АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ МОДУЛЬНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться для оперативного включения и отключения, а также автоматического отключения при токах перегрузки и короткого замыкания электрических цепей.
Известен автоматический выключатель модульного исполнения типа FMH фирмы Federal (каталог фирмы Federal-2006., раздел 6), содержащий корпус и размещенные внутри корпуса узлы: электромагнитный расцепитель, тепловой расцепитель, дугогасительная система и механизм свободного расцепления (МСР). МСР представляет собой многозвенный механизм, состоящий из рукоятки переключений, являющийся ведущим звеном МСР, рычага в виде металлической пластины, являющийся ведомым звеном МСР и связанного с помощью изогнутой пружины, выполненной из проволоки, с подвижным контактодержателем, пластмассовой колодки, являющейся промежуточным звеном МСР (защелкой), установленной с помощью оси на рукоятке, и входящей в зацепление ведомым звеном, и двуплечевого рычага-расцепителя МСР, выполненного из пластмассы, у которого одно плечо размещено напротив подвижного элемента (толкателя) электромагнитного расцепителя и связано с помощью скобы, выполненной из проволоки, с тепловым расцепителем, а другое плечо имеет возможность воздействия на узел зацепления, пружины переключения и пружины возвратной. Рукоятка переключений, ведомое звено и расцепитель установлены на отдельных осях, подвижный контактодержатель - на одной оси с ведомым звеном.
Недостатком приведенного аналога является сложность конструкции МСР, которая определяется следующими конструктивными отличиями:
- на защелку, входящей в зацепление с ведомым звеном МСР, установлена дополнительная металлическая скоба, с помощью которой защелка упирается на выступ ведомого звена;
- узел из ведомого звена и подвижного контакте держателя содержит две пружины: изогнутую пружину, предназначенную для обеспечения провала контакта и усилия контактного нажатия, и вторую пружину, предназначенную для размыкания контактов при автоматическом отключении выключателя;
- изогнутая пружина имеет сложную форму, для изготовления которой требуется несколько технологических операций.
Дополнительная скоба выполнена П-образной из металлической пластины и устанавливается на цилиндрической части рукоятки путем отгиба во внутрь концов каждой из сторон. Из-за остаточных деформаций при изгибе в процессе эксплуатации возможны ослабления в местах соединений. Следовательно, могут быть нарушены процессы зацепления и расцепления МСР, что снижает надежность работы автоматического выключателя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятым за прототип, является автоматический выключатель модульного исполнения типа G61C фирмы General Electric (Redine Edition 2010/Modular DIN-rail devices and residential enclosures. Каталог фирмы General Electric. - 2009 г.), содержащий корпус, электромагнитный расцепитель, тепловой расцепитель, дугогасительную систему, механизм свободного расцепления, состоящий из рукоятки переключений установленной на первой оси, ведомого звена и подвижного контактодержателя, установленных на второй оси, защелки, установленной в отверстии на рукоятке переключений и входящей в зацепление с ведомым звеном, расцепителя, установленного на третьей оси и выполненного в виде двуплечевого рычага, у которого одно плечо расположено напротив подвижного элемента (толкателя) электромагнитного расцепителя и связано с помощью скобы из проволоки круглого сечения с тепловым расцепителем, а другое плечо имеет возможность воздействия на защелку, пружины переключений и пружины возвратной.
Защелка МСР состоит из двух деталей: П-образной скобы из проволоки квадратного сечения и пластмассовой колодки, в которой фиксируется одна сторона (один отгиб) скобы, причем колодка размещена в отверстии на рукоятке переключений, которая состоит из цилиндрической части с центральным отверстием и самой рукоятки. Другая сторона скобы входит в зацепление с выступом на ведомом звене. Составная скоба является сложной по конструкции. В связи с тем, что фиксация скобы осуществляется с помощью выступов, выполненных в пластмассовой колодке, в состоянии зацепления защелки действует усилие, направленное на выталкивание скобы из выступов. При повышенной температуре эксплуатации и после больших циклов срабатываний возможно расслабление крепления скобы в колодке. Следовательно, может быть нарушен процесс зацепления защелки и работы выключателя, что характеризует снижение надежности изделия.
