АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
LOW VOLTAGE CIRCUIT BREAKER

Настоящее изобретение относится к автоматическому выключателю низкого напряжения, то есть к применениям с рабочим напряжением до 2000 вольт.
Известно, что в низковольтных промышленных электрических системах, характеризующихся рабочим напряжением до 2000 вольт и электрическими токами относительно высокого номинального значения, которые соответственно создают высокие уровни мощности, обычно используют специальные устройства защиты, широко известные в данной области техники как автоматические выключатели электропитания.
Указанные автоматические выключатели электропитания содержат один или более электрических полюсов, число которых определяет на практике их обозначение как однополюсные, двухполюсные, трехполюсные выключатели и т.д. В свою очередь, каждый электрический полюс содержит по меньшей мере два контакта - неподвижный контакт и подвижный контакт, которые могут быть взаимно соединены/не соединены, и которые электрически соединены с фазным или нейтральным проводником, связанным с указанным электрическим полюсом. Обычно, подвижные контакты каждого полюса выключателя установлены на несущем контакты поворотном валу, который механически соединен с приводным механизмом указанного автоматического выключателя, например, с кинематической системой пружинного типа, и обеспечивает передачу движения между различными полюсами.
Эти выключатели обладают рядом конструктивных признаков, необходимых для обеспечения надлежащей работы электрической системы, в состав которой они включены, и подключенных к ней нагрузок. Например, они обеспечивают номинальный ток, необходимый для различных пользователей, позволяют правильно подключать и отключать нагрузки от цепи, защищают нагрузки от аномальных событий, таких как перегрузка и короткое замыкание, автоматически размыкая цепь, и обеспечивают отключение защищаемой цепи посредством гальванической развязки или размыкания соответствующих контактов, чтобы достичь полной изоляции нагрузки от источника электроэнергии.
В настоящее время доступен ряд выключателей низкого напряжения в соответствии с различными промышленными вариантами осуществления, в которых размыкание контактов обычно осуществляется более или менее сложными кинематическими механизмами. Такие кинематические приводные механизмы обычно используют механическую энергию, заранее накопленную в специальных размыкающих пружинах, и обычно, в случае электрического сбоя, приводятся в действие соответствующим устройством защиты, обычно - реле.
На практике полюс автоматического выключателя электропитания низкого напряжения обычно содержит по меньшей мере один неподвижный контакт, который посредством проводника соответствующей конфигурации электрически соединен с клеммой для подключения к электрической цепи, в соответствии с вариантами осуществления, широко известными из уровня техники. Кроме того, полюс содержит подвижный контакт и соответствующий несущий вал, который функционально соединен с подвижным контактом и с приводным механизмом автоматического выключателя. Указанный приводной механизм обычно содержит кинематическую систему с размыкающими пружинами и позволяет функционально соединять несущий вал подвижного контакта с рычагом для ручного приведения в действие автоматического выключателя. Кроме того, для защиты от электрических сбоев автоматический выключатель обычно снабжен защитным устройством, как правило - реле, которое срабатывает при возникновении электрического сбоя, приводя в действие приводной механизм, с последующим поворотом несущего контакты вала и отключением автоматического выключателя.
В определенных рабочих условиях, в частности, когда предполагаемый ток короткого замыкания может принимать значительно большие значения, применение устройств, которые традиционным образом используют энергию, которая может накапливаться в размыкающих пружинах для размыкания контактов, может быть не очень эффективным и экономичным. В таких случаях обычным решением является обращение к автоматическим выключателям специальных типов, технические решения которых направлены на повышение их прерывающей способности.
Среди технических решений, которые наиболее широко используются в настоящее время, в типовом решении заставляют ток следовать по заданному пути, так что при возникновении короткого замыкания между неподвижным и подвижным контактами возникают силы электродинамического отталкивания. Эти силы отталкивания создают полезную тягу, которая помогает увеличить скорость отделения подвижных контактов от неподвижных контактов. Таким образом, время срабатывания сокращается, а предполагаемый ток короткого замыкания не может достигнуть своего максимального значения.
