ТЕПЛОВОЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники, к электроаппаратостроению, в частности к конструкции максимальных тепловых расцепителей тока автоматических выключателей.
Действие теплового расцепителя основано на изменении формы биметаллической пластины путем изгиба при протекании по ней тока нагрузки выключателя, превышающего величину номинального тока. Пластина действует на механизм выключения прибора.
Наиболее часто встречающиеся автоматические выключатели работают с двумя пространственно отделенными друг от друга расцепителями. Тепловой расцепитель находится в главной цепи. Потери электроэнергии в этом расцепителе, возникающие на переходных сопротивлениях многочисленных соединений, существенно влияют на общую потерю электроэнергии в автоматическом выключателе. Они выделяются в виде тепла, отдаваемого в окружающую среду. Это может привести к ошибочному отключению автоматического выключателя во время его работы в условиях номинальной нагрузки. И именно ошибочное отключение выключателя приводит к отсутствию надежности конструкции в целом.
Современные автоматические выключатели имеют защиту тепловую (выполнена на биметаллической пластине), предназначенную для защиты от длительных токовых перегрузок.
Известен максимальный тепловой расцепитель тока автоматического выключателя, содержащий термобиметаллический элемент, соединенный с тоководом и закрепленный на скобе-тоководе с возможностью воздействия на механизм свободного расцепления, и регулировочный узел на базе винта (Авторское свидетельство СССР N 1239761, кл. Н01Н 71/16, 1986 г.).
В основе известных конструкций лежит регулируемый термобиметаллический теплочувствительный элемент прямого, косвенного или комбинированного нагрева током главной цепи. В результате нагрева термобиметаллический элемент деформируется пропорционально току главной цепи и воздействует на исполнительный элемент в виде механической защелки или контакта вспомогательной цепи.
В известных конструкциях регулировка максимальных тепловых расцепителей тока осуществляется при помощи регулировочного узла, базирующегося на регулировочном винте, и заключается в установке предварительного зазора между термобиметаллическим элементом и рейкой механизма свободного расцепления.
Расцепитель нагружают током уставки, например 1,35 Iн, выдерживают заданное технологическое время, производят подрегулировку до срабатывания полностью механизма свободного расцепления и фиксируют регулировочный винт законтриванием или нанесением твердеющих растворов.
Известны выключатели автоматические АП50, разработанные Курским электроаппаратным заводом (в настоящее время ОАО «Электроаппарат») и описанные в книге Л.А.Родштейна «Электрические аппараты низкого напряжения». М.- Л.: изд. «Энергия», 1964 г.
Выключатели автоматические АП50 на токи 50А, в электрических цепях на номинальное напряжение 380 В переменного тока частоты 50 Гц и 220 В постоянного тока, осуществляли защиту от короткого замыкания и перегрузок.
К недостаткам этого выключателя автоматического относится нестабильное срабатывание под током, что приводит к ненадежности работы выключателя.
Известны конструкции выключателей автоматических АП50Б (ТУ 16-522.139-78), которые также являются разработкой специалистов Курского электроаппаратного завода (ОАО «Электроаппарат») (см. Указатель «Каталоги и справочники по электротехнике». М.: Информэлектро).
В выключателях для защиты от токов перегрузки каждый полюс имеет тепловой максимальный расцепитель тока. Срабатывание автоматического выключателя осуществляется с помощью механизма свободного расцепления, имеющего отключающую рейку, на которую воздействует отключающий элемент теплового расцепителя. Тепловой максимальный расцепитель тока в каждом полюсе выключателя электрически связан через токопроводы с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя.
В известной конструкции выключателя автоматического АП50Б применяется тепловой расцепитель, выполненный в виде жестко закрепленного термобиметаллического элемента со свободным концом, на котором установлен регулировочный винт. С помощью регулировочного винта производится регулировка теплового расцепителя при сборке выключателя автоматического. Термобиметаллический элемент может быть выполнен в виде пластины или в виде термобиметаллического элемента U-образной формы.
