ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ БЛОКИРОВКА ТРЕХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к устройствам блокировки, и может быть использована для управления электрическими цепями в системах ввода резервного питания, а именно для блокировки двух и более автоматических выключателей, в том числе, работающих с электроприводом в режиме автоматического включения-выключения.
Известно устройство механической блокировки двух автоматических выключателей с электроприводом (патент РФ на полезную модель №7599, МПК H01H 3/20, H01H 3/46, опубликованный 20.07.2008), содержащее соединенный с автоматическим выключателем механизм блокировки, включающий управляющий элемент, выполненный в виде подпружиненной трапецеидальной кулисы, фиксатор, выполненный в виде тонкого стержня, шарнирно соединенный с подпружиненной трапецеидальной кулисой и взаимодействующий с контактной системой автоматического выключателя, шатун и рычаг, установленные с возможностью поворота относительно друг друга в вертикальной плоскости, при этом оно содержит второй механизм блокировки, соединенный со вторым автоматическим выключателем, и соединенное с механизмами блокировки согласующее устройство, включающее шарнирно установленные коромысла, два поводка, каждый из которых соединен с одной стороны с подпружиненной трапецеидальной кулисой, с другой стороны с верхним плечом коромысла, нижние плечи коромысел шарнирно соединены между собой.
Недостатком известной механической блокировки является большое число кинематических связей и входящих деталей, что усложняет ее изготовление и эксплуатацию.
Известно устройство механической блокировки трех автоматических выключателей (патент на полезную модель №77499, МПК H01H 3/20, H01H 9/24, опубликованный 20.10.2008), содержащее механизмы блокировки с управляющими элементами, выполненными в виде поводка, шарнирно соединенного с фиксатором, и согласующее устройство, включающее пару коромысел, установленных на осях с возможностью поворота, нижние плечи которых шарнирно соединены между собой, а верхние плечи взаимодействуют с управляющим элементом, при этом согласующее устройство снабжено второй парой коромысел, второе коромысло первой пары и первое коромысло второй пары расположены на одной оси, на осях поворота первого коромысла первой пары и второго коромысла второй пары шарнирно установлены двуплечие рычаги, конец нижнего плеча которых шарнирно соединен посредством тяги с верхним плечом противоположного двуплечего рычага, верхние плечи первых коромысел каждой пары и второго двуплечего рычага снабжены упорами, взаимодействующими с управляющими элементами, верхние плечи вторых коромысел каждой пары и первого двуплечего рычага шарнирно соединены с управляющими элементами.
Известная блокировка при конструктивной простоте технического решения требует высокой точности изготовления в связи с большим количеством кинематически связанных узлов, что удорожает ее и усложняет эксплуатацию. Кроме того, для автоматических выключателей разных изготовителей необходимо изготавливать индивидуальную блокировку.
Известна механическая блокировка (каталог E max «Низковольтные автоматические выключатели на номинальный ток на 800-6300 ABB, с. 7/15), выполненная в виде горизонтально и вертикально расположенных тросиков, взаимодействующих с силовыми контактами автоматов.
Недостатком известной механической блокировки является необходимость изготавливать для автоматов разных производителей свою тросовую блокировку. Кроме того использование тросовой блокировки требует увеличения габаритов для расположения тросов.
Известна электромеханическая блокировка автоматических выключателей, содержащих силовые контакты и устройство расцепления (Каталог Инсталляционные приборы EATON 2011, с. 76, Расцепитель минимального напряжения NZM1-XU 208-240), включающая электромагнитную катушку и установленный в ней с возможностью возвратно поступательного перемещения шток, воздействующий на устройство расцепления. Известный расцепитель применяется в одном автомате для дистанционного отключения его, например, в аварийной ситуации. При отключении питания электромагнитной катушки шток воздействует на расцепитель, который отключает автоматический выключатель и препятствует его включению
Из уровня техники не известно применение расцепителя для блокировки двух или более автоматических выключателей.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание универсальной блокировки для трех автоматических выключателей и упрощение блокировки.
Указанный технический результат достигается тем, что электромеханическая блокировка трех автоматических выключателей, снабженных силовыми контактами и механизмами расцепления, включающая электромагнитную катушку со штоком, установленным с возможностью возвратно поступательного перемещения и воздействия на механизм расцепления, согласно полезной модели она содержит вторую и третью электромагнитные катушки, в каждой из которых расположен шток, установленный с возможностью возвратно поступательного перемещения и воздействия на механизм расцепления второго и третьего автоматических выключателей, а также по два дополнительных контакта, установленных на каждом автоматическом выключателе, механически соединенных с их силовыми контактами, при этом входы первой и второй электромагнитных катушек соединены с входом первого дополнительного контакта соответственно второго и первого автоматических выключателей, вход третьей электромагнитной катушки соединен с входом второго дополнительного контакта второго автоматического выключателя, выходы электромагнитных катушек соединены между собой и подсоединены к нулевому проводу, вход второго дополнительного контакта первого автоматического выключателя, входы первого и второго дополнительных контактов третьего автоматического выключателя соединены с источником электропитания, выходы первого дополнительного контакта первого автоматического выключателя и второго дополнительного контакта третьего автоматического выключателя соединены между собой, выходы вторых дополнительных контактов первого и второго автоматических выключателей соединены между собой.
