выключатель автоматический быстродействующий

Формула изобретения

Выключатель автоматический быстродействующий, содержащий подвижный контакт, неподвижный контакт, приводную тягу, пружину контактного нажатия, соединенную с приводной тягой через ограничители и качающуюся кулису, электромагнит свободного расцепления с магнитопроводом, якорем и упором свободного расцепления, пружину отключения, концевую опору, главный электромагнит, включающий в себя магнитопровод, постоянный магнит, главный якорь, катушку управления, рычаг, соединяющий пружину отключения с главным якорем и качающейся кулисой, устройство ограничения магнитного потока в магнитопроводе главного электромагнита, отличающийся тем, что ось вращения подвижного контакта проходит через центр тяжести подвижного контакта, а приводная тяга соединена одним концом с подвижным контактом, а вторым концом закреплена в концевой опоре, позволяющей тяге выполнять прямолинейное движение.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и предназначено для защиты электрических установок от обратных токов.

Выключатели автоматические быстродействующие, отключающиеся при уменьшении величины магнитного потока в магнитопроводе электромагнитного привода при смене направления тока в главной цепи, известны, например, из следующих источников:

1. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М. - Л.: Энергия, 1964, стр.153-162, стр.207-210;

2. Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Тяговые и трансформаторные подстанции» и «Городской электрический транспорт» для студентов специальности 101800 - «Электроснабжение железных дорог». Составитель В.Н.Яковлев. - Самара: СамИИТ, 2001. - стр.14-18, стр.27-34.

Наиболее близким аналогом может служить выключатель автоматический по второму источнику на стр.27-34. Он содержит подвижный контакт, неподвижный контакт, привод для замыкания и размыкания подвижного и неподвижного контактов, состоящий из катушки управления, магнитопровода с постоянным магнитом, главного якоря и якоря свободного расцепления, тягу, пружину контактного нажатия и отключающую пружину и устройство ограничения магнитного потока. Включение выключателя осуществляется при подаче напряжения на катушку управления. Главный якорь и якорь свободного расцепления притягиваются к магнитопроводу, обеспечивая предвключенное положение выключателя. Затем катушка управления обесточивается и якорь свободного расцепления отпадает от магнитопровода, а главный якорь удерживается в притянутом к магнитопроводу положении за счет постоянного магнита. Контакты выключателя замыкаются.

При смене направления электрического тока в главной цепи магнитный поток в магнитопроводе привода ослабевает, главный якорь не может удерживаться в притянутом к магнитопроводу положении и отпадает. При этом контакты выключателя переходят в отключенное положение.

Недостатком представленного выключателя является наличие большого по габаритам привода для обеспечения необходимого контактного нажатия контактов во включенном положении, а также большое количество осей вращения подвижных частей механизма, что свидетельствует о замедлении процесса отключения выключателя.

Большие габариты выключателя и большое количество промежуточных деталей между приводом и контактами свидетельствуют о высокой стоимости выключателя и необходимости большого рабочего пространства для его размещения.

Изобретение решает задачу создания простого по конструкции выключателя с малыми габаритами и высоким быстродействием.

Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении быстродействия и уменьшении габаритов выключателя.

Сущность изобретения заключается в комплексе принятия мер по снижению габаритов и времени срабатывания выключателя. Ось вращения подвижного контакта располагается в теле подвижного контакта и проходит через центр тяжести контакта. Приводная тяга, приводящая в движение подвижный контакт, одним концом соединена с подвижным контактом, а второй конец приводной тяги входит в концевую опору, позволяющую тяге свободно перемещаться вдоль своей оси и одновременно поворачиваться. При отключении и включении приводная тяга совершает прямолинейно-вращательное движение, но в связи с тем, что радиус, на котором закреплена тяга относительно центра вращения подвижного контакта, длина тяги и угол поворота подвижного контакта выбраны таким образом, что приводная тяга совершает поворот на крайне малый угол, движение тяги практически прямолинейно. На длине приводной тяги имеются три ограничителя, два из которых через пружину контактного нажатия и качающуюся кулису соединены с якорем главного электромагнита, и один ограничитель соединен с якорем электромагнита свободного расцепления. При полностью притянутом главном якоре пружина контактного нажатия должна сжиматься и через ограничитель передать усилие на приводную тягу, а при отключении выключателя через качающуюся кулису передать усилие на разгон главного якоря до момента выбора провала.

