КОРПУС КОММУТАЦИОННОГО АППАРАТА
SWITCHING DEVICE BODY

Изобретение относится к области электротехники, в частности к коммутационным аппаратам, предназначенным для защиты электрических цепей при перегрузках и коротких замыканиях, проведения тока в нормальном режиме и оперативных включений и отключений этих цепей.
Известен наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению корпус коммутационного аппарата по патенту WO 02/075760, Н01Н 9/34, 2002.09.26, состоящий из двух боковин с установленными в нем двумя винтовыми зажимами для подсоединения внешних проводников, тепловым и электромагнитным расцепителями тока, механизмом свободного расцепления, контактным устройством, состоящим из подвижного и неподвижного контакта и имеющим путь электрической дуги, ограниченный двумя шинами перемещения электрической дуги, между концевыми участками которых расположена дугогасительная камера, состоящая из пакета дугогасительных пластин, к которым примыкает камера для выдувания дуги с отверстием для выдувания дуги, в каждой боковине корпуса между дугогасительной камерой и камерой для выдувания дуги расположены приформованные цельные направляющие ребра, внутри камеры для выдувания дуги имеются цельные стенки, простирающиеся максимум до средней плоскости корпуса, причем цельные стенки, приформованные к одной боковине корпуса, выполнены отлично от цельных стенок, приформованных к другой боковине корпуса, и участками смещены по отношению к цельным стенкам, приформованным к одной боковине корпуса, а участками расположены по одной линии со стенками, приформованными к другой боковине корпуса.
К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:
- в известном коммутационном аппарате отверстие для выдувания дуги выполнено на плоскости, расположенной под углом α=90° к установочной плоскости, поэтому при монтаже коммутационного аппарата отверстие для выдувания дуги находится сверху. При этом падающие на корпус частицы пыли и грязи могут попадать и накапливаться внутри корпуса в отсеке для сбора пыли, образованном участками цельных стенок, приформованных к каждой боковине корпуса известным образом. Таким образом частицы пыли и грязи в отсеке для сбора пыли могут перекрыть отверстие для выдувания дуги, что может отрицательно сказаться при отключении коммутационным аппаратом токов короткого замыкания. Кроме этого, ионизированные газы, выходящие наружу из отверстия для выдувания дуги, являются электропроводящими и могут быть причиной электрического пробоя между расположенными поблизости частями, находящимися под напряжением;
- в известном коммутационном аппарате перед входом в камеру для выдувания дуги происходит смешивание потоков ионизированных газов, что может привести к недостаточному их охлаждению, и, как следствие, к тепловым повреждениям предметов, расположенных вблизи коммутационного аппарата.
Таким образом, указанные недостатки могут привести к нарушению правильного функционирования коммутационного аппарата.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности коммутационного аппарата за счет разработки корпуса коммутационного аппарата с отверстием для выдувания дуги, расположенным таким образом, чтобы это позволило исключить его перекрытие частицами грязи и пыли и конструкцией камеры для выдувания дуги, позволяющей охлаждать ионизированные газы более интенсивно без увеличения габаритных размеров корпуса коммутационного аппарата.
Для решения данной задачи предлагается корпус коммутационного аппарата, состоящий из двух боковин с установленными в нем двумя винтовыми зажимами для присоединения внешних проводников, тепловым и электромагнитным расцепителями тока, механизмом свободного расцепления, контактным устройством, содержащим подвижный и неподвижный контакт и имеющим путь электрической дуги, ограниченный двумя шинами перемещения электрической дуги, между концевыми участками которых расположена дугогасительная камера, состоящая из пакета дугогасительных пластин, к которым примыкает камера для выдувания дуги с отверстием для выдувания дуги, в каждой из двух боковин корпуса между дугогасительной камерой и камерой для выдувания дуги расположены приформованные цельные направляющие ребра, внутри камеры для выдувания дуги имеются цельные стенки, приформованные к каждой из двух боковин, причем цельные стенки, приформованные к одной боковине корпуса, выполнены отлично от цельных стенок, приформованных к другой боковине корпуса, и стенки, приформованные к одной боковине корпуса, участками смещены, а участками расположены по одной линии со стенками, приформованными к другой боковине корпуса.
Новым является то, что отверстие для выдувания дуги выполнено на плоскости, образованной плоскостью, расположенной под углом α<90° к установочной плоскости корпуса, направляющие ребра, приформованные к одной и к другой боковине корпуса, выполнены за одно целое, по меньшей мере, с некоторыми из цельных стенок, приформованных к той же боковине корпуса, по меньшей мере, некоторые из стенок, приформованные к одной и к другой боковине корпуса, имеют участки, которые расположены параллельно установочной плоскости корпуса, и участки, которые расположены перпендикулярно к установочной плоскости корпуса.
Такое конструктивное решение корпуса коммутационного аппарата за счет расположения отверстия для выдувания дуги на плоскости, образованной плоскостью, расположенной под α<90° к установочной плоскости, позволяет исключить возможность перекрытия частицами пыли и грязи отверстия для выхода ионизированных газов, а также исключить возможность электрического пробоя между расположенными поблизости частями, находящимися под напряжением.
