токоограничивающий автоматический выключатель

Формула изобретения

Токоограничивающий автоматический выключатель, содержащий в корпусе двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на основном и дополнительном поворотных мостиках, выполненных одинаковыми по форме и геометрическим размерам и размещенных внутри паза барабана параллельно друг другу на общей оси вращения с возможностью возвратно-поступательного перемещения дополнительного мостика вдоль этой оси, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиками, возвратные пружины, установленные между боковыми поверхностями основного и дополнительного мостиков, а также пружины отброса, механизм свободного расцепления и приводной стержень, посредством которого механизм свободного расцепления связан с барабаном, отличающийся тем, что он снабжен подвижными в направлении сил нажатия стаканами с выполненными на боковой поверхности этих стаканов соосными отверстиями, общая ось которых перпендикулярна оси стакана, опорными валиками, каждый из которых имеет упорные лыски, а также вставками, стопорными штифтами и ограничительными штоками, выполненными длиной не более ширины паза барабана со сферическими цапфами и с симметрично расположенным относительно цапф дистанционным буртиком с радиусной канавкой на его поверхности, при этом в барабане выполнены карманы, сквозные цилиндрические и эллипсные отверстия, перпендикулярные осям карманов, в каждом плече поворотных мостиков друг против друга изготовлены компенсирующие отверстия, а основной мостик также выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль общей оси вращения основного и дополнительного мостиков, причем стаканы установлены в карманах барабана подвижно, опорные валики смонтированы в соосных отверстиях стаканов и эллипсных отверстиях барабана с возможностью взаимодействия лысками с плечами поворотных мостиков, пружины нажатия помещены внутри стаканов между цилиндрическими вставками и зафиксированы стопорными штифтами, установленными в цилиндрические отверстия барабана, а ограничительные штоки помещены в компенсирующие отверстия поворотных мостиков и связаны посредством радиусных канавок дистанционных буртиков с первыми зацепами пружин отброса, вторые зацепы которых закреплены на стопорных штифтах.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к низковольтному аппаратостроению, в частности, к автоматическим выключателям с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика, используемым для быстродействующей защиты от токов короткого замыкания с токоограничением.

Известны быстродействующие автоматические выключатели, отключающие токи короткого замыкания с различным коэффициентом токограничения, принцип работы которых основан на ускоренном электродинамическом разведении контактов при возникновении больших аварийных токов и быстром (за время значительно меньшее 5 мс) введении в разрываемую цепь большого сопротивления в виде электрической дуги, образующейся между размыкаемыми контактами (см. книгу С.Дзежбицки, Е.Вальчук Токоограничивающие выключатели переменного тока. - Ленинград, Энергоиздат, 1982, стр.58, рис.3-8; стр.60-61, рис.3-10 и рис.3-11). Ускоренному размыканию контактов всегда противодействуют усилия пружин нажатия и возможность возврата контактов в первоначальное положение после принудительного размыкания электродинамическими силами. Для уменьшения влияния пружин нажатия применяют устройства ослабления их усилий непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов, а для обеспечения невозможности возврата контактов применяют механизм блокировки обратного движения контактов после их размыкания.

Кинематическая схема устройства ослабления усилия пружины нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов, примененная в выключателях типа MY, приведена на рис.2-8, стр.35 в упомянутой выше книге авторов С.Дзежбицки, Е.Вальчук. Конструкция такого устройства содержит сложный четырехзвенный механизм и требует для его размещения увеличения габаритов выключателя, а для срабатывания устройства при средних токах короткого замыкания необходим достаточно мощный и быстродействующий отключающий электромагнит. Необходимость в электромагните обусловлена недостаточным электродинамическим усилием отталкивания, развиваемым между подвижным и неподвижным контактодержателями при средних токах короткого замыкания из-за малой длины контактодержателей (увеличение длины ведет к увеличению момента инерции контактодержателя пропорционально квадрату этой длины), из-за конечности начального воздушного зазора между контактодержателями и из-за резкого увеличении воздушного зазора при отбросе контактов (усилие отталкивания обратно пропорционально величине этого зазора). Несмотря на эффективность описанного устройства, применение его в малогабаритных выключателях с двухразрывной контактной системой с поворотным контактным мостиком невозможно из-за сложности и громоздкости конструкции.

