Меню

Быстродействующий автоматический выключатель это

Быстродействующий автоматический выключатель это

Известные быстродействующие автоматические выключатели содержат контактную систему с шарнирным токоподводом в цепи главных и дугогасительных контактов, связанную с приводным устройством механизмом свободного расцепления и пружиной.

Токоограничивающая способность быстродействующих автоматов в значительной мере определяется скоростью нарастания сопротивления электрической дуги возникающей после размыкания контактов. Для повышения часто применяют последовательное включение нескольких однополюсных быстродействующих автоматов или полюсов одного автомата. Например, в двухполюсных автоматах ВАБ28 при работе в цепях с напряжением выше 1650 в полюса включаются последовательно.

Для повышения номинального тока применяют также параллельное включение нескольких автоматов или полюсов автомата. Но это значительно увеличивает габариты устройства.

Предлагаемый быстродействующий автоматический выключатель позволяет увеличить номинальный ток (до 15 ка), уменьшить габариты, имеет более высокую механическую и электрическую износоустойчивость и ударо- и вибростойкость, удобнее в обслуживании.

Его особенность заключается в том, что подвижный контакт выполнен в форме П-образного поворотного моста. Это обеспечивает двойной разрыв в полюсе при одностороннем выбросе дуги.

Между контактной площадкой главного контакта и дугогасительным контактом, введены трубки водяного охлаждения, охватывающие оси токоведущего шарнира главной цепи и пальцевого главного контакта. В качестве включающей пружины используется стержневая пружина кручения.

Применение водяного охлаждения позволяет повысить номинальный ток автомата без увеличения габаритов. Но не всякая деталь может быть охлаждена водой и часто температура таких элементов ограничивает повышение номинального тока. Наиболее нагружены в тепловом отношении элементы автоматов — токоведущие шарниры главного токопровода, дугогасительные контакты и пружины.

На фиг. 1 изображен описываемый выключатель в общем виде; на фиг. 2 — схема водяного охлаждения подвижного и неподвижного контактов; на фиг. 3 и 4 схематически изображен предлагаемый автомат в разрезе.

Устройство содержит дугогасительные контакты 1 и 2, пальцевый главный контакт 3, мостиковый главный контакт 4, токоподвод 5, контактный вал 6.

Между контактными точками 7 главной цепи (основными источниками теплового потока), пружинами 8 и дугогасительными контактами 7 размещены трубки 9 водяного охлаждения. За счет такого «охлаждающего барьера» тепловое сопротивление потоку тепла в сторону дугогасительных контактов и пружин возрастает и нагрев этих элементов резко снижается.

Перегрев токоведущих шарниров главной цепи, работающих при огромных токовых нагрузках, в значительной мере определяется повышением переходного сопротивления из-за истирания тонкого слоя гальванического серебра. В предлагаемом выключателе ось 10 спрессована слоем 11 металлического серебра, а в контактный палец впаяна втулка 12 из металлокерамики. Это обеспечивает стабильное переходное сопротивление и надежную работу шарнира, являющегося скользящим контактом.

Для улучшения условия работы осей трубки 13 и 44 с охлаждающей водой в токоподводе и пальцевом контакте охватывают большую часть периметра шарнира, обеспечивая интенсивный отвод тепла.

Подвижный контакт 15 установлен на шпоночном выступе изолированной части контактного вала 16 с помощью клиньев 17. Дугогасительные камеры 18 с узкой щелью выполнены из дугостойкой керамики, крепятся к изоляционным стенкам с помощью кожухов 19.

Индукционно-динамический расцепитель (ИДР) устанавливается на изоляционной стенке 20 и осуществляет защиту по скорости нарастания тока защищаемой цепи. Катушка 21 установлена в стенке, а диск 22 закреплен на скобе 23. При срабатывании диска скоба 23 ударом поворачивает рычаг 24. Механизм свободного расцепления 25 расцепляется, и автоматический выключатель отключается.

Электромагнитный расцепитель 26 предназначен для автоматического отключения в аварийных режимах, а также для дистанционного отключения. При срабатывании якорь 27, притягиваясь, скобой 28 поворачивает рычаг 24, вызывая отключение автомата. Дистанционное отключение производится подачей напряжения на катушки 29.

Включение производится пружиной 30 с помощью механизма и дистанционного привода.

