ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ

Полезная модель 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.
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:
1. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М, - Л., издательство «Энергия», 1964 г., стр.42-43.
2. Патент на полезную модель RU №33261.
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., стр.238-242.
В качестве ближайшего аналога, исходя из количества общих существенных признаков, можно считать выключатель по второму источнику (патент RU №33261).
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.
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.
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.
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.
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.
Кроме того, кинематическая связь механизма удерживающего электромагнита и подвижного контакта выполнена через промежуточный рычаг, что снижает надежность и быстродействие отключения.
Задачей полезной модели явилась разработка выключателя более надежного, компактного и простого по конструкции.
Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в снижении энергопотребления при работе выключателя, повышении быстродействия, повышении надежности работы выключателя.
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.
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.
Полезная модель поясняется примером выполнения.
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.
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.
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 δ). 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.
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).
Благодаря указанным конструктивным отличиям создан выключатель с достаточно малым временем отключения, обеспечивающий надежную и безопасную работу в эксплуатации.