СЕЛЕКТИВНЫЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к селективным автоматическим выключателям, предназначенным для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитанных для эксплуатации в электроустановках.
Известны селективные автоматические выключатели из описаний к авторским свидетельствам СССР: №296172 МПК Н01Н 73/38, 1971.02.12; №475681, МПК Н01Н 77/10, 1975.06.30; №277915, МПК Н01Н 73/00, 1970.08.05, содержащие закрепленные внутри корпуса механизм свободного расцепления с подвижным контактами, соединенными гибкой связью с нижним выводом, дугогасительную камеру, верхний вывод, выполненный в виде двухпетлевого электродинамического устройства, состоящего из неподвижной U-образной шины с зажимом для подключения и шарнирно соединенной с ней малоподвижной U-образной шины с установленными на ее свободном плече малоподвижными контактами, пружину контактного нажатая, расцепитель.
Недостатками известных селективных выключателей с двухпетлевыми электродинамическими устройствами компенсации электродинамических сил отброса являются невысокая коммутационная способность при отключении токов короткого замыкания превышающих верхнюю границу зоны селективности, а также невысокие показатели электроизноса их серебросодержащих контактов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому решению является селективный автоматический выключатель известный из описания к полезной модели патент РФ №80993, МПК Н01Н 71/10, Н01Н 73/18, 2009.02.27, содержащий корпус, закрепленные внутри корпуса механизм свободного расцепления с подвижным контактами, соединенными гибкой связью с нижним выводом, дугогасительную камеру, верхний вывод, выполненный в виде двухлетлевого электродинамического устройства, состоящего из неподвижной U-образной шины с зажимом для подключения и шарнирно соединенной с ней малоподвижной U-образной шины с установленными на ее свободном плече малоподвижными контактами, пружину контактного нажатия, расцепитель. Двухпетлевое электродинамическое устройство селективного автоматического выключателя снабжено фигурной деталью, закрепленной на поверхности неподвижной U-образной шины со стороны зажима напротив дугогасительной камеры так, что плоскость симметрии фигурной детали и плоскость симметрии электродинамического устройства совпадают, а сама фигурная деталь в сечении, проходящем через плоскость ее симметрии, имеет первый прямолинейный участок параллельный поверхности неподвижной U-образной шины со стороны зажима и имеющий ширину не менее ширины малоподвижной U-образной шины, второй прямолинейный участок, сопряженный с первым участком радиусным переходом и расположенный под острым углом α к первому участку до высоты, не превышающей величины перемещения малоподвижной U-образной шины, третий участок, сопряженный со вторым участком радиусным переходом под тупым углом β ко второму участку, при этом третий прямолинейный участок выполнен в виде узкого консольного лепестка, вдоль продольной оси симметрии которого выполнен узкий сквозной по толщине паз, ось симметрии лепестка совпадает с плоскостью симметрии электродинамического устройства, а противоположный конец консольного лепестка, второй и первый прямолинейные участки по ширине сопряжены между собой трехмерными криволинейными переходами таким образом, что ширина второго прямолинейного участка, размещенного против малоподвижных контактов, переменна по его высоте с уменьшением от ширины первого линейного участка до ширины консольного лепестка, кроме этого плечо малоподвижной U-образной шины, на котором закреплены малоподвижные контакты, укорочено по длине до величины, обеспечивающей воздушный зазор между вторым прямолинейным участком фигурной детали и концом укороченного плеча малоподвижной шины.
В известном селективном автоматическом выключателе устраняются приведенные выше недостатки автоматических выключателей. Однако в прототипе третий участок фигурной детали расположен под углом β=180°-α к первому прямолинейному участку фигурной детали, т.е. должно соблюдаться строгое условие параллельности между первым и третьим участками фигурной детали, а также выполнение трехмерных криволинейных переходов усложняет изготовление и повышает трудоемкость, что требует дополнительных затрат.
Задача, на решение которой направлено данное техническое решение - создание селективного автоматического выключателя, имеющего более простую, надежную конструкцию, позволяющую снизить трудоемкость изготовления.