Недостатком прототипа является сложность узла ведомого звена и подвижного контактодержателя, соединенных между собой свободно (подвижно) заклепкой. Ведомое звено выполнено в виде пластины и содержит отгиб для присоединения возвратной пружины. Подвижный контактодержатель выполнен в виде пластины из меди с двумя бортиками, между которыми размещено ведомое звено. Роль подвижного контакта выполняет выдавка на конце пластины, покрытая серебром. Для обеспечения провала контактов в узел встроена дополнительная пружина сложной формы, выполненная из сложенной вдвое проволоки в форме крючка. Для изготовления такой пружины требуется несколько технологических операций.
Кроме этого, покрытие контактодержателя, как правило, выгорает после первых коммутаций и ухудшаются условия контактирования, что также отрицательно сказывается на надежности работы выключателя.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в упрощении конструкции и повышении надежности работы автоматического выключателя модульного исполнения (типа).
Технический результата достигается тем, что в автоматическом выключателе модульного исполнения, содержащем корпус, электромагнитный расцепитель, тепловой расцепитель, дугогасительную систему и механизм свободного расцепления, состоящий из рукоятки переключений, установленной на первой оси, ведомого звена, установленного на второй оси, подвижного контактодержателя с подвижным контактом на одном конце, размещенного на ведомом звене, защелки, выполненной в виде П-образной скобы, связанной шарнирно с рукояткой переключений и входящей в зацепление с ведомым звеном, расцепителя, установленного на третьей оси и выполненного с возможностью воздействовать на защелку, пружины переключений и возвратную, ведомое звено выполнено в виде гнутого элемента, одна часть которого имеет П-образное, а другая часть - S-образное сечение, причем подвижный контактодержатель установлен внутри П-образной части с возможностью поворота относительно ведомого звена и на его свободном конце выполнен закрытый паз, через который проходит вторая ось. Подвижный контакт выполнен в виде накладки из серебросодержащего контактного материала. Возвратная пружина зацеплена за подвижный контактодержатель. Концы боковых сторон защелки установлены непосредственно на рукоятке переключений, причем на конце одной из сторон выполнен отгиб со смещением относительно оси установочного отверстия, за который зацеплена пружина переключения и защелка выполнена из листового материала.
Благодаря тому, что в автоматическом выключателе выходное звено выполнено в виде гнутого элемента, одна часть которого имеет П-образное, а другая - S-образное сечение, а внутри П-образной части установлен на дополнительной оси подвижный контактодержатель обеспечивается простая сборка узла. При этом возвратная пружина зацеплена не за ведомое звено, как у прототипа, а за подвижный контактодержатель. За счет этого во включенном состоянии выключателя подвижный контакт упирается на неподвижный контакт и контактодержатель под действием усилий возвратной пружины поворачивается вокруг дополнительной оси обеспечивая провал контакта. Таким образом, не требуется использования специальной пружины сложной формы как в прототипе, что существенно упрощает конструкцию МСР и выключателя в целом.
Вследствие выполнения подвижного контакта в виде накладки из контактного серебросодержащего материала обеспечиваются лучшие условия для гашения дуги при размыкании и теплоотвода при длительном нахождении под током, что несомненно повышает надежность работы выключателя при выполнении его главных функций.
Из-за выполнения в автоматическом выключателе защелки МСР в форме П-образной скобы из листового материала достигается простая и надежная фиксация ее на выступе ведомого звена. Если в прототипе защелка состоит из двух деталей, то в предлагаемом выключателе из одной детали, что значительно упрощает изготовление и сборку МСР.
Техническая сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами приведенными на фигурах: фиг.1 - общий вид автоматического выключателя модульного исполнения; фиг.2 - вид спереди на узел состоящий из ведомого узла и подвижного контакте держателя; фиг.3 - вид сверху А на узел, изображенный на фиг.2; фиг.4 - сечение Б-Б узла изображенного на фиг.2; фиг.5 - сечение В-В узла изображенного на фиг.2; фиг.6 - вид сбоку (вид Г, см. фиг.1) на узел, состоящий из рукоятки переключений, защелки и пружины переключений.
