ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ
AUTOMATIC QUICK-OPERATING SWITCH

Изобретение 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 RU №33261, 2003.
3. Патент RU №2366028, 2008.
4. Патент RU №85261, 2009.
5. 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 четвертому источнику (патент RU №85261).
Этот выключатель содержит неподвижный контакт, подвижный контакт, электромагнитный привод с магнитопроводом, катушкой и якорем, систему управления выключателем, пружину контактного нажатия, отключающую пружину и две выводные шины по одной для каждого контакта. Электромагнитный привод содержит дополнительный магнитопровод с катушкой и якорем, причем оба якоря размещены на одной оси вращения.
Для включения выключателя пропускается ток через обе катушки. При этом якорь притягивается к магнитопроводу, сжимая пружины. Выключатель становится в предвключенное положение, между контактами остается зазор. Затем катушка дополнительного электромагнита обесточивается, а катушка основного электромагнита переводится на меньший по величине держащий ток. Якорь основного электромагнита остается притянутым к магнитопроводу, а якорь дополнительного электромагнита отпадает от магнитопровода и под действием усилия пружины поворачивается вокруг оси, замыкая при этом подвижный контакт с неподвижным контактом.
При протекании тока короткого замыкания датчик тока на эффекте Холла подает сигнал на систему управления, которая незамедлительно обесточивает основную катушку. При этом якорь и подвижный контакт под действием отключающей пружины переходят в отключенное положение. Дуга, возникающая на контактах, гаснет в области дугогасительной камеры.
Недостатком представленной конструкции является большая подвижная масса дополнительного магнитопровода, что приводит к быстрому износу деталей и значительно сокращает ресурс выключателя.
Задача изобретения - разработка выключателя компактного и простого по конструкции.
Технический результат, который достигается изобретением, стоит в снижении энергопотребления при работе выключателя, повышении быстродействия и увеличении ресурса.
Указанный технический результат достигается тем, что выключатель автоматический быстродействующий, состоящий из включающего электромагнита с магнитопроводом, катушкой и якорем, отключающего электромагнита с магнитопроводом, катушкой и якорем, контактной пружины, отключающей пружины, подвижного и неподвижного контактов, выполнен так, что якорь включающего электромагнита и якорь отключающего электромагнита установлены на оси с возможностью вращения вокруг нее, и на этой же оси закреплена скоба, на которой жестко установлен подвижный контакт и движение которой ограничено с одной стороны упором, упирающимся в якорь отключающего электромагнита, а с другой стороны контактной пружиной.
При таком выполнении выключателя автоматического быстродействующего размыкание контактов происходит без передачи движения от якоря к контакту через промежуточные кинематические связи, что сокращает время отключения выключателя. Кроме того, оба магнитопровода выключателя неподвижно закреплены, что способствует меньшему износу элементов конструкции, а следовательно, ресурс выключателя повышается. Выключатель во включенном положении удерживается одной катушкой, а катушка отключающего электромагнита полностью обесточена, что свидетельствует об уменьшении потребляемой мощности выключателем. Кроме того, при включении ток протекает только в катушке включающего электромагнита.
Изобретение поясняется примером выполнения.
На фиг.1 схематично изображен патентуемый выключатель во включенном положении; на фиг.2 - то же самое в промежуточном положении в момент аварийного отключения; на фиг.3 - то же самое в отключенном положении.
Выключатель автоматический быстродействующий содержит включающий электромагнит с магнитопроводом 1, катушкой 2 и якорем 3, отключающий электромагнит с магнитопроводом 4, катушкой 5 и якорем 6, контактную пружину 7, отключающую пружину 8, подвижный контакт 9 и неподвижный контакт 10. Якорь 3 включающего электромагнита и якорь 6 отключающего электромагнита установлены на оси 11 с возможностью вращения вокруг нее. На этой же оси 11 закреплена скоба 12, движение которой ограничено с одной стороны упором 13, а с другой стороны контактной пружиной 7, размещенной на тяге 14 и упирающейся в якорь 3 включающего электромагнита. Подвижный контакт 9 и скоба 12 жестко закреплены между собой. На подвижный контакт 9 воздействуют усилия отключающей пружины 8.
Выключатель автоматический быстродействующий работает следующим образом.
При включении выключателя на катушку 2 подается соответствующий включающий ток (фиг.1). Якорь 3 притягивается к магнитопроводу 1. При этом скоба 12 закрепленная через упор 13 с якорем 6 и подпружиненная контактной пружиной 7 поворачивается вокруг оси 11 одновременно с движением якоря 6. Контакты замыкаются. Отключающая пружина 8 при вращении якоря обеспечивает достаточное усилие для отключения выключателя. Величина тока в катушке 2 снижается до значения, необходимого для удержания выключателя во включенном положении.
При протекании тока короткого замыкания на катушку 5 подается отключающий ток, а в катушке 2 ток обрывается. Якорь 6, а вместе с ним скоба 12 и подвижный контакт 9 двигаются в направлении к магнитопроводу 4. Контакты 9 и 10 незамедлительно размыкаются (фиг.2). После спадания тока удержания в катушке 2, под воздействием отключающей пружины происходит полное отключение выключателя (фиг.3).
Благодаря указанным конструктивным отличиям создан выключатель с достаточно малым временем отключения, обеспечивающий надежную и безопасную работу в эксплуатации.