Недостатком известного теплового расцепителя является то, что он имеет недостаточную точность срабатывания, то есть ненадежность работы выключателя.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является задача повышения надежности срабатывания выключателя путем повышения точности процесса регулировки.
Для решения этой задачи в тепловом расцепителе тока автоматического выключателя, содержащем термобиметаллический элемент, со свободным концом, на котором установлен регулировочный винт для регулировки теплового расцепителя при сборке выключателя автоматического. Термобиметаллический элемент выполнен в виде термобиметаллического элемента U-образной формы, согласно полезной модели, термобиметаллический элемент теплового максимального расцепителя тока снабжен упором, через который осуществляется воздействие на отключающую рейку механизма и одновременно упор термобиметаллического элемента используется для регулировки теплового расцепителя тока.
Новым в конструкции теплового расцепителя тока является то, что термобиметаллический элемент снабжен упором, через который осуществляется воздействие на отключающую рейку механизма. Стопорная гайка надежно фиксирует винт на термобиметаллическом элементе, при этом повышается вибростойкость и надежность калибровки выключателя. Процесс повышения вибрации не влияет на калибровку.
Одновременно упор термобиметаллического элемента используется для регулировки теплового расцепителя тока. Регулировку осуществляют методом подгибки упора при сборке выключателя. Тепловой максимальный расцепитель в каждом полюсе электрически связан через токопроводы с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя. Термобиметаллический элемент теплового расцепителя тока через упор воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления.
Наличие указанных связей между конструктивными элементами, выполнение теплового расцепителя тока с термобиметаллическим элементом предложенной конструкции позволили упростить конструкцию выключателя автоматического. При этом повысилась стабильность работы и надежность срабатывания выключателя, упростилась технология сборки и калибровки выключателя на определенные токи.
На фиг.1 - тепловой расцепитель тока, общий вид;
На фиг.2 - то же, вид сверху.
Тепловой расцепитель тока (фиг.1) содержит термобиметаллический элемент в виде пластины 1, винт 2, закрепленный с помощью стопорной гайки 3, упор 4.
В тепловом расцепителе тока (фиг.2) использован термобиметаллический элемент в форме U-образной пластины 1 с упором 4, с помощью которого осуществляется воздействие на отключающую рейку механизма свободного расцепления. Стопорная гайка 3 расположена на калибровочном винте 2 и притянута к термобиметеллическому элементу 1 до полной фиксации.
Работа теплового расцепителя тока основана на тепловом действии тока: при прохождении тока, превышающего номинальный, биметаллическая пластина, нагреваясь за счет разницы коэффициента теплового расширения металлов, из которого она состоит, изгибается и воздействует на механизм свободного расцепления.
При токах перегрузки происходит срабатывание теплового расцепителя, который винтом 2, закрепленным с помощью стопорной гайки 3, посредством упора 4 воздействует на рейку (на фигуре не показано), выключатель срабатывает, и размыкает электрическую цепь.
Пример осуществления работы.
Выключатель автоматический работает следующим образом. Нажатием кнопки неподвижный и подвижный контакты приводят в соприкосновение. При этом через выключатель протекает ток от вывода через неподвижный контакт, подвижный контакт, токопровод на второй вывод выключателя. При нормальном режиме работы тепловой расцепитель тока не касается отключающей рейки механизма свободного расцепления. При токах перегрузки происходит нагрев термобиметаллической пластины 1, она прогибается и с помощью упора 4 воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления. Выключатель срабатывает и размыкает электрическую цепь. После остывания термобиметаллическая пластина возвращается в первоначальное положение и выключатель повторно включается нажатием копки.
Наличие указанных связей между конструктивными элементами, выполнение теплового расцепителя тока с термобиметаллическим элементом предложенной конструкции позволили повысить надежность срабатывания выключателя и стабильность его работы за счет упрощения конструкции выключателя автоматического. Упростилась технология сборки и калибровки выключателя на определенные токи.