Кинематическая схема механизма блокировки обратного движения контактов после их размыкания и его работа в выключателях типа L фирмы Фудзи Электрик (механизм SS) показаны на рисунках 2-11, стр.39 и 3-11, стр.61 в названной ранее книге «Токоограничивающие выключатели переменного тока». Благодаря соединению подвижного и неподвижного контактодержателя с выводами выключателя с помощью гибких связей и установке подвижного контактодержателя на нескольких шарнирно связанных осях в механизме созданы условия для движения подвижного контактодержателя по сложной траектории под действием электродинамических сил отброса, возникающих между контактодержателями. Механизм блокировки снабжен зацепом, удерживающим контакты в замкнутом состоянии. При достижении электродинамическими силами определенной величины подвижный контактодержатель, благодаря своей траектории движения, выходит из зацепления с приводным валом выключателя и, не ожидая срабатывания более инерционного механизма свободного расцепления, осуществляет быстрое свободное перемещение (отброс) в направлении размыкания контактов. Блокирование крайнего отключенного положения подвижного контактодержателя после отброса с целью обеспечения невозможности повторного схождения контактов обеспечивается пружиной механизма блокировки путем введения зацепа в зацепление с приводным валом выключателя в процессе срабатывания механизма свободного расцепления. Описанный механизм блокировки, несмотря на его оригинальность и промышленное использование, не применим в малогабаритных двухразрывных выключателях с поворотным контактным мостиком в виду необходимости применения двух гибких связей в каждом полюсе и реализации сложной траектории движения, по которой синхронно должны двигаться оба контакта поворотного мостика.

Известна также конструкция автоматического выключателя с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика для быстродействующей защиты от токов короткого замыкания, в которой для исключения возможности повторного замыкания контактов тоже применяют механизм блокировки обратного движения контактов после их размыкания электродинамическими силами (см. патент США №7,005,594 B2, H01H 3/00 от 28.02.2006 г.). Конструкция по патенту США №7,005,594 B2 является прототипом заявляемого технического решения. Прототип содержит корпус, двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на поворотном мостике, размещенном внутри барабана, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиком, механизм свободного расцепления, приводной стержень, шатун и ось шатуна, посредством которых механизм свободного расцепления связан с барабаном, ось с роликами и дугогасительные камеры, расположенные в зоне контактов. Ось с роликом соединена с пружинами нажатия и установлена с возможностью перекатывания роликом по цилиндрической поверхности барабана, на которой выполнен V-образный паз и фиксирующий радиусный паз. Одновременно ролик находится в глубоком пазу поворотного мостика с возможностью перемещения вдоль этого паза. При достижении током короткого замыкания определенной величины происходит разведение контактов под действием электродинамических сил и поворот мостика. В это время механизм свободного расцепления и вся кинематическая цепочка: ось шатуна, шатун, приводной стержень и барабан, находятся в неподвижном состоянии, т.к. механизм свободного расцепления не успевает в силу своей инерционности войти в состояние расцепления под действием максимального расцепителя тока. При повороте мостика ролик преодолевает подъем V-образного паза и, находясь в движении в глубоком пазу мостика, в конце движения по цилиндрической поверхности барабана оказывается в фиксирующем радиусном пазу барабана. Таким образом происходит автоматическая фиксация поворотного мостика на барабане после электродинамического разведения контактов (электродинамического отброса) и исключение возможности повторного замыкания (см. фиг.7-9 в описании к патенту США №7,005,594 B2 - прототип). Однако не трудно заметить, что при отбросе контактов мостик вынужден преодолевать нарастающее усилие пружин нажатия, в то время как усилие электродинамического отброса при расхождении контактов уменьшается, что приводит к замедлению ввода электрической дуги в межконтактный промежуток, и, как следствие, к ухудшению токоограничивающих свойств выключателя. Отмеченный недостаток прототипа приводит также к увеличению порогового значения тока короткого замыкания, при котором возможна надежная фиксация отброшенного мостика. В результате в диапазоне токов между током электродинамической стойкости контактной системы и пороговым значением тока короткого замыкания, при котором осуществляется надежная фиксация отброшенного мостика, образуется зона опасной работы (малые и средние токи короткого замыкания), в которой возможны повторные замыкания и приварки контактов. Указанные недостатки обусловлены трудностями решения в выключателях с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика задачи ослабления усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов одновременно с фиксацией отброшенного мостика посредством известных конструкций.

