RU2117357C1

RU2117357C1 - Overcurrent electromagnetic release of automatic circuit breaker

Info

Publication number: RU2117357C1
Application number: RU97104644A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Кобеляцкий; Л.А. Попов; А.В. Богословский; С.П. Обидин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "НИИЭлектроаппарат"
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: electrical equipment manufacture. SUBSTANCE: overcurrent release has U- shaped yoke, bimetal strip with current-conducting strip producing current loop around U-shaped yoke, and L-shaped turning armature with spiral reset spring forming working gaps with yoke and loose end of bimetal strip; spiral reset spring is installed between turning armature and bimetal strip so that one end rests on turning armature and other one, on loose end of bimetal strip. Deformation of bimetal-strip release heated by current is used to release reset spring and deformation of cooled-down bimetal strip, to reset armature and to recover hold-down force. Operating current of release is reduced to 350 A. EFFECT: improved sensitivity of release and reduced operating current. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности к автоматическим выключателям, конкретно - к исполнительным токочувствительным органам - максимальным электромагнитным расцепителям тока. The invention relates to electrical equipment, in particular to circuit breakers, and in particular to executive current-sensitive organs - maximum electromagnetic current releases.

Известна конструкция максимальных электромагнитных расцепителей тока выключателей автоматических серии ВА-19, используемых для тяговых установок (Выключатели автоматические серии ВА-19. Технические условия ТУ 16-89 ИГРФ. 641233.007 ТУ. Вводятся впервые с 1.01.91 г. Без ограничения срока действия). Названные максимальные электромагнитные расцепители тока имеют сердечник с катушкой и плоской скобой магнитопровода с поджатым в сборе к ее торцу пластинчатым якорем с клапаном и хвостовиком. Клапан якоря образует с сердечником угловой воздушный зазор, величина которого фиксируется винтом, служащим для регулировки пружины, обеспечивающей усилия трогания якоря при срабатывании. При срабатывании от электромагнитного действия тока клапан якоря движется к сердечнику, а хвостовик ударом разворачивает рейку фиксатора, освобождая от зацепления с ней рычаг механизма выключателя. The known design of the maximum electromagnetic current releases of the automatic circuit breakers VA-19 used for traction units (Automatic circuit breakers series VA-19. Technical specifications TU 16-89 IGRF. 641233.007 TU. Introduced for the first time from 1.01.91 without limit of validity). The aforementioned maximum electromagnetic current releases have a core with a coil and a flat bracket of a magnetic circuit with a plate arm anchored to its end with a valve and a shank. The armature valve forms an angular air gap with the core, the value of which is fixed by a screw, which serves to adjust the spring, which ensures the efforts of the armature to be triggered when triggered. When triggered by the electromagnetic action of the current, the armature valve moves to the core, and the liner strikes the retainer rail with a blow, freeing the lever of the switch mechanism from engaging with it.

К недостаткам известной конструкции максимальных расцепителей тока относятся:
Небольшая чувствительность, снижающаяся с уменьшением количества витков в катушке сердечника, ограниченная возможность уменьшить ток срабатывания за счет уменьшения рабочего воздушного зазора в магнитной цепи из-за разгонного характера срыва защелки. (Усилие трогания якоря меньше срыва зацепления).The disadvantages of the known design of maximum current releases include:
Small sensitivity, decreasing with a decrease in the number of turns in the core coil, limited ability to reduce the tripping current by reducing the working air gap in the magnetic circuit due to the accelerated nature of the failure of the latch. (The pulling force of the anchor is less than the failure of the engagement).

Несколько повысить чувствительность и надежность срабатывания усовершенствованием самой конструкции максимальных электромагнитных расцепителей тока и принципа их взаимодействия с фиксатором рейки зацепления удалось у автоматических выключателей (авт.св. СССР N 1256105, H 01 H 73/66, опублик. Бюл. N 33, 07.09.86 г.). Хвостовик якоря электромагнитного расцепителя снабжен U-образной скобой, а клапан выступом, расположенном в воздушном зазоре между сердечником и якорем и направлен в сторону сердечника, причем U-образная скоба размещена так, что один из ее концов сопряжен с фиксатором рейки зацепления выключателя. Это позволяет в отдельных случаях при срабатывании разворачивать рейку зацепления парой сил: термобиметаллическим элементом и хвостовиком якоря. We managed to slightly increase the sensitivity and reliability of operation by improving the design of the maximum electromagnetic current releases and the principle of their interaction with the locking pin of the gearing of the circuit breakers (ed. St. USSR N 1256105, H 01 H 73/66, published. Bull. N 33, 07.09. 86 g.). The shank of the armature of the electromagnetic release is equipped with a U-shaped bracket, and the valve protrusion located in the air gap between the core and the armature and is directed towards the core, and the U-shaped bracket is placed so that one of its ends is mated to the latch of the switch engagement rail. This allows, in some cases, when triggered, to deploy the engagement rail by a pair of forces: a thermobimetallic element and an anchor shank.