Также известно, что на каждом полюсе автоматических выключателей электропитания низкого напряжения имеется по меньшей мере одна дуговая камера, то есть область пространства, специально предназначенная для прерывания электрической дуги. Дуговые камеры могут быть простыми областями, предусмотренными в корпусе переключателя, или же могут содержать различные модульные элементы, имеющие форму, например, подобную корпусам из изоляционного материала, снабженным пластинами для разрыва дуги.
Вследствие движения размыкания напряжение между контактами вызывает диэлектрический разряд воздуха, приводящий к образованию электрической дуги в камере. Дуга возбуждается за счет электромагнитных и газодинамических эффектов внутри ряда дуговых металлических пластин для разрыва дуги, расположенных в камере, которые предназначены для гашения указанной дуги за счет действий охлаждения и разделения.
Во время формирования дуги энергия, выделяемая из-за эффекта Джоуля, очень высока и вызывает выделение горячего газа и повышение давления внутри камеры. Хотя горячие газы обычно выводятся за пределы камеры через один или более специально выполненных вентиляционных каналов, выделяемая энергия вызывает высокие тепловые и механические напряжения внутри выключателя. Таким образом, желательно сократить время срабатывания и выполнить операцию размыкания как можно быстрее, чтобы уменьшить явление дугового разряда.
В этой связи известно оснащение выключателей низкого напряжения быстродействующими отключающими устройствами, чтобы сократить время срабатывания в случае короткого замыкания.
Например, известно применение отключающих устройств, основанных на магнитных принципах, для обнаружения скачка тока выше определенного порогового значения, а затем определения быстрого разжимания контактов и размыкания автоматического выключателя. Таким образом, срабатывание напрямую связано не с возникновением электрической дуги, а с повышением тока выше определенного уровня.
Из документа ЕР 0455564 также известно применение приводного механизма избыточного давления, который, когда в дуговой камере возникает избыточное давление вследствие дуги, обеспечивает воздействие поршня, подвергаемого этому избыточному давлению, на отключающий вал автоматического выключателя. Порог срабатывания определяется усилием пружины, которая удерживает поршень в нерабочем положении во время нормальной работы и которая сжимается, когда давление поднимается выше определенного уровня, обеспечивая воздействие поршня на отключающий вал автоматического выключателя. Поршень приводного устройства является общим для всех фаз выключателя и воздействует непосредственно на отключающий вал автоматического выключателя.
В текущем уровне техники существующие решения для быстрого размыкания автоматического выключателя электропитания имеют ряд недостатков, которые хотелось бы преодолеть.
В частности, в случае автоматических выключателей, в которых механизм быстрого отключения основан на магнитной цепи, связанной с электрической цепью, первый недостаток заключается в том, что срабатывание может произойти и при отсутствии явления дугового разряда. Иначе говоря, действие механизма быстрого отключения определяется не непосредственно возникновением электрической дуги, а вторичным свидетельством, которое дает бросок тока, что приводит к нежелательным отключающим действиям при отсутствии дуги. Кроме того, поскольку он основан на нелинейном явлении, правильное определение размеров и калибровка механизма быстрого размыкания очень трудоемки и сложны, особенно в отношении нежелательного трения, заедания, согласования допусков.
Что касается системы, раскрытой в ЕР 0455564, первый недостаток заключается в том, что избыточное давление, которое может возникать в дуговых камерах различных полюсов вследствие электрической дуги, действует на приводной поршень не напрямую, а через выпускной коллектор, который связывает различные дуговые камеры с одним приводным поршнем, усложняя конструкцию выключателя и делая систему менее надежной и менее быстродействующей.
Еще одна проблема системы по ЕР 0455564 заключается в том, что порог срабатывания устройства быстрого отключения может быть определен только путем правильного определения усилия пружины, против которого действует поршень, что очень затрудняет калибровку. Кроме того, свойства пружины со временем могут изменяться, например, из-за явления старения или из-за других факторов, таких как более или менее резкое изменение температуры, делая систему менее надежной.