В частном случае выполнения полезной модели источник электропитания выполнен в виде первого, второго и третьего ввода электроэнергии, при этом вход второго дополнительного контакта первого автоматического выключателя, вход первого дополнительного контакта третьего автоматического выключателя и вход второго дополнительного контакта третьего автоматического выключателя соединены соответственно с третьим, первым и вторым и вводами электроэнергии; источник электропитания выполнен в виде устройства гарантированного электропитания, соединенного с вводами электроэнергии, при этом вход второго дополнительного контакта первого автоматического выключателя, входы первого и второго дополнительных контактов третьего автоматического выключателя, соединены между собой и соединены с выходами устройства гарантированного электропитания; электромагнитные катушки выполнены с возможностью прямого воздействия на шток, при этом дополнительные контакты выполнены нормально открытыми, электромагнитные катушки выполнены с возможностью обратного воздействия на шток, при этом дополнительные контакты выполнены нормально закрытыми.
Наличие электромагнитных катушек прямого воздействия на шток и нормально открытых дополнительных контактов, механически соединенных с силовыми контактами, позволяет при замыкании силового контакта одного автоматического выключателя производить замыкание двух дополнительных контактов данного автоматического выключателя и подачу электропитания на электромагнитные катушки других автоматических выключателей, а наличие электромагнитных катушек обратного воздействия на шток и нормально закрытых дополнительных контактов, механически соединенных с силовыми контактами, позволяет при замыкании силового контакта одного автоматического выключателя производить размыкание двух дополнительных контактов данного автоматического выключателя и размыкание цепей питания электромагнитных катушек других автоматических выключателей. При этом электромагнитные катушки других автоматических выключателей своими штоками воздействуют на механизмы расцепления, которые переводят автоматические выключатели в нерабочее состояние и препятствуют их возврату в рабочее состояние. Таким образом, при включении одного автоматического выключателя происходит надежное блокирование второго и третьего автоматических выключателей.
Предлагаемая электромеханическая блокировка проста по конструкции, удобна и надежна в эксплуатации. При этом она является универсальной, так как может быть использована для блокировки автоматических выключателей любого типа. Простота конструкции предлагаемой электромеханической блокировки и дешевизна комплектующих деталей уменьшает затраты на ее изготовление.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного выполнения электромеханической блокировки.
На фигуре изображена блокировка трех автоматических выключателей. Электромеханическая блокировка трех автоматических 1, 2 и 3 с силовыми контактами 4, 5 и 6 и механизмами расцепления 7 включает первую, вторую и третью электромагнитные катушки 8, 9 и 10, дополнительные контакты 11, 12, 13, 14, 15 и 16. Дополнительные контакты 11 и 12 расположены на первом автоматическом выключателе 1 и механически соединены с силовым контактом 4. Дополнительные контакты 13 и 14 расположены на втором автоматическом выключателе 2 и механически соединены с силовым контактом 5, дополнительные контакты 15 и 16 расположены на третьем автоматическом выключателе 3 и механически соединены силовым контактом 6. Силовые контакты 4, 5, и 6 соединены с первым, вторым и третьим вводом электроэнергии соответственно.
В каждой электромагнитной катушке 8, 9 и 10 расположен шток 17, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения и воздействия на механизм расцепления 7 для перевода автоматических выключателей из рабочего в нерабочее положение и препятствия возврата их обратно. Для исключения ложных отключений автоматических выключателей при кратковременном провале электроэнергии электромагнитные катушки 8, 9, и 10 выполнены с задержкой времени срабатывания. Электромагнитные катушки 8, 9, и 10 могут быть выполнены с возможностью прямого воздействия на шток, когда при наличии напряжения на катушках 8, 9, и 10 шток 17 выдвинут из них, или обратного воздействия на шток, когда при наличии напряжения на упомянутых катушках шток 17 втянут в них. При этом дополнительные контакты 12-16 выполнены нормально открытыми или нормально закрытыми соответственно.
