнитопровода, катушки и якоря, отключающей и включающей пружины, подвижного и неподвижного контакта, выполнен так, что якорь включающего электромагнита и магнитопровод удерживающего электромагнита неподвижно закреплены между собой и установлены на общей оси с возможностью вращения вокруг нее, и на этой же оси закреплен с возможностью вращения якорь удерживающего электромагнита, на котором неподвижно зафиксирован подвижный контакт.The specified technical result is achieved in that the circuit breaker is quick-acting, consisting of an electromagnet including a magnetic circuit, a coil and an armature, a holding electromagnet, consisting of a magnetic circuit, a coil and an armature, disconnecting and including springs, a movable and fixed contact, is designed so that the armature of the electromagnet and the magnetic circuit of the holding electromagnet is fixedly fixed to each other and mounted on a common axis with the possibility of rotation around it, and on the same axis is rotated with the possibility of rotation of the anchor of the holding electromagnet, on which the movable contact is fixedly fixed.

При таком выполнении выключателя автоматического быстродействующего размыкание контактов происходит без передачи движения от якоря к контакту, что сокращает время отключения выключателя. Кроме того, выключатель во включенном положении удерживается одной катушкой, а катушка включающего электромагнита полностью обесточена, что свидетельствует об уменьшении потребляемой мощности выключателем. Отсутствие же дополнительных кинематических связей (сокращение элементов конструкции) упрощает конструкцию, повышает надежность работы.With this embodiment of the automatic high-speed circuit breaker, the opening of the contacts occurs without transmitting movement from the armature to the contact, which reduces the time it takes to open the circuit breaker. In addition, the switch in the on position is held by one coil, and the coil of the switching solenoid is completely de-energized, which indicates a decrease in power consumption by the switch. The absence of additional kinematic connections (reduction of structural elements) simplifies the design, increases reliability.

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 промежуточном положении; на фиг.3 - то же самое, в предвключенном положении; на фиг.4 - то же, в отключенном положении.Figure 1 schematically shows a patentable switch in the off position; figure 2 is the same in an intermediate position; figure 3 is the same in the upstream position; figure 4 is the same in the off position.

Выключатель автоматический быстродействующий содержит включающий электромагнит с магнитопроводом 1, катушкой 2 и якорем 3. Удерживающий электромагнит выполнен из магнитопровода 4, катушки 5 и якоря 6. Магнитопровод 4 удерживающего электромагнита и якорь 3 включающего электромагнита закреплены неподвижно между собой и установлены на оси 7 с возможностью вращения вокруг нее. На этой же оси 7 закреплен якорь 6 удерживающего электромагнита. Отключающая пружина 8 размещена с возможностью воздействия на якорь 6 удерживающего электромагнита. Включающая пружина 9 расположена со стороны магнитопровода 4 удерживающего электромагнита и закреплена с возможностью воздействия на магнитопровод 4. Выключатель содержит подвижный контакт 10 и неподвижный контакт 11. Подвижный контакт 10 неподвижно закреплен на якоре 6.The automatic high-speed switch contains a switching electromagnet with a magnetic circuit 1, coil 2 and an armature 3. The holding electromagnet is made of a magnetic circuit 4, coil 5 and an armature 6. The magnetic circuit 4 of the holding electromagnet and the armature 3 of the turning electromagnet are fixed stationary between each other and mounted on the axis 7 with rotation around her. An anchor 6 of a holding electromagnet is fixed on the same axis 7. Breaking spring 8 is placed with the possibility of impact on the anchor 6 of the holding electromagnet. The closing spring 9 is located on the side of the magnetic circuit 4 of the holding electromagnet and is fixed with the possibility of acting on the magnetic circuit 4. The switch contains a movable contact 10 and a fixed contact 11. The movable contact 10 is fixedly mounted on the armature 6.

Работа выключателя осуществляется следующим образом. При включении выключателя на катушку 2 подается включающий ток (фиг.1). Якорь 3 притягивается к магнитопроводу 1. При этом жестко закрепленный с якорем 3 магнитопровод 4 поворачивается вокруг оси 7 к якорю 6. Между якорем 6 и магнитопроводом 4 остается воздушный зазор (фиг.2). Через некоторый промежуток времени на катушку 5 подается включающий ток, а включающий ток с катушки 2 переводится на удерживающий. При этом якорь 6 и магнитопровод 4 притягиваются друг к другу (фиг.3). Соответственно подвижный контакт 10 поворачивается в сторону неподвижного контакта и останавливается в предвключенном положении (между контактами остается зазор 8). В этот момент удерживающий ток в катушке 2 прекращается, а включающий ток катушки 5 переводится на удерживающий. При обесточивании катушки 2 якорь 3 отпадает от магнитопровода 1, а якорь 6 и магнитопровод 4 поворачиваются под действием усилий включающей пружины 9 в сторону включенного положения, контакты выключателя 10 и 11 замыкаются (фиг.4). Отключающая пружина 8 при вращении якоря 6 сжимается и обеспечивает достаточное усилие для отключения выключателя.The operation of the switch is as follows. When the switch is turned on, a switching current is supplied to the coil 2 (Fig. 1). The armature 3 is attracted to the magnetic circuit 1. In this case, the magnetic circuit 4, rigidly fixed with the armature 3, rotates around the axis 7 to the armature 6. An air gap remains between the armature 6 and the magnetic circuit 4 (FIG. 2). After a certain period of time, a switching current is supplied to the coil 5, and the switching current from the coil 2 is transferred to the holding current. In this case, the anchor 6 and the magnetic circuit 4 are attracted to each other (figure 3). Accordingly, the movable contact 10 rotates toward the stationary contact and stops in the up-position (there is a gap 8 between the contacts). At this moment, the holding current in the coil 2 is stopped, and the switching current of the coil 5 is transferred to the holding. When the coil 2 is de-energized, the armature 3 falls off from the magnetic circuit 1, and the anchor 6 and the magnetic circuit 4 rotate under the action of the switching spring 9 toward the on position, the contacts of the switch 10 and 11 are closed (figure 4). Breaking spring 8 during rotation of the armature 6 is compressed and provides sufficient force to open the switch.

При протекании тока короткого замыкания ток в катушке 5 обрывается. Якорь 6 под действием усилий отключающей пружины 8 поворачивается вокруг оси 7 против часовой стрелки, а магнитопровод 4 под действием усилий включающей пружины 9 - по часовой стрелке. Контакты 10 и 11 незамедлительно размыкаются (фиг.1).When a short circuit current flows, the current in the coil 5 breaks. The armature 6 under the action of the efforts of the breaking spring 8 rotates around the axis 7 counterclockwise, and the magnetic core 4 under the action of the efforts of the switching spring 9 - clockwise. Contacts 10 and 11 immediately open (figure 1).

Благодаря указанным конструктивным отличиям создан выключатель с достаточно малым временем отключения, обеспечивающий надежную и безопасную работу в эксплуатации.Due to the indicated design differences, a circuit breaker with a sufficiently short tripping time has been created, which ensures reliable and safe operation in operation.

Claims

Automatic high-speed switch, comprising a switching electromagnet, consisting of a magnetic circuit, a coil and an armature, holding an electromagnet, consisting of a magnetic circuit, a coil and an armature, breaking and turning on a spring, a movable and fixed contact, characterized in that the armature of the switching electromagnet and the magnet circuit of the holding electromagnet are rigidly connected interconnected and mounted on an axis with the possibility of rotation around it, and on the same axis the anchor of the holding electron is rotatably fixed Nita, the outer edges of the movable contact.