ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ

Изобретение относится к низковольтному аппаратостроению, в частности к выключателям автоматическим с естественным воздушным охлаждением и непосредственным ручным управлением, предназначенным для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий, в том числе для пуска, защиты и отключения электродвигателей, а также позволяющим срабатывать выключателю при падении напряжения ниже заданной величины.
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 380В переменного тока частоты 50 Гц и 220 В постоянного тока, осуществляли защиту от короткого замыкания, перегрузок и минимального напряжения.
К недостаткам этого выключателя автоматического относятся: сложная конструкция, большая материалоемкость изделия, трудоемкость его изготовления. Выключатели нестабильно срабатывают под током.
Усовершенствовать изделие удалось в 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). Выключатели автоматические АП50Б выпускаются только с тепловыми максимальными расцепителями тока - для защиты электрических цепей от токов перегрузки, только с
электромагнитными максимальными расцепителями тока - для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания, а также с тепловыми и электромагнитными максимальными расцепителями тока - для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания.
Выключатели АП50Б на токи до 63А предназначены для установки в электрических цепях на номинальное напряжение до 500В переменного тока частоты 50-60 Гц и 220В постоянного тока для защиты от перегрузок и коротких замыканий и оперативных включений и отключений указанных цепей с частотой от 6 до 30 включений в сутки, в том числе для пуска, защиты и отключения электродвигателей.
В качестве прототипа выбрана конструкция выключателя автоматического АП50Б, предназначенная для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Конструкция выключателя автоматического АП50Б содержит корпус, состоящий из крышки и основания, дугогасительные камеры в каждом полюсе. Контактная система выключателя состоит из пары неподвижного и подвижного контактов в каждом полюсе. При этом неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами для подключения напряжения к автоматическому выключателю.
Подвижный контакт выключателя установлен в держателе с возможностью поворота и через гибкий токопровод электрически соединен с электромагнитным и тепловым расцепителями тока и выводными зажимами выключателя автоматического. В выключателях для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания каждый полюс имеет тепловой расцепитель, выполненный в виде термобиметаллической пластины с отключающим элементом, и электромагнитный расцепитель в виде магнитопровода с катушкой и отключающим элементом. Срабатывание автоматического выключателя осуществляется с помощью механизма свободного расцепления, имеющего отключающую рейку, через которую осуществляется воздействие электромагнитного и теплового максимальных
расцепителей тока на механизм свободного расцепления. Тепловой максимальный расцепитель тока в каждом полюсе выключателя электрически связан через токопроводы с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя. Механизм свободного расцепления выполнен в виде системы шарнирно-связанных рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения выключателя с подвижным контактным узлом, и отключающей рейки, через которую осуществляется воздействие теплового расцепителя на механизм свободного расцепления. Недостатком такой конструкции является невозможность срабатывания выключателя при падении напряжения ниже заданной величины.
Задача, на решение которой направлено данное техническое решение - создание автоматического выключателя, применяемого для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания, а также позволяющего производить срабатывание выключателя при падении напряжения ниже заданной величины.
Предлагаемый выключатель автоматический содержит корпус, состоящий из крышки и основания, дугогасительные камеры в каждом полюсе, контактную систему, состоящую из пары неподвижного и подвижного контактов в каждом полюсе. Неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами для подключения напряжения к выключателю автоматическому. Подвижный контакт установлен в держателе с возможностью поворота и через гибкий токопровод электрически соединен с электромагнитным и тепловым максимальными расцепителями тока и выводными зажимами автоматического выключателя. При этом тепловой максимальный расцепитель в каждом полюсе электрически связан с токопроводом подвижного контакта и с концом намагничивающей обмотки электромагнитного расцепителя, другой конец которой связан с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя. Механизм свободного расцепления выполнен в виде системы шарнирно-связанных
рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения выключателя с подвижным контактным узлом, и отключающей рейки, через которую осуществляется воздействие электромагнитного и теплового расцепителей максимального тока на механизм свободного расцепления.
Новым в выключателе является то, что в одном из полюсов выключателя установлен минимальный расцепитель напряжения, управляемый отдельным источником питания или при подаче напряжения на минимальный расцепитель через верхние выводы, связанные с источником питания. Механизм свободного расцепления выключателя содержит полуспиленную ось и поводок, через которые осуществляется его срабатывание. При этом минимальный расцепитель напряжения содержит магнитопровод с расположенной на каркасе намагничивающей обмоткой, якорь, свободно вращающийся на оси, установленной в одном из концов поводка. Другой конец поводка установлен с возможностью поворота на валике, проходящем через магнитопровод минимального расцепителя напряжения. Минимальный расцепитель напряжения снабжен тягой, которая одним концом зафиксирована в держателе подвижного контакта. На другом конце тяги установлен стержень, на который надет поводок и пружина. Пружина регулирует срабатывание минимального расцепителя напряжения.