Еще одна проблема устройства по ЕР 0455564 заключается в том, что пружина, используемая в устройстве для установки порога срабатывания и возврата поршня в исходное положение, может быть хрупким компонентом системы, склонным к разрывам и сбоям в работе, что может отрицательно повлиять на функциональность и надежность устройства.
Кроме того, как правило, автоматические выключатели электропитания низкого напряжения с быстродействующими отключающими устройствами известного типа состоят из относительно большого количества деталей, которые относительно сложны в изготовлении, что затрудняет их сборку и увеличивает затраты на изготовление.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, которое позволяет преодолеть по меньшей мере некоторые из вышеуказанных недостатков.
В частности, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, в котором действие отключения определяется непосредственно возникновением электрической дуги в одной из дуговых камер.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, в котором реакция отключающего устройства линейно связана с развитием дуги.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, в котором действие размыкания может независимо определяться каждым из полюсов.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, которое эффективно как для переменного (АС), так и для постоянного (DC) тока.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, в котором операция калибровки не требуется или, по меньшей мере, сокращена.
Кроме того, настоящее изобретение направлено на обеспечение автоматического выключателя электропитания низкого напряжения, снабженного быстродействующим отключающим устройством, которое является надежным и относительно простым в изготовлении при конкурентоспособной стоимости.
Таким образом, настоящее изобретение относится к автоматическому выключателю низкого напряжения, содержащему по меньшей мере один неподвижный контакт для каждого полюса, электрически соединенный с клеммой для подключения к электрической цепи, и соответствующий подвижный контакт, который выполнен с возможностью соединения/разъединения с указанным неподвижным контактом путем поворота указанного подвижного контакта. Автоматический выключатель низкого напряжения дополнительно содержит дуговую камеру, расположенную в соответствии с указанным неподвижным контактом, и несущий контакты поворотный вал, общий для всех полюсов, который функционально соединен с приводным механизмом автоматического выключателя. В автоматическом выключателе согласно изобретению указанный приводной механизм содержит кинематическую систему, функционально соединенную с приводным рычагом для операций размыкания/замыкания и снабженную размыкающими пружинами и отключающим валом для освобождения указанной кинематической системы и обеспечения ее перехода из замкнутого в разомкнутое положение.
Автоматический выключатель согласно настоящему изобретению отличается тем, что он содержит для каждого полюса быстродействующее отключающее устройство, содержащее плунжер, вставленный в первый канал, соединенный с дуговой камерой соответствующего полюса, причем указанный первый канал расположен рядом с указанным по меньшей мере одним неподвижным контактом, а продольная ось первого канала перпендикулярна оси указанного несущего контакты поворотного вала, причем указанный плунжер имеет первую рабочую поверхность, подверженную давлению указанной дуговой камеры, и вторую рабочую поверхность, при этом указанное быстродействующее отключающее устройство дополнительно содержит отключающий рычаг, имеющий первую часть, взаимодействующую с указанным отключающим валом, и вторую часть, взаимодействующую со второй рабочей поверхностью указанного плунжера.
Как лучше объяснено в нижеследующем описании, благодаря особой конструкции автоматического выключателя низкого напряжения согласно настоящему изобретению можно избежать вышеуказанных проблем или, по меньшей мере, значительно их уменьшить.
Действительно, конструкция быстродействующего отключающего устройства, входящего в состав раскрытого здесь автоматического выключателя, такова, что оно реагирует непосредственно и линейно на избыточное давление, создаваемое в дуговой камере при развитии электрической дуги.
Кроме того, в отличие от известных из уровня техники систем, основанных на избыточном давлении, раскрытых, например, в ЕР 0455564, порог срабатывания быстродействующего отключающего устройства не определяется параметрами пружины, которые могут измениться в течение срока службы выключателя или под воздействием условий окружающей среды (например, температуры), но фиксируются на этапе проектирования автоматического выключателя и остаются неизменными.
