ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ
FAST-ACTING AUTOMATIC CIRCUIT BREAKER

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок, линий постоянного и переменного тока, электрооборудования городского электротранспорта.
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, например, из книги: Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. М.-Л., издательство «Энергия», 1964 г., стр.42-43, патент на полезную модель RU №71815 U1, Н01Н 77/00, 2008 г., патент на полезную модель RU №33261, Н01Н 77/00, 2003 г.
Исходя из количества общих существенных признаков наиболее близким аналогом следует считать выключатель, приведенный в патенте RU №33261, Н01Н 77/00, 2003 г.
Этот выключатель содержит основание, подвижный и неподвижный контакты, включающий электромагнит с магнитопроводом и якорем, удерживающий электромагнит с магнитопроводом и якорем, отключающую пружину.
Основной недостаток указанной конструкции состоит в том, что вследствие наличия большой подвижной массы удерживающего электромагнита и значительного момента инерции при включении, во избежание отскока якоря удерживающего электромагнита, приходится пропускать значительный удерживающий ток, что приводит к неоправданным затратам электроэнергии при нахождении выключателя во включенном положении. Наличие большой подвижной массы приводит также к ограничению механической износостойкости выключателя.
Другим недостатком является чувствительность к вибрации, что снижает его надежность и ограничивает применяемость. Кроме этого кинематическая связь между якорем удерживающего электромагнита и контактом не позволяет достичь большего быстродействия, вследствие наличия люфтов в тяге.
Задачей предлагаемого изобретения явилась разработка надежного выключателя с большим быстродействием.
Технический результат, который достигается с помощью изобретения, состоит в повышении быстродействия и устойчивости конструкции к вибрации.
Для достижения заявленного результата включающий электромагнит и удерживающий электромагнит неподвижно установлены на основании. Якоря обоих электромагнитов жестко связаны каждый со своим подвижным контактом. В такой конструкции усиление жесткости приводит к повышению надежности выключателя, а наличие двух подвижных контактов позволяет получить высокое быстродействие.
Изобретение поясняется примером выполнения.
На фиг.1 схематично изображен патентуемый выключатель в отключенном положении; на фиг.2 - то же самое в включенном положении; на фиг.3 - то же в первый момент отключения выключателя по сигналу аварийного или оперативного отключения.
Выключатель автоматический быстродействующий содержит основание 1, жестко установленные на основании 1 включающий электромагнит с катушкой 2, магнитопроводом 3 и якорем 4, удерживающий электромагнит с катушкой 5, магнитопроводом 6 и якорем 7, которые набраны из тонких листов электротехнической стали. Якорь 4 включающего электромагнита через тягу 8, контактную пружину 9, скобу 10 соединен с изоляционной пластиной 11, на которой жестко закреплен контакт включающего электромагнита 12. На изоляционную пластину воздействует отключающая пружина 13. Якорь 7 удерживающего электромагнита через уголок 14 соединен с изоляционной пластиной 15, на которой жестко закреплен контакт включающего электромагнита 16. На изоляционную пластину воздействует отключающая пружина 17. Для фиксации контактов выключателя в отключенном положении имеются упоры 18 и 19.
Выключатель работает следующим образом.
В отключенном положении (фиг.1) изоляционные пластины 11 и 15 с жестко закрепленными на них контактами 12 и 16 под воздействием отключающих пружин 13 и 17 прижаты к упорам 18 и 19 соответственно. При подаче сигнала на включение по катушкам 2 и 5 начинает протекать включающий ток. Под его воздействием якорь 4 втягивается внутрь магнитопровода 3, а якорь 7 смыкается с магнитопроводом 6, при этом контакты 12 и 16 замыкаются (фиг.2). При этом из-за избыточного хода якоря 4 образуется зазор δ (провал), обеспечивающий гарантированное замыкание контактов при их износе. После этого величина тока в катушках 2 и 5 снижается до величины, достаточной для удержания якорей 4 и 7 в притянутом положении, при этом якорь 7 в быстродействующем удерживающем электромагните смыкается с магнитопроводом 6 и переход с включающего тока на держащий в нем происходит раньше, чем подвижный контакт 16 включающего электромагнита придет в положение, соответствующее включенному положению выключателя, то есть при возможном включении выключателя на существующее в цепи короткое замыкание, возможно мгновенное отпадание якоря 7 удерживающего электромагнита, что обеспечивает свободное расцепление.
При оперативном либо аварийном отключении прерывается ток в катушках удерживающего и включающего электромагнитов. Поскольку магнитный поток в удерживающем электромагните спадает значительно быстрее, чем во включающем, то под действием отключающей пружины 17 якорь 7, уголок 14, изоляционная пластина 15 и контакт 16 удерживающего электромагнита приходят в движение до выбора провала контактов δ (фиг.3), что обеспечивает повышенное быстродействие. Возникшая электрическая дуга попадает в дугогасительное устройство выключателя (не показано) и гаснет. После чего подвижная система выключателя переходит в положение, указанное на фиг.1. Выключатель отключен.
Благодаря указанным конструктивным отличиям создан выключатель с повышенным быстродействием и надежностью.