EA003756B1 - Magnetic trip device in particular for a circuit breaker and electrical protection apparatus comprising such a device - Google Patents

Abstract

1. A magnetic trip device, in particular for an electrical protection apparatus such as a circuit breaker, able to cause tripping of the opening mechanism of the stationary and movable contacts of the apparatus when a sudden current increase occurs following for example a short-circuit, comprising at least one core called the moving core associated to a rod, the assembly being mounted sliding inside a sheath, a coil through which the current to be monitored flows and able to generate, when this current exceeds a certain threshold, a magnetic field designed to cause movement of the moving core and the rod between a rest position and a position in which an end of the rod forming a striker commands tripping of the above-mentioned mechanism, a means for channeling the magnetic field generated by the coil and an arcing horn electrically connected to one of the contacts and designed to guide the arc in the direction of the arc extinguishing chamber during breaking, characterized in that the means for channeling the magnetic field are formed by the above-mentioned arcing horn (13), said horn (13) being electrically connected to the stationary arcing contact and comprising a continuous arcing horn extending parallel to the axis of the coil, said horn being arranged so that the magnetic flux generated by the coil (11) and originating from the moving core (8) flows successively through the stationary contact (1) of the apparatus and the arcing horn (13) before rejoining the moving core (8), and that it comprises a moving core only. 2. The device according to claim 1, characterized in that the above-mentioned rod (9) is securely affixed to the moving core (8). 3. An electrical protection apparatus comprising a magnetic trip device according to claim 1 or 2. 4. A circuit breaker comprising a magnetic trip device according to either one of claims 1 and 2.

Description

Настоящее изобретение относится к магнитному расцепляющему средству, в частности для автоматического выключателя, и электрическому защитному устройству, содержащему такое средство.The present invention relates to a magnetic release means, in particular for a circuit breaker, and an electrical protective device comprising such means.

Предшествующий уровень техникиPrior art

Выключатели низкого напряжения обычно содержат выполненные известным образом магнитные расцепляющие средства, обеспечивающие расцепление механизма автоматического выключателя, когда происходит внезапное увеличение тока, например, вследствие короткого замыкания, и тепловые расцепляющие средства, для расцепления механизма автоматического выключателя при перегрузке, приводящей к медленному усилению тока. Согласно патентам Франции ВВ 2630582 и РВ 2368139 магнитное расцепляющее средство содержит индукционную катушку, установленную вокруг стержня, формирующего ударник, стержень соединен с движущимся сердечником, при этом узел установлен с возможностью скольжения внутри корпуса, а стержень скользит внутри неподвижного сердечника, закрепленного внутри корпуса. Стержень опирается одним из концов на подвижный сердечник. Пружина, установленная вокруг стержня, расположена между двумя сердечниками и предназначена для возврата двух сердечников в разнесенное положение в состоянии покоя расцепляющего средства. Средство также содержит кожух, установленный вокруг узла, формируемого сердечниками и ударником, и электрически соединенный с неподвижным контактом устройства. Кожух предназначен для формирования канала для магнитного поля, генерируемого катушкой. Во время работы, когда происходит внезапное усиление тока, генерируется магнитное поле. Когда значение тока превышает заданное пороговое значение, подвижный сердечник перемещается в направлении неподвижного сердечника, преодолевая силу пружины, и приводит в движение стержень, что вызывает расцепление механизма автоматического выключателя и размыкание контактов ударником на конце стержня.Low-voltage switches usually contain magnetic tripping devices made in a known manner that triggers the circuit breaker mechanism when a sudden increase in current occurs, for example, due to a short circuit, and thermal tripping means to trip the circuit breaker mechanism during an overload resulting in a slow current amplification. According to French patents BB 2630582 and PB 2368139, the magnetic tripping tool contains an induction coil mounted around the core forming the drummer, the core is connected to the moving core, the assembly is slidably mounted inside the housing, and the stem slides inside the fixed core mounted inside the housing. The rod rests on one end of the movable core. A spring mounted around the rod is located between the two cores and is intended to return the two cores to the spaced position at rest of the release means. The tool also contains a casing mounted around the node formed by the cores and the drummer, and electrically connected to the fixed contact of the device. The casing is designed to form a channel for the magnetic field generated by the coil. During operation, when a sudden increase in current occurs, a magnetic field is generated. When the current value exceeds a predetermined threshold value, the movable core moves in the direction of the fixed core, overcoming the spring force, and drives the rod, which triggers the circuit breaker mechanism to open and the contacts open at the rod end.

Это магнитное расцепляющее средство объемное и громоздкое вследствие наличия кожуха и большого количества составляющих элементов. Большое количество элементов приводит к ряду ограничений. В частности, магнитный порог зависит от размера воздушного зазора между неподвижным и подвижным сердечниками, и величина этого воздушного зазора должна быть точно отрегулирована .This magnetic tripping means is voluminous and bulky due to the presence of a casing and a large number of components. A large number of elements leads to a number of restrictions. In particular, the magnetic threshold depends on the size of the air gap between the fixed and movable cores, and the magnitude of this air gap must be precisely adjusted.

Краткое изложение существа изобретенияSummary of the Invention

В основу настоящего изобретения поставлена задача устранения указанных недостатков и создания магнитного расцепляющего средства, имеющего простую конструкцию и небольшие размеры, которое работает более надежно, а также создания электрического защитного устройства - автоматического выключателя, содержащего такое средство.The basis of the present invention is the task of eliminating these disadvantages and creating a magnetic tripping means having a simple structure and small dimensions, which works more reliably, as well as creating an electrical protective device - a circuit breaker containing such a tool.

Предлагаемое магнитное расцепляющее средство для электрического защитного устройства, такого как автоматический выключатель, может осуществлять расцепление размыкающего механизма, неподвижного и подвижного контактов при внезапном увеличении тока вследствие, например, короткого замыкания. Магнитное расцепляющее средство содержит, по меньшей мере, один подвижный сердечник, соединенный со стержнем, установленный с возможностью скольжения внутри корпуса, катушку, через которую протекает контролируемый ток, и способную генерировать при превышении порогового значения магнитное поле для перемещения подвижного сердечника и стержня в положение, в котором конец стержня, формирующий ударник, вызывает расцепление механизма, средство для формирования канала для магнитного поля, генерируемого катушкой, и роговой разрядник, электрически соединенный с одним из контактов и предназначенный для направления дуги в дугогасительную камеру при размыкании, и характеризуется согласно изобретению тем, что средство для формирования каналов магнитного поля сформировано роговым разрядником, который расположен так, что магнитный поток, генерируемый катушкой и исходящий от подвижного сердечника, проходит последовательно через неподвижный контакт устройства и роговый разрядник до возвращения к подвижному сердечнику.The proposed magnetic release means for an electrical protective device, such as a circuit breaker, can release the tripping mechanism, fixed and moving contacts with a sudden increase in current due to, for example, a short circuit. The magnetic tripping means contains at least one movable core connected to the rod, mounted slidably inside the case, a coil through which the controlled current flows, and capable of generating a magnetic field to move the moving core and rod to the position in which the rod end forming the hammer causes the mechanism to trip, the means for forming the channel for the magnetic field generated by the coil, and the horn discharger, electr According to the invention, it is connected to one of the contacts and is intended to direct the arc into an arc-suppressing chamber when it is disconnected. passes successively through the fixed contact of the device and the horn discharger before returning to the moving core.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, это средство содержит только подвижный сердечник.According to a particular embodiment of the invention, this means contains only a movable core.

Согласно изобретению, стержень неподвижно закреплен на подвижном сердечнике.According to the invention, the rod is fixedly mounted on a movable core.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Другие признаки и преимущества изобретения будут пояснены подробным описанием со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает известное магнитное расцепляющее средство;Other features and advantages of the invention will be explained in detail with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows a known magnetic release means;

фиг. 2 - магнитное расцепляющее средство, согласно изобретению;FIG. 2 - magnetic release agent according to the invention;

фиг. 3 - общий вид, показывающий внутреннюю часть автоматического выключателя, с магнитным расцепляющим средством, согласно изобретению;FIG. 3 is a general view showing the inside of a circuit breaker with magnetic release means according to the invention;

фиг. 4 - вид сверху автоматического выключателя с магнитным расцепляющим средством, согласно изобретению;FIG. 4 is a top view of a circuit breaker with magnetic release means according to the invention;

фиг. 5 - разрез по линии У-У на фиг. 4, согласно изобретению.FIG. 5 shows a section along the line V-V in FIG. 4, according to the invention.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретенияDetailed Description of the Preferred Embodiment of the Invention

На фиг. 3-5 показан низковольтный электрический выключатель Д, предназначенный для защиты электрической цепи от перегрузок или коротких замыканий. Автоматический выключатель содержит пару разделяемых контак тов 1, 2 неподвижный и подвижный, соответственно, рабочий механизм 3 для размыкания и замыкания контактов, приводимый в действие рукояткой 4, электромагнитное расцепляющее средство 5, предназначенное для расцепления механизма 3 автоматического выключателя и размыкания контактов 1, 2 при возникновении тока короткого замыкания и тепловое расцепляющее средство 6 (не показано), предназначенное для расцепления механизма 3 при возникновении перегрузки по току.FIG. 3-5 shows a low-voltage electrical switch D, designed to protect the electrical circuit from overloads or short circuits. The circuit breaker contains a pair of separable contacts 1, 2 fixed and movable, respectively, an operating mechanism 3 for opening and closing contacts, actuated by handle 4, an electromagnetic release means 5 for tripping mechanism 3 of the automatic switch and opening contacts 1, 2 when the occurrence of short-circuit current and thermal tripping means 6 (not shown), designed to trip the mechanism 3 when an overcurrent occurs.

На фиг. 1 показано известное магнитное расцепляющее средство 5. Средство 5 содержит неподвижный сердечник 6, закрепленный в корпусе 7, подвижный сердечник 8, установленный с возможностью скольжения внутри корпуса 7, стержень 9, установленный с возможностью скольжения внутри неподвижного сердечника 6 параллельно направлению скольжения подвижного сердечника 8. Пружина 10 расположена между двумя сердечниками 6, 8, а индукционная катушка 11 установлена вокруг корпуса 7. Средство 5 дополнительно содержит кожух 12, установленный вокруг корпуса 7 так, чтобы сформировать канал для магнитного потока, генерируемого катушкой 11, и роговой разрядник 13, электрически связанный с неподвижным контактом 1 автоматического выключателя и обеспечивающий направление дуги в дугогасительную камеру С при размыкании. Стержень 9 имеет первый конец 9а, опирающийся на подвижный сердечник 8, и второй конец 9Ь, формирующий ударник. Во время работы, когда ток превышает пороговое значение, катушка 11 генерирует магнитное поле, предназначенное для противодействия силе пружины 10 и перемещения подвижного сердечника 8 в направлении неподвижного сердечника 6. Подвижный сердечник 8 приводит в действие стержень, служащий ударником при движении, при этом стержень воздействует на расцепляющую штангу 14 устройства и вызывает расцепление механизмаFIG. 1 shows the known magnetic release means 5. The tool 5 comprises a fixed core 6 fixed in the housing 7, a movable core 8 mounted slidable within the housing 7, a rod 9 mounted slidable inside the fixed core 6 parallel to the sliding direction of the movable core 8. The spring 10 is located between the two cores 6, 8, and the induction coil 11 is installed around the housing 7. The tool 5 further comprises a casing 12 mounted around the housing 7 so that Raise the channel for the magnetic flux generated by the coil 11 and the horn discharger 13, electrically connected with the fixed contact 1 of the circuit breaker and ensuring the direction of the arc to the arcing chamber C on opening. The rod 9 has a first end 9a resting on the movable core 8, and a second end 9b forming the drummer. During operation, when the current exceeds the threshold value, the coil 11 generates a magnetic field designed to counteract the force of the spring 10 and move the movable core 8 in the direction of the fixed core 6. The movable core 8 actuates the rod serving as a shock when moving, while the rod acts on the release bar 14 of the device and causes the mechanism to trip

3. Магнитный поток, генерируемый катушкой 11, проходит в кожухе 12, как показано стрелками по каналу, сформированному кожухом 12, чтобы обеспечивать максимальную эффективность магнитного поля. При размыкании контактов разрядный ток проходит через роговой разрядник 13 и затем в дугогасительную камеру С. Размыкающая мощность, соответствующая такому средству, составляет около 20 кА.3. The magnetic flux generated by the coil 11 passes through the casing 12, as indicated by the arrows along the channel formed by the casing 12, in order to ensure maximum efficiency of the magnetic field. When the contacts open, the discharge current passes through the horn discharger 13 and then into the arcing chamber C. The opening power corresponding to such a means is about 20 kA.

В отличие от известного средства, магнитное расцепляющее средство 5, согласно изобретению (фиг. 2-5), не содержит кожуха для формирования канала магнитного поля. Эта функция выполняется роговым разрядником 13, прикрепленным к неподвижному контакту. Через роговой разрядник 13 проходит магнитный поток, когда катушка 11 генерирует магнитное поле, и роговой разрядник, таким образом, формирует канал для этого потока. Согласно описываемому варианту осуществления изобрете ния средство не содержит неподвижного сердечника, благодаря чему магнитный порог не зависит от воздушного зазора между неподвижным сердечником и подвижным сердечником. Средство не содержит неподвижного сердечника. В этом варианте осуществления изобретения пружина 10 установлена между частью корпуса 7 и подвижным сердечником 8. Стержень 9 неподвижно прикреплен к подвижному сердечнику 8.In contrast to the known means, the magnetic tripping means 5, according to the invention (FIG. 2-5), does not contain a casing for forming a channel of a magnetic field. This function is performed by a horn discharger 13 attached to a fixed contact. A magnetic flux passes through the horny discharger 13 when the coil 11 generates a magnetic field, and the horny discharger thus forms a channel for this flow. According to the described embodiment of the invention, the tool does not contain a fixed core, so that the magnetic threshold does not depend on the air gap between the fixed core and the moving core. The tool does not contain a fixed core. In this embodiment of the invention, the spring 10 is installed between the part of the housing 7 and the movable core 8. The rod 9 is fixedly attached to the movable core 8.

