SU1003190A1 - Расцепитель автоматического выключател - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к электроаппаратостроению и в частности к автоматичес ким выключател м. Известны комбинированные расцепители максимального тока автоматических выключателей, содержащие дл  защиты в диапазоне токов перегрузки термобиметаллический элемент и дл  защиты от токов короткого замыкани  электромагнитный элемент. Причем в тех случа х, когда номинальный ток термобиметаллического элемента меньше номинального рабочего тока выключател , параллельно этому элементу включаетс  специальный шунт, сопротивление которого, как правило, мень ше сопротивлени  термобиметалличёско го элемента и в который ответвл етс  избыточна  дл  термобиметалла часть тока 11 . Однако в таких расщепител х и тер мобиметаллический, и электромагнитный элементы обтекаютс  в аварийном режи ме защищаемой цепи одним и тем же током короткого замыкани  в течение всего времени отключени  цепи автоматическим выключателем. Чрезмерный нагрев термобиметаллических элементов током короткого замыкани  егызывает у них необратимые деформации, недопустимые изменени  защитных характеристик или термические разрушени . Поэтому коммутационна  способность выключателей, снабженных такими расцепител ми , ограничиваетс  токами термической устойчивости термобиметаллического элемента. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  расцепитель автоматического выключател , содержащий св занные токопроводами термоэлемент, электромагнитный элемент и контакты, защищающие термоэлемент от разрушающего термического воздействи , из которых один выполнен неподвижным, а другой механически св зан с  корем электрома -

НИ7НОГО элемента, удерживаемым в исходном положении возвратной пружиной

В известном расцепителе электромагнитный элемент и термоэлемент соединены последовательно. Контакты включены параллельно с термоэлементом и в номинальном режиме работы рас цепител  наход тс  в разомкнутом состо нии 21.

К недостаткам такого расцепител  следует отнести .следующие.

Контактное нажатие шунтирующих контактов, которое создаетс  в этом расцепителе силой прит жени   кор  электромагнитного элемента, из-за насыщени  его магнитопровода перестает возрастать с уселичением тока короткого замыкани , что приводит к свариванию шунтирующих контактов. Это обсто тельство рграничивает об ,ласть применени  автоматических выключателей с такими расцепител ми теми цеп ми, в которых аварийные токи не превышают токов сваривани  шунти рующих контактов. Кроме того, протек ание токов короткого замыкани  непосредственно .по шунтирующим контактам в течение всего времени отключе ни  цепи выключателем предопредел ет исполнение их контакт-деталей с достаточно большими массогабаритными показател ми . Это св зано с повышенным расходом дефицитных и дорогосто щих серебросодержащих контактных материалЗв , из которых обычно выполн ют контакт-детали .

В известном расцепителе сверх обычного усили , необходимого дл  воздействи  на механизм свободного расцеплени  выключател  и дл  преодолени  усили  возвратной пружины, электромагнитный элемент должен дополнительно создавать усилие контактного нажати . Это св зано с повышенным расходом электротехнических материалов на изготовление электромагнитного элемента и с увеличением его габаритных показателей.

Кроме того, при присущем данному электромагнитному элементу т говом усилии увеличение нат жени  возвратной пружины (дл  получени  большего тока уставки) неизбежно приводит к уменьшению создаваемого контактного нажати , что повышает веро тность сваривани  контактов и снижает тем самым надежность расцепител , так как при большем токе уставки возрастает и максимальное мгновенное значение тока , протекающего по шунтирующим контактам в процессе отключени  выключателем защищаемой цепи.

Следует также отметить, что в случа х , когда номинальный ток термобиметаллического элемента меньше номинального рабочего тока выключател , применение шунтирующих контактов в таком расцепителе не исклю.чает необходимости включени  параллельно термобиметаллическому элементу специально изготовленного шунта.