Кроме этого новое техническое решение позволяет увеличить путь прохождения ионизированных газов в камере для выдувания дуги, без увеличения габаритных размеров корпуса коммутационного аппарата. Это обусловлено тем, что приформованные к одной и к другой боковине корпуса направляющие ребра выполнены за одно целое с некоторыми из цельных стенок, приформованных к той же боковине корпуса. По меньшей мере, некоторые из стенок, приформованные к одной и к другой боковине корпуса, имеют участки, расположенные параллельно, и участки, расположенные перпендикулярно к установочной плоскости корпуса. Поток ионизированных газов при входе в камеру для выдувания дуги разделяется на несколько отдельных потоков. В дальнейшем каждый отдельный поток ионизированных газов меняет свое направление относительно начальной плоскости и одновременно происходит разбитие потока ионизированных газов на отдельные потоки, находящиеся в разных плоскостях с последующим изменением направления движения отдельных потоков, протекающих в двухмерных и в трехмерных каналах, при этом каждый отдельный поток, проходя свой путь, не смешивается с другим. Объединение отдельных потоков в камере для выдувания дуги происходит перед отверстием для выдувания дуги. Это позволяет при одинаковых размерах камеры для выдувания дуги сделать путь прохождения ионизированных газов по камере для выдувания дуги длиннее. При протекании вдоль такого трехмерного канала завихрение отдельных ответвленных потоков ионизированных газов происходит лучше, чем при протекании вдоль двухмерных каналов, при этом каждый отдельный поток ионизированных газов входит в контакт с большей поверхностью стенок, что повышает эффективность охлаждения ионизированных газов.
На фиг.1 изображен корпус коммутационного аппарата со снятой левой боковиной;
на фиг.2 изображена правая боковина корпуса коммутационного аппарата;
на фиг.3 изображена левая боковина корпуса коммутационного аппарата;
на фиг.4 изображен фрагмент корпуса коммутационного аппарата;
на фиг.5 изображен разрез А-А фиг.6;
на фиг.6 изображен разрез Б-Б фиг.6;
на фиг.7 изображена правая боковина корпуса коммутационного аппарата, в аксонометрической проекции;
на фиг.8 изображена левая боковина корпуса коммутационного аппарата, в аксонометрической проекции;
Коммутационный аппарат содержит корпус, состоящий из двух боковин - правой 1 и левой 2 (см. фиг.1). В корпусе установлены два винтовых зажимами 3 и 3' для присоединения внешних проводников, тепловой 4 и электромагнитный 5 расцепители тока, механизм свободного расцепления 6, контактное устройство, содержащее подвижный 7 и неподвижный 8 контакты. Корпус коммутационного аппарата имеет путь электрической дуги 9, ограниченный двумя шинами 10 и 11 перемещения электрической дуги. Между концевыми участками шин 10 и 11 перемещения электрической дуги расположена дугогасительная камера 12. Дугогасительная камера 12 состоит из пакета дугогасительных пластин 13, к которым примыкает камера для выдувания дуги 14, имеющая отверстие для выдувания дуги 15. Между дугогасительной камерой 12 и камерой для выдувания дуги 14 расположены приформованные к правой 1 и левой 2 боковинам корпуса цельные направляющие ребра 16 и 16' соответственно (см. фиг.1, 2, 3). Цельные стенки 17 и 17', приформованные к правой 1 и к левой 2 боковине корпуса, проходят перпендикулярно к продольным боковым стенкам правой 1 и левой 2 боковине корпуса, при этом если смотреть горизонтальную проекцию, цельные стенки 17, приформованные к правой боковине 1 корпуса, выполнены отлично от цельных стенок 17', приформованных к левой боковине 2 корпуса (см. фиг.4, 5, 6). Стенки 17, приформованные к правой боковине 1 корпуса, участками смещены по отношению к стенкам 17', приформованным к левой боковине 2 корпуса, а участками расположены по одной линии со стенками 17', приформованными к левой боковине 2 корпуса (см. фиг.4, 5, 6).
Плоскость 18, на которой расположено отверстие для выдувания дуги 15, образована плоскостью, расположенной под углом α<90°, например 35°, к установочной плоскости 19 корпуса коммутационного аппарата (см. фиг.1, 2, 3).
Направляющие ребра 16 и 16', приформованные к правой 1 и левой 2 боковине корпуса соответственно, выполнены за одно целое, по меньшей мере, с некоторыми из цельных стенок 17 и 17', приформованных к той же боковине (см. фиг.7, 8).
По меньшей мере, некоторые из стенок 17 (17'), приформованные к правой 1 и к левой 2 боковине корпуса соответственно, имеют участки 20 (20'), которые расположены параллельно установочной плоскости 19 корпуса, и участки 21 (21'), которые расположены перпендикулярно установочной плоскости 19 корпуса (см. фиг.2, 3).
