SU1665427A1 - Automatic multipole switch - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в низковольтных автоматических выключател х. Цель изобретени  - расширение области использовани  выключател  и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыкани х. В каждом полюсе выключател  под контактной системой в нише 20 корпуса установлены два коммутирующих электрода 17, 18 и электрод 23 поджига электрической дуги. Электроды 18 и 23 подключены к выходу индуктора высокого напр жени  24, при этом электроды 18 всех полюсов соединены электрически. При коротком замыкании импульсом напр жени  с индуктора 24 зажигаетс  электрическа  дуга между электродами 18 и 23, котора  затем переходит на электроды 17 и 18. При этом снижаетс  ток в защищаемой цепи, а нарастающее давление в нише 20 перемещает поршень 21 в сторону подвижного контактодержател  2. Происходит ускорение размыкани  контактов 1 и 3. 5 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used in low-voltage circuit breakers. The purpose of the invention is to expand the scope of use of the switch and increase its switching resource during short circuits. In each pole of the switch under the contact system in the housing niche 20, there are two switching electrodes 17, 18 and an electrode 23 for igniting the electric arc. The electrodes 18 and 23 are connected to the output of a high voltage inductor 24, while the electrodes 18 of all poles are electrically connected. When a voltage pulse short-circuits, inductor 24 ignites an electric arc between electrodes 18 and 23, which then goes to electrodes 17 and 18. At the same time, the current in the circuit to be protected decreases, and the increasing pressure in the niche 20 moves the piston 21 to the side of the movable contact holder 2. There is an acceleration of opening of contacts 1 and 3. 5 Il.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в автоматических выключател х.This invention relates to electrical engineering and can be used in automatic switches.

Цель изобретени  - расширение области использовани  выключател  и повышение его коммутационного ресурса при коротких замыкани х.The purpose of the invention is to expand the scope of use of the switch and increase its switching resource during short circuits.

На фиг.1 показан автоматический выключатель во включенном положении; на фиг.2 показано положение контактов выключател , изображенного на фиг 1 в момент КЗ; на фиг. 3 изображен выключатель с электродинамическим устройством дл  ускорени  отброса подвижных контактов при КЗ во включенном положении; на фиг.4 показано положение контактов выключател .Figure 1 shows the circuit breaker in the on position; figure 2 shows the position of the contacts of the switch shown in figure 1 at the moment of the fault; in fig. 3 shows a switch with an electrodynamic device for accelerating the rejection of moving contacts with a short circuit in the on position; figure 4 shows the position of the contacts of the switch.

изображенного на фиг.З в момент КЗ; на фиг.5 показана электрическа  схема трехпо- люсного выключател  и подключени  к нему нижесто щих выключателей и нагрузки.depicted in fig.Z at the moment of fault; Figure 5 shows the electrical circuit of the three-pole switch and the downstream switches and loads connected to it.

Выключатель содержит (фиг 1)в каждом полюсе подвижные контакты 1, закрепленные на подвижном контактодержателе 2 мо- стикового типа, неподвижные контакты 3, закрепленные на неподвижных контакто- держател х, выполненных в виде токоведу- щих шин 4 и 5, оканчивающихс  подвод щим выводом 6 и отвод щим выводом 7 соответственно Подвижный контактодержа- тель 2 с помощью направл ющих 8 подвижно закреплен на траверсе 9, соединенной шарниром 10 с механизмом свободОThe switch contains (Fig. 1) in each pole movable contacts 1 fixed on the movable contact holder 2 of the bridging type, fixed contacts 3 fixed on the fixed contact contact holders made in the form of current-carrying buses 4 and 5 terminating in the output terminal 6 and a discharge terminal 7, respectively. A movable contact holder 2, by means of guides 8, is movably mounted on a cross member 9 connected by a hinge 10 with a free-action mechanism.