Роговой разрядник 13 непрерывен и проходит параллельно оси катушки на определенной длине, что позволяет дуге осуществить одно отключение.Horn discharger 13 is continuous and runs parallel to the axis of the coil at a certain length, which allows the arc to make one trip.

Работа средства аналогична работе известного средства и не описывается вновь. Отличие в том, что, хотя подвижный сердечник 8 больше не притягивается неподвижным сердечником 6, сила магнитного поля, генерируемого катушкой 11, достаточна для перемещения подвижного контакта 8. Размыкающая мощность ограничена до 10 кА.The work of the tool is similar to the work of a known tool and is not described again. The difference is that, although the moving core 8 is no longer attracted by the fixed core 6, the magnetic field generated by the coil 11 is sufficient to move the moving contact 8. The breaking power is limited to 10 kA.

Таким образом, заявленное магнитное расцепляющее средство экономично, имеет простую конструкцию и уменьшенные размеры, вследствие того, что в нем используется меньшее количество деталей. Уменьшение количества деталей приводит к уменьшению компоновочных ограничений, что делает работу средства более надежной. В частности, поскольку магнитный порог не зависит от воздушного зазора, не требуется точного регулирования последнего. Кроме того, длина подвижного сердечника может быть уменьшена благодаря тому, что он больше не связан с корпусом.Thus, the claimed magnetic release means is economical, has a simple construction and reduced dimensions, due to the fact that it uses fewer parts. Reducing the number of parts leads to a reduction in layout constraints, which makes the work of the tool more reliable. In particular, since the magnetic threshold does not depend on the air gap, there is no need for precise regulation of the latter. In addition, the length of the movable core can be reduced due to the fact that it is no longer associated with the body.

Изобретение не ограничено описанными вариантами его осуществления.The invention is not limited to the described variants of its implementation.

Claims (4)

1. Магнитное расцепляющее средство для электрического защитного устройства, такого как автоматический выключатель, обеспечивающее расцепление размыкающим механизмом неподвижного и подвижного контактов при внезапном увеличении тока, содержащее, по меньшей мере, один подвижный сердечник, соединенный со стержнем, установленные с возможностью скольжения внутри корпуса катушки, по которой проходит контролируемый ток и которая способна генерировать при превышении током порогового значения магнитное поле, предназначенное для перемещения подвижного сердечника и стержня между положением покоя и положением, в котором конец стержня, служащий ударником, обеспечивает расцепление размыкающего механизма контактов, средство для формирования канала для магнитного поля, генерируемого катушкой, и роговой разрядник, имеющий электрическое соединение с неподвижным контактом и предназначенный для направления дуги в дугогасительную камеру при размыкании, отличающееся тем, что средство для формирования канала для магнитного поля сформировано роговым разрядником (13), причем разрядник проходит параллельно оси катушки и обеспечивает замыкание магнитного потока, генерируемого катушкой (11) и исходящего от подвижного сердечника (8), проходящего последовательно через неподвижный контакт (1) устройства и роговый разрядник (13) перед возвращением к подвижному сердечнику (8).1. Magnetic trip means for an electrical protective device, such as a circuit breaker, providing disengagement of the fixed and movable contacts by a trip mechanism with a sudden increase in current, comprising at least one movable core connected to the rod, slidably mounted inside the coil body, along which the controlled current passes and which is capable of generating, when the current exceeds the threshold value, a magnetic field designed to move the movable core and the rod between the resting position and the position in which the end of the rod serving as a striker disengages the contact opening mechanism, means for forming a channel for the magnetic field generated by the coil, and a horn arrester having an electrical connection with a fixed contact and designed to direct the arc into the arcing chamber upon opening, characterized in that the means for forming the channel for the magnetic field is formed by a horn arrester (13), and the discharge k runs parallel to the axis of the coil and provides closure of the magnetic flux generated by the coil (11) and emanating from the movable core (8), passing sequentially through the fixed contact (1) of the device and the horn arrester (13) before returning to the movable core (8). Фиг. 1FIG. one Фиг. 2FIG. 2 2. Средство по п.1, отличающееся тем, что стержень (9) неподвижно закреплен на подвижном сердечнике (8).2. The tool according to claim 1, characterized in that the rod (9) is fixedly mounted on the movable core (8). 3. Электрическое защитное устройство, отличающееся тем, что содержит магнитное расцепляющее средство по п.1 или 2.3. An electrical protective device, characterized in that it contains a magnetic trip means according to claim 1 or 2. 4. Автоматический выключатель, отличающийся тем, что содержит магнитное расцепляющее средство по любому из пп.1 и 2.4. Circuit breaker, characterized in that it contains a magnetic trip means according to any one of claims 1 and 2.