Коммутационный аппарат работает следующим образом. В нормальном рабочем состоянии (включенном коммутационном аппарате) контролируемый ток, проходя от первого винтового зажима 3 через тепловой расцепитель тока 4 и гибкое соединение 22, попадает на подвижный контакт 7. После этого через неподвижный контакт 8 - к электромагнитному расцепителю тока 5, а затем - ко второму винтовому зажиму 3'.
Механизм свободного расцепления 6 приводится в действие как от теплового 4, так и от электромагнитного 5 расцепителей тока.
Тепловой расцепитель тока 4 состоит из биметаллической пластины, которая нагревается контролируемым током. Один конец биметаллической пластины закреплен в корпусе коммутационного автомата, второй остается в свободном подвижном состоянии. При возникновении токов перегрузки биметаллическая пластина нагревается и ее свободный конец приходит в соприкосновение с тягой 23, действующей на механизм свободного расцепления 6, при этом механизм свободного расцепления 6 срабатывает и подвижный 7 и неподвижный 8 контакты размыкаются.
Электромагнитный расцепитель тока 5 содержит катушку 24 с ферромагнитным стопом, магнитопровод, подвижный якорь и подпружиненный толкатель 25. При возникновении повышенных токов короткого замыкания быстрое изменение магнитного потока в катушке 24 способствует тому, что ферромагнитный стоп двигается в направлении механизма свободного расцепления 6, при этом толкатель 25 ударяет по отключающей рейке 26, которая в свою очередь ударяет по подвижному контакту 7. Срабатывает механизм свободного расцепления 6 и подвижный 7 и неподвижный 8 контакты размыкаются.
Подвижный контакт 7 предварительно натянут посредством пружины 27 в направлении разомкнутого положения подвижного контакта 7. В случае расцепления, то есть при перегрузке или коротком замыкании усиливаются незначительные отклонения подвижного контакта 7, вызванные толкателем 25 электромагнитного расцепителя тока 5 или биметаллической пластиной теплового расцепителя тока 4, через тягу 23 посредством пружины 27 до полного разворота подвижного контакта 7 в разомкнутое положение.
Для включения коммутационного автомата предусмотрена приводимая в действие вручную рукоятка 28.
Электрическая дуга, возникающая из-за размыкания между неподвижным 8 и подвижным контактом 7, проходит через путь электрической дуги 9 с коническим расширением. Этот путь электрической дуги 9 содержит две шины 10 и 11 перемещения электрической дуги, из которых первая 10 образуется посредством удлинения неподвижного контакта 8, а вторая 11 - посредством собственной дугообразно изогнутой контактной шины.
Между концевыми участками шин 10 и 11 перемещения электрической дуги расположена дугогасительная камера 12, которая состоит из дугогасительных пластин 13.
Возникающая при размыкании контактов 7 и 8 электрическая дуга перемещается вдоль обеих шин 10 и 11 перемещения электрической дуги в дугогасительную камеру 12, где она делится дугогасительными пластинами 13 на большое число последовательно включенных частичных электрических дуг. Напряжение, необходимое для поддержания подобного последовательного включения частичных электрических дуг, выше напряжения, которое требуется для поддержания отдельной электрической дуги, имеющей такую же общую длину. Разделение отдельной электрической дуги, которое происходит в дугогасительной камере 12, может повлечь за собой гашение электрической дуги.
От электрической дуги образуются ионизированные газы, которые могут выходить наружу через отверстие для выдувания дуги 15, выполненное на плоскости 18, образованной плоскостью, расположенной под углом α<90° к установочной плоскости 19. Ионизированные газы имеют высокую температуру и перед выходом из корпуса должны охлаждаться и деионизироваться. Это происходит с помощью камеры для выдувания дуги 14, которая находится между дугогасительной камерой 12 и отверстием для выдувания дуги 15.
Для упорядоченного перевода ионизированных газов от дугогасительной камеры 12 в камеру для выдувания дуги 14 предусмотрены направляющие ребра 16 и 16', которые расположены между дугогасительной камерой 12 и камерой для выдувания дуги 14. В камере для выдувания дуги 14 расположены приформованные к каждой боковине корпуса цельные стенки 17 и 17', которые удлиняют каналы, проходимые потоками ионизированного газа, между дугогасительной камерой 12 и отверстием для выдувания дуги 15. Направляющие ребра 16 и 16' так же, как и стенки 17 и 17', целиком приформованы к каждой боковине корпуса. Направляющие ребра 16 и 16', приформованные к правой 1 и левой 2 боковине корпуса соответственно, выполнены за одно целое, по меньшей мере, с некоторыми из цельных стеной, приформованных к той же боковине.
Благодаря этим удлиненным каналам, а также тому, что отдельные потоки ионизированного газа в процессе движения по камере для выдувания дуги 14 не смешиваются между собой, и, обтекая прохладные поверхности приформованных к частям корпуса цельных стенок 17 и 17', охлаждаются более интенсивно.