Включающий момент автомата должен составлять 37-40 кгм. Обычно применяемые мощные цилиндрические включающие пружины при таких усилиях занимают до 15% габаритов автоматического выключателя. Используемая в предлагаемом выключателе стержневая пружина находится на плите автомата и практически не занимает отдельного места. Благодаря весьма малой частоте колебаний она обеспечивает малое время включения.

Читайте также:  Автоматический выключатель света для авто

Дистанционный привод состоит из электродвигателя 31, муфты 32, редуктора 33 и конечного выключателя 34. Съемная рукоятка 35 предназначена для ручного аварийного включения и отключения автомата.

Датчик управления 36 установлен на токоподводе 37, а система управления расцеплением (СУР) 38 — на стенке 20. Автоматы имеют коммутатор 39 и клеммник 40, на который выведены все концы цепи управления.

С помощью изоляционных элементов 20, 41, 42, шпилек 43 и плиты 44 выключатель собирается в блок.

Источник



Автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока

Автоматические быстродействующие выключатели ПТ составляют особую группу силовых выключателей, предназначенных для защиты полупроводниковых и ртутных преобразователей, электрических машин и другого оборудования. Их называют автоматическими, потому что они снабжены устройствами, реагирующими на внезапное увеличение тока при перегрузках и КЗ или на изменение направления тока и обеспечивающими быстрое отключение выключателя. Последний размыкает свои контакты и прерывает ток КЗ до того, как он достигнет максимального значения. Таким образом, быстродействующие выключатели ограничивают ток КЗ, что существенно важно для уменьшения повреждения оборудования и повышения надежности электроснабжения. Облегчается также работа самого выключателя.

Степень ограничения тока определяется отношением максимального тока, пропускаемого выключателем, к установившемуся значению. Это отношение составляет примерно 0,5-0,25 в зависимости от собственного времени отключения выключателя и постоянной времени цепи.

Быстродействие выключателя обеспечивается особой его конструкцией. Наибольшее применение получили выключатели, в которых быстродействие достигнуто исключением механизма свободного расцепления и запирающей защелки. Подвижная часть выключателя удерживается в положении «включено» электромагнитом. Последний снабжен дополнительной обмоткой, включенной последовательно в цепь главного тока, с помощью которой подвижная часть выключателя освобождается при резком увеличении тока или при изменении его направления. Собственное время отключения выключателей составляет 1-5 мс. Полное время отключения, включая время дуги, не превышает 15-30 мс.

Рис.1. Схема быстродействующего выключателя ПТ
с удерживающим электромагнитом

В качестве примера на рис.1 приведена принципиальная схема быстродействующего выключателя с удерживающим электромагнитом. Этот электромагнит 1 имеет две обмотки. Основная или удерживающая обмотка 2 с большим числом витков присоединена к сети постоянною тока 110-220 В. Последовательная обмотка 3 с одним витком помещена на небольшом сердечнике и обтекается током защищаемой цепи. В положении «включено» якорь 4, укрепленный на контактном рычаге 5, притянут к полюсам электромагнита. Отключающая пружина 6 натянута.

Магнитодвижущая сила (МДС) последовательной обмотки уменьшает магнитный поток в якоре и полюсах, однако при нормальной работе, когда ток невелик, результирующая МДС достаточна для удержания якоря. При нарушении нормального режима, когда ток в защищаемой цепи превысит ток срабатывания, МДС последовательной обмотки резко увеличивается и смещает магнитный поток из якоря в сердечник с обмоткой 3. Контактный рычаг под действием пружины отрывается от полюсов и контакты выключателя 7 размыкаются. Дуга, образующаяся на контактах, затягивается магнитным полем электромагнита 8 в камеру. При этом концы дуги перемещаются по направляющим, дуга растягивается, сопротивление ее увеличивается и ток стремится к нулю.

Размагничивающее действие последовательной обмотки при КЗ усиливают с помощью магнитного шунта 9, включенного параллельно обмотке. Шунт имеет относительно малое активное сопротивление, поэтому большая часть тока при нормальной работе замыкается по нему. При КЗ ток быстро увеличивается и вследствие большой индуктивности шунта смещается из него в последовательную обмотку, вызывая размыкание контактов выключателя. Электромагнит 10 служит для включения выключателя.