На фигурах 1, 2, 3, 4, 5 и 6 приняты следующие обозначения: 1 - корпус; 2 - электромагнитный расцепитель; 3 - тепловой расцепитель; 4 - дугогасительная система; 5 - рукоятка переключений; 6, 8 и 12 - соответственно первая, вторая и третья ось; 7 - ведомое звено; 9 - подвижный контакте держатель; 10 - защелка; 11 - расцепитель; 13 - пружина переключений; 14 - пружина возвратная; 15 - подвижный контакт; 16 - дополнительная ось;
Заявляемый автоматический выключатель модульного исполнения содержит корпус 1, электромагнитный расцепитель 2, тепловой расцепитель 3, дугогасительную систему 4 и механизм свободного расцепления, который состоит из рукоятки переключений 5, установленной на первой оси 6, ведомого звена 7, установленного на второй оси 8, подвижного контактодержателя 9, размещенного на ведомом звене, защелки 10, установленной на цилиндрической части рукоятки переключений 5 и входящей в зацепление с ведомым звеном 7, расцепителя 11, установленного на третьей оси 12, пружины переключений 13 и пружины возвратной 14.
Ведомое звено 7 выполнено в виде гнутого элемента (фиг.2), часть которого имеет П-образное сечение (фиг.3), а другая часть - S-образное сечение (фиг.4).
Внутри П-образной части гнутого элемента установлен подвижный контактодержатель 9 с возможностью поворота относительно нее (гнутого элемента). Для установки может быть использована дополнительная ось 16 (или заклепка). На одном конце контактодержателя 9 закреплен пайкой подвижный контакт 15, выполненный в виде накладки из серебросодержащего материала. На другом свободном конце контактодержателя выполнен отгиб Д, предназначенный для присоединения внутреннего монтажного провода (на фиг. не показан), и закрытый паз Е, через который проходит вторая ось 8. Ширина паза Е определяет величину провала контакта. Между отверстием для дополнительной оси и закрытым пазом Е на контактодержателе выполнено отверстие для зацепления пружины возвратной 14.
В отключенном состоянии выключателя (контакт разомкнут, рукоятка 5 находится в нижнем положении, защелка 10 не зацеплена) конец подвижного контактодержателя 9, содержащий подвижный контакт 15, находится под действием усилия пружины возвратной 14 на упоре (на токопроводе) и паз Е смещен относительно второй оси 8 вниз.
Во включенном состоянии выключателя, которое изображено на фиг.1, (контакт замкнут, рукоятка 5 находится в верхнем положении, защелка 10 зацеплена за выступ ведомого звена 7) под действием усилия от рукоятки переключений 5 подвижный контактодержатель поворачивается (после замыкания контакта), преодолевая усилие возвратной пружины вокруг дополнительной оси 16, тем самым обеспечивается провал контакта. При этом паз Е смещается относительно второй оси вверх.
Защелка 10 выполнена в виде П-образной скобы (фиг.6) и с помощью отверстий, выполненных на концах отгибов, установлена на цилиндрической части оси рукоятки переключений 5. На конце одной из сторон скобы выполнен отгиб Ж со смещением относительно оси установочного отверстия, находящегося на конце скобы, и за него зацеплена пружина переключений 13.
Узел из ведомого звена (гнутого элемента) 7 и контактодержателя 9 прост в изготовлении: вначале контактодержатель подвешивается свободно на гнутом элементе 7 путем расклепывания оси 16, затем при сборке выключателя сборочный узел устанавливается на ось 8.
Защелка (скоба) 10 изготавливается из листового материала (толщина около 0,5 мм) путем вырубки и гибки и устанавливается с помощью оси на рукоятке переключений 5. Вместо оси могут быть использованы выступы, выполненные на цилиндрической части рукоятки 5. Узел прост в изготовлении и не требует специальных приспособлений для сборки.
Основание скобы 10 входит в зацепление за выступ на гнутом элементе (выступ ведомого звена 7), также изготовленной из листового материала (толщина около 0,5 мм). При этом обеспечивается надежная и стабильная фиксация зацепления.
Использование взамен покрытия контактной напайки и упрощение конструкции за счет сокращения количества деталей обеспечивают высокую надежность работы выключателя.
Заявляемый автоматический выключатель модульного исполнения использован в новой серии выключателей для судовых электроэнергетических систем на номинальные токи до 63 А.
Результаты испытаний опытных образцов подтвердили надежность их работы и соответствие требованиям Российского Морского Регистра судоходства.