ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ АВТОМАТИЧЕСКИЙ

Изобретение относится к низковольтному аппаратостроению, в частности к выключателям автоматическим с естественным воздушным охлаждением и непосредственным ручным управлением, предназначенным для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий, в том числе для пуска, защиты и отключения электродвигателей. Выключатель автоматический позволяет производить отключение дистанционно.
Известны выключатели автоматические АП50, разработанные Курским электроаппаратным заводом (в настоящее время ОАО «Электроаппарат») и описанные в книге Л.А.Родштейна «Электрические аппараты низкого напряжения». М. - Л.: изд. «Энергия», 1964 г.
Выключатели автоматические АП50 на токи 50А, в электрических цепях на номинальное напряжение 380В переменного тока частоты 50 Гц и 220В постоянного тока, осуществляли защиту от короткого замыкания, перегрузок и минимального напряжения.
К недостаткам этого выключателя автоматического относятся: сложная конструкция, большая материалоемкость изделия, трудоемкость его изготовления. Выключатели нестабильно срабатывают под током.
Усовершенствовать изделие удалось в конструкции выключателей автоматических АП50Б (ТУ 16-522.139-78), которые также являются разработкой специалистов Курского электроаппаратного завода (ОАО «Электроаппарат») (см. Указатель «Каталоги и справочники по электротехнике». М.: Информэлектро). Выключатели автоматические АП50Б выпускаются только с тепловыми максимальными расцепителями тока - для защиты электрических цепей от токов перегрузки, только с электромагнитными максимальными расцепителями тока - для защиты
электрических цепей от токов короткого замыкания, а также с тепловыми и электромагнитными максимальными расцепителями тока - для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания.
Выключатели АП50Б на токи до 63А предназначены для установки в электрических цепях на номинальное напряжение до 500В переменного тока частоты 50-60 Гц и 220В постоянного тока для защиты от перегрузок и коротких замыканий и оперативных включений и отключений указанных цепей с частотой от 6 до 30 включений в сутки, в том числе для пуска, защиты и отключения электродвигателей.
В качестве прототипа выбрана конструкция выключателя автоматического АП50Б, предназначенная для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Конструкция выключателя автоматического АП50Б содержит корпус, состоящий из крышки и основания, дугогасительные камеры в каждом полюсе. Контактная система выключателя в каждом полюсе состоит из пары неподвижного и подвижного контактов в каждом полюсе. При этом неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами для подключения напряжения к автоматическому выключателю.
Подвижный контакт выключателя установлен в держателе с возможностью поворота и через гибкий токопровод электрически соединен с электромагнитным и тепловым расцепителями тока и выводными зажимами выключателя автоматического. В выключателях для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания каждый полюс имеет тепловой расцепитель, электрически связанный с токопроводом подвижного контакта и с концом намагничивающей обмотки электромагнитного расцепителя, выполненного в виде магнитопровода с катушкой и отключающим элементом. Другой конец намагничивающей обмотки связан с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя. Срабатывание автоматического выключателя осуществляется с помощью
механизма свободного расцепления, выполненного в виде системы шарнирнор-связанных рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения выключателя с подвижным контактным узлом. Механизм свободного расцепления содержит отключающую рейку, через которую осуществляется воздействие электромагнитного и теплового максимальных расцепителей тока на механизм свободного расцепления. Недостатком такой конструкции является невозможность дистанционного отключения выключателя автоматического.
Задача, на решение которой направлено данное техническое решение - создание автоматического выключателя, применяемого для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания, позволяющего производить отключение выключателя на расстоянии и управляемого от источника напряжения.
Предлагаемый выключатель автоматический содержит корпус, состоящий из крышки и основания, дугогасительные камеры в каждом полюсе, контактную систему, состоящую из пары неподвижного и подвижного контактов в каждом полюсе. Неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами для подключения напряжения к выключателю автоматическому. Подвижный контакт установлен в держателе с возможностью поворота и через гибкий токопровод электрически соединен с электромагнитным и тепловым максимальными расцепителями тока и выводными зажимами автоматического выключателя. При этом тепловой максимальный расцепитель в каждом полюсе электрически связан с токопроводом подвижного контата, а с другой стороны - с одним концом намагничивающей обмотки электромагнитного расцепителя, другой конец которого связан с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя.
Механизм свободного расцепления выполнен в виде системы шарнирно-связанных рычагов, соединяющих кнопки включения и отключения
выключателя с подвижным контактным узлом, и отключающей рейки в виде двуплечего рычага, на одно плечо которого воздействует отключающий элемент теплового расцепителя, а на другое плечо - отключающий элемент электромагнитного расцепителя.
Новым в выключателе является то, что в одном из полюсов выключателя установлен независимый расцепитель, который подключен к источнику напряжения через контакты вспомогательной цепи. Независимый расцепитель содержит магнитопровод с намагничивающей обмоткой, расположенной на каркасе, внутри которого установлен якорь. Якорь взаимодействует с подпружиненным толкателем, который воздействует на отключающую рейку механизма свободного расцепления. Пружина независимого расцепителя расположена на выступающей части каркаса и ее ход ограничивается колпачком, зафиксированном на толкателе. Механизм свободного расцепления выключателя содержит также полуспиленную ось, через которую осуществляется его срабатывание. Конструкция выключателя позволяет отключать выключатель на расстоянии при подаче напряжения на независимый расцепитель. Выключатель автоматический с независимым расцепителем надежно срабатывает при напряжении от 70 до 120% номинального значения.
На фиг.1 - общий вид выключателя автоматического;
На фиг.2 - независимый расцепитель выключателя автоматического.
Выключатель автоматический имеет корпус, состоящий из крышки 1 и основания 2. На каркасе основания 2 установлена контактная система, состоящая из неподвижного контакта 3 и подвижного контакта 4. Неподвижный контакт электрически соединен с выводными зажимами 5 для подключения напряжения к автоматическому выключателю. Подвижный контакт 4 установлен в держателе 6 с возможностью поворота и через гибкий токопровод 7 электрически соединен с тепловым расцепителем 8 и выводными зажимами автоматического выключателя. Тепловой
максимальный расцепитель тока выполнен в виде биметаллической ленты и воздействует на отключающую рейку 9 механизма свободного расцепления. Электрически тепловой максимальный расцепитель тока связан с выводными зажимами выключателя для подключения нагрузки со стороны потребителя. Механизм свободного расцепления выключателя выполнен в виде системы шарнирно-связанных рычагов 10, соединяющих кнопки включения 11 и отключения 12 с подвижным контактом 4. Механизм свободного расцепления включает также отключающую рейку 9, через которую осуществляется воздействие теплового расцепителя 8 и электромагнитного максимального расцепителя тока (на чертеже не показан) на механизм свободного расцепления.
В ближайшем к дистанционному механизму управления полюсе выключателя установлен независимый расцепитель 13, управляемый источником напряжения дистанционного механизма управления. Независимый расцепитель 13 (см. фото 2) содержит магнитопровод 14 с намагничивающей обмоткой 15, расположенной на каркасе 16. Внутри каркаса установлен якорь 17, взаимодействующий с толкателем 18, который воздействует на отключающую рейку 9 механизма свободного расцепления. Толкатель 18 подпружинен пружиной 19, которая расположена на выступающей части каркаса 16. Ход пружины ограничивается колпачком 20, который зафиксирован на толкателе. Подключение независимого расцепителя осуществляется через выводы 21. Механизм свободного расцепления выключателя содержит полуспиленную ось 22, через которую осуществляется его срабатывание.
Выключатель автоматический работает следующим образом. Нажатием кнопки 11 неподвижный 3 и подвижный 4 контакты приводят в соприкосновение. При этом через выключатель протекает ток от вывода 5 через неподвижный контакт 3, подвижный контакт 4 на второй вывод выключателя.
При токах короткого замыкания в защищаемой выключателем автоматическом цепи достигается ток уставки электромагнитного максимального расцепителя тока. Электромагнитный расцепитель выключателя производит срабатывание механизма свободного расцепления. Выключатель автоматический срабатывает и размыкает электрическую цепь. При токах перегрузки происходит срабатывание теплового расцепителя, выключатель срабатывает и размыкает электрическую цепь. Конструкция выключателя позволяет производить дистанционное отключение выключателя с помощью независимого расцепителя. При подаче напряжения на выводы 21 через контакты вспомогательной цепи напряжение поступает на катушку 15 независимого расцепителя. Под действием электромагнитных сил якорь 17 втягивается, воздействует на толкатель 18, который ударяет по отключающей рейке 9. Рейка 9, в свою очередь, воздействует на полуспиленную ось 22, происходит срыв зацепления. Механизм свободного расцепления срабатывает и происходит разрыв контактов 3 и 4, выключатель обесточивает нагрузку от источника питания. Выключатель автоматический повторно включается нажатием кнопки 11.