Швидкодіючий вимикач

Изобретение относится к автоматическим воздушным выключателям на низкое (до 1000В) и среднее (до 4000В) напряжение, обеспечивающим защиту электрических цепей, в том числе и цепей подвижного состава. Известен быстродействующий выключатель [1], содержащий в каждом полюсе прямоходовую систему подвижных контактов мостикового типа, на которых закреплены контакт-детали, неподвижные контакты с закрепленными на них контактдеталями, дугогасительные электроды подвижных и неподвижных контактов, дугогасительные камеры и датчик тока. В каждом полюсе для включения и отключения имеется два индукционно-динамических привода (использующие эффект Томсона). Индукционнодинамический привод отключения состоит из катушки и металлического диска и выполнен с возможностью воздействия через толкатель на подвижные контакты. Индукционно-динамический привод включения состоит также из катушки и металлического диска. Для блокировки подвижных контактов в разомкнутом состоянии в конструкции выключателя предусмотрен механизм блокировки, в котором фиксируется шток, соединенный с металлическим диском привода отключения. А диск привода включения выполнен с возможностью воздействия на механизм блокировки в сторону его разблокировки. Выключатель имеет также блок управления, включающий источник питания, логические электронные цепи внешнего оперирования выключателем и аварийного отключения от датчиков тока, а также конденсаторные батареи, используемые для питания приводов отключения и включения (блок защиты и управления с управляющими входами и выходами). В рассматриваемом аппарате - прототипе быстрое разведение контактов на полный раствор и установку на блокировку обеспечивается быстродействующим приводом отключения. Быстрое включение, в том числе и быстрое повторное включение в режиме АПВ, обеспечивается другим быстродействующим приводом меньшей мощности, который воздействует на механизм блокировки. Недостатки данной конструкции заключается в следующем. Для управления двумя индукционнодинамическими приводами необходимы две схемы управления, два коммутирующи х тиристора, две катушки и т. д. Это усложняет конструкцию, повышает расход материалов. Кроме того, обеспечение как аварийного, так и оперативного отключения быстродействующим индукционно-динамическим приводом, который с большой скоростью воздействует на контактную систему, не позволяет обеспечить достаточную механическую износостойкость, а значит, и высокий ресурс аппарата. В условиях повышенных механических воздействий (вибрации, ударов), что характерно, в частности, для электрооборудования подвижного состава, не исключена возможность самопроизвольной разблокировки механизма удержания контактов в разомкнутом состоянии. Это может приводить к ложным срабатываниям выключателя на включение, что снижает надежность и безопасность эксплуатации. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования быстродействующего выключателя, в котором за счет объединения некоторых элементов индукционно-динамических приводов включения и отключения обеспечивается компактность конструкции и снижение материалоемкости. Поставленная задача решается следующим образом. Быстродействующий выключатель содержит прямоходовую систему подвижных контактов мостикового типа с подвижными контакт-деталями, неподвижные контакты с закрепленными на них неподвижными контакт-деталями, дугогасительные электроды подвижных и неподвижных контактов, дугогасительные камеры, датчик тока, индукционно-динамический привод отключения, состоящий из катушки и металлического диска и выполненный с возможностью воздействия через толкатель на подвижные контакты, механизм блокировки контактов в разомкнутом положении, индукционно-динамический привод включения, состоящий из катушки и металлического диска, блок защиты и управления с управляющими входами и выходами, при этом к диску привода отключения с противоположной стороны от толкателя закреплен шток, выполненный с возможностью фиксации его в механизме блокировки в положении разомкнутых контактов, а диск привода включения выполнен с возможностью воздействия на механизм блокировки в сторону его разблокирования. Согласно изобретению индукционно-динамические приводы включения и отключения имеют общую катушк у, а диски приводов расположены с противоположных сторон указанной катушки. Именно за счет того, что приводы включения и отключения имеют общую катушк у, а диски расположены с противоположных сторон указанной катушки, обеспечивается уменьшение металлоемкости, габаритов выключателя. Действительно, наличие одной общей для двух приводов катушки вместо двух катушек каждого из двух приводов заметно снижает и материалоемкость, и габариты выключателя по сравнению с прототипом. На фиг.1 представлен выключатель в разрезе во включенном состоянии; на фиг.2 - выключатель в разомкнутом состоянии; на фиг.3 промежуточное положение контактов и узла блокировки при подаче сигнала на включение аппарата. Выключатель содержит прямоходовую контактную систему мостикового типа 1, в дальнейшем - мостиковый контакт 1, на котором расположены подвижные контакт-детали 2. Два неподвижных контакта 3, на которых закреплены неподвижные контакт-детали 4, электрически соединены подводящими зажимами выключателя 5. Дугогасительные электроды 6 подвижных мостиковых контактов 1 электрически соединены между собой и расположены в непосредственной близости от мостикового контакта 1, с которым электрически не соединены. Дугогасительные электроды 7 неподвижных контактов 3 электрически не соединены между собой, но каждый из них соединен электрически