о елabout ate

ю Yu

4four

ного расцеплени  11 (показан частично). Между траверсой 9 и подвижным контакто- держателем 2 расположены контактные пружины 12. Против каждой пары контактов - подвижного контакта 1 и неподвижного контакта 3 в основании 13 пластмассового корпуса выключател  установлены дугога- сительные камеры 14 деионного типа, На токоведущих шинах 4 и 5 расположены измерительные органы - датчики тока 15 рас- цепител  максимального тока 16, выход которого электрически соединен с органом (не показан), расцепл ющим механизм свободного расцеплени  11. К токоведущей шине 5 между измерительным органом 15 и отвод щим выводом 7 присоединен первый коммутирующий электрод 17. Второй коммутирующий электрод 18 соединен с аналогичными электродами других полюсов своим концом 19. Оба коммутирующих электрода расположены в нише 20 основани  13. Часть стенки ниши 20, обращенна  в сторону подвижного контактодержател  2, выполнена подвижной в виде поршн  21,  вл ющегос  механизмом ускоренного размыкани  контактов. С другой стороны ниша 20 плотно закрыта неподвижной изол ционной колодкой 22. В нишу 20 сквозь отверсти  в изол ционной колодке 22 введен электрод поджига 23, между которым и вторым коммутирующим электродом 18 подключен индуктор высокого напр жени  24 поджига дуги. Со стороны механизма свободного расцеплени  11 дугогасительных камер 14 выключатель закрыт крышкой 25, в прорези которой установлена с возможностью перемещени  руко тка управлени  26. Токоведущие шины 4 и 5 образуют с подвижным контактодержателем 2 П-образ- ный контур.11 trip (shown partially). Contact springs 12 are located between the cross beam 9 and the movable contact holder 2. Each pair of contacts, the movable contact 1 and the fixed contact 3, has arcing chambers 14 of deionic type at the base 13 of the plastic switch case. Measuring bodies are located on current-carrying buses 4 and 5 - current sensors 15 of the overcurrent disconnector 16, the output of which is electrically connected to an organ (not shown), which triggers the free tripping mechanism 11. To the current-carrying bus 5 between the measuring organ 15 and from A terminal 7 is connected to the first switching electrode 17. The second switching electrode 18 is connected to the analogous electrodes of the other poles with its end 19. Both switching electrodes are located in the niche 20 of the base 13. The portion of the wall of the niche 20 facing the mobile contact holder 2 is movable as piston 21, which is a mechanism for accelerated opening of contacts. On the other hand, the niche 20 is tightly closed with a fixed insulating block 22. The ignition electrode 23 is inserted into the niche 20 through the holes in the insulating block 22, between which a high voltage inductor 24 of the arc is connected and the second switching electrode 18. On the side of the free-action mechanism 11 of the arcing chambers 14, the switch is closed by a cover 25, in the slot of which the control handle 26 is installed so that it can move the current-carrying busbars 4 and 5 with the movable contact-holder 2 U-shaped contour.

Потребитель 27 включен к фидерному выключателю 28. Близлежащие к подвижному контактодержателю 2 (фиг.З) участки 29 токоведущих шин 4 и 5 образуют с этим контактодержателем петлевые контуры.The consumer 27 is connected to the feeder switch 28. The sections 29 of the busbars 4 and 5 that are adjacent to the movable contact carrier 2 (FIG. 3) form loopback loops with this contact carrier.

Выключатель (см. фиг, 1) работает следующим образом.The switch (see FIG. 1) operates as follows.

При токах перегрузки сигнал на индуктор высокого напр жени  24 не поступает и выключатель срабатывает традиционным способом за счет расцеплени  механизма свободного расцеплени  11 от расцепител  максимального тока 16.For overload currents, the signal to the high voltage inductor 24 is not received and the circuit breaker operates in the traditional way by disengaging the free tripping mechanism 11 from the overcurrent release 16.

При этом траверса 9 перемещаетс  вместе с подвижными контактами 1 в отключенное положение. Между подвижными контактами 1 и неподвижными контактами 3 возникают электрические дуги, которые вт гиваютс  в дугогасительные камеры 14,In this case, the yoke 9 is moved together with the movable contacts 1 to the open position. Electric arcs arise between the moving contacts 1 and the fixed contacts 3, which are drawn into the arcing chambers 14,

в результате чего и происходит отключение цепи.as a result, the circuit is disconnected.

При коротком замыкании в цепи, например в потребителе 27 (фиг.5), от выключател  28 поступает управл ющий сигнал на индуктор высокого напр жени  24 и далее на электрод поджига дуги 23. Указанный управл ющий сигнал может формироватьс  и в самом предлагаемом выключателе, на0 пример в его расцепителе максимального тока 16 при достижении током КЗ заданной величины. В обоих случа х индуктор высокого напр жени  24 формирует высоковольтный (1,5-2,5 кВ) импульс напр жени ,In case of a short circuit in the circuit, for example, in the consumer 27 (Fig. 5), the switch 28 receives a control signal to a high voltage inductor 24 and then to the arc ignition electrode 23. The specified control signal can also be generated in the proposed switch itself, 0 an example in its maximum current release 16 when the short-circuit current reaches a predetermined value. In both cases, a high voltage inductor 24 forms a high voltage (1.5-2.5 kV) voltage pulse,

5 который прикладываетс  между электродом поджига 23 и вторым коммутирующим электродом 18, На них возникает электрическа  дуга, котора  поджигает электрическую дугу между первым коммутирующим электродом5 which is applied between the ignition electrode 23 and the second switching electrode 18; An electric arc arises on them that ignites the electric arc between the first switching electrode

0 17 и вторым коммутирующим электродом 18. При перемыкании первого коммутирующего электрода 17 и второго коммутирующего электрода 18 короткой электрической дугой начинаетс  быстрое увеличение тока0 17 and the second switching electrode 18. When the first switching electrode 17 and the second switching electrode 18 are bridged by a short electric arc, a rapid increase in current begins

5 КЗ через выключатель при одновременном быстром прекращении его в защищаемой цепи. В результате выделени  энергии в дуге , гор щей на указанных электродах, в нише 20 резко возрастает давление. Под5 short circuit through the switch while simultaneously stopping it in the protected circuit. As a result of the release of energy in an arc burning on said electrodes, pressure rises sharply in niche 20. Under

0 действием этого давлени  поршень 21 перемещаетс  в сторону подвижного контактодержател  2 и перемещает его, сжима  контактные пружины 12, в сторону траверсы 9 (фиг.2). При этом между подвижными кон5 тактами 1 и неподвижными контактами 3 возникают электрические дуги, привод щие к резкому ограничению величины тока КЗ. Если при этом превышаетс  уставка тока срабатывани  расцепител  максимального0 by the action of this pressure, the piston 21 moves towards the movable contact holder 2 and moves it, compressing the contact springs 12, towards the crosshead 9 (Fig. 2). In this case, electric arcs appear between the moving contacts 1 and the fixed contacts 3, leading to a sharp limitation of the short-circuit current. If this exceeds the set current of the release of the maximum

0 тока 16, то последний вызывает расцепление механизма свободного расцеплени  11 и перевод его в положение Отключено аналогично тому, как это описано в случае отключени  тока перегрузки.0 current 16, the latter triggers the free tripping mechanism 11 and sets it to the Disabled position in the same way as described in the case of overload current failure.

5 Возникающа  на электродах 17 и 18 коротка  электрическа  дуга приводит к практически мгновенному за 0,7-1 мс шунтированию участка цепи (фиг.5), включающего нижесто щий выключатель 28 и по0 требитель 27. Тем самым снижаетс  воздействие тока КЗ на выключатель 28 и потребитель 27. Поэтому энерги  дуги отключени , выдел юща с  в выключателе 28 и джоулев интеграл Si dt как через этот5 A short electric arc arising on the electrodes 17 and 18 results in a nearly instantaneous 0.7-1 ms shunting of a circuit section (Fig. 5) that includes a downstream switch 28 and a consumer 27. Thus, the effect of the short-circuit current on the switch 28 and Consumer 27. Therefore, the arc energy is disconnected, the selection in the switch 28 and the Joule integral Si dt as through this

5 выключатель, так и через потребитель 27, существенно меньше, чем в случае, когда в качестве вышесто щего выключател  используютс  известные выключатели. Быстрое размыкание контактов данного выключател  поршнем 21, опережающее5, as well as through the consumer 27, is substantially less than in the case when the known switches are used as the upstream switch. The quick opening of the contacts of this switch piston 21, leading

при больших токах КЗ действие механизма свободного расцеплени  11, способствует большему токоограничению и уменьшению нагрузок и на сам выключатель,at high short-circuit currents, the action of the free-decoupling mechanism 11 contributes to greater current limitation and reduction of loads on the switch itself,

Тем самым расшир етс  область при- менени  данного выключател , который может быть применен, например, дл  защиты тиристорных преобразователей и полупроводниковых модулей с низкой устойчивостью к токам КЗ, а также повышаетс  его коммутационный ресурс при отключении токов КЗ.This expands the scope of application of this switch, which can be used, for example, to protect thyristor converters and semiconductor modules with low resistance to short-circuit currents, and also increases its switching resource when short-circuit currents are disconnected.

Работа варианта выключател , представленного на фиг.З, отличаетс  некоторыми особенност ми.The operation of the switch variant shown in Fig. 3 differs in some features.

При токах перегрузки выключатель работает аналогично выключателю по фиг.1.At overload currents, the switch operates similarly to the switch in FIG.