Другими словами, порог срабатывания может быть адаптирован на стадии проектирования автоматического выключателя путем надлежащей конструкции и определения размеров канала, в который вставлен плунжер, самого плунжера, отключающего рычага и механической связи между отключающим рычагом и отключающим валом. Таким образом, рабочие характеристики системы остаются по существу постоянными на протяжении всего срока службы автоматического выключателя, поскольку быстродействующее отключающее устройство согласно изобретению по существу не подвержено явлениям износа.
Также, поскольку каждый полюс автоматического выключателя согласно настоящему изобретению снабжен соответствующим быстродействующим отключающим устройством, действующим независимо от другого, система является более надежной и быстродействующей, независимо от типа (переменный или постоянный ток) электрической цепи, в которой он находится.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, отключающий рычаг и отключающий вал установлены с возможностью поворота на соответствующей оси поворота, причем оси поворота указанного отключающего рычага, указанного отключающего вала и указанного несущего контакты поворотного вала параллельны друг другу и перпендикулярны продольной оси указанного первого канала. Таким образом может быть получена очень компактная и эффективная конструкция автоматического выключателя. Кроме того, будучи расположенным в первом канале в верхней части дуговой камеры, рядом с неподвижным контактом, плунжер мгновенно подвергается избыточному давлению, создаваемому электрической дугой в дуговой камере, что обеспечивает быстрое реагирование системы в случае развития электрической дуги, минимизируя сложность конструкции всей системы и повышая ее надежность
На практике, как будет лучше объяснено в следующем описании, в типовом варианте осуществления выключателя согласно настоящему изобретению плунжер выполнен с возможностью скользящего перемещения в указанном первом канале под действием избыточного давления, создаваемого электрической дугой внутри указанной дуговой камеры между первым положение покоя и вторым рабочим положением, в котором он нажимает на вторую часть указанного отключающего рычага. Под действием плунжера отключающий рычаг перемещается из нормального рабочего положения в положение отключения, в котором указанный отключающий рычаг, а в частности, вторая часть указанного отключающего рычага, воздействует на указанный отключающий вал, обеспечивая освобождение указанной кинематической системы.
Чтобы восстанавливать нормальное, нерабочее положение плунжера, указанный плунжер также выполнен с возможностью скользящего перемещения в указанном канале между указанным вторым рабочим положением и указанным первым положением покоя. Удобно, что в типовом варианте осуществления автоматического выключателя согласно настоящему изобретению такое обратное перемещение плунжера происходит под действием указанного отключающего рычага при переходе указанной кинематической системы из разомкнутого положения в замкнутое положение.
Предпочтительно, отключающий вал может быть удобно снабжен рабочей поверхностью, которая сопрягается со вторыми частями отключающего рычага, чтобы иметь возможность взаимно взаимодействовать с отключающим рычагом как во время операций отключения, так и замыкания.
Как объяснялось ранее, конструкция и размеры плунжера, первой и второй частей отключающего рычага и, возможно, рабочей поверхности отключающего вала могут быть выполнены так, чтобы получать требуемые порог и время срабатывания.
Для обеспечения надлежащей вентиляции дуговой камеры после зажигания в ней электрической дуги автоматический выключатель низкого напряжения согласно настоящему изобретению предпочтительно содержит второй, вентиляционный, канал, который отделен от указанного первого канала и обеспечивает сообщение дуговой камеры с наружной стороной автоматического выключателя.
В типовом варианте осуществления настоящего изобретения автоматический выключатель низкого напряжения содержит для каждого полюса первый и второй неподвижные контакты и соответствующие им первый и второй подвижные контакты, которые выполнены с возможностью соединения/разъединения с указанными неподвижными контактами путем поворота указанного первого и второго подвижных контактов. Таким образом, первая и вторая дуговые камеры соответственно расположены в соответствии с указанными первым и вторым неподвижным контактам.
В таком варианте осуществления с двойным прерыванием быстродействующее отключающее устройство удобно связано только с одной из дуговых камер. На практике плунжер быстродействующего отключающего устройства вставлен в первый канал, который соединен только с одной из указанных первой и второй дуговых камер. Для сохранения как можно более простой конструкции автоматического выключателя, дуговая камера, функционально соединенная с быстродействующим отключающим устройством, является камерой, расположенной ближе к отключающему валу автоматического выключателя.
Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления автоматического выключателя низкого напряжения согласно настоящему изобретению, указанный отключающий рычаг закреплен с возможностью поворота на неподвижной части указанного автоматического выключателя. Таким образом, приведение системы в действие происходит путем поворота отключающего рычага вокруг точки поворота на неподвижной части автоматического выключателя.
Предпочтительно, указанный отключающий рычаг имеет центральный корпус, который закреплен с возможностью поворота на неподвижной части указанного автоматического выключателя. Первая часть указанного отключающего рычага может предпочтительно являться профилированной поверхностью, например, кулачковой поверхностью, указанного центрального корпуса, тогда как вторая часть указанного отключающего рычага может предпочтительно быть плечом, отходящим от указанного центрального корпуса.
В этом случае воздействие плунжера, толкаемого избыточным давлением, создаваемым электрической дугой в дуговой камере, на плечо, отходящее от указанного центрального корпуса, вызывает поворот указанного отключающего рычага в первом направлении, так что профилированная поверхность указанного центрального корпуса нажимает на указанный отключающий вал, тем самым обеспечивая освобождение кинематической системы автоматического выключателя. С этой целью отключающий вал может быть удобно снабжен рабочей поверхностью, сопрягающейся с профилированной поверхностью центрального корпуса отключающего рычага.
Затем, чтобы восстановить исходное состояние автоматического выключателя низкого напряжения, указанный отключающий рычаг вращается во втором направлении, противоположном указанному первому направлению, под воздействием указанного отключающего вала на профилированную поверхность указанного центрального корпуса. В результате такого поворота плечо, отходящее от указанного центрального корпуса, нажимает на вторую рабочую поверхность указанного плунжера и перемещает его из указанного второго рабочего положения обратно в указанное первое положение покоя.
В одном из типовых вариантов осуществления автоматического выключателя низкого напряжения согласно настоящему изобретению плунжер быстродействующего отключающего устройства имеет по существу цилиндрический корпус, который вставлен по существу газонепроницаемым образом в указанный первый канал. Однако форма и размеры плунжера могут быть различными в зависимости от требований к автоматическому выключателю и его конструкции.
Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятны из описания предпочтительных, но не ограничивающих вариантов осуществления автоматического выключателя электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению, показанных в качестве примеров на прилагаемых чертежах, на которых:
- на фиг. 1 показан вид в аксонометрии автоматического выключателя электропитания низкого напряжения в соответствии с изобретением;
- на фиг. 2 показан вид в разрезе полюса автоматического выключателя электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению в первом рабочем состоянии;
- на фиг. 3 показан вид в разрезе полюса автоматического выключателя электропитания низкого напряжения согласно изобретению во втором рабочем состоянии;
- на фиг. 4 показан увеличенный вид быстродействующего отключающего устройства автоматического выключателя электропитания низкого напряжения согласно изобретению во втором рабочем состоянии, показанном на фиг. 3;
- на фиг. 5 показан вид в разрезе полюса автоматического выключателя электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению в третьем рабочем состоянии.
Как показано на прилагаемых чертежах, автоматический выключатель электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению, обозначенный ссылочной позицией 1, в его более общем определении, содержит корпус 2, вмещающий ряд полюсов 3, 4, 5. На передней стороне автоматического выключателя 1 предусмотрен приводной рычаг 6 для выполнения операций размыкания и замыкания автоматического выключателя 1.
Каждый полюс 3, 4, 5 автоматического выключателя 1 содержит по меньшей мере один неподвижный контакт, который электрически соединен с клеммой для подключения к электрической цепи, и соответствующий подвижный контакт, который может быть соединен /разъединен с указанным неподвижным контактом путем поворота указанного подвижного контакта.