Однако и эта конструкция имеет недостатки:
1. При токах и защищаемой цепи равных или незначительно превосходящий уставку электромагнитного расцепителя сохраняется разгонный характер срыва защелки, т.е. действует на фиксатор рейки зацепления только хвостовик якоря и сохраняются недостатки предыдущей конструкции.However, this design has disadvantages:
1. At currents and the protected circuit equal to or slightly higher than the settings of the electromagnetic release, the overclocking nature of the latch failure is maintained, i.e. only the anchor shank acts on the locking pin of the engagement rail and the disadvantages of the previous design remain.

2. При наличии тока, близкой к уставке теплового расцепителя фиксатор рейки зацепления разворачивается только тепловым расцепителем, ему приходится преодолевать дополнительно усилие пружины якоря, что снижает надежность срабатывания. 2. If there is a current close to the setting of the thermal release, the latch of the engagement rail is deployed only by the thermal release, it has to overcome the additional force of the armature spring, which reduces the reliability of operation.

3. Сложность конструкции, обусловленная необходимостью сопряжения U-образной скобы хвостовика с фиксатором рейки зацепления. 3. The complexity of the design, due to the need to pair the U-shaped shank of the shank with the latch pin gear.

Наиболее близкой по технической сути к заявляемому является конструкция максимального электромагнитного расцепления тока автоматического выключателя с усовершенствованным расцепителем (патент 4459572, США, Заяв. 10.09.82, N 416784, опубл. 10.07.84, кл. H 01 H 73/00, H 01 H 73/48, НКИ 335/16). The closest in technical essence to the claimed is the design of the maximum electromagnetic current trip of the circuit breaker with an improved release (patent 4459572, USA, Application. 10.09.82, N 416784, publ. 10.07.84, CL H 01 H 73/00, H 01 H 73/48, NKI 335/16).

Известный максимальный электромагнитный расцепитель тока, выбранный за прототип, содержит П-образное ярмо, термобиметаллический элемент, консольно закрепленный на токоподводящей скобе и образующий с ней токовую петлю. Вокруг П-образного ярма и Г-образный поворотный якорь с хвостовиком и спиральной пружиной, один торец которой размещен на Г-образном поворотном якоре, поджимает его в направлении, противоположном движению на срабатывание, и фиксирует параллельно биметаллическому элементу с возможностью входить в зацепление с расцепляющим рычагом механизма выключателя и с образованием рабочих зазоров с П-образным ярмом и со свободным концом термобиметаллчиеского элемента. The known maximum electromagnetic current release, selected for the prototype, contains a U-shaped yoke, a thermo-bimetallic element, cantilever mounted on a current-carrying bracket and forming a current loop with it. Around the U-shaped yoke and the L-shaped rotary anchor with a shank and a coil spring, one end of which is placed on the L-shaped rotary anchor, compresses it in the opposite direction to the triggering movement, and fixes it in parallel with the bimetallic element with the ability to engage with the trip the lever of the switch mechanism and with the formation of working gaps with a U-shaped yoke and with the free end of the thermo-bimetal element.

Принцип его расстопорения зацепления связан у этого расцепителя с троганием якоря, а не с разгоном. Усилие трогания якоря равно усилию срыва зацепления. Поэтому повышение чувствительности и надежности срабатывания могут быть осуществлены уменьшением усилия срыва зацепления. The principle of its uncoupling of the gearing is associated with this release with moving the armature, and not with acceleration. The pulling force of the anchor is equal to the force of disengagement of the mesh. Therefore, an increase in the sensitivity and reliability of operation can be realized by reducing the effort of disengagement of the mesh.

Однако известному максимальному электромагнитному расцепителю, выбранному за прототип, присущи недостатки:
1. Мала чувствительность (ток срабатывания 610-640 А).However, the known maximum electromagnetic release selected for the prototype, inherent disadvantages:
1. Low sensitivity (response current 610-640 A).