Технический результат, достигаемый заявляемым предлагаемым изобретением, заключается в повышении токоограничивающих свойств автоматического выключателя с двухразрывной контактной системой в виде поворотного контактного мостика при отключении токов короткого замыкания за счет отключения усилия пружин нажатия в процессе прекращения соприкосновения контактов с одновременным обеспечением гарантированного невозврата контактной системы в замкнутое состояние, начиная с токов короткого замыкания, сравнимых с током электродинамической стойкости контактной системы.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматический выключатель, содержащий в корпусе двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов на выводах выключателя и подвижных контактов на основном и дополнительном поворотных мостиках, выполненных одинаковыми по форме и геометрическим размерам и размещенных внутри паза барабана параллельно друг другу на общей оси вращения с возможностью возвратно-поступательного перемещения дополнительного мостика вдоль этой оси, пружины нажатия, установленные между барабаном и мостиками, возвратные пружины, установленные между боковыми поверхностями основного и дополнительного мостиков, а также пружины отброса, механизм свободного расцепления и приводной стержень, посредством которого механизм свободного расцепления связан с барабаном, снабжен подвижными в направлении сил нажатия стаканами с выполненными на боковой поверхности этих стаканов соосными отверстиями, общая ось которых перпендикулярна оси стакана, опорными валиками, каждый из которых имеет упорные лыски, а также вставками, стопорными штифтами и ограничительными штоками, выполненными длиной не более ширины паза барабана со сферическими цапфами и с симметрично расположенным относительно цапф дистанционным буртиком с радиусной канавкой на его поверхности, при этом в барабане выполнены карманы, сквозные цилиндрические и эллипсные отверстия, перпендикулярные осям карманов, в каждом плече поворотных мостиков друг против друга изготовлены компенсирующие отверстия, а основной мостик также выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль общей оси вращения основного и дополнительного мостиков, причем стаканы установлены в карманах барабана подвижно, опорные валики смонтированы в соосных отверстиях стаканов и эллипсных отверстиях барабана с возможностью взаимодействия лысками с плечами поворотных мостиков, пружины нажатия помещены внутри стаканов между цилиндрическими вставками и зафиксированы стопорными штифтами, установленными в цилиндрические отверстия барабана, а ограничительные штоки помещены в компенсирующие отверстия поворотных мостиков и связаны посредством радиусных канавок дистанционных буртиков с первыми зацепами пружин отброса, вторые зацепы которых закреплены на стопорных штифтах.

Снабжение подвижными в направлении сил нажатия стаканами с выполненными на боковой поверхности этих стаканов соосными отверстиями, общая ось которых перпендикулярна оси стакана, опорными валиками, каждый из которых имеет упорные лыски, а также вставками и стопорными штифтами, выполнение в барабане карманов, сквозных цилиндрических и эллипсных отверстий, перпендикулярных осям карманов, установка стаканов в карманах барабана подвижно, монтирование опорных валиков в соосных отверстиях стаканов и эллипсных отверстиях барабана с возможностью взаимодействия лысками с плечами поворотных мостиков, помещение пружин нажатия внутри стаканов между цилиндрическими вставками и фиксирование стопорными штифтами позволило создать четыре механизма отключения пружин нажатия. Благодаря размещению деталей каждого механизма вблизи своей пружины нажатия и, благодаря малым размерам деталей, получена компактная малоинерционная конструкция механизмов отключения, которая положительно влияет на повышение быстродействия размыкания контактов. Кроме того, мгновенное исключение влияния деталей механизмов на подвижную поворотную систему мостиков во время электродинамического отброса способствует еще большему увеличению быстродействия размыкания контактов. Мгновенное же срабатывание четырех механизмов обеспечивается быстродействующим электродинамическим устройством. Для этого электродинамическое устройство, состоящее из основного и дополнительного поворотных мостиков, выполненных одинаковыми по форме и геометрическим размерам и размещенных внутри паза барабана параллельно друг другу на общей оси вращения с возможностью возвратно-поступательного перемещения дополнительного мостика вдоль этой оси, а также возвратных пружин, снабжено ограничительными штоками, выполненными длиной не более ширины паза барабана со сферическими цапфами и с симметрично расположенным относительно цапф дистанционным буртиком с радиусной канавкой на его поверхности, а в каждом плече поворотных мостиков друг против друга изготовлены компенсирующие отверстия, причем основной мостик также выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль общей оси вращения основного и дополнительного мостиков. Ограничительные штоки помещены в компенсирующие отверстия поворотных мостиков и связаны посредством радиусных канавок дистанционных буртиков с первыми зацепами пружин отброса, вторые зацепы которых закреплены на стопорных штифтах. Работа примененного электродинамического устройства основана на использовании электродинамических сил притяжения между подвижными вдоль оси вращения основным и дополнительным мостиками, по которым протекает в одном направлении ток коммутируемой цепи. Новые конструктивные элементы, в том числе ограничительные штоки описанной формы и компенсационные отверстия, предназначены для гарантированного отключения пружин нажатия на основном и дополнительном мостиках, а также компенсации влияния технологических погрешностей изготовления деталей и износа контактов. Благодаря связи ограничительных штоков через радиусные канавки дистанционных буртиков с первыми зацепами пружин отброса, вторые зацепы которых закреплены на стопорных штифтах, исключена вероятность повторных замыканий контактов после электродинамического отброса.

