RU2402096C1

RU2402096C1 - Automatic quick-operating switch

Info

Publication number: RU2402096C1
Application number: RU2009103455/07A
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов (RU); Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Сергей Игоревич Марценюк (RU); Сергей Игоревич Марценюк
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-10-20
Also published as: RU2009103455A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: automatic quick-operating switch includes movable contact, fixed contact, drive rod, contact pressure spring connected to drive rod through stops and bar link, trip-free release electromagnet with armature and trip-free release stop, disconnection spring, main electromagnet with magnetic circuit, main armature and control coil. Rotation axis of movable contact passes through centre of gravity of movable contact, one end of drive rod is connected to movable contact, and the other end is not fixed and its movement is restricted with three stops. Besides on output bus of switch there installed is differential shunt relay which provides interruption of holding current in control coil at current increase in protected circuit to the switch actuation current value.

EFFECT: increasing quick operation and decreasing dimensions of switch.

3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защитной коммутационной аппаратуре, и предназначено для защиты электрических установок от токов короткого замыкания и недопустимых перегрузок.The invention relates to electrical engineering, in particular to protective switching equipment, and is intended to protect electrical installations from short circuit currents and unacceptable overloads.

Выключатели автоматические быстродействующие, отключающиеся при превышении тока в цепи выше установленного уровня, известны из следующих источников:Automatic high-speed circuit breakers that trip when the current in the circuit exceeds a specified level is known from the following sources:

1. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М. - Л.: Энергия, 1964, стр.153-165;1. A.I. Golubev. High-speed circuit breakers. - M. - L .: Energy, 1964, p. 153-165;

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.19-24;2. The educational-methodical manual in the disciplines “Traction and transformer substations” and “Urban electric transport” for students of specialty 101800 - “Electricity supply of railways”. Compiled by V.N. Yakovlev. - Samara: SamIIT, 2001, - p. 19-24;

3. Патент RU №2329559, 2006, на полезную модель «Выключатель автоматический быстродействующий».3. Patent RU No. 2229559, 2006, for the utility model "Automatic high-speed switch."

Наиболее близким аналогом может служить выключатель автоматический быстродействующий по второму источнику на стр.19-24. Он содержит главные и дугогасительные контакты, привод для замыкания и размыкания подвижного и неподвижного контактов, состоящий из катушки, магнитопровода, главного якоря и якоря свободного расцепления, тягу, отключающую пружину, упор, рычаг и возвратную пружину. Якорь удерживается в притянутом положении при помощи магнитного потока, создаваемого постоянным током в катушке, которая выполняет функции и удерживающей, и включающей катушки. Во включенном положении выключателя одновременно с притяжением якоря притягивается также и якорь, который взводит пружину в механизме свободного расцепления. Однако под действием магнитного потока рассеяния катушки якорь не может удерживаться в притянутом положении и под действием пружины возвращается в исходное состояние, ударяет по защелке и освобождает тягу, обеспечивающую замыкание главных контактов.The closest analogue can be an automatic high-speed circuit breaker for a second source on pages 19-24. It contains the main and arcing contacts, a drive for closing and opening the movable and fixed contacts, consisting of a coil, magnetic circuit, main armature and free trip armature, a rod disconnecting the spring, an emphasis, a lever and a return spring. The anchor is held in an attracted position by means of magnetic flux created by direct current in the coil, which performs the functions of both holding and turning on coils. In the on position of the switch, at the same time as the armature is pulled, the armature is also attracted, which cockes the spring in the free trip mechanism. However, under the influence of the magnetic flux of the scattering of the coil, the anchor cannot be held in the pulled position and, under the action of the spring, returns to its original state, strikes the latch and releases the traction, which ensures the closure of the main contacts.

При возникновении аварийных токов команда на отключение выключателя подается с помощью реле дифференциально-шунтового, который отключает питание удерживающей катушки. При обесточивании удерживающей катушки якорь отходит от сердечника и ударяет по упору тяги. Это приводит сначала к размыканию главных контактов, а затем дугогасительных.In the event of emergency currents, the command to open the circuit breaker is given by means of a differential-shunt relay, which disconnects the power of the holding coil. When the holding coil is de-energized, the anchor moves away from the core and strikes the thrust stop. This leads first to the opening of the main contacts, and then the interrupter.

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.The disadvantage of the presented switch is the presence of a large-sized drive to provide the necessary contact pressing of the contacts in the on position, as well as a large number of rotation axes of the moving parts of the mechanism, which indicates a slowdown of the circuit breaker tripping process.

Большие габариты выключателя и большое количество промежуточных деталей между приводом и контактами свидетельствуют о высокой стоимости выключателя. Применение реле дифференциального шунтового как отдельного устройства приводит к необходимости дополнительного рабочего пространства для его размещения.The large dimensions of the circuit breaker and the large number of intermediate parts between the drive and the contacts indicate the high cost of the circuit breaker. The use of a differential shunt relay as a separate device leads to the need for additional working space for its placement.

Изобретение решает задачу создания простого по конструкции и надежного в эксплуатации выключателя.The invention solves the problem of creating a simple switch in design and reliable in operation.

Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении быстродействия и уменьшении габаритов выключателя.The technical result that is created by the invention is to increase the speed and reduce the size of the circuit breaker.

Сущность изобретения заключается в комплексе принятия мер по снижению габаритов и времени срабатывания выключателя. Реле дифференциально-шунтовое выполняется как одно целое с выключателем и располагается на выводной шине 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. 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.The invention consists in a complex of measures to reduce the size and response time of the circuit breaker. The differential-shunt relay is made as a unit with the switch and is located on the output bus of the switch. The axis of rotation of the movable contact is located in the body of the movable contact and passes through the center of gravity of the contact. A drive rod driving the movable contact is connected at one end to the movable contact. The length of the rod and the angle of rotation of the movable contact are selected so that the drive rod rotates at an extremely small angle, the movement of the rod is almost rectilinear. There are three stops along the length of the drive rod, two of which are connected to the armature of the main electromagnet through the contact pressing spring and the swinging link, and one stopper is connected to the arm of the free trip electromagnet. With the main anchor fully pulled, the contact pressing spring must be compressed and the force transmitted to the drive rod through the limiter, and when the switch is turned off, the force must be transmitted through the swinging arm to accelerate the main armature until the failure is selected.

Прохождение оси вращения подвижного контакта через его центр тяжести, прямолинейное движение приводной тяги, а также уменьшение количества промежуточных и дополнительных рычагов уменьшают 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. Кроме этого, наличие в конструкции выключателя реле дифференциально-шунтового повышает быстродействие выключателя при отключении токов короткого замыкания.The passage of the axis of rotation of the movable contact through its center of gravity, the rectilinear movement of the drive rod, as well as a decrease in the number of intermediate and additional levers, reduce the moment of inertia of the entire mechanism and, accordingly, the required force to drive the movable contact, which indicates less drive power and faster switch when disconnected. In addition, all these measures reduce the size and cost of the circuit breaker. In addition, the presence of a differential shunt relay in the design of the circuit breaker increases the speed of the circuit breaker when short-circuit currents are disconnected.

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.The invention is illustrated by an example implementation of the switch. Figure 1 shows the patented switch in the on position; figure 2 is the same, but in the off position; figure 3 is the same in the upstream position.

Выключатель автоматический быстродействующий состоит из подвижного контакта 1, неподвижного контакта 2, приводной тяги 3, расположенных на тяге ограничителей 4, 5 и 6, пружины контактного нажатия 7, качающейся кулисы 8, рычага 9, якоря главного электромагнита 10, магнитопровода главного электромагнита 11, реле дифференциально-шунтового 12, катушки управления 13, пружины отключения 14, упора якоря свободного расцепления 15, якоря свободного расцепления 16, магнитопровода электромагнита свободного расцепления 17.The quick-acting automatic switch consists of a movable contact 1, a fixed contact 2, a drive rod 3 located on the limiter rod 4, 5 and 6, a contact pressing spring 7, a swing arm 8, a lever 9, an anchor of the main electromagnet 10, a magnetic circuit of the main electromagnet 11, a relay differential shunt 12, control coil 13, disconnect spring 14, stop anchor free trip 15, anchor free trip 16, magnetic circuit of the electromagnet free trip 17.

Работа выключателя осуществляется следующим образом.The operation of the switch is as follows.