Каждый полюс 3, 4, 5 дополнительно содержит дуговую камеру, которая расположена в соответствии с указанным неподвижным контактом.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 2-5, автоматический выключатель низкого напряжения представляет собой автоматический выключатель с двойным прерыванием и содержит, для каждого полюса 3, 4, 5, первый 20 и второй 30 неподвижные контакты и соответствующие первый 21 и второй 31 подвижные контакты, которые можно соединять и разъединять с указанными неподвижными контактами 20 и 30 путем поворота указанных первого 21 и второго 31 подвижных контактов.
Соответственно, автоматический выключатель 1 дополнительно содержит первую 40 и вторую 41 дуговые камеры, которые соответственно расположены в соответствии с указанными первым 20 и вторым 30 неподвижными контактами.
Автоматический выключатель 1 электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению дополнительно содержит несущий контакты поворотный вал 50, который является общим для всех полюсов 3, 4, 5 и который несет подвижные контакты и сообщает им движение. Несущий контакты поворотный вал 50 функционально соединен с приводным механизмом автоматического выключателя 1.
Согласно известным вариантам осуществления автоматического выключателя низкого напряжения указанный приводной механизм обычно содержит кинематическую систему, которая функционально соединена с приводным рычагом 6 для операций размыкания/замыкания и снабжена размыкающими пружинами и отключающим валом 60 для деблокирования указанной кинематической системы и обеспечения ее автоматического перехода из замкнутого в разомкнутое положение. Функционирование приводного механизма и его различных элементов (например, его кинематической системы с размыкающими пружинами и отключающим валом) хорошо известно в данной области техники и не будет раскрываться подробнее.
Существенный признак автоматического выключателя 1 электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению обеспечивается наличием на каждом из его полюсов 3, 4, 5 быстродействующего отключающего устройства 100, параметры и рабочие характеристики которого ранее не раскрывались.
В последующем описании быстродействующее отключающее устройство 100 будет раскрыто применительно к полюсу 3 автоматического выключателя, но для полюсов 4, 5 автоматического выключателя 1 схема является такой же. Кроме того, автоматический выключатель 1 на фиг. 1 является трехполюсным автоматическим выключателем, но настоящее изобретение также применимо к автоматическим выключателям, имеющим другое количество полюсов.
Как показано на фиг. 2-5, быстродействующее отключающее устройство 100 автоматического выключателя 1 согласно настоящему изобретению содержит плунжер 101, который вставлен в первый канал 102, соединенный с дуговой камерой 40 соответствующего полюса 3.
Как показано на прилагаемых чертежах, первый канал 102 расположен рядом с неподвижным контактом 20, а его продольная ось перпендикулярна оси указанного несущего контакты поворотного вала 50. Таким образом, обеспечивается быстрый отклик плунжера 101 на избыточное давление, создаваемое электрической дугой.
Плунжер 102 имеет первую рабочую поверхность 103, которая обращена к дуговой камере 40 и подвергается давлению указанной дуговой камеры 40, и вторую рабочую поверхность (104), противоположную указанной первой рабочей поверхности 103.
Быстродействующее отключающее устройство 100 дополнительно содержит отключающий рычаг 110, который имеет первую часть 111, взаимодействующую с указанным отключающим валом 60, и вторую часть 112, взаимодействующую со второй рабочей поверхностью 104 указанного плунжера 101, в соответствии с принципами работы, более подробно раскрытыми ниже.
На практике, в автоматическом выключателе 1 низкого напряжения согласно настоящему изобретению плунжер 101 выполнен с возможностью скольжения внутри указанного первого канала 102 под действием избыточного давления, создаваемого в указанной дуговой камере 40 в результате возникновения электрической дуги. Перемещение плунжера 101 происходит между первым положением покоя и вторым рабочим положением, в котором он проталкивается в первый канал 101 и прижимается ко второй части 112 указанного отключающего рычага 110.
В свою очередь, под действием плунжера 101 отключающие рычаги 110 перемещаются из нерабочего положения в положение отключения, в котором указанный отключающий рычаг 110 воздействует на отключающий вал 60 кинематической системы автоматического выключателя, обеспечивая деблокирование указанной кинематической системы и ее автоматический переход из замкнутого положения в разомкнутое положение.