Такая конструкция выключателя автоматического позволяет не только защищать электрическую цепь от перегрузок и коротких замыканий, но и размыкать цепь когда напряжение на выводах минимального расцепителя падает ниже заданной величины. При этом конструкция проста и надежна в работе.
На фиг.1 - общий вид автоматического выключателя;
На фиг.2 - минимальный расцепитель напряжения выключателя автоматического.
Выключатель автоматический имеет корпус, состоящий из крышки 1 и основания 2. На основании 2 установлена контактная система, состоящая из
неподвижного контакта 3 и подвижного контакта 4. Неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами 5 для подключения напряжения к автоматическому выключателю. Подвижный контакт 4 установлен в держателе 6 с возможностью поворота и через гибкий токопровод 7 электрически соединен с тепловым расцепителем 8 и выводными зажимами автоматического выключателя 9. Тепловой максимальный расцепитель тока воздействует на отключающую рейку 10 механизма свободного расцепления. Электрически тепловой максимальный расцепитель тока связан с выводными зажимами выключателя 9 для подключения нагрузки со стороны потребителя. Механизм свободного расцепления выключателя выполнен в виде системы шарнирно-связанных рычагов 11, соединяющих кнопки включения 12 и отключения 13 с подвижным контактом 4. Механизм свободного расцепления включает также отключающую рейку 10, через которую осуществляется воздействие теплового расцепителя 8 и электромагнитного максимального расцепителя тока 14 на механизм свободного расцепления.
В одном из полюсов выключателя, взамен электромагнитного максимального расцепителя тока, установлен минимальный расцепитель напряжения, управляемый отдельным источником питания, или при подаче напряжения на минимальный расцепитель через верхние выводы выключателя, связанные с источником питания. При этом механизм свободного расцепления содержит полуспиленную ось 15 и поводок 16, через которые осуществляется его срабатывание. Минимальный расцепитель напряжения (см. фиг.2) содержит магнитопровод 17 с расположенной на каркасе 18 намагничивающей обмоткой 19. Якорь 20 свободно вращается на оси 21, установленной в одном из концов поводка 16. Другой конец поводка установлен с возможностью поворота на валике 22. Валик 22 проходит при этом через магнитопровод 17 минимального расцепителя напряжения. При этом минимальный расцепитель снабжен тягой 23 (фиг.1), которая одним
концом зафиксирована в держателе 6 подвижного контакта, а на другом конце содержит стержень 24. На стержень 24 надет поводок 16 и пружина 25, регулирующая срабатывание минимального расцепителя напряжения. Выключатель автоматический работает следующим образом. Нажатием кнопки 12 неподвижный 3 и подвижный 4 контакты приводят в соприкосновение. При этом через выключатель протекает ток от вывода 5 через неподвижный контакт 3, подвижный контакт 4, на второй вывод выключателя 9.
При токах короткого замыкания в защищаемой выключателем автоматическом цепи достигается ток уставки электромагнитного максимального расцепителя тока. С помощью электромагнитного максимального расцепителя тока 14 через отключающую рейку 10 происходит срабатывание механизма свободного расцепления. Выключатель автоматический срабатывает и размыкает электрическую цепь.
При токах перегрузки происходит нагрев термобиметаллической пластины теплового расцепителя 8, которая воздействует на другое плечо отключающей рейки 10 механизма свободного расцепления. Выключатель срабатывает и размыкает электрическую цепь.
При подаче напряжения на выводы 9 (фиг.1) ниже заданной величины происходит срабатывание минимального расцепителя напряжения. Минимальный расцепитель регулируется с помощью пружины 25 на работу при напряжении 85% и выше от номинального значения. При таком напряжении якорь 20 притянут к магнитопроводу 17. При понижении напряжения ниже 70-35% от номинального якорь 20 отходит от магнитопровода 17, происходит вращение якоря 20 вокруг оси 21, поводок 16 своим концом ударяет по полуспиленной оси 15, происходит срыв зацепления и механизм свободного расцепления размыкает главные контакты 3 и 4 выключателя автоматического.