Для решения этой задачи предлагается селективный автоматический выключатель, содержащий корпус, закрепленные внутри корпуса механизм свободного расцепления с подвижным контактами, соединенными гибкой связью с нижним выводом, дугогасительную камеру, верхний вывод, выполненный в виде двухлетлевого электродинамического устройства, состоящего из неподвижной U-образной шины с зажимом для подключения и шарнирно соединенной с ней малоподвижной U-образной шины с установленными на ее свободном плече малоподвижными контактами, пружину контактного нажатия, расцепитель. Селективный автоматический выключатель снабжен фигурной деталью, закрепленной на поверхности неподвижной U-образной шины напротив дугогасительной камеры так, что плоскость симметрии фигурной детали и плоскость симметрии электродинамического устройства совпадают, а сама фигурная деталь в сечении, проходящем через плоскость ее симметрии, имеет первый участок параллельный поверхности неподвижной U-образной шины, второй участок, расположенный под острым углом α к первому участку до высоты, не превышающей величины перемещения малоподвижной U-образной шины, третий консольный участок, расположенный под тупым углом β ко второму участку, вдоль оси симметрии третьего консольного участка выполнен узкий сквозной по толщине паз, кроме этого плечо малоподвижной U-образной шины, на котором закреплены малоподвижные контакты, укорочено по длине до величины, обеспечивающей воздушный зазор между вторым участком фигурной детали и концом укороченного плеча малоподвижной шины.
Новым является то, что фигурная деталь имеет ширину, не превышающую ширины малоподвижной U-образной шины, третий консольный участок фигурной детали расположен под углом β≠180-α ко второму участку, при этом свободный конец третьего консольного участка ориентирован внутрь дугогасительной камеры, первый участок фигурной детали имеет два симметрично расположенных выступа с отверстиями под крепежные элементы, для фиксации фигурной детали на верхней поверхности неподвижной U-образной шины.
Такое конструктивное выполнение фигурной детали селективного автоматического выключателя с фигурной деталью, имеющей ширину не превышающую ширины малоподвижной U-образной шины позволило упростить конструкцию и значительно снизить трудоемкость, за счет того, что третий участок фигурной детали распложен под углом β≠180-α ко второму участку, а свободный конец третьего консольного участка ориентирован внутрь дугогасительной камеры, а также за счет того, что первый участок фигурной детали имеет два симметрично расположенных выступа с отверстиями под крепежные элементы, для фиксации фигурной детали на верхней поверхности неподвижной U-образной шины.
Выполнение третьего участка фигурной детали, сопряженного со вторым участком радиусным переходом под тупым углом β ко второму участку, выбранным из условия β≠180-α, и за счет того, что свободный конец третьего консольного участка ориентирован внутрь дугогасительной камеры создаются условия для быстрого перемещения опорной точки электрической дуги со второго линейного участка по ребрам второго участка, по наружным ребрам третьего участка и ребрам узкого паза в дугогасительную камеру. Кроме этого, выполнение фигурной детали с шириной не превышающей ширины малоподвижной U-образной шины и с первым участком, выполненным с двумя симметрично расположенных выступа с отверстиями под крепежные элементы, для фиксации фигурной детали на верхней поверхности неподвижной U-образной шины позволяет упростить конструкцию выключателя и снизить трудоемкость изготовления.
На фиг.1 изображен общий вид селективного автоматического выключателя в разрезе, с вырезом I;
на фиг.2 представлен вырез I фигуры 1;
на фиг.3 представлен вид А фигуры 2;
на фиг.4 представлено электродинамическое устройство в аксонометрической проекции;
на фиг.5 изображено сечение Д-Д фигуры 3;
на фиг.6 представлена фигурная деталь в аксонометрической проекции.
Селективный автоматический выключатель содержит корпус 1, закрепленные внутри корпуса механизм свободного расцепления 2 с подвижным контактами 3, соединенными гибкой связью 4 с нижним выводом 5, дугогасительную камеру 6, верхний вывод 7, выполненный в виде двухпетлевого электродинамического устройства, состоящего из неподвижной U-образной шины 8 с зажимом 9 для подключения и соединенной с шиной 8 посредством шарнира 10 малоподвижной U-образной шины 11 с установленными на ее свободном плече малоподвижными контактами 12, пружину контактного нажатия 13, расцепитель 14. Выключатель снабжен фигурной деталью 15 из ферромагнитного материала, закрепленной винтами на поверхности Б (см. фиг.2) неподвижной U-образной шины 8 со стороны зажима 9 напротив дугогасительной камеры 6 так, что плоскость симметрии 16 фигурной детали (см. фиг.3) и плоскость симметрии 17 электродинамического устройства совпадают. Сама фигурная деталь 15 имеет ширину В1 не превышающую ширины В2 U-образной малоподвижной шины 11 и в сечении Д-Д, проходящем через плоскость ее симметрии 16 (см. фиг.5), имеет первый укороченный участок 18 параллельный поверхности Б неподвижной U-образной шины 8. Первый укороченный участок 18 имеет два симметрично расположенных выступа 19 с отверстиями 20 под крепежные элементы 21, для фиксации фигурной детали 15 на верхней поверхности Б неподвижной U-образной шины 8. Второй участок 22, расположен под острым углом α к первому участку 18 до высоты h, не превышающей величины перемещения Н малоподвижной U-образной шины 11 относительно поверхности Б крепления фигурной детали, третий консольный участок 23, расположен под тупым углом β≠180-α ко второму участку, при этом свободный конец 24 третьего консольного участка 23 ориентирован внутрь дугогасительной камеры 6. Вдоль продольной оси симметрии 16 третьего консольного участка 23 выполнен узкий сквозной по толщине паз 25. Плоскость симметрии 16 третьего консольного участка 23 совпадает с плоскостью симметрии 17 электродинамического устройства. Плечо 26 (см. фиг.2) малоподвижной U-образной шины 11, на котором закреплены малоподвижные контакты 12, укорочено по длине до величины, обеспечивающей воздушный зазор δ между вторым участком 22 фигурной детали 15 и концом укороченного плеча 26 малоподвижной U-образной шины 11. Ручное оперирование выключателем при номинальных токах производится рукояткой 27 механизма свободного расцепления 2, внутри которого на оси 28 вращается подвижный контакт 3, кинематически связанный с рукояткой 27 и максимальным расцепителем 14. Отключение токов короткого замыкания производится максимальным расцепителем 14, который воздействует на расцепляющую рейку механизма свободного расцепления 2.
Работает селективный автоматический выключатель следующим образом. При токах короткого замыкания, величина которых меньше токовой уставки, и времени воздействия тока короткого замыкания меньше временной уставки максимального расцепителя 14, контакты выключателя находятся и замкнутом состоянии. Возникающие при этом в контактном соединении электродинамические силы отброса (за счет сужения струи тока в контактах) компенсируются электродинамическими силами двухпетлевого электродинамического устройства. Взаимодействие токов короткого замыкания, протекающих по неподвижной 8 и малоподвижной 11 U-образных шинах в одном направлении с правой стороны и в разных направлениях с левой стороны (см. фиг.2) создают результирующее электродинамическое усилие F постоянно прижимающее малоподвижные контакты 12 к подвижному контакту 3. При возникновении в защищаемой цепи тока короткого замыкания, превышающем токовую и временную уставки максимального расцепителя 14, срабатывает электромагнит максимального расцепителя и поворачивает расцепляющую рейку (не показана) механизма свободного расцепления 2. Механизм свободного расцепления 2 срабатывает и отводит подвижный контакт 3 от малоподвижного контакта 12. При размыкании между контактами 3 и 12 возникает электрическая дуга, опорные точки которой первоначально привязаны к контактным площадкам. Под действием электродинамических сил, возникающих между неподвижной 8 и малоподвижной 11 U-образными шинами при протекании тока короткого замыкания, малоподвижная U-образная шина 11 будет поворачиваться вокруг шарнира 10 против часовой стрелки, пока не займет положение над поверхностью Б, соответствующее высоте Н. Одновременно с поворотом шины 11 сама дуга и ее опорная точка на контакте 12 под действием магнитного поля контура тока начнет движение в сторону дутогасительной камеры и окажется напротив второго участка 22 фигурной детали 15. Поскольку фигурная деталь изготовлена из ферромагнитного материала, а электрическая дуга представляет собой проводник с током, то дуга будет притягиваться к участку 22. Опорная точка дуги перейдет через функциональный зазор 5 на сам участок 22 и его боковые ребра и далее под действием магнитного поля контура тока по ребрам третьего участка 23, узкому пазу 25 к свободному концу 24 третьего консольного участка 23, ориентированному внутрь дугогасительной камеры 6, дуга переместиться в дугогасительную камеру 6. Также опорная точка дуги на подвижном контакте 3 под действием магнитного поля контура тока и сама дуга, быстро растягиваемая размыкаемыми контактами 12 и 3, устремляется по подвижному контакту 3 в дугогасительную камеру 6.