При токах КЗ в выключателе с электродинамическим устройством дл  ускорени  отброса подвижных контактов (фиг.3,4) на подвижный контактодержатель 2 мостико- вого типа кроме поршн  21 воздействует повышенное усилие электродинамического отброса от контура, создаваемого взаимодействием тока в шине 4 с участком 29 и в подвижном контактодержателе 2 с одной стороны и аналогично с другой стороны . В результате обеспечиваетс  более высокое токоограничение, чем в выключателе на фиг.1. Как показывают исследовани , с увеличением значени  ожидаемого тока КЗ величина энергии дуги отключени  в токоог- раничивающем выключателе растет лишь до определенного значени . В дальнейшем она или остаетс  неизменной или может даже снизитьс . Поэтому в выключателе по фиг.З при перемыкании электрической дугой первых коммутирующих электродов 17 и вторых коммутирующих электродов 18 возникает режим отключени  предельно- возможного тока КЗ, при котором создаютс  услови  дл  снижени  энергии, выдел емой в выключателе, что повышает ресурс выключател  в таких режимах.At short circuit currents in a switch with an electrodynamic device for accelerating the jerking of movable contacts (Fig.3,4), the moving contact holder 2 of the bridge type, in addition to the piston 21, is affected by an increased force of electrodynamic waste from the circuit created by the interaction of current in bus 4 with section 29 movable contact holder 2 on the one hand and similarly on the other. As a result, a higher current limit is provided than in the switch in FIG. As studies show, with an increase in the value of the expected short-circuit current, the value of the arc energy in the current limiting switch increases only to a certain value. Further, it either remains unchanged or may even be reduced. Therefore, when the arc of the first switching electrodes 17 and the second switching electrodes 18 is bridged by an electric arc, a cut-off mode of the maximum short-circuit current occurs, under which conditions are created to reduce the energy released in the switch, which increases the life of the switch in such modes.

Таким образом, по сравнению с прото- типом; данное устройство имеет более широкую область использовани , обеспечива  эффективную защиту различных потребителей и с пониженной устойчивостью к воздействию токов КЗ, преимущественно полупроводниковых преобразователей, а также имеет повышенный коммутационный ресурс при отключении токов КЗ.Thus, compared with the prototype; This device has a wider field of use, providing effective protection for various consumers and with reduced resistance to the effects of short-circuit currents, mainly semiconductor converters, and also has an increased switching resource when the short-circuit currents are disconnected.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Многополюсный автоматический выключатель , содержащий изол ционный корпус , в котором в каждом полюсе установлены контактна  система, преимущественно мостикового типа, включающа  подвижный контактодержатель с контактами и неподвижные контактодержатели с контактами, подвод щий и отвод щий выводы , дугогасительные камеры, механизм свободного расцеплени  с руко ткой, расцепитель максимального тока и механизм ускоренного размыкани  контактов при коротком замыкании, отличающий- с   тем, что, с целью расширени  области использовани  и повышени  коммутационного ресурса при коротких замыкани х, он снабжен индуктором высокого напр жени  и в каждом полюсе двум  коммутирующими электродами и электродом поджига электрической дуги, расположенным между коммутирующими электродами, в изол ционном корпусе выполнена ниша, часть стенки которой, обращенна  в сторону подвижного контактодержател , выполнена в виде поршн ,  вл ющегос  механизмом размыкани  контактов, первый коммутирующий электрод соединен с отвод щим выводом своего полюса, вторые коммутирующие электроды всех полюсов электрически соединены и подключены, к индуктору высокого напр жени , к которому также подключены электроды поджига электрической дуги каждого полюса, причем два коммутирующих электрода и электрод поджига электрической дуги расположены в указанной нише.A multi-pole circuit breaker that contains an insulating body, in which a contact system, mainly of bridge type, including a movable contact carrier with contacts and fixed contact holders with contacts, supply and discharge terminals, arc-suppressing chambers, free disconnecting mechanism with handle, overcurrent release and mechanism for accelerated opening of contacts during a short circuit, characterized in that, in order to expand the field of use and ove the switching resource with short circuits, it is equipped with a high voltage inductor and at each pole with two switching electrodes and an electric arc ignition electrode located between the switching electrodes, in the insulating housing there is a niche, part of the wall of which is facing the movable contact holder, in the form of a piston, which is a mechanism for opening contacts, the first switching electrode is connected to the discharge terminal of its pole, the second switching electrodes are all the poles are electrically connected and are connected to the inductor a high voltage, to which is also connected to the ignition electrodes of each pole of the electric arc, the two switching electrodes and the electric arc ignition electrode disposed in said recess. 2525 ;ггШ{|1а|; yrSh {| 1a | tr- r t . 5- - - tr- r t. five- - - 2 Ч 21 72 h 21 7 r0r0 rJЈ rJЈ Ј J r04 4- Ю COr04 4- S CO toto f-. I-f- I- COCO