Выключатель быстродействующий автоматический постоянного тока

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от недопустимых перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий постоянного тока.
Известны выключатели быстродействующие автоматические постоянного тока; например, Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели, М.-Л., издательство «Энергия», 1964 г., стр. 55-57, свидетельство РФ №27737 на полезную модель Н01Н 77/06 2003 г.; свидетельство РФ №32319 на полезную модель 7 Н01Н 77/06 от 10.09.2003 г.; свидетельство РФ №2239253 на изобретение от 27.10 2004 г.; свидетельство №32926 на полезную модель от 27.10.2003, Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий. Под ред. М.Г. Зименкова, Г.В. Розенберга, Е.М. Феськова - 3-е издание, перераб. И доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 236-238; а.с. СССР №417856, Н01Н 77/06, Н01Н 75/10, 1974.
Наиболее близким к патентному следует считать выключатель по свидетельству РФ №2239253 на изобретение 7 Н01Н 77/06 от 27 октября 2004 г.
Этот выключатель постоянного тока, содержит, по крайней мере, один подвижный и один неподвижный контакты, расположенные вертикально, отключающую пружину, пружину свободного расцепления, магнитопровод с удерживающей катушкой, главный якорь, якорь свободного расцепления и тяги, магнитопровод выполнен Н-образным с горизонтальным расположением боковых стержней, при этом главный якорь связан с подвижным контактом через пружину свободного расцепления по средством тяг, а якорь свободного расцепления имеет ограничитель движения указанных тяг.
Недостатком этого выключателя является сложная кинематическая схема, приводящая к большим механическим потерям, большой ток при включении удерживающей катушки, большое количество звеньев и деталей.
Полезной моделью решается задача создания выключателя постоянного тока, характеризующегося высокой надежностью при отключении как больших, так и малых индуктивных токов, повышенным быстродействием и малыми габаритами.
Технический результат, который достигнут при применении патентуемого выключателя состоит в повышении его быстродействия при отключении токов короткого замыкания. Для обеспечения этого магнитопровод выполнен П-образным с горизонтальным расположением боковых стержней, а основной подвижный контакт механически жестко связан с главным якорем электромагнита.
Электромагнит выполнен с двумя катушками. Усилие, необходимое для включения выключателя, создается обеими катушками. Для удержания выключателя во включенном положении используется одна катушка.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Полезная модель поясняется на примере выполнения. На фиг. 1 представлен выключатель в отключенном положении, на фиг. 2 показан выключатель в предвключенном положении, на фиг. 3 показан выключатель во включенном положении. Выключатель содержит вертикально расположенный подвижный контакт; вертикально расположенный условно неподвижный контакт, отключающую пружину, П-образный магнитопровод с двумя удерживающими катушками, главный якорь, якорь свободного расцепления, стержень с роликом и контактной пружиной. Условно неподвижный контакт связан с якорем свободного расцепления по средством стержня, ролика, контактной пружины. Подвижный контакт жестко связан с главным якорем выключателя. Предвключенное состояние обеспечивается движением подвижного и условно неподвижного контактов; включенное состояние обеспечивается движением подвижного контакта.
Такая конструкция позволяет обеспечить уменьшение габаритов, упростить кинематическую схему, увеличить быстродействие и надежность механизма.
Выключатель работает следующим образом.
При протекании тока по катушкам 13, 14 включающего тока к магнитопроводу одновременно притягиваются главный якорь 4 и якорь свободного расцепления 11. Главный якорь тянет за собой подвижный контакт 5 сжимая отключающую пружину 2 при помощи тяги 3 до момента смыкания главного якоря с магнитопроводом 12. Одновременно якорь свободного расцепления 11 через ролик 10 и стержень 7 вращает вокруг оси 15 условно неподвижный контакт 6, сжимая контактную пружину 8. Выключатель остается в предвключенном состоянии (фиг. 2), пока по включающей и удерживающей катушкам протекает включающий ток. Подвижный контакт 5 не смыкается с условно неподвижным контактом 6. Это необходимо для того, чтобы контакты выключателя не замыкались, пока по катушкам привода протекает включающий ток большой величины, так как если в главной цепи уже имеется короткое замыкание, привод не сможет сработать на отключение с нужным быстродействием.
После этого включающая катушка 13 отключается, а удерживающая 14 переходит на меньший по величине удерживающий ток, удержание выключателя одной катушкой обеспечивает низшую индуктивность системы управления и, как следствие, быстрый спад магнитного потока от удерживающего тока при отпадании.
Якорь свободного расцепления 11, под действием возвратной пружины 9, не может удерживаться магнитным потоком удерживающего тока в притянутом положении, отпадает и контактная пружина 8 приводит подвижный контакт во включенное положение и создает контактное нажатие (фиг. 3). Выключатель готов к немедленному отключению.
В отключенном положении движение главного якоря ограничивается буфером 1, как показано на фиг. 1.
Как видно из описанного, закреплением подвижного контакта непосредственно на главном якоре и управление выключателем с помощью двух катушек достигается максимальное быстродействие, а небольшое число механических элементов между якорем свободного расцепления (стержень, ролик) и условно неподвижным контактом снижает механические потери.