Патент на изобретение №2273912

(54) КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в конструкциях быстродействующих выключателей, имеющих дугогасительный контакт. Контактная система содержит подвижный контакт (ПК), установленный на оси, неподвижный контакт, дугогасительный контакт (ДК), пружину дугогасительного контакта (ПДК) и ограничитель движения дугогасительного контакта (О). Новым является наличие рычага (Р), ось крепления которого установлена на ПК, пружины рычага (ПР), расположенной между ПК и Р, и ограничителя движения Р. При этом ПДК расположена между ДК и Р. О выполнен с возможностью ограничения движения ДК относительно Р в противоположных направлениях. Технический результат изобретения – повышение быстродействия выключателя при его отключении. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к быстродействующим выключателям, и может применяться в конструкциях выключателей, имеющих дугогасительный контакт.

Наличие дугогасительного контакта в контактных системах быстродействующих выключателей обычно связано с тем, что при больших номинальных токах применяются контакты с серебряными напайками, а серебро под действием дуги быстро выгорает. Поэтому применяются контактные системы, содержащие подвижный контакт с серебряной напайкой и дугогасительный контакт, выполненный из тугоплавкого материала. При размыкании сначала происходит размыкание контакта с серебряной напайкой, при этом весь ток перетекает в дугогасительный контакт, а затем размыкается дугогасительный контакт, на котором и образуется дуга.

Такие контактные системы известны, например, из источников: Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. М.-Л.: Энергия, 1964 г., стр.156-157; Справочник по наладке электрооборудования промышленных предприятий. Под ред. М.Г.Зименкова, Г.В.Розенберга, Е.М.Феськова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983, с.236-239, рис.6-43.

Наиболее близким аналогом может служить контактная система быстродействующего выключателя по Справочнику по наладке электрооборудования промышленных предприятий. Под ред. М.Г.Зименкова, Г.В.Розенберга, Е.М.Феськова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1983, с.236-239, рис.6-43. Она содержит подвижный контакт, установленный на оси, неподвижный контакт, дугогасительный контакт, пружину дугогасительного контакта и ограничитель движения дугогасительного контакта. Пружина дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и подвижным контактом.

При замыкании контактной системы сначала происходит замыкание дугогасительного контакта, затем подвижного контакта. При размыкании сначала размыкается подвижный контакт, при этом весь ток перетекает в дугогасительный контакт, затем, после выбора провала дугогасительного контакта, размыкается дугогасительный контакт, на котором возникает дуга. За счет больших коммутируемых токов происходит значительный износ дугогасительного контакта, поэтому для обеспечения его гарантированного замыкания приходится делать достаточно большой провал, что увеличивает собственное время размыкания выключателя.

Изобретение направлено на создание контактной системы, обеспечивающей ускоренное размыкание дугогасительного контакта.

Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении быстродействия выключателя при его отключении.

Это достигается тем, что патентуемая контактная система быстродействующего выключателя дополнительно содержит рычаг, ось крепления которого установлена на подвижном контакте, пружину рычага, расположенную между подвижным контактом и рычагом, и ограничитель движения рычага, пружина дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и рычагом, а ограничитель движения дугогасительного контакта выполнен с возможностью ограничения его движения относительно рычага в противоположных направлениях, при этом момент силы, создаваемый пружиной рычага относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, определяется из следующего соотношения:

М_пр.д.к.<М_пр.р.m·а·у,

где М_пр.д.к. – момент силы, создаваемый пружиной дугогасительного контакта относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

М_пр.р. – момент силы, создаваемый пружиной рычага относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

m – сумма масс рычага, пружины дугогасигельного контакта, ограничителя движения дугогасигельного контакта и дугогасительного контакта, кг;

а – ускорение движения оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, м/с²;

у – расстояние от оси крепления рычага до проекции точки центра масс m на линию, соединяющую ось крепления рычага и ось подвижного контакта, м.

При таком выполнении обеспечивается фиксированная задержка по времени размыкания дугогасительного контакта после размыкания подвижного контакта, которая необходима для перетекания тока из подвижного контакта в дугогасительный контакт. Эта задержка не зависит от степени износа дугогасительного контакта. Гарантированное замыкание дугогасительного контакта обеспечивается за счет создания зазора между рычагом и ограничителем движения рычага. При выполнении условия М_пр.р.m·а·у при отключении выключателя в момент размыкания дугогасительного контакта вышеуказанный зазор не выбирается, что обеспечивает более быстрое размыкание дугогасительного контакта.

Условие М_пр.д.к.<М_пр.р должно выполняться для того, чтобы при замыкании сначала сжималась пружина дугогасительного контакта, а после нее пружина рычага. Это необходимо для обеспечения вышеуказанной задержки по времени размыкания дугогасительного контакта после размыкания подвижного контакта.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана патентуемая контактная система в замкнутом положении; на фиг.2 – то же самое в промежуточном положении при размыкании; на фиг.3 – то же самое в разомкнутом положении.

