МАКСИМАЛЬНЫЙ РАСЦЕПИТЕЛЬ ТОКА АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ МОДУЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в автоматических выключателях модульного исполнения (модульных выключателях), предназначенных для оперативного включения и отключения, а также автоматического отключения при токах перегрузки и короткого замыкания электрических цепей.
Известны различные конструкции максимальных расцепителей тока автоматических выключателей модульного исполнения разных фирм: General Electric, Moeller, Schneider Electric. Основными конструктивными элементами перечисленных выключателей являются: каркас из изоляционного материала, обмотка токовая, якорь и сердечник, магнитопровод, выполненный из магнитомягкого листового материала, пружина противодействующая (возвратная), шток из немагнитного материала, воздействующий при движении якоря на механизм свободного расцепления выключателя, токопровод, соединенный с обмоткой токовой и несущий неподвижный контакт выключателя. Отличаются же они друг от друга по конфигурации магнитопровода и каркаса, а также по установке якоря, сердечника, токопровода.
Известен максимальный расцепитель тока автоматического выключателя модульного исполнения типа G62C30 (Redine Edition 2010 / Modular DIN-rail devices and residential enclosures. Каталог фирмы General Electric. - 2009), содержащий каркас, якорь, сердечник, обмотку токовую, П-образный магнитопровод с неподвижным контактом выполняющий функцию токопровода, пружину, шток.
В аналоге максимального расцепителя тока автоматического выключателя G62 соединение вывода обмотки с токопроводом (магнитопроводом) может быть выполнено только после полной сборки максимального расцепителя тока, в противном случае происходит деформация каркаса и попадание промывочной жидкости с посторонними частицами в сквозное отверстие каркаса.
Либо с целью исключения деформации и попадания жидкости внутрь каркаса, следует выполнить конструкцию максимального расцепителя тока автоматического выключателя при более жестких технологических требованиях, используя высокотемпературные материалы, и дополнительно ввести промежуточные операции очищения.
Недостатком аналога является низкая надежность работы, обусловленная повышенным потреблением мощности и, как следствие, ограниченной рабочей температурой окружающей среды из-за повышенного значения сопротивления части главной цепи, выполненной из электротехнической стали; пониженной коммутационной способностью вследствие ограниченного теплоотвода с зоны контактирования электротехнической сталью с низкой теплопроводностью; технологической сложностью обеспечения низкоомного соединения между выводом обмотки и магнитопроводом, выполняющим дополнительную функцию токопровода, в конструкциях расцепителей на большие номинальные токи (30÷60 А).
При больших токах (30÷60 А) с целью обеспечения минимального переходного сопротивления используется пайка твердосплавным припоем, которой присущи:
- повышенная длительность нагрева соединения, которая может повлиять на другие рядом расположенные детали, например, деформировать каркас из изоляционного материала;
- необходимость дополнительной очистки всего узла, при которой посторонние частицы могут остаться в зазоре между движущимися деталями (якорем, штоком) и направляющими, находящимися внутри каркаса, что может повлиять на защитные характеристики расцепителя (выключателя).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели, принятым за прототип, является максимальный расцепитель тока автоматического выключателя модульного исполнения PL-C30 фирмы Moeller (Инсталляционные приборы. Каталог продукции фирмы Moeller. - 2008), содержащий обмотку токовую, размещенную на каркасе, якорь и сердечник с осевым сквозным отверстием, пружину возвратную, немагнитный шток, упирающийся на якорь и расположенный в осевом сквозном отверстии сердечника, магнитопровод П-образной формы с открытым пазом на одной из сторон, токопровод, основание которого соединено с выводом обмотки токовой.
Недостатком прототипа является низкая надежность устройства, обусловленная, тем, что токопровод выполненный из материала с высокой электропроводностью установлен после магнитопровода, при этом вывод обмотки токовой присоединен к токопроводу, а сердечник выполняет функцию заклепки путем развальцовки его торца. Процесс сборки узла развальцовкой является трудоемким и сложным, это обусловлено тем, что в связи с малыми размерами деталей и развальцовка может привести к пережиму в месте соединения элементов устройства или ослабление соединения, что скажется на надежность прототипа. Кроме этого, каркас с установленными внутри якорем, пружиной и штоком закреплен на другом торце сердечника, образующем рабочий зазор, путем заклинивания (запрессовки).
При жестких условиях эксплуатации (многократные перепады температур окружающей среды, длительные механические воздействия с большим ускорением, после отключения токов короткого замыкания, сопровождающихся перегревом деталей) возможно ослабление тугой посадки. Следовательно, снижается надежность узла и изделия в целом.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в максимальном расцепителе тока автоматического выключателя модульного исполнения, содержащим обмотку токовую, размещенную на каркасе, якорь и сердечник с осевым сквозным отверстием, пружину возвратную, немагнитный шток, упирающийся на якорь и расположенный в осевом сквозном отверстии сердечника, магнитопровод П-образный формы с открытым пазом на одной из сторон, токопровод, основание которого соединено с выводом обмотки токовой, основание токопровода установлено непосредственно на торцевой поверхности каркаса, причем открытый паз выполнен и на другой стороне магнитопровода, а на конце сердечника выполнена канавка. Соединяемые участки вывода обмотки токовой и основания токопровода выполнены без изгибов. Открытый паз на другой стороне магнитопровода выполнен с прорезью.
Благодаря тому, что в максимальном расцепителе тока автоматического выключателя модульного исполнения основание токопровода установлено непосредственно на торцевой поверхности каркаса, а обе стороны магнитопровода выполнены с открытыми пазами, а на конце сердечника выполнена канавка, магнитопровод устанавливается после токопропровода и фиксируется своими пазами с одной стороны на каркасе, а с другой - в канавке сердечника обеспечивается прочность и безотказность работы в жестких условиях эксплуатации, высокие коммутационные параметры и в целом, надежность работы устройства. В отличии от прототипа токопровод размещается рядом с обмоткой, что обеспечивает соединение обмотки с токопроводом без изгибов их концов. Открытый паз с прорезью магнитопровода служит для фиксации с незначительным натягом магнитопровода в канавке сердечника, что обеспечивает также надежность всей конструкции заявляемого устройства.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется на представленных фигурах, где на фиг.1 - показано устройство в разрезе, на фиг.2 - показан вид спереди с условно отделенным магнитопроводом.
На фиг.1, 2 приняты следующие обозначения:
1 - обмотка токовая;
2 - каркас из изоляционного материала;
3 - якорь цилиндрический;
4 - сердечник, содержащий осевое сквозное отверстие;
5 - пружина возвратная;
6 - шток из немагнитного материала;
7 - магнитопровод П-образной формы, выполненный из листовой электротехнической стали в виде скобы;
8 - токопровод;
9 - контакт неподвижный;
А - основание токопровода;
Б, В - пазы, причем, паз В выполнен с прорезью.
Заявляемый максимальный расцепитель тока автоматического выключателя модульного исполнения содержит обмотку токовую 1, размещенную на каркасе 2, якорь 3 и сердечник 4 с осевым сквозным отверстием, пружину возвратную 5, немагнитный шток 6, упирающийся на якорь 3 и расположенный в осевом сквозном отверстии сердечника 4, магнитопровод 7 выполненный П-образный формы с открытыми пазами Б, В, токопровод 8, основание А которого, соединено с выводом обмотки токовой 1, и установлено непосредственно на торцевой поверхности каркаса 2, на конце сердечника 4 выполнена канавка. Соединяемые участки вывода обмотки токовой 1 и основания А токопровода 8 выполнены без изгибов. Открытый паз В магнитопровода 7 выполнен с прорезью.
Обмотка токовая 1 выполнена из медной проволоки круглого или другого сечения. Каркас 2 изготовлен из изоляционного материала. Канавка на конце сердечника 4 выполнена в виде проточки. Магнитопровод П-образной формы 7 выполнен в виде скобы с открытыми пазами Б, В, в одном из которых Б фиксируется выступ щечки каркаса 2, а другой паз В входит в зацепление с канавкой (проточкой) сердечника 4. Открытый паз В магнитопровода 7 выполненный с прорезью обеспечивает деформацию расцепленных половинок магнитопровода 7. Основание А токопровода 8 выполнено с отверстием и пазами (или одним пазом) для фиксации на торце каркаса 2 с помощью магнитопровода 7. На одном из участков токопровода 8, имеющего характерную для расцепителей модульных выключателей форму, независимую от вида его выполнения, установлен пайкой неподвижный контакт 9, входящий в состав главной цепи выключателя.
Сборка максимального расцепителя тока осуществляется в следующей последовательности:
- припаивается конец обмотки токовой 1 к основанию А токопровода 8, на котором предварительно установлен неподвижный контакт 9, выполняется промывка (чистка) узла;
- устанавливается промежуточный узел состоящий из обмотки токовой 1, токопровода 8 и неподвижного контакта 9 на торец каркаса 2 содержащий выступы, при этом выступы каркаса 2 фиксируются в пазах отверстия на основании А токопровода 8;
- внутрь каркаса 2 последовательно устанавливаются якорь 3, шток 6, пружина возвратная 5 и сердечник 4 вдоль оси каркаса;
- устанавливается магнитопровод 7 перпендикулярно оси каркаса, при этом паз Б магнитопровода 7 фиксируется на щечке каркаса 2, а паз В - в канавке сердечника 4.
Таким образом, основание А токопровода 8 оказывается в зафиксированном состоянии между торцом каркаса 2 и магнитопроводом 7.
Процесс сборки осуществляется без дополнительных механических процессов, (расклепывания, развальцовки и т.п.) прост, имеет низкую трудоемкость и обеспечивает надежность фиксации магнитопровода и жесткость конструкции (толщина магнитопровода 1÷1,5 мм) повышая тем самым надежность всей конструкции и работы расцепителя в жестких условиях воздействия внешних факторов.
Заявляемый максимальный расцепитель тока автоматического выключателя модульного исполнения используется в судовых электроэнергетических системах на номинальные токи до 63 А.
Проведенные испытания заявляемой полезной модели подтвердили надежность работы и соответствие требованиям Российского Морского Регистра судоходства.