2. Надежность срабатывания ослаблена ростом усилия сопротивления при трогании и движении якоря на срабатывании. 2. The reliability of the operation is weakened by the growth of the resistance force when starting and the movement of the armature in operation.

3. В режимах срабатывания электромагнитного расцепителя не используется деформация термобиметаллического элемента. 3. In the operation modes of the electromagnetic release, the deformation of the thermobimetallic element is not used.

Предлагаемое техническое решение открывает возможности совершенствования конструкции максимального электромагнитного расцепителя тока, позволяет снизить усилие срыва зацепления расцепляющего рычага с Г-образным поворотным якорем перед срывом, с пользой использовать в работе расцепителя деформацию термобиметаллического элемента как при нагревании, так и при остывании его. The proposed technical solution opens up the possibility of improving the design of the maximum electromagnetic current release, reduces the breakdown force of the engagement of the release lever with the L-shaped rotary armature before the breakdown, and it is useful to use the deformation of the thermobimetal element in the operation of the release both when heating and cooling it.

Сущность изобретения заключается в том, чтобы повысить чувствительность максимального электромагнитного расцепителя тока и надежность его срабатывания путем снижения усилия срыва зацепления, за счет снятия усилия пружины поворотного якоря свободным концом разогреваемого током нагрузки термобиметаллического расцепителя и возвращение якоря после срабатывании в исходное состояние остывающим термобиметаллическим элементом. The essence of the invention is to increase the sensitivity of the maximum electromagnetic current release and the reliability of its operation by reducing the force of disengagement of the gear due to the removal of the spring force of the rotary armature by the free end of the load heated by the load current of the thermo-bimetal release and the return of the armature after operation by the cooling thermobimetal element.

Для осуществления названного согласно изобретению в максимальном электромагнитном расцепителе тока возвратная спиральная пружина установлена между поворотным якорем и термобиметаллическим элементом так, что один ее торец упирается в поворотный якорь, а другой торец - в свободный конец термобиметаллического элемента. При этом обеспечивается подвижное взаимодействие поворотного якоря и термобиметаллического элемента во всех случаях срабатывания. To implement the current according to the invention in a maximum electromagnetic current release, a return coil spring is installed between the rotary armature and the thermo-bimetallic element so that one of its ends abuts against the rotary armature and the other end to the free end of the thermo-bimetallic element. This ensures the mobile interaction of the rotary armature and the thermo-bimetallic element in all cases of operation.

Сопоставительным анализом по перечисленным отличиям заявленного максимального электромагнитного расцепителя тока от прототипа подтверждается соответствие критерию изобретения "Новизна". A comparative analysis of the listed differences of the declared maximum electromagnetic current release from the prototype confirms compliance with the criteria of the invention of "Novelty."

Сравнение заявляемого расцепителя с прототипом и другими техническими решениями в данной области позволяют нам сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия". Comparison of the claimed release with the prototype and other technical solutions in this field allow us to conclude that the claimed solutions meet the criterion of "Significant differences".

На фиг. 1 изображен предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока, разрез в исходном положении; на фиг. 2 - предлагаемый электромагнитный расцепитель тока, встроенный в однополюсный автоматический выключатель. In FIG. 1 shows the proposed maximum electromagnetic current release, cut in the initial position; in FIG. 2 - the proposed electromagnetic current release integrated in a single-pole circuit breaker.

Предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя содержит П-образное ярмо 1, термобиметаллический элемент 2, консольно закрепленный на токопроводящей скобе 3, Г-образный поворотный якорь 4, с хвостовиком и спиральной пружиной 5, один торец 6 пружины 5 размещен на Г-образном поворотном якоре 4, а другой торец 7 пружины 5 размещен на термобиметаллическом элементе и упирается в свободный конец 8. Пружина 5 поднимает поворотный якорь 4, фиксирует его параллельно термобиметаллическому элементу 2 с возможностью входит в зацепление с расцепляющим рычагом 9 механизма выключателя и с образованием рабочих зазоров σ с П-образным ярмом 1 и C - со свободным концом 8 термобиметаллического элемента. The proposed maximum electromagnetic current release of the circuit breaker contains a U-shaped yoke 1, a thermo-bimetallic element 2, cantilever mounted on a conductive bracket 3, a L-shaped rotary armature 4, with a shank and a coil spring 5, one end 6 of the spring 5 is placed on the L-shaped rotary the anchor 4, and the other end 7 of the spring 5 is placed on the thermo-bimetallic element and abuts against the free end 8. The spring 5 raises the rotary anchor 4, fixes it parallel to the thermo-bimetallic element 2 with the possibility of w engages with the disengaging lever 9 and the switch forming working gaps σ mechanism with U-shaped yoke 1 and C - with the free end 8 termobimetallicheskogo element.