со своим неподвижным контактом 3. Дугогасительная система выключателя, кроме дугогасительных электродов, включает в себя дугогасительную камеру 8. Индукционно-динамический привод 9 отключения состоит из катушки 10, которая для удобства монтажа выполнена из двух секций, и соответственно двух якорей 12, выполненных в виде немагнитных дисков и механически соединенных между собой, а также толкателя 13. Ме ханизм блокировки 14 контактов в разомкнутом состоянии включает в себя шток 15, жестко соединенный с якорями (дисками) 12, защелки 16, которые закреплены на осях 17 и имеют возвратные пружины 18. Индукционно-динамический привод включения 19 состоит из катушки 10 и якорей 20, выполненных в виде дисков, расположенных возле каждой из секций катушки 10. Якоря 20 удерживаются возле катушки 10 с помощью возвратных пружин 11. Блок управления 22 включает в себя источник питания 23, логические электронные цепи внешнего оперирования и аварийного отключения 24, конденсаторные батареи 25 и датчик тока 26. Контактные нажатия контакт-деталей 2 осуществляется с помощью контактных пружин кручения 27, один из концов которых опирается об упор 28, а второй конец предназначен для воздействия на штыри 29 и 30, закрепленные в подвижном мостиковом контакте 1. Упор 28 используется также для ограничения хода мостикового контакта 1. Устройство работает следующим образом. В рабочем режиме (фиг.1) контакт-детали 2 и 4 замкнуты, по ним, также как и подвижному мостиковому контакту 1, по неподвижному контакту 3 и через датчик тока 26 протекает ток. До момента возникновения аварийного тока, пока ток в цепи меньше тока уставки датчика (в качестве последнего можно использовать геркон) сигнал и блок управления 22 не поступает. Катушка 10 обесточена, якорь 12 привода отключения и якорь 20 привода включения находится вблизи торцов секций катушки 10. Защелки 16 опираются на боковую поверхность штока 15. Конденсаторные батареи 25 через источник питания 23 заряжены и находятся в режиме подзарядки. При появлении аварийного тока происходит срабатывание датчика 26, сигнал от него поступает на блок управления 22. Последний вырабатывает управляющий сигнал на разряд конденсаторной батареи 25 на катушку 10 индукционно-динамического привода отключения 9 (фиг.2). В результате этого якорь 12 привода отключения быстро отбрасывается от катушки 10. Через толкатель 13 якорь 12 воздействует на мостиковый контакт 1, который начинает двигаться в сторону размыкания контактов 1 и 3. При движении мостиковый контакт 1 своими штырями (вначале 29, а затем 30) воздействует на контактные пружины 27 в сторону их закручивания. При этом усилия, действующие со стороны контактных пружин 27 на мостиковый контакт 1, уменьшаются по мере движения контактного мостика 1 в сторону упора 28. При такой падающей характеристике контактных нажатий обеспечивается быстрое движение мостикового контакта 1 вплоть до упора 28. После размыкания контакт-деталей 2 и 4 на них появляется электрическая дуга, которая затем переходит на дугогасительные электроды 6 подвижных контактов и дугогасительные электроды 7 неподвижных контактов. Двигатель по дугогасительным электродам 6 и 7, электрическая дуга входит в деионную решетку дугогасительной камеры 8 и там гаснет. В процессе движения якоря 12 и закрепленного на нем штока 15 защелка 16 механизма блокировки 14 вначале скользит по боковым поверхностям штока 15, В заключительной стадии движение защелки 16, как это и показано на фиг.2, становятся на упор в торцевую часть штока 15. В промежуточные между указанными стадиями перемещения защелок последние могут кратковременно отходить от штока после удара по ним якоря 20. Контактный мостик 1, двигаясь в сторону размыкания контактов, вначале ударяется об упор 28, а затем, под воздействием контактных пружин 27, начинает двигаться в сторону замыкания вплоть до встречи мостика 1 с толкателем 13. Таким образом, контакты аппарата после отключения аварийного тока остаются в разомкнутом состоянии и поэтому процесс аварийного отключения можно считать законченным. Аналогичным способом происходит процесс отключения и при оперативном отключении аппарата от внешнего сигнала. В этом случае управляющий сигнал на блок управления 22 поступает не отдатчика тока 26, от кнопки или другого управляющего элемента. Так как оперативное отключение происходит, как и аварийное, с большой скоростью, происходит заметный износ элементов контактной системы и привода, что снижает радиус аппарата в целом. Включение выключателя производится следующим образом. Исходное положение-аппарат отключен (фиг.2). При подаче от кнопки или другого управляющего элемента сигнала на включение он поступает на вход логических цепей 24 блока управления 22. Логические цепи 24 производят анализ степени заряда конденсаторных батарей 25 и при наличии необходимого уровня напряжения на них вырабатывают сигнал на разряд батарей на катушку 10 привода включения. Так как якорь 12 удален от катушки 10, он с ней не взаимодействует. С катушкой 10 взаимодействуют только якоря 20 привода включения 19. При своем движении от катушки 10 якорь 20 ударяет по защелкам 16, которые, поворачиваясь вокруг осей 17, выходят из зацепления со штоком 15 (фиг.2). В результате этого мостиковый контакт 1 под воздействием контактных пружин 27 начинает двигаться в сторону замыкания с неподвижными контактами 2. Одновременно перемещается толкатель 13 и якорь 12. При замыкании подвижных контакт-деталей 2 с подвижными контактами 4 якорь 12 занимает свое положение в непосредственной близости от торца катушки. Выключатель включен и подