КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО
SWITCHGEAR

Изобретение относится к коммутационному устройству согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Известны коммутационные устройства, которые при повышенных токах в электросети, продолжающихся сверх задаваемого времени, для прекращения дальнейшей подачи электрического тока отключают эту электросеть от сети электроснабжения. Кроме того, известны коммутационные устройства, которые при коротком замыкании в электросети для прекращения дальнейшей подачи электрического тока отключают эту электросеть от сети электроснабжения. Поэтому такие коммутационные устройства имеют так называемый максимальный токовый выключатель или короткозамыкатель, которые при срабатывании включают механический разъединитель, который разъединяет коммутационные контакты коммутационного устройства и препятствует дальнейшему протеканию тока. При этом максимальный токовый выключатель или короткозамыкатель, как правило, механически воздействуют на размыкающий механизм разъединителя.
Известно, что максимальный токовый выключатель или короткозамыкатель действуют на разделитель не напрямую, и поэтому они включаются не путем прямого механического воздействия, т.е., не без передаточного элемента, поскольку максимальный токовый выключатель или короткозамыкатель как узел зачастую установлены в коммутационном устройстве на удалении от разъединителя. Поэтому коммутационные устройства, выполненные таким образом, имеют между максимальным токовым выключателем или короткозамыкателем и разделителем механическое соединительное звено. Недостаток при этом заключается в том, что механическое воздействие, оказываемое на разделитель максимальным автоматическим выключателем или короткозамыкателем, может вызвать повреждение максимального автоматического выключателя или короткозамыкателя, соединительного звена и/или разъединителя. Такое повреждение коммутационного устройства ведет к тому, что в следующий раз, когда коммутационному устройству следовало бы сработать, оно не сработает. Поскольку такие повреждения во многих случаях снаружи не распознаются, коммутационные устройства с таким повреждением не заменяются и, таким образом, представляют серьезную опасность для людей и установок.
US 4503408 А описывает защитный автомат с биметаллическим выключателем, который приводит в действие защелку с помощью размыкающего валика. При этом размыкающий валик содержит первое плечо рычага для приведения его в действие с помощью биметаллического элемента, а также второе плечо рычага для приведения его в действие с помощью электромагнитного короткозамыкателя. Кроме того, на втором плече рычага установлено стопорное средство для блокировки размыкающей детали защелки. Кроме того, второе плечо рычага содержит листовые пружины, несущие соответствующие магнитные листы, предусмотренные для притягивания короткозамыкателем.
DE 102006005697 А1 раскрывает сущность устройства для приведения в действие защитного выключателя с максимальным токовым выключателем и короткозамыкателем, которые оба управляют защелкой посредством жесткого размыкающего валика.
Поэтому задачей изобретения является создание коммутационного устройства вышеупомянутого типа, с помощью которого могут быть устранены указанные недостатки, в котором работоспособность таких коммутационных устройств может быть обеспечена лучше, и в котором могут быть предотвращены повреждения коммутационного устройства при его работе.
Согласно изобретению это достигается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения.
Благодаря этому может быть предотвращено повреждение коммутационного устройства и обеспечено прекращение дальнейшего использования неисправного, т.е. неработоспособного коммутационного устройства. Благодаря этому могут быть, в частности, предотвращены повреждения максимального токового выключателя, короткозамыкателя рычага переключения и/или разъединителя, в частности, в результате механического воздействия, которое максимальный токовый выключатель или короткозамыкатель оказывают на рычаг переключения или на разъединитель.
Зависимые пункты, которые, как и пункт 1 формулы изобретения, одновременно составляют часть описания, относятся к другим предпочтительным вариантам выполнения изобретения.
Изобретение более подробно поясняется со ссылкой на приложенные чертежи, на которых в качестве примеров изображены только предпочтительные варианты выполнения.
При этом на фиг.1 показан предпочтительный вариант выполнения коммутационного устройства согласно изобретению в аксонометрическом покомпонентном изображении;
на фиг.2 - предпочтительный вариант выполнения защелки вместе с рычагом переключения в боковой проекции;
на фиг.3 - рычаг переключения на фиг.1 и 2 в первом аксонометрическом изображении;
на фиг.4 - рычаг переключения на фиг.1 и 2 во втором аксонометрическом изображении; и
на фиг.5 - максимальный токовый выключатель, короткозамыкатель и первые коммутационные контакты на фиг.1 в аксонометрическом изображении.
На фиг.1 изображено коммутационное устройство 1, предпочтительно силовой выключатель, по меньшей мере с одним входным зажимом 2 и по меньшей мере с одним выходным зажимом 3 для подключения электрических проводов, а также с первым коммутационным контактом 4 и со вторым коммутационным контактом, причем коммутационные контакты 4 в замкнутом положении замыкают цепь тока между входным зажимом 2 и выходным зажимом 3, причем разъединитель 5 предусмотрен для разъединения первого коммутационного контакта 4 и второго коммутационного контакта, и причем предусмотрены максимальный токовый выключатель 6 и/или короткозамыкатель 7, которые для приведения в действие разъединителя 5 посредством рычага 8 переключения находятся с ним в механической связи, причем рычаг 8 переключения имеет по меньшей мере одно первое плечо 9 рычага и одно второе плечо 10 рычага, причем первое плечо 9 рычага содержит управляющий выступ 11 для управления с помощью максимального токового выключателя 6 и/или короткозамыкателя 7, и причем второе плечо 10 рычага имеет управляющий выступ 12 для приведения в действие разъединителя 5, причем управляющий выступ 12 выполнен пружинящим.
Благодаря этому может быть предотвращено повреждение коммутационного устройства 1 при работе и обеспечено прекращение дальнейшего использования неисправного, т.е. неработоспособного коммутационного устройства. Благодаря этому могут быть, в частности, предотвращены повреждения максимального токового выключателя 6, короткозамыкателя 7 рычага 8 переключения и/или разъединителя 5, в частности, в результате механического воздействия, которое максимальный токовый выключатель 6 или короткозамыкатель 7 оказывают на рычаг 8 переключения или на разъединитель 5.
На фиг.1 показан ряд узлов одного из предпочтительных вариантов выполнения коммутационного устройства 1 согласно изобретению в аксонометрическом покомпонентном изображении. Изображен вариант выполнения коммутационного устройства 1 с тремя коммутационными участками, или цепями тока, причем может быть предусмотрено любое количество задаваемых коммутационных участков или коммутируемых цепей тока. Предпочтительно, предусмотрены коммутационные устройства 1 с одной, двумя, тремя или четырьмя цепями тока. В соответствии с количеством цепей тока задается соответственное количество входных 2 и выходных зажимов 3. На фигурах изображены, соответственно, только корпусные детали входных 2 и выходных 3 зажимов. Соответствующие входные 2 и выходные 3 зажимы в дополнение к изображенным деталям, как правило, содержат, соответственно, по меньшей мере один зажимной винт, а также, предпочтительно, по меньшей мере одну зажимную щеку, перемещаемую посредством зажимного винта. Коммутационное устройство 1 содержит в изображенном предпочтительном исполнении корпус 21 из изоляционного материала, который в предпочтительном варианте выполнения содержит нижнюю чашу 22 корпуса и верхнюю чашу 23 корпуса. По меньшей мере один коммутационный контакт 4 находится в замкнутом положении по меньшей мере на одном втором коммутационном контакте, который в изображенном варианте выполнения не виден внутри узла дугогасительной камеры.
Согласно изобретению коммутационные устройства 1 содержат максимальный токовый выключатель 6 и/или короткозамыкатель 7. На фиг.4 изображен предпочтительный вариант выполнения устройства из максимального токового выключателя 6 и короткозамыкателя 7.
Короткозамыкатель 7 образован из U-образного ярма 31 и притягивающегося якоря 26, причем U-образное ярмо 31 закреплено на проводнике 30 цепи тока, относящейся, предпочтительно, к входному 2 и/или выходному 3 зажиму. На U-образном ярме 31 притягивающийся якорь 26 установлен с возможностью вращения, который посредством пружины 32 притягивающегося якоря принудительно устанавливается в положение покоя, при котором притягивающийся якорь 26 отстоит от U-образного ярма 31, как это показано на фиг.4. При возникновении короткого замыкания токи, протекающие через коммутационное устройство 1, настолько велики, что U-образное ярмо 31 притягивает притягивающийся якорь 26, вследствие чего первый конец 28 притягивающегося якоря 26 отклоняется, и причем этот первый конец 28 притягивающегося якоря 26 вызывает дальнейшее размыкание разъединителя 5 и, следовательно, разъединение коммутационных контактов 4.
Максимальный токовый выключатель 6 содержит биметаллический элемент 33, закрепленный на первом проводнике 30. В изображенном предпочтительном варианте выполнения ток протекает через биметаллический элемент 33 непосредственно, т.е. он сам является частью цепи тока и непосредственно нагревается током. Однако можно также предусмотреть полный или дополнительный косвенный нагрев биметаллического элемента, для чего, например, на биметаллическом элементе 33 устанавливают проводник, по которому протекает ток. По мере нагрева биметаллического элемента 33 за счет прохождения тока он все больше изгибается. При задаваемой степени изгиба биметаллического элемента, пропорциональной задаваемому нагреву электросети, он приводит в движение рычаг 8 переключения, который, как уже показано, вызывает дальнейшее размыкание разъединителя 5 и, следовательно, расхождение коммутационных контактов 4. Особенно предпочтительно, как это также показано на фиг.2 и 5, предусмотрено, чтобы в биметаллическом элементе 33 был установлен установочный винт 34, воздействующий на рычаг 8 переключения. При этом с помощью установочного винта 34 может задаваться степень изгиба биметаллического элемента, необходимого для приведения в действие рычага 8 переключения.
В коммутационном устройстве 1 согласно изобретению максимальный токовый выключатель 6 и/или короткозамыкатель 7 воздействуют на разъединитель 5 не непосредственно, а скорее через рычаг 8 переключения, как это показано, например, на фиг.2. При этом на фиг.2 показано устройство из разъединителя 5, рычага 8 переключения, максимального токового выключателя 6 и короткозамыкателя 7. Такой рычаг 8 переключения содержит по меньшей мере одно первое плечо 9 рычага и одно второе плечо 10 рычага, причем первое плечо 9 рычага содержит первый управляющий выступ 11, который в изображенном предпочтительном варианте выполнения предусмотрен для управления со стороны первого конца 28 притягивающегося якоря 26. В предпочтительном варианте выполнения коммутационного устройства 1 согласно изобретению первый конец 28 притягивающегося якоря 26 воздействует на управляющий выступ 11 рычага 8 переключения. В зависимости от коммутационного участка предусмотрен управляющий выступ 11. Второе плечо 10 рычага содержит управляющий выступ 12 для размыкания разъединителя 5.
В изображенном особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения разъединитель 5 выполнен в виде защелки 17 с фиксируемой собачкой 18. Защелка 17 представляет собой энергоаккумулирующее связующее звено между рычагом 24 управления и коммутационными контактами 4. Защелка 17 в предметном исполнении взводится на первом этапе в результате перемещения рычага 24 управления в первом направлении, причем взводится энергоаккумулятор силы натяжения пружины, который при деблокировке защелки 17 обеспечивает быстрое и надежное размыкание коммутационных контактов 4. Процесс взвода заканчивается заскакиванием, фиксацией или защелкиванием собачки 18 на корпусной детали защелки 17. На втором этапе в результате перемещения рычага 24 управления во втором направлении коммутационные контакты замыкаются. Блокировка собачки 18 с корпусной деталью защелки 17 выполнена таким образом, что задаваемое перемещение собачки 18 деблокируется в задаваемом направлении защелки 17, вследствие чего энергоаккумулятор силы натяжения пружины освобождается, и коммутационные контакты расходятся. Такая предпочтительно используемая защелка 17 описана, например, в выложенном описании к неакцептованной заявке DE 4227213 А1, а также в патентном описании DE 4442417 С1. Если рычаг 8 переключения перемещается в результате перемещения максимального токового выключателя 6 и/или короткозамыкателя 7, в частности, в результате перемещения притягивающегося якоря 26, после задаваемого перемещения рычага 8 переключения управляющий выступ 12 входит в зацепление с собачкой 18 и перемещает собачку 18 таким образом, что блокировка с корпусной деталью защелки 17 снимается, вследствие чего защелка деблокируется, энергоаккумулятор силы натяжения пружины освобождается, и коммутационные контакты 4 размыкаются.
Согласно изобретению предусмотрено, чтобы управляющий выступ 12 был выполнен пружинящим, причем может быть предусмотрен любой вид подпружинивания, например, исполнение управляющего выступа 12 в виде пружины, включая металл или пластмассу, например, эластомеры. На фиг.2 изображен предпочтительный вариант выполнения защелки 17 с рычагом 8 переключения согласно изобретению, причем защелка 17 показана с вырывом. Собачка 18 находится в фиксированном положении, а рычаг 24 управления - в положении разомкнутых коммутационных контактов 4. Управляющий выступ 12 не находится в зацеплении с собачкой 18, так что ни максимальный токовый выключатель 6, ни короткозамыкатель 7 положения размыкания не обнаружили. Для освобождения защелки 17 рычаг 8 переключения перемещается или поворачивается посредством максимального токового выключателя 6 или короткозамыкателя 7 против часовой стрелки, вследствие чего управляющий выступ 12, выполненный пружинящим, входит в зацепление с собачкой 18, и она после задаваемого отклонения освобождает защелку 17.
При этом силы натяжения пружины управляющего выступа 12, выполненного пружинящим, рассчитаны таким образом, чтобы при освобождении или деблокировке собачки у управляющего выступа 12 не произошло никаких существенных деформаций. Это не является проблемой, поскольку силы отпускания или деблокировки собачки 18 очень незначительны. При массивном исполнении управляющего выступа согласно уровню техники после освобождения или деблокировки собачки 18 из-за сильной деформации биметаллического элемента 33 максимального токового выключателя 6 может произойти дальнейшее прокручивание рычага 8 переключения, которое может вызвать повреждение собачки 18, рычага 8 переключения и/или биметаллического элемента 33. В результате пружинящего исполнения управляющего выступа 12 в одном из направлений перемещения рычага 8 переключения для приведения в действие разъединителя 5 может быть достигнуто то, что при дальнейшем вращении рычага 8 переключения после освобождения или деблокировки собачки 18 собачка 18 перестает вращаться или отклоняться и не подвергается чрезмерной нагрузке, вследствие чего собачка 18 или вся защелка 17 оказываются гарантированными от разрушений. Благодаря пружинящему исполнению управляющего выступа 12 дальнейшее вращение рычага 8 переключения возможно без опасения повреждения рычага 8 переключения. Благодаря этому могут быть также защищены от повреждений максимальный токовый выключатель 6, короткозамыкатель 7 и притягивающийся якорь 26.
В особенно предпочтительном варианте выполнения, изображенном на фиг.1-4, предусмотрено, чтобы рычаг 8 переключения был выполнен в виде размыкающего валика 19, причем размыкающий валик 19 имел бы тело 20, установленное в корпусе 21 коммутационного устройства 1 с возможностью вращения. На участке предусмотренной опоры тела 20 валика он для предотвращения смещения размыкающего валика в аксиальном направлении имеет, предпочтительно, аксиальные направляющие пояски 27. На размыкающем валике 19, как показано на фиг.2-4, установлены управляющие выступы 11, а также управляющий выступ 12. Предпочтительно, предусмотрено, чтобы управляющий выступ 12 был выполнен в виде пружины 13, предпочтительно металлической пружины, причем может быть предусмотрен любой материал. Предпочтительно, предусмотрено, чтобы управляющий выступ 12 был выполнен в виде стальной пружины.
Особенно предпочтительно, как показано, предусмотрено, чтобы пружина 13 по меньшей мере местами была выполнена в виде торсионной пружины 14, благодаря чему в предусмотренном направлении нагрузки может быть достигнуто особо контролируемое пружинящее действие. Кроме того, это подкрепляется еще и тем, что торсионная пружина 14 по меньшей мере единожды обвивает тело 20 размыкающего валика 19 целиком. Благодаря этому основное пружинящее действие управляющего выступа 12 может быть направлено радиально направлению вращения размыкающего валика 19.
Для надежной и долговечной установки пружины 13 на размыкающем валике 19 предусмотрено, чтобы рычаг 8 переключения содержал упорный подшипник 15, на который опирался бы управляющий выступ 12, содержащий торсионную пружину 14, и/или чтобы пружина 14 опиралась на опору 16, установленную на управляющем выступе 11. Упорный подшипник 15 и опора 16 показаны на фиг.3 и 4 особенно хорошо узнаваемыми. Упорный подшипник 15 выполнен в показанном предпочтительном варианте выполнения в виде Г-образного упора, на котором закреплена пружина 13, за счет силы которой он удерживается. Опора 16 выполнена в виде поперечины, к которой прилегает конец пружины 13 в виде угла.
При этом на фиг.3 изображен размыкающий валик 19 в производственной установке до или при деблокировке собачки 18, причем хорошо видно, что управляющий выступ 12 прилегает к упорному подшипнику 15. В то же время, на фиг.4 изображен тот же размыкающий валик, что и на фиг.3, причем он все же провернут дальше настолько, что управляющий выступ 12 продолжает прилегать к не показанной собачке 18, однако, не перемещая ее дальше, причем управляющий выступ 12 отведен от упорного подшипника.
Другие варианты выполнения согласно изобретению обнаруживают лишь часть описанных признаков, причем может быть предусмотрена любая комбинация признаков, в частности, даже разных описанных вариантов выполнения.