Согласно очень эффективному конструктивному решению, отключающий рычаг 110 и отключающий вал 60 установлены с возможностью поворота на соответствующей оси поворота. В частности, ось поворота указанного отключающего рычага 110, указанного отключающего вала 60 и указанного несущего контакты поворотного вала 50 являются параллельными друг другу и перпендикулярными к продольной оси указанного первого канала 102, обеспечивая очень компактную и простую конструкцию конструкция, что позволяет минимизировать механические нагрузки на кинематическую цепь «плунжер 101 - отключающий рычаг 110 - отключающий вал 60» и обеспечить их быстрое срабатывание.
На практике, согласно этому техническому решению плунжер 101 движется внутри первого канала 102 в направлении, перпендикулярном оси поворота указанного отключающего рычага 110, указанного отключающего вала 60 и указанного несущего контакты поворотного вала 50. Будучи первым каналом 102, расположенным вверху дуговой камеры, рядом с неподвижным контактом, он также находится рядом с отключающим рычагом 110, минимизируя сложность конструкции всей системы и повышая ее надежность.
Для восстановления нормальных рабочих условий плунжер 101 также выполнен с возможностью скользящего перемещения в указанном первом канале 102 под действием указанного отключающего рычага 110 между указанным вторым рабочим положением и указанным первым положением покоя, когда указанная кинематическая система переходит из разомкнутого положения в замкнутое положение.
На практике, когда возникает электрическая дуга и внутри дуговой камеры 40 создается избыточное давление, плунжер 101 прижимается к отключающему рычагу 110, который вследствие этого воздействует на отключающий вал 60, обеспечивая деблокирование кинематической системы автоматического выключателя 1.
И наоборот, при замыкании автоматического выключателя 1 путем воздействия на приводной рычаг 6, кинематическая система переходит из разомкнутого положения в замкнутое положение, как и отключающий вал 60 и отключающий рычаг 110. Во время такого перехода отключающий рычаг 110 воздействует на плунжер 101, возвращая его в первое положение покоя.
Как показано на прилагаемых чертежах, дуговая камера 40 преимущественно содержит второй, вентиляционный, канал 45, который отделен от указанного первого канала 102. На практике второй, вентиляционный, канал 45 является основным вентиляционным отверстием дуговой камеры 40 в направлении наружной стороны автоматического выключателя 1 и удобно остается отдельным от первого канала 102, который является просто рабочим каналом для быстродействующего отключающего устройства 100. Форма и размеры второго, вентиляционного, канала 45 могут быть разработаны согласно требованиям. Кроме того, в зависимости от требований возможно использование большего числа вентиляционных каналов.
Как было сказано ранее, в варианте осуществления, показанном на прилагаемых фиг. 2-5, автоматический выключатель 1 низкого напряжения содержит для каждого полюса 3, 4, 5 первый 20 и второй 30 неподвижные контакты и соответствующие первый 21 и второй 31 подвижные контакты, которые могут быть соединяться и разъединяться с указанными неподвижными контактами 20, 30 путем поворота указанных первого 21 и второго 31 подвижных контактов.
Также имеются первая 40 и вторая 41 дуговые камеры, которые соответственно расположены в соответствии с указанными первым 20 и вторым 30 неподвижными контактами. Быстродействующее отключающее устройство 100 удобно связано только с одной из дуговых камер, в частности, с дуговой камерой 40, которая находится ближе к отключающему валу 60. При этом плунжер 101 быстродействующего отключающего устройства 100 вставлен в первом канале 102, который соединен с указанной первой дуговой камерой 40.
С механической точки зрения отключающий рычаг 110 в показанном варианте осуществления поворотно закреплен на неподвижной части указанного автоматического выключателя 1.