Предложенный максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя работает следующим образом. При прохождении тока защищаемой цепи по биметаллическому элементу 2, играющему вместе с токоподводящей скобой 3 роль токовой петли П-образного ярма 1, свободный конец 8 развивает ход в направлении выбора зазора C, торец 7 пружины 5 следует за свободным концом 8, снимает усилие возвратной пружины 5, усилие срыва зацепления поворотного якоря 4 с рычагом механизма 9 уменьшается, происходит срабатывание электромагнитным притяжением якоря 4 к ярму 1 и срыв зацепления осуществляется при трогании якоря 4, чувствительность и надежность срабатывания повышается. Возвращение после отключения тока якоря 4 в исходное положение происходит за счет воздействие через поворотную пружину 5 остывающего термобиметаллического элемента 2. The proposed maximum electromagnetic current release circuit breaker operates as follows. When the current of the protected circuit passes through the bimetallic element 2, which plays the role of the current loop of the U-shaped yoke 1 together with the current-carrying bracket 3, the free end 8 develops a stroke in the direction of the gap selection C, the end face 7 of the spring 5 follows the free end 8, relieves the force of the return spring 5, the failure force of the engagement of the rotary armature 4 with the lever of the mechanism 9 is reduced, the electromagnetic attraction of the armature 4 to the yoke 1 is triggered and the engagement is broken when the armature 4 is moved, the sensitivity and reliability of operation yshaetsya. The return after turning off the current of the armature 4 to its original position occurs due to the effect of a cooling thermobimetallic element 2 through the rotary spring 5.

После снятия усилия возвратной пружины 5, усилие сопротивления перемещению якоря на срабатывание не возрастает, а уменьшается. After removing the force of the return spring 5, the force of resistance to the movement of the armature to operate does not increase, but decreases.

Предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель тока автоматического выключателя имеет преимущества по сравнению с прототипом:
1. Обладает большей чувствительностью срабатывает при токе 350 А (прототип срабатывает при токе 610 А).The proposed maximum electromagnetic current release circuit breaker has advantages compared to the prototype:
1. Has a higher sensitivity is triggered at a current of 350 A (prototype is triggered at a current of 610 A).

2. Усилие сопротивления в процессе трогания якоря у предлагаемого расцепителя падает, а у прототипа растет, что подтверждает большую надежность срабатывания предлагаемого расцепления. 2. The resistance force in the process of moving the armature of the proposed release falls, and the prototype grows, which confirms the greater reliability of the operation of the proposed trip.

3. В режимах проведения тока и срабатывания электромагнитного расцепителя и возвращения якоря в исходное положение используется деформация нагреваемого и остываемого термоэлемента. 3. In the modes of conducting current and operating the electromagnetic release and returning the armature to its original position, deformation of the heated and cooled thermocouple is used.

На предлагаемый максимальный электромагнитный расцепитель разработаны чертежи, по которым выполнен его опытный образец и испытан на функционирование в однополюсном автоматическом выключателе. Drawings have been developed for the proposed maximum electromagnetic release, according to which a prototype is made and tested for operation in a single-pole circuit breaker.

Claims

The maximum electromagnetic current release of a circuit breaker containing a U-shaped yoke, a thermobimetallic element cantilever mounted on a current-carrying bracket and forming with it a current loop around a U-shaped yoke, and a L-shaped swivel armature with a shank and a spiral spring, one end of which is placed on U-shaped swivel anchor, compresses it in the opposite direction to the movement for actuation and fixes parallel to the thermo-bimetallic element with the ability to engage with the uncoupling with the lever of the switch mechanism and with the formation of working gaps with a U-shaped yoke and with the free end of the thermo-bimetallic element, characterized in that the spiral spring is installed between the L-shaped rotary armature and the thermo-bimetallic element so that the second end is placed on the thermo-bimetallic element and abuts against the free its end.