Для включения выключателя на катушку управления 13 подается соответствующее напряжение U_пит. Ток в катушке управления 13 создает в магнитопроводе главного электромагнита 11 магнитный поток. Якорь свободного расцепления 16 в начале включения полностью притянут к магнитопроводу электромагнита свободного расцепления 17, и появление тока в катушке управления 13 вызовет появление большой притягивающей силы якоря свободного расцепления 16 к магнитопроводу 17. Главный якорь 10 начнет притягиваться к магнитопроводу главного электромагнита 11 и вызовет растяжение отключающей пружины 14, 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 якоря свободного расцепления 15, соединенного с якорем свободного расцепления 16. Дальнейшее притяжение главного якоря 10 вызовет окончательное растяжение отключающей пружины 14 и сжатие пружины контактного нажатия 7 через качающуюся кулису 8. Подвижный контакт 1 остановится в предвключенном положении (между контактами 1 и 2 останется воздушный зазор). Через некоторый промежуток времени ток в катушке управления 13 должен снизиться до некоторого значения, называемого током удержания. Главный якорь 10 останется в притянутом положении за счет магнитного потока от тока удержания, а якорь 16 свободного расцепления не сможет удерживаться в притянутом к магнитопроводу 17 положении и отпадает от него. При отпадании якоря свободного расцепления 16 с упором 15 приводная тяга 3 более не удерживается ограничителем 6 и за счет усилия пружины контактного нажатия 7 приводит подвижный контакт 1 до соприкосновения с неподвижным контактом 2. Между ограничителем 5 и качающейся кулисой 8 должно остаться небольшое расстояние для обеспечения контактного нажатия. Выключатель включен.To turn on the switch to the control coil 13 is supplied the corresponding voltage U _pit . The current in the control coil 13 creates a magnetic flux in the magnetic circuit of the main electromagnet 11. The free trip anchor 16 at the start of switching on is fully drawn to the magnetic circuit of the free trip electromagnet 17, and the current in the control coil 13 will cause a large attractive force of the free trip arm 16 to the magnetic circuit 17. The main armature 10 will be attracted to the magnetic circuit of the main electromagnet 11 and cause a tensile trip springs 14, the movement of the drive rod 3 and the rotation of the movable contact 1. But the movement of the drive rod 3 after some movement will be limited by the limiter 6 , which in the process of switching on will rest against the stop of the free trip anchor 15 connected to the free trip armature 16. Further attraction of the main armature 10 will cause the final tension of the disconnecting spring 14 and compression of the contact pressing spring 7 through the swinging arm 8. The movable contact 1 will stop in the upstream position ( air gap will remain between pins 1 and 2). After a certain period of time, the current in the control coil 13 should decrease to a certain value, called the holding current. The main armature 10 will remain in the attracted position due to the magnetic flux from the holding current, and the free trip armature 16 cannot be held in the position pulled to the magnetic circuit 17 and falls away from it. When the free release anchor 16 with the stop 15 disappears, the drive rod 3 is no longer held by the limiter 6 and, due to the force of the contact pressing spring 7, causes the movable contact 1 to come into contact with the stationary contact 2. There should be a small distance between the limiter 5 and the swinging arm 8 to ensure contact clicks. The switch is on.

При увеличении тока I_гл в защищаемой цепи до величины срабатывания выключателя реле дифференциально-шунтовое 12 вызовет обрыв удерживающего тока в катушке управления 13. Под действием усилий отключающей пружины 14 и пружины контактного нажатия 7 главный якорь 10 отпадает от магнитопровода 11. При выборе провала качающаяся кулиса 8 плотно соединяется с ограничителем 5. После этого движение главного якоря 10 передается через качающуюся кулису 8, упор 5, приводную тягу 3 непосредственно на подвижный контакт 1. Подвижный контакт 1 размыкается с неподвижным контактом 2.When increasing the current I _hl in the protected circuit to the response value of the switch, the differential-shunt relay 12 will cause the holding current to break in the control coil 13. Under the action of the breaking spring 14 and the contact pressing spring 7, the main armature 10 drops from the magnetic circuit 11. When the dip is selected, the swinging arm 8 is tightly connected to the limiter 5. After that, the movement of the main armature 10 is transmitted through the swinging arm 8, the stop 5, the drive rod 3 directly to the movable contact 1. The movable contact 1 opens mobile contact 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 его стоимости. Встроенное в устройство выключателя реле дифференциально-шунтовое увеличивает быстродействие и способствует сокращению занимаемого рабочего пространства.Thus, due to the location of the axis of rotation of the movable contact in the center of the body of this contact and the movement of the contact by the drive through the traction, which has an almost rectilinear movement, a high speed switch is ensured. Reducing the mass and dimensions of the circuit breaker leads to a decrease in its cost. The differential-shunt relay integrated in the switch device increases the speed and helps reduce the occupied work space.

Claims

Выключатель автоматический быстродействующий, содержащий подвижный контакт, неподвижный контакт, приводную тягу, пружину контактного нажатия, соединенную с приводной тягой через упоры, и качающуюся кулису, электромагнит свободного расцепления с якорем и упором свободного расцепления, пружину отключения, главный электромагнит, включающий в себя магнитопровод, главный якорь, катушку управления, отличающийся тем, что на выводной шине выключателя установлено реле дифференциально-шунтовое, которое обеспечивает обрыв удерживающего тока в катушке управления при увеличении тока в защищаемой цепи до величины тока срабатывания выключателя, а ось вращения подвижного контакта проходит через центр тяжести подвижного контакта, и приводная тяга соединена одним концом с подвижным контактом, а второй конец тяги не закреплен и ограничен в движении тремя упорами, соединяющими ее через промежуточные элементы с главным якорем и якорем свободного расцепления. A quick-action circuit breaker comprising a movable contact, a fixed contact, a drive rod, a contact pressing spring connected to the drive rod through the stops, and a swinging link, an electromagnet of free disengagement with an armature and an emphasis of free disengagement, a trip spring, a main electromagnet including a magnetic circuit, main anchor, control coil, characterized in that a differential-shunt relay is installed on the output bus of the switch, which provides a break in the holding current in the control coil when the current in the protected circuit increases to the operating current of the switch, and the axis of rotation of the movable contact passes through the center of gravity of the movable contact, and the drive rod is connected at one end to the movable contact, and the second end of the rod is not fixed and limited in movement by three stops connecting it through the intermediate elements with the main anchor and the free trip anchor.