При рассмотренном включении удерживающей и последовательной обмоток выключатель реагирует на увеличение тока в прямом направлении. При изменении направления тока в нем выключатель не отключится, поскольку в этом случае МДС последовательной обмотки 3 усиливает магнитный поток в якоре 4, создаваемый удерживающей обмоткой 2. Однако для защиты генераторов, преобразователей необходимы выключатели, реагирующие на изменение направления тока в цепи. Для этого достаточно изменить направление включения удерживающей обмотки на обратное. Тогда при увеличении тока в прямом направлении выключатель останется включенным. При изменении же направления тока магнитный поток сместится из якоря в параллельную ветвь и выключатель разомкнет цепь. Таким образом, рассмотренный выключатель является поляризованным, поскольку он реагирует на изменение тока только в одном направлении.

Читайте также:  Автоматический выключатель авв s201 в16

Дугогасящая камера выключателя должна обеспечивать достаточно большое и по возможности постоянное напряжение дуги. Последнее должно превышать напряжение сети. Восстанавливающаяся электрическая прочность дугового промежутка после погасания дуги имеет меньшее значение, поскольку напряжение на полюсе выключателя после того, как ток снизился до нуля не превышает напряжения сети. Эти требования коренным образом отличаются от требований, предъявляемых к дугогасящим устройствам выключателей переменного тока. Последние неэффективны в цепях постоянного тока.

Рис.2. Дугогасящая камера выключателя ПТ типа ВАБ-2 для напряжения 1500 В:
а — конструкция камеры;
б — схема перемещения дуги

Выключатели постоянного тока снабжают камерами из дугостойкого изоляционного материала в виде коробки, разделенной внутренними перегородками на три параллельные щели шириной около 1 см каждая (рис.2,а). В выключателях 500 В магнитное поле создается электромагнитом 1, расположенным около неподвижного контакта 2 (рис.2,б). При этом дуга перемещается по направляющим 3 и 4. В выключателях 1500 и 3000 В предусмотрены второй электромагнит 5 в середине камеры и вспомогательные направляющие 6 и 7 для дуги. Образующаяся дуга (положение I) перебрасывается на направляющие 3 и 4 (положение II). Далее дуга разделяется на две части (положение III). При этом включается катушка электромагнита 5. Дуга вытягивается и гаснет в положении IV.

Источник

Выключатель автоматический быстродействующий

Полезная модель относится к защитной коммутационной аппаратуре. Выключатель автоматический быстродействующий, содержит основание, магнитопровод с катушкой, якорь, подвижный и неподвижный контакты, тягу, соединяющую якорь с подвижным контактом и отключающую пружину. Новизна состоит в том, что магнитопровод шарнирно соединен с основанием и подпружинен в направлении увеличения зазора с якорем. При таком исполнении выключателя время, затрачиваемое на выбор провала при отключении, совпадает со временем размыкания контактов, что способствует повышению быстродействия выключателя. Дополнительное отличие выключателя состоит в том, что подвижный контакт связан с магнитопроводом через дополнительную тягу и коромысло, установленное на кронштейне основания. Это обеспечивает притирание контактов, выполненных из меди, что уменьшает переходное сопротивление между ними и повышает срок службы контактов. 2 п. ф-лы 3 фиг. черт.

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и может применяться для защиты от перегрузок и коротких замыканий электроустановок и линий.

Выключатели автоматические быстродействующие, удерживающиеся во включенном положении за счет магнитного потока в рабочем зазоре якоря, создаваемого током удерживающей катушки, и отключающиеся при уменьшении указанного магнитного потока, известны, например, из следующих источников: патент РФ на изобретение №2239907 H 01 H 77/06, 2004 г, (1); Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. — М. — Л.: Энергия, 1964, с.55-57 (2).

Наиболее близким аналогом может служить выключатель по первому источнику. Он содержит основание, магнитопровод с катушкой, якорь, подвижный и неподвижный контакты, тягу, соединяющую якорь с подвижным контактом, и отключающую пружину. Магнитопровод жестко установлен на основании. При отключении данного выключателя якорь выбирает провал контактов, после этого происходит размыкание контактов.

Недостатком данного выключателя является то, что при отключении необходимо дополнительное время для выбора провала контактов, что снижает его быстродействие.

Полезная модель решает задачу создания выключателя с экономией времени на выбор провала контактов.

Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в повышении быстродействия выключателя за счет одновременного выполнения размыкания контактов и выбора провала контактов выключателя.

Это достигается тем, что магнитопровод шарнирно соединен с основанием и подпружинен в направлении увеличения зазора с якорем.