Прохождение оси вращения подвижного контакта через его центр тяжести, прямолинейное движение приводной тяги, а также уменьшение количества промежуточных и дополнительных рычагов уменьшает момент инерции всего механизма и, соответственно, требуемое усилие для приведения в движение подвижного контакта, что говорит о меньшей мощности привода и более высоком быстродействии выключателя при отключении. Кроме того, все эти меры снижают габариты и себестоимость выключателя.

Изобретение поясняется примером выполнения выключателя. На фиг.1 показан патентуемый выключатель во включенном положении; на фиг.2 - то же, но в отключенном положении; на фиг.3 - то же, в предвключенном положении.

Выключатель автоматический быстродействующий состоит из подвижного контакта 1, неподвижного контакта 2, приводной тяги 3, расположенных на тяге ограничителей 4, 5 и 6, концевой опоры 7, пружины контактного нажатия 8, качающейся кулисы 9, рычага 10, главного якоря 11, магнитопровода 12, постоянного магнита 13, катушки управления 14, устройства 15 ограничения магнитного потока в магнитопроводе 12, пружины отключения 16, упора 17 свободного расцепления, якоря 18 свободного расцепления, магнитопровода 19 электромагнита свободного расцепления. В теле подвижного контакта выполнена ось 20 вращения.

Работа выключателя осуществляется следующим образом.

Для включения выключателя на катушку управления 14 подается соответствующее напряжение. Ток в катушке управления 14 создает в магнитопроводе 12 главного электромагнита магнитный поток, по направлению совпадающий с магнитным потоком, создаваемым постоянным магнитом 13. Якорь 18 свободного расцепления в начале включения полностью притянут к магнитопроводу 19 электромагнита свободного расцепления, и появление тока в катушке управления 14 вызовет появление большой притягивающей силы якоря 18 свободного расцепления к магнитопроводу 19. Главный якорь 11 начнет притягиваться к магнитопроводу 12 главного электромагнита и вызовет растяжение отключающей пружины 16, перемещение приводной тяги 3 и поворот подвижного контакта 1. Но движение приводной тяги 3 после некоторого перемещения будет ограничено ограничителем 6, который в процессе включения упрется в упор 17 якоря 18 свободного расцепления, соединенного с якорем 18 свободного расцепления. Дальнейшее притяжение главного якоря 11 вызовет окончательное растяжение отключающей пружины 16 и сжатие пружины 8 контактного нажатия через качающуюся кулису 9. Подвижный контакт 1, поворачиваясь вокруг оси 20, остановится в предвключенном положении (между контактами 1 и 2 останется воздушный зазор). Через некоторый промежуток времени ток в катушке управления 14 прекращается. Главный якорь 11 останется в притянутом положении за счет магнитного потока постоянного магнита 13, а якорь 18 свободного расцепления не сможет удерживаться в притянутом к магнитопроводу 19 положении и отпадает от него. При отпадании якоря 18 свободного расцепления с упором 17 приводная тяга 3 более не удерживается ограничителем 6 и за счет усилия пружины контактного нажатия 8 приводит подвижный контакт 1 до соприкосновения с неподвижным контактом 2. Между ограничителем 5 и качающейся кулисой 9 должно остаться небольшое расстояние для обеспечения контактного нажатия. Выключатель включен.

При смене направления электрического тока в защищаемой цепи устройство 15 ограничения магнитного потока в магнитопроводе главного электромагнита ограничивает магнитный поток в магнитопроводе 12, что вызывает снижение силы притяжения главного якоря 11. Под действием усилий отключающей пружины 16 и пружины контактного нажатия 8 главный якорь 11 отпадает от магнитопровода 12. При выборе провала качающаяся кулиса 9 плотно соединяется с ограничителем 5. После этого движение главного якоря 11 передается через качающуюся кулису 9, ограничитель 5, приводную тягу 3 непосредственно на подвижный контакт 1. Подвижный контакт 1 размыкается с неподвижным контактом 2.

Таким образом, за счет расположения оси вращения подвижного контакта в центре тела этого контакта и приведения в движение контакта приводом через тягу, имеющую практически прямолинейное движение, обеспечено высокое быстродействие выключателя. Уменьшение массы и габаритов выключателя приводит к снижению стоимости и уменьшению занимаемого рабочего пространства выключателя.