ДВИГАТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ
DIRECT ACTION DRIVE MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, к области вакуумных выключателей, а точнее, к приводам для вакуумных выключателей.
В настоящее время для управления вакуумными выключателями применяется, главным образом, пружинно-моторные и электромагнитные приводы.
Пружинно-моторные относятся к группе приводов независимого действия [1], в которых используется энергия предварительно заряженной пружины. Известно большое число технических решений, касающихся их конструкции, например [2, 3], в которых зарядка пружины осуществляется электродвигателем через редуктор. Привода этого типа имеют общий недостаток - сложность конструкции, большое число деталей и, как следствие, - ограниченный ресурс работы.
Электромагнитные приводы относятся к группе приводов зависимого (прямого) действия, в которых для включения выключателя непосредственно используется энергия электрического тока. Они имеют более простую конструкцию, например патенты [4, 5]. Однако их недостатком является то, что они имеют большой ток потребления (несколько десятков ампер), а удержание контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) во включенном (замкнутом) положении осуществляется за счет остаточной намагниченности элементов магнитопровода, что снижает надежность работы выключателя.
Наиболее близким к предлагаемому, является известное техническое решение - двигательный привод прямого действия, схема которого заявлена в [6]. В известном техническом решении двигательный привод прямого действия, осуществляющий операции включения и отключения вакуумного выключателя путем замыкания и размыкания контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК), содержит электродвигатель, приводящий в круговое вращательное движение, напрямую или через редуктор, кулачек в форме диска, имеющий участки с низким и высоким профилем, а также пружину отключения, механическую защелку и рычажный механизм, рычаги которого соединены с подвижными контактами ВДК, и с пружиной отключения, и который совершает качательные движения между включенным и отключенным положениями, при этом, на одном из рычагов закреплен ролик, на который давит кулачок при его вращении и выполнении операции включения, а рычажный механизм может удерживаться во включенном положении механической защелкой, причем при операции включения осуществляется зарядка пружины отключения, а операция отключения происходит при срабатывании механической защелки и повороте рычажного механизма под действием разряжающейся пружины отключения в отключенное положение.
Для работы данной схемы привода необходимо, чтобы кулачек остановился после выполнения операции включения в строго определенном положении относительно ролика, а именно, на участке с низким профилем. Поэтому, в известном техническом решении кулачок соединен с электродвигателем (или редуктором) через управляемую обгонную муфту, которая управляется рычагом, связанным с механической защелкой. При завершении операции включения и срабатывании защелки происходит выключение муфты, отсоединение кулачка от электродвигателя, после чего он останавливается в нужном положении. Недостаток известного технического решения заключается в сложности конструкции при практической реализации данной схемы привода.
Цель предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы упростить конструкцию двигательного привода прямого действия и, тем самым, повысить надежность его работы.
Указанная цель достигается тем, что двигательный привод прямого действия, осуществляющий операции включения и отключения вакуумного выключателя путем замыкания и размыкания контактов ВДК, содержит электродвигатель, приводящий в круговое вращательное движение, напрямую или через редуктор, кулачек в форме диска, который имеет участки с низким и высоким профилем, а также пружину отключения, механическую защелку и рычажный механизм, рычаги которого соединены с подвижными контактами вакуумных дугогасительных камер и с пружиной отключения, и который совершает качательные движения между включенным и отключенным положениями, при этом на одном из рычагов закреплен ролик, на который давит кулачок участком с высоким профилем при его вращении и выполнении операции включения, а рычажный механизм может удерживаться во включенном положении механической защелкой, причем, при операции включения осуществляется зарядка пружины отключения, а операция отключения происходит при срабатывании механической защелки и повороте рычажного механизма под действием разряжающейся пружины отключения в отключенное положение.
Новизна предлагаемого изобретения состоит в том, что на боковой поверхности кулачка имеется выступ, а рычажный механизм имеет дополнительное плечо, которое при повороте во включенное положение взаимодействует с выступом и останавливает вращение кулачка в положении, когда его участок с низким профилем находится напротив ролика.
Конструкция привода поясняется Фиг.1, 2, 3, 4.
На Фиг.1 представлены основные детали и узлы привода.
На Фиг.2 показано положение деталей привода в отключенном положении.