Читайте также:  Морфологический состав слова выключатель

При таком исполнении время, затрачиваемое на выбор провала при отключении совмещается со временем размыкания контактов, что способствует повышению быстродействия выключателя. Этот вариант пригоден в случае выполнения контактов из металлокерамического материала.

В соответствии с п.2 формулы: выключатель, отличается тем, что подвижный контакт связан с магнитопроводом через дополнительную тягу и коромысло, установленное на кронштейне основания. Это обеспечивает притирание контактов, в особенности выполненных из меди, что уменьшает переходное сопротивление между ними и повышает срок службы контактов.

Полезная модель поясняется примером выполнения выключателя. На фиг.1 чертежа показан патентуемый выключатель во включенном положении; на фиг.2 — то же в начальный момент замыкания контактов, на фиг.3 — то же в отключенном положении.

Выключатель автоматический быстродействующий содержит основание 1, магнитопровод 2 с катушкой 3, якорь 4, подвижный контакт 5 и неподвижный контакт 6, которые изготовлены из меди. Изоляционная тяга 7 соединяет якорь с подвижным контактом. Подвижный контакт постоянно находится под воздействием отключающей пружины 8, которая закреплена на неподвижном упоре 9 основания. Магнитопровод с помощью шарнира 10 соединен с основанием. Магнитопровод подпружинен в направлении увеличения зазора 7 с якорем 4 посредством пружины контактного нажатия 11, которая установлена на планке 12 магнитопровода.

Подвижный контакт 5 связан с магнитопроводом через дополнительную изоляционную тягу 13 и коромысло 14, установленное на кронштейне 15 основания.

Во включенном положении выключателя якорь 4 притянут к магнитопроводу. Между ними нет зазора , а между планкой 12 магнитопровода и

основанием имеется зазор (провал контактов). Пружина контактного нажатия 11 воздействует в направлении уменьшения указанного зазора. Зазор 5 создает гарантированное замыкание контактов (Фиг.1).

При спадании тока в катушке якорь не может удерживаться в притянутом положении и под действием усилий отключающей пружины 8, передающей усилие через тягу 7, поворачивается в сторону отключенного положения с образованием зазора между якорем и магнитопроводом. Контакты размыкаются (фиг.3). Одновременно с размыканием контактов магнитопровод 2 под действием усилий пружины контактного нажатия 11 и своего веса поворачивается в шарнире 10 и упирается планкой 12 в основание 1, что обеспечивает выбор провала контактов. При этом пружина 11 действует в направлении увеличения зазора между магнитопроводом и якорем.

Размыкание подвижного и неподвижного контактов происходит одновременно с выбором провала контактов выключателя. Это повышает его быстродействие.

Для включения выключателя подают ток в катушку 3. В магнитопроводе 2 создается магнитный поток, под действием которого якорь 4 начинает притягиваться к магнитопроводу, приводя в движение через тягу 7 подвижный контакт 5. Подвижный контакт 5 упирается в неподвижный контакт 6, при этом останавливает якорь в не притянутом к магнитопроводу положении (фиг.2). Сила притяжения якоря 4 к магнитопроводу 2, создаваемая катушкой 3, достаточна для приведения в движение магнитопровода 2. Магнитопровод, поворачиваясь в шарнире 10 притягивается к якорю. При этом под действием усилий пружины 11 обеспечивается необходимое контактное нажатие подвижного и неподвижного контактов. За счет движения тяги 13 и коромысла 14 обеспечивается притирание контактов. Выключатель приведен во включенное положение (Фиг.1).

Таким образом, за счет шарнирного соединения магнитопровода с основанием и его подпружинивания достигнуто более высокое быстродействие

выключателя. Кроме того соединение подвижного контакта с магнитопроводом через дополнительную тягу обеспечивает притирание контактов, выполненных из меди, что уменьшает переходное сопротивление и повышает их срок службы.

1. Выключатель автоматический быстродействующий, содержащий основание, магнитопровод с катушкой, якорь, подвижный и неподвижный контакты, тягу, соединяющую якорь с подвижным контактом и отключающую пружину, отличающийся тем, что магнитопровод шарнирно соединен с основанием и подпружинен в направлении увеличения зазора с якорем.

2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что подвижный контакт связан с магнитопроводом через дополнительную тягу и коромысло, установленное на кронштейне основания.

Источник