В частности, отключающий рычаг 110 имеет центральный корпус 113, который поворотно закреплен на неподвижной части автоматического выключателя 1. Первая часть 111 указанного отключающего рычага 110 представляет собой профилированную поверхность, в показанном варианте осуществления - кулачковую поверхность центрального корпуса 113, тогда как вторая часть 112 отключающего рычага 110 представляет собой плечо, отходящее от указанного центрального корпуса 113.
Функционирование автоматического выключателя 1 и, в частности, быстродействующего отключающего устройства 100 в типовом варианте осуществления согласно изобретению будет теперь раскрыто с рассмотрением прилагаемых фиг. 2-5.
Как показано на фиг. 2, в замкнутом состоянии автоматического выключателя 1 подвижные контакты 21 и 31 соединены с соответствующими неподвижными контактами 20, 30, и ток течет в цепь. Для каждой пары контактов, в подвижном контакте ток течет в противоположном направлении по отношению к неподвижному контакту.
В случае короткого замыкания ток резко возрастает, и силы отталкивания, создаваемые током, текущим в двух противоположных направлениях в неподвижном и подвижном контактах, вызывают отделение подвижного контакта 21 и 31 от соответствующего неподвижного контакта 20 и 30. При этих условиях образуется дуга о внутри дуговых камер 40 и 41 с соответствующим резким увеличением давления внутри них.
В частности, как показано на фиг. 3 и 4, избыточное давление внутри дуговой камеры 40 запускает отключающее действие быстродействующего отключающего устройства 100, расположенного в соответствии с указанной дуговой камерой 40.
На практике плунжер 101 проталкивается внутрь канала 102 под действием избыточного давления на его первую рабочую поверхность 103. Затем, в результате воздействия указанного плунжера 101 на плечо 112, отходящее от центрального корпуса 113 отключающего рычага 110, указанный отключающий рычаг 110 поворачивается в первом направлении (т.е. против часовой стрелки в показанном варианте осуществления). Во время такого поворота кулачковая поверхность 111 центрального корпуса 113 отключающего рычага 110 нажимает на отключающий вал 60, обеспечивая его поворот по часовой стрелке и деблокирование кинематической системы автоматического выключателя.
На фиг. 5 показано положение системы после завершения отключающего действия автоматического выключателя 1.
При замыкании автоматического выключателя 1 низкого напряжения, например, путем воздействия на приводной рычаг 6, кинематическая система приводится в действие так, чтобы поворачивать несущий контакты поворотный вал 50 против часовой стрелки и приводить подвижные контакты 21 и 31 в контакт с соответствующими неподвижными контактами 20 и 30. В это же время отключающий вал поворачивается против часовой стрелки, чтобы заблокировать механизм.
Во время такого поворота отключающий вал 60 нажимает на кулачковую поверхность 111 центрального корпуса 113 отключающего рычага 110. Под воздействием отключающего вала 60 на кулачковую поверхность 111 центрального тела 113 указанный отключающий рычаг 110 поворачивается во втором направлении (т.е. по часовой стрелке в показанном варианте осуществления), которое противоположно указанному первому направлению. Во время такого поворота рычаг 112, отходящий от центрального корпуса 113 отключающего рычага 110, нажимает на вторую рабочую поверхность 104 указанного плунжера 101 и перемещает его обратно из указанного второго рабочего положения в указанное первое положение покоя (т.е. ситуация на фиг. 2).
Из приведенного выше описания ясно, что автоматический выключатель электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению полностью обеспечивает достижение поставленных целей и решает вышеуказанные проблемы существующих шкафов электроуправления.
На практике, как объяснялось ранее, в автоматическом выключателе электропитания низкого напряжения согласно настоящему изобретению срабатывание быстродействующего отключающего устройства непосредственно связано с образованием дуги в камере и линейно зависит от него. Кроме того, устройство по существу не подвержено явлениям износа, намного надежнее существующих систем и делает ненужными сложные процессы калибровки.
Созданный таким образом автоматический выключатель электропитания низкого напряжения может быть выполнен в нескольких вариантах, и все они подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения. На практике используемые материалы, а также условные размеры и формы могут быть любыми в соответствии с требованиями и состоянием уровня техники.