С помощью возвратных пружин быстродействующее электродинамическое исполнительное устройство настраивается на срабатывание при токе короткого замыкания сравнимом с током начала электродинамического отброса. Настройка на надежное срабатывание при низких токах короткого замыкания стала возможной благодаря эффективному использованию всей боковой поверхности основного и дополнительного мостиков, а также благодаря тому, что электродинамическая сила притяжения между мостиками при уменьшении расстояния между их боковыми поверхностями в процессе срабатывания увеличивается. Этим достигается одновременное с началом электродинамического разведения контактов приведение в действие механизмов отключения усилия пружин нажатия непосредственно перед прекращением соприкосновения контактов. После исключения действия пружин нажатия на мостики во время прекращения соприкосновения контактов, осуществляется более быстрый по сравнению с прототипом электродинамический отброс подвижных контактов, а значит и более раннее (за время значительно меньшее 5 мс) введение в разрываемую цепь электрической дуги, и, как следствие, повышение токоограничивающих свойств автоматического выключателя. Само же отключение усилия пружин нажатия во время прекращения соприкосновения контактов производится при перемещении основного и дополнительного мостиков вдоль их общей оси вращения навстречу друг другу под действием электродинамических сил притяжения. После перемещения мостиков до упора в дистанционные буртики на ограничительных штоках плечи мостиков выходят из зацепления с опорными валиками, через которые пружины нажатия передавали усилие нажатия на контакты. Дальше мостики ускоренно перемещаются только под действием электродинамических сил отброса и усилия пружин отброса. Обратный ход мостиков и повторные замыкания контактов исключаются действием пружин отброса, которое направлено всегда в противоположную сторону.

Таким образом, реализация автоматического выключателя в предлагаемом виде позволяет заявляемому устройству по сравнению с прототипом улучшить токоограничивающие свойства при отключении токов короткого замыкания, и тем самым достичь декларируемого технического результата. При проведении патентного поиска технических решений со сходными с заявляемыми существенными отличительными признаками не обнаружено. Следовательно, описанный токоограничивающий автоматический выключатель обладает элементами новизны.

Предлагаемая конструкция токоограничивающего автоматического выключателя изображена на Фиг.1-9.

На Фиг.1 изображен полюс выключателя во включенном состоянии. Передняя часть корпуса на Фиг.1 условно не показана. На Фиг.2 показано сложное сечение А-А (см. Фиг.1), проходящее через вертикальные оси карманов барабана, подвижных стаканов, вставок, пружин нажатия и через горизонтальные оси опорных валиков и опорного штифта. Далее сечение А-А смещено и проходит через ось ограничительного штока и оси компенсационных отверстий в поворотных мостиках. Фиг.3 представляет собой аксонометрическое изображение полюса выключателя во включенном состоянии, а Фиг.4 - аксонометрическое изображение барабана с поворотными основным и дополнительным мостиками в разобранном виде, на которых реализовано электродинамическое устройство отключения пружин нажатия. На Фиг.5 и 6 дано аксонометрическое изображение деталей механизма создания усилия нажатия на контакты и отключения усилия нажатия под действием электродинамического устройства. Фиг.7 демонстрирует положение поворотных мостиков после электродинамического отброса и еще не сработавшем механизме свободного расцепления, а Фиг.8 - их положение после срабатывания механизма свободного расцепления. На Фиг.9 приведены графики перемещения поворотных мостиков под действием электродинамических сил притяжения и отброса при различных токах короткого замыкания для конкретного исполнения выключателя предлагаемой конструкции.

Токоограничивающий автоматический выключатель содержит в корпусе 1 (см. Фиг.1) двухразрывную контактную систему, состоящую из неподвижных контактов 2, 3 на выводах 4, 5 выключателя и подвижных контактов 6, 7, 8, 9 на основном 10 и дополнительном 11 поворотных мостиках (более подробно см. на Фиг.4). Мостики 10, 11 размещены внутри паза 12 барабана 13 (Фиг.2) параллельно друг другу и вращаются на оси 14 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси 14 навстречу друг другу под действием электродинамических сил притяжения F_п, возникающих при протекании через мостики токов короткого замыкания одного направления. Для возврата мостиков 10, 11 в исходное положение после прекращения действия тока короткого замыкания между внутренними боковыми стенками мостиков установлены возвратные пружины 15, 16 (Фиг.4). Мостики 10, 11, возвратные пружины 15, 16, ось 14 и паз 12 барабана 13 образуют быстродействующее исполнительное электродинамическое устройство. Выключатель снабжен подвижными в направлении сил нажатия стаканами 17 (см. Фиг.2, 4, 5 и 6) с выполненными на боковой поверхности этих стаканов соосными отверстиями 18, общая ось которых перпендикулярна оси стакана, опорными валиками 19, каждый из которых имеет упорные лыски 20, а также вставками 21, 22, стопорными штифтами 23, 24 и ограничительными штоками 25, выполненными длиной не более ширины паза 12 барабана со сферическими цапфами 26 и с симметрично расположенным относительно цапф дистанционным буртиком 27 с радиусной канавкой 28 на его поверхности. Для установки деталей 17, 19, 21-25 в барабане 13 (см.Фиг.2 и 4) выполнены карманы 29, сквозные цилиндрические 30 и эллипсные 31 отверстия, перпендикулярные осям карманов, а в каждом плече основного 10 и дополнительного 11 поворотных мостиков друг против друга изготовлены компенсирующие отверстия 32. Компенсирующие отверстия 32 предназначены для исключения влияния соединения посредством ограничительных штоков 25 двух параллельных мостиков 10, 11 на процесс гарантированного контактирования этих мостиков с неподвижными контактами 2, 3 независимо от электроизноса контактов и технологического разброса допусков изготовления деталей выключателя. Пружины нажатия 33 помещены внутри стаканов 17 между цилиндрическими вставками 21 и 22 и зафиксированы с одной стороны стопорными штифтами 23, 24, закрепленными в цилиндрических отверстиях 30 барабана. Опорные валики 19 установлены через эллипсные отверстия 31 в соосные отверстия 18 подвижных стаканов 17, зафиксированы от осевого перемещения вставками 21 и передают усилия нажатия посредством упорных лысок 20 на плечи мостиков 10, 11. Эллипсные отверстия 31 ограничивают ход подвижных стаканов и создают необходимые для работы контактной системы провалы, компенсирующие износ контактов и погрешности изготовления. Детали и конструктивные элементы этих деталей 17-24, 29-31, 33 образуют механизм отключения усилия нажатия при воздействии быстродействующего электродинамического устройства. Ограничительные штоки 25 помещены в компенсирующие отверстия 32 поворотных мостиков и связаны посредством радиусных канавок 28 дистанционных буртиков 27 с первыми зацепами пружин отброса 34, 35, вторые зацепы которых закреплены на стопорных штифтах 23, 24. Усилия пружин 34, 35 направлены в сторону действия электродинамических сил отброса, ускоряют отброс мостиков и не позволяют после отброса повторного замыкания контактов. Выключатель имеет приводной стержень 36, с помощью которого барабан 13 связан с механизмом свободного расцепления (на чертежах механизм свободного расцепления не показан в силу его общеизвестности и в целях уменьшения объема и сложности графических материалов), а также дугогасительные камеры 37 и пламегасители 38. На графиках Фиг.9 показана зависимость величины поступательного перемещения мостиков 10, 11 вдоль оси вращения 14 под действием электродинамических сил притяжения F_п от времени для токов короткого замыкания 10-50 кА (кривые с обозначением «притяж.»). Кривые с обозначением «отброс» характеризуют величины перемещения подвижных контактов 6-9 под воздействием электродинамических сил отброса во времени при тех же значениях токов короткого замыкания 10-50 кА. Под величиной перемещения подвижных контактов при отбросе подразумевается кратчайшее расстояние между линиями контактирования на неподвижных 2, 3 и подвижных 6-9 контактах. Графики даны для оценки времен срабатывания механизма отключения пружин нажатия и отброса контактов при возникновении токов короткого замыкания различных величин.

Работает токоограничивающий автоматический выключатель следующим образом. Во включенном состоянии основной 10 и дополнительный 11 мостики замыкают посредством подвижных двух пар контактов 6-9 и неподвижных контактов 2, 3 главную цепь выключателя. Необходимое усилие контактного нажатия создает механизм свободного расцепления, воздействуя через приводной стержень 36, барабан 13, стопорные штифты 23, 24, вставки 22, пружины нажатия 33, вставки 21, подвижные стаканы 17, опорные валики 19 с помощью лысок 20 на плечи мостиков 10, 11. Усилия пружин нажатия 33 выбраны исходя из требуемой электродинамической стойкости контактной системы. Усилия возвратных пружин 15, 16 подобраны таким образом, чтобы основной 10 и дополнительный 11 мостики начинали свое поступательное движение навстречу друг другу при токах короткого замыкания на 10-15% больше заданного тока электродинамической стойкости выключателя. При возникновении тока короткого замыкания, величина которого превышает значение тока электродинамической стойкости, мостики 10, 11 перемещаются навстречу друг другу под действием электродинамических сил притяжения F_п до упора в дистанционные буртики 27 на ограничительных штоках 25. При этом плечи мостиков освобождаются от контактирования с упорными лысками 20 опорных валиков 19 и, тем самым, с высоким быстродействием отключают действие пружин нажатия 33 на контакты выключателя. Как показывают результаты исследований конкретной конструкции, необходимое для отключения пружин нажатия перемещение мостиков величиной 1,5 мм достигается при токах короткого замыкания 20-30 кА за времена 2,1-1.6 мсек (см. соответствующие кривые с обозначением «притяж.» на Фиг.9). После полного отключения пружин нажатия 33 перемещение контактов под действием электродинамических сил отброса и усилий пружин отброса 34, 35 происходит значительно быстрее, чем у прототипа, быстрее вводится в электрическую цепь электрическая дуга, что способствует улучшению токоограничивающих свойств выключателя. Положение мостиков после электродинамического отброса показано на Фиг.7. Так как за время электродинамического отброса мостиков механизм свободного расцепления не успевает сработать в силу своей инерционности, то барабан 13 остается неподвижным, а мостики 10, 11 удерживаются пружинами отброса 34, 35 в крайнем положении, при котором мостики упираются во внутренние стенки корпуса 1. Пружины 34, 35 препятствуют обратному движению мостиков и повторному замыканию контактов, что исключает вероятность приварки контактов при отключении токов короткого замыкания. После отключения пружин нажатия возвратные пружины 15, 16 пытаются раздвинуть мостики вдоль оси вращения 14 до упора в стенки паза 12, но натыкаются на торцы опорных валиков 19 и остаются в таком положении (см. разрез В-В на Фиг.7). На ток короткого замыкания одновременно реагирует и максимальный расцепитель (не показан), который приводит в действие механизм свободного расцепления (не показан). Механизм свободного расцепления при срабатывании отводит за приводной стержень 36 барабан 13 в крайнее положение до упора в стенку корпуса 1 (см. Фиг.8). При этом вместе с барабаном перемещаются также опорные валики 19. Неподвижные мостики 10, 11, по которым перемещаются своими торцами опорные валики 19, в конце движения перед соприкосновением барабана 13 с корпусом 1, соскакивают под действием возвратных пружин 15, 16 с торцов валиков. В результате валики 19 своими упорными лысками 20 начинают контактировать с плечами мостиков и снова готовы передавать на них усилия пружин нажатия 33 (см. разрез Г-Г на Фиг.8). Так выключатель при срабатывании механизма свободного расцепления автоматически подготавливает себя к следующей операции включения и отключения цепи, в которой созданы условия для короткого замыкания. При оперировании за рукоятку механизма свободного расцеплении (ручном или с помощью электропривода) выключатель работает аналогично общеизвестным конструкциям.

В силу высокого быстродействия электродинамического исполнительного устройства предложенной конструкции, срабатывающего при токах, близких к токам электродинамической стойкости контактной системы, и несложной малоинерционной конструкции механизма отключения пружин нажатия достигаются малые времена отключения противодействующего усилия пружин нажатия, а значит более быстрое разведение контактов под действием электродинамических сил отброса, более быстрое, в течение 1-3 мсек, введение электрических дуг в межконтактные промежутки и сброс дуг в дугогасительные камеры и, как следствие, повышение токоограничивающих свойств автоматического выключателя.

Таким образом, предложенное техническое решение с новыми существенными отличительными признаками позволяет практически реализовать конструкцию токоограничивающего автоматического выключателя с достижением технического результата в части повышения его токоограничивающих свойств при отключении токов короткого замыкания, начиная с токов, сравнимых с током электродинамической стойкости контактной системы.