Контактная система быстродействующего выключателя содержит подвижный контакт 1, установленный на оси 2, неподвижный контакт 3, дугогасительный контакт 4, пружину дугогасительного контакта 5, ограничитель 6 движения дугогасительного контакта, рычаг 7, пружину 8 рычага и ограничитель 9 движения рычага. Пружина 5 дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и рычагом. Ограничитель 6 выполнен с возможностью ограничения движения дугогасительного контакта относительно рычага в противоположных направлениях. Это обеспечивается за счет свободного расположения верхнего конца рычага между двумя вертикальными упорами ограничителя 6, который жестко связан с дугогасительным контактом.

Ось 10 крепления рычага установлена на подвижном контакте. На этой же оси закреплен дугогасительный контакт. Пружина 8 рычага расположена между подвижным контактом и рычагом. Для приведения подвижного контакта в движение служит тяга 11. Дугогасительный контакт замыкается с рогом 12.

Усилия пружин 5 и 8, масса рычага 7, пружины 5, ограничителя 6 и дугогасительного контакта 4 и геометрическое положение точки центра указанных масс выбираются из следующего соотношения:

М_пр.д.к.<М_пр.р.m·а·у,

где М_пр.д.к. – момент силы, создаваемый пружиной дугогасительного контакта относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

М_пр.р. – момент силы, создаваемый пружиной рычага относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

m – сумма масс рычага, пружины дугогасительного контакта, ограничителя движения дугогасительного контакта и дугогасительного контакта, кг;

а – ускорение движения оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, м/с²;

у – расстояние от оси крепления рычага до проекции точки центра масс m на линию, соединяющую ось крепления рычага и ось подвижного контакта, м.

Например, при М_пр.д.к=5Н·м, m=1 кг, а=200 м/с² и у=0,05 м момент силы М_пр.р. должен быть более 5 Н·м, но менее или равен 10 Н·м.

В замкнутом положении (фиг.1) верхний конец рычага упирается в левый вертикальный упор ограничителя 6 и образует с правым вертикальным упором ограничителя 6 зазор ₁, а между рычагом 7 и ограничителем 9 образован зазор ₂.

Контактная система работает следующим образом.

В разомкнутом положении (фиг.3) рычаг 7 упирается в правый вертикальный упор ограничителя движения дугогасительного контакта. Зазор ₂ отсутствует.

При движении подвижных частей контактной системы из разомкнутого положения (фиг.3) в замкнутое положение сначала происходит замыкание дугогасительного контакта. Так как момент силы пружины дугогасительного контакта меньше момента силы пружины рычага, сначала сжимается пружина дугогасительного контакта, пока не будет выбран зазор ₃. Когда верхний конец рычага упрется в противоположный, левый, вертикальный упор ограничителя 6, начинает сжиматься пружина рычага, пока подвижный контакт не сомкнется с неподвижным. При этом создается зазор ₂. Контактная система находится в замкнутом положении, как показано на фиг.1.

При размыкании контактной системы сначала размыкается подвижный контакт, дугогасительный контакт при этом под действием пружины 5 остается в замкнутом положении. Момент размыкания дугогасительного контакта определяется временем, пока верхний конец рычага не упрется в правый вертикальный упор ограничителя движения дугогасительного контакта. Дугогасительный контакт размыкается. Зазор ₂ при этом не выбирается, как показано на фиг.2, так как выполнено условие М_пр.р.m·а·у, и сила инерции массы m противодействует усилию пружины 8 рычага.

Таким образом, за счет того, что дугогасительный контакт размыкается без выбора зазора ₂, увеличивается быстродействие выключателя, причем задержка по времени размыкания дугогасительного контакта после размыкания подвижного контакта может регулироваться в необходимых пределах изменением зазора ₁ и не зависит от степени износа дугогасительного контакта.

Формула изобретения

Контактная система быстродействующего выключателя, содержащая подвижный контакт, установленный на оси, неподвижный контакт, дугогасительный контакт, пружину дугогасительного контакта и ограничитель движения дугогасительного контакта, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит рычаг, ось крепления которого установлена на подвижном контакте, пружину рычага, расположенную между подвижным контактом и рычагом, и ограничитель движения рычага, пружина дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и рычагом, а ограничитель движения дугогасительного контакта выполнен с возможностью ограничения его движения относительно рычага в противоположных направлениях, при этом момент силы, создаваемый пружиной рычага относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, определяется из следующего соотношения:

М_пр.д.к.<М_пр.р.m·а·у,

где М_пр.д.к. – момент силы, создаваемый пружиной дугогасительного контакта относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

М_пр.р. – момент силы, создаваемый пружиной рычага относительно оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, Н·м;

m – сумма масс рычага, пружины дугогасительного контакта, ограничителя движения дугогасительного контакта и дугогасительного контакта, кг;

а – ускорение движения оси крепления рычага в момент размыкания дугогасительного контакта, м/с²;

у – расстояние от оси крепления рычага до проекции точки центра масс m на линию, соединяющую ось крепления рычага и ось подвижного контакта, м.

РИСУНКИ