Вход первой электромагнитной катушки 8 соединен с входом первого дополнительного контакта 13 второго автоматического выключателя 2. Вход второй электромагнитной катушки 9 соединен с входом первого дополнительного контакта 11 первого автоматического выключателя 1. Вход третьей электромагнитной катушки 10 соединен с входом второго дополнительного контакта 14 второго автоматического выключателя 2. Выходы электромагнитных катушек 8, 9 и 10 соединены между собой и подсоединены к нулевому проводу. Вход первого дополнительного контакта 15 третьего автоматического выключателя 3 соединен с первым вводом электроэнергии. Вход второго дополнительного контакта 16 соединен со вторым вводом электроэнергии. Вход второго дополнительного контакта 12 первого автоматического выключателя 1 соединен с третьим вводом электроэнергии. Выход первого дополнительного контакта 11 первого автоматического выключателя 1 соединен с выходом второго дополнительного контакта 16 третьего автоматического выключателя 3. Выходы вторых дополнительных контактов 12 и 14 соответственно первого 1 и второго 2 автоматических выключателей соединены между собой. Выходы первых дополнительных контактов 13 и 15 соответственно второго 2 и третьего 3 автоматических выключателей соединены между собой. Для исключения ложных отключений автоматических выключателей при кратковременном провале электроэнергии электромагнитные катушки выполнены с задержкой времени срабатывания.
Во втором варианте электромеханическая блокировка дополнительно снабжена устройством гарантированного электропитания (не обозначено на чертеже). При этом входы второго дополнительного контакта 12 первого автоматического выключателя 1, первого дополнительного контакта 15 и второго дополнительного контакта 16 третьего автоматического выключателя 3 соединены между собой и присоединены к выходу устройства гарантированного электропитания.
Электромеханическая блокировка при использовании электромагнитных катушек прямого воздействия на шток работает следующим образом. Первоначально на первый, второй и третий вводы подают электропитание. Силовые контакты 4, 5 и 6 разомкнуты. Дополнительные контакты 11, 12, 13, 14, 15 и 16 разомкнуты. Штоки 17 электромагнитных катушек 8, 9 и 10 втянуты. Они не воздействуют на устройства расцепления 7 и не препятствуют включению силовых контактов 4, 5 и 6. Таким образом, возможно включение любого автоматического выключателя. При включении первого автоматического выключателя 1 его силовой контакт 4 и его дополнительные контакты 11 и 12, механически связанные с ним, замыкаются. При этом подается электропитание на электромагнитные катушки 9 и 10. Штоки 17 электромагнитных катушек 9 и 10 под действием электропитания выдвигаются и, воздействуя на механизмы расцепления 7, переводят второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 в нерабочее состояние, при котором их силовые контакты 5 и 6 разомкнуты. Следовательно, второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 не могут быть переведены в рабочее состояние. Таким образом, при включенном первом автоматическом выключателе 1 второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 заблокированы. Для включения второго или третьего автоматического выключателя 2 или 3 необходимо выключить автоматический выключатель 1. Для этого размыкают силовой контакт 4 и размыкают дополнительные контакты 11 и 12, которые размыкают цепи питания электромагнитных катушек 9 и 10 второго и третьего автоматических выключателей 2 и 3. Их штоки 17 втягиваются, обеспечивая возможность замыкания силовых контактов 5 или 6 и включение второго 2 или третьего 3 автоматических выключателей.
Электромеханическая блокировка при использовании электромагнитных катушек обратного воздействия на шток работает следующим образом. Первоначально на первый, второй и третий вводы подают электропитание. Силовые контакты 4, 5 и 6 разомкнуты. Дополнительные контакты 11, 12, 13, 14, 15 и 16 замкнуты. Штоки 17 электромагнитных катушек 8, 9 и 10 втянуты. Они не воздействуют на механизмы расцепления 7 и не препятствуют включению силовых контактов 4, 5 и 6. Таким образом, возможно включение любого автоматического выключателя. При включении первого автоматического выключателя 1 его силовой контакт 4 замыкается, а его дополнительные контакты 11 и 12, механически связанные с ним, размыкаются. При этом размыкаются цепи питания электромагнитных катушек 9 и 10, которые обесточиваются. Штоки 17 электромагнитных катушек 9 и 10 под действием пружин выдвигаются и, воздействуя на механизмы расцепления 7, переводят второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 в нерабочее состояние, при котором их силовые контакты 5 и 6 разомкнуты.
Следовательно, второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 не могут быть переведены в рабочее состояние. Таким образом, при включенном первом автоматическом выключателе 1 второй и третий автоматические выключатели 2 и 3 заблокированы.
Для включения второго или третьего автоматического выключателя 2 или 3 необходимо выключить автоматический выключатель 1. Для этого размыкают силовой контакт 4 и замыкают дополнительные контакты 11 и 12, которые замыкают цепи питания электромагнитных катушек 9 и 10 второго и третьего автоматических выключателей 2 и 3. Их штоки 17 втягиваются, обеспечивая возможность замыкания силовых контактов 5 или 6 и включение второго 2 или третьего 3 автоматических выключателей.