Очевидно, что указанными недостатками будут обладать все расцепители t шунтирующими контактами, которые, помимо электромагнитного элемента, содержат термоэлемент, реагирующий на тепловую энергию электрического тока, протекающего по нему или его нагревателю. Кроме термобиметаллических , к таким элементам можно отнести позисторные, термомагнитные и т.п.

Цель изобретени  - повышение надежности и снижение расхода электротехнических материалов, в том числе дефицитных серебросодержащих контактных материалов.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в расцепителе автоматического выключател , содержащем св занные токопроводами термоэлемент, электромагнитный элемент и контакты, защищающие термоэлемент от разрушающего термического воздействи , из которых один выполнен неподвижным, -а другой механически св зан с  корем электромагнитного элемента, удержива.емым в исходном положении возвратной пружиной, электромагнитный элемент и термоэлемент соединены параллельно, а контакты включены последовательно с термоэлементом и замкнуты в исходном положении  кор  электромагнитного элемента .

. При выполнении предлагаемого технического решени  значительно (в сотни раз) снижаетс  максимально возможна  величина тока, протекающего через контакты расцепител , в результате чего исключаетс  возможность их сваривани  при возникновении токов короткого замыкани  в защищаемой выключателем цепи и соответственно уменьшаетс  количество контактного материала, расходуемого при изготовлении контакт-деталей, а также снизить величину контактного нажати . 510 При этом соответственно снижаетс  величина необходимого т гового усили  электромагнитного элемента и следовательно, количество электротехнических материалов, требуемых дл его изготовлени . Кроме того, отпадает необходимост выполн ть специальный шунт дл  термо элемента, так как его функцию несет включенна  параллельно токова  цепь электромагнитного элемента, сопротивление которой значительно меньше сопротивлени  токовой цепи термоэлемен та. На фиг. 1 представлена конструкци  предлагаемого расцепител ; на фиг. 2 - электрическа  схема расцепи тел ; на фиг, 3 кривые изменени  тока в цеп х термоэлемента и электромагнитного элемента при ртключеНИИ короткого замыкани  выключателем снабженным предлагаемым расцепителем Расцепитель автоматического выключател  содержит (фиг. 1) термоэлемент , состо щий из тёрмобиметалличес кой пластины 1 и намотанного на нее в виде спирали нагревател  2. Одним концом пластина 1 жестко закреплена на токоподводе 3, а другой свободный ее конец металлически скреплен. (напри мер точечной сваркой) с началом спирали нагревател  2, образу  последовательное электрическое соединение на гревател  с пластиной 1. спирали нагревател  2 соединен с токопроводом .который через гибкое соединение 5 электрически св зан с подвижным кон тактом 6, укрепленным на  коре 7 элект ромагнитного элемента. Неподвижный контакт 8 установлен в изол ционном корпусе выключател , электрически сое динен с токоподводом 9 и служит упором дл   кор  7, поворачивающегос  на оси 10 и удерживаемого в исходном положении пружиной 11. Катушка 12 электромагнитного элемента размещена на его сердечнике 13, укрепленном в корпусе выключател , и электрически соединена с токоподводами 3 и 9. На. электрической схеме устройства (фиг. 2) показано распределение тока защищаемой цепи на ток в цепь термоэлемента - и в цепь электромагнитного элемента | . Расцепитель автоматического выключател  работает следующим образом. При небольших аварийных токах, меньших тока уставки - электромагнитного элемента (токи перегрузки), 06 работа расцепител  не отличаетс  от работы расцепител , содержащего только термобиметаллический элемент с шунтом . Однако роль этого шунта здесь выполн ет токова  цепь катушки 12 электромагнитного элемента между токоподводами 3 и 9, сопротивление которой меньше сопротивлени  токовой цепи термобиметаллического элемента между этими токоподводами. В этом случае (фиг. 2) ток защищаемой цепи своей меньшей частью ответвл етс  .в цепь термобиметаллического элемента, а большей частью l-j- в цепь электромагнитного элемента Ток у, протека  по последовательному соединению термобиметаллической пластины 1, нагревател  2, токопровода А, гибкого соединени  5 и контактов б и 8, вызывает нагрев и деформацию (изгиб) пластины 1 в направлении , показанном на фиг. 2 стрелкой. При этом пластина 1 своим свободным концом воздействует через систему поворотных рычагов на механизм свободного расцеплени  15 выключател . Врем  срабатывани  расцепител  уменьшаетс  с возрастанием тока перегрузки защищаемой.цепи. Друга  больша  часть тока 1э протекающа  по катушке 12, недостаточна в этом случае дл  прит жени   кор  7 к| сердечнику 13.- При больших токах короткого замыкани  в защищаемой выключателем цепи ток быстро достигает значени  тока уставки электромагнитного элемента, которыи обычно составл ет от 3 до 15 ID помин-Якорь 7 электромагнита приходит в движение, преодолева  уси лие пружины 11, ив самом начале своего движени  размыкает контакты 6 и 8 в цепи термобиметаллического элемента , а затем (в конце движени ) воздействует своим рычагом через систему поворотных рычагов }k на механизм свободного расцеплени  15 выключател . При этом максимальное значение тока J-.- в цепи термобиметаллического элемента не может превысить его номинального значени  Нноммм число раз большее, чем кратность уставки электромагнитного элемента. Если в цепь термобиметаллического элемента ответвл етс  треть  часть тока 1о защищаемой цепи, то даже при наибольшем значении тока уставки 15 Номмн ° через контакты 6 и 8 не превысит 5 1 о но мин защищаемой цепи.

Позгому размеры и масса контакт-деталей 8 таком.рйсцепителе значительно меньше, чем в известной конструкции, благодар  чему достигаетс  существенна  экономи  дорогосто щих и дефицитных серебросодержащих контактных материалов . Кроме того, при таких значени х максимального тока в цепи термоэлемента не требуетс  создани  больших контактных нажатий и легко обеспечиваютс  те нажати , при которых отсутствует сваривание контактов, что повышает надежность расцепител .

После размыкани  контактов б и 8 в момент времени t (фиг. 3) ток | переходит в цепь электромагнитного элемента, вследствие чего возрастает сила прит жени   кор  7 к сердечнику 13у форсируетс  его движение и исключаетс  возможность замыкани  контактов б и 8 в процессе отключени  тока короткого замыкани  выключателем . При этом снижаетс  врем  срабатывани  электромагнитного элемента, что повышает предельную коммутационную способность снабженного таким расцепителем выключател .

В отличие от прототипа в предлагаемом расцепителе электромагнитный элемент не должен создавать дополнительное т говое усилие дл  обеспечени  контактного нажати , так как это нажатие здесь обеспечиваетс  самой возвратной пружиной 11  кор  7. -По-этому при прочих равных услови х эксплуатации на изготовление, электромаг- нитного элемента в предлагаемом расцепителе расходуетс  меньше электротехнических материалов.

Повышение тока уставки электромагнитного элементе осуществл етс  одновременным увеличением нат женил и плеча зацеплени  возвратной пружины 11 при перемещении ее конца по рычагу  кор  7. Следовательно,-чем выше максимально возможное значение тока в цепи термоэлемента и контактов.б и В,

тем больше и величина контактного нажати , т,е, изменение этих параметров согласуетс  автоматически, сохран   надежность контактного соединени  и расцепител  в целом.

При использовании в качестве шунта дл  термобиметаллического элемента токовой цепи хэлектромагнитного элемента отпадает необходимость затрат на изготовление специального шунта и сокращаетс , следовательно, расход электротехнических материалов.

Использование предлагаемого расцепител  возможно на предпри ти х электротехнической промышленности, разрабатывающих низковольтные автоматические выключатели.

Claims (2)

1.Родштейна Л.А Электрические аппараты, Л„, Энерги , 1971, с. 2бО рис. 1б-8.

2.Патент США W 080582, кл. 335-37, 1973.