На Фиг.3 показано положение деталей привода при выполнении операции включения на завершающей его стадии.
На Фиг.4 показано положение деталей привода во включенном положении.
Двигательный привод прямого действия содержит следующие основные детали и узлы: электродвигатель - 1, шестерни редуктора в форме диска, на котором имеются участки с низким и высоким профилем - 2, кулачок - 3, пружину отключения - 4, механическую защелку - 5, рычажный механизм - 6 с рычагами - 7, которые соединены тягами - 8 с подвижными контактами (не показаны), вакуумных дугогасительных камер - 9, ролик - 10, выступ на кулачке - 11 и дополнительное плечо рычажного механизма - 12. Кроме этого, на фигурах показаны демпфер - 13, рычаг - 14, электромагнит отключения - 15, рычаг защелки - 17, пружины поджатая контактов ВДК - 18.
Привод удерживается в отключенном положении (Фиг.2) пружиной 4, соединенной с одним из рычагов 7. Рычаги 7 рычажного механизма 6 тягами 8 соединены с подвижными контактами ВДК 9 и размыкают их. Угол поворота рычажного механизма ограничивается демпфером, в который он упирается рычагом 14. Механическая защелка 5 представляет собой ось с пазом, причем конец рычага 7 с роликом 10 свободно проходит в пазу при отключенном положении защелки. Выступ 11 кулачка 3 и дополнительное плечо 12 рычага 7 не взаимодействуют друг с другом, и кулачок 3 может вращаться в направлении против часовой стрелки.
На Фиг.3 показано выполнение приводом операции включения. На электродвигатель 1 подается напряжение питания. Вращение от электродвигателя через шестерни 2 передается на кулачок 3, который поворачиваясь в направлении против часовой стрелки давит своим высоким профилем на ролик 10 рычага 7, заставляя поворачиваться рычажный механизм 6 во включенное положение. При этом через тяги 8 происходит замыкание контактов ВДК 9. Одновременно происходит растяжение (зарядка) пружины отключения 4. На заключительной стадии операции включения, когда конец рычага 7 выходит из паза защелки 5, происходит ее срабатывание. При этом защелка под действием пружины 17 на рычаге защелки 16 поворачивается во включенное положение.
После срабатывания защелки происходит отключение питания электродвигателя. Но его ротор, детали редуктора и кулачек продолжают вращаться по инерции до тех пор, пока выступ 11 кулачка 3 не упрется в дополнительное плечо 12 рычага 7 и не остановится (Фиг.4). При этом избыточная энергия вращения будет передана через рычажный механизм и тяги 8 на пружины поджатая 18. Рычажный механизм удерживается во включенном положении защелкой 5, в которую упирается конец рычага 7 с роликом 10. При этом кулачок 3 останавливается в таком положении, что его участок с низким профилем находится напротив ролика 10, и рычажный механизм может беспрепятственно повернуться из включенного положения в отключенное под действием заряженной пружины отключения 4 при срабатывании защелки 5. Для выполнения операции отключения на электромагнит 15 подается напряжение, боек электромагнита воздействует на конец рычага 16, поворачивает защелку 5, в паз которой проходит конец рычага 7 с роликом 10. Под действием пружины отключения 4 рычажный механизм 6 поворачивается в отключенное положение (Фиг.2), контакты ВДК 9 размыкаются, операция отключения завершена.
Предложенная конструкция двигательного привода прямого действия отличается от других известных технических решений двигательных, приводов простотой и надежностью работы. В сравнении с электромагнитными приводами прямого действия предложенный привод имеет меньший ток потребления, так как при использовании редуктора может быть выбран электродвигатель с малым током потребления, что позволяет упростить и удешевить управление выключателем в эксплуатации.
Источники информации
1. ГОСТ Р 52565-2006. «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия».
2. Патент США, № US 5981889, МКИ H01H 3/4, опубл. 09.11.1999.
3. Патент Японии, № УР 10125185, МКИ H01H 33/66, опубл. 15.05.1998.
4. Патент РФ, № RU 2020631, МКИ H01H 33/66, опубл. 30.09.1994.
5. Патент РФ, № RU 2214640, МКИ H01H 33/66, опубл. 20.10.2003.
6. Патент Великобритании, № GB 1405747, МКИ H01H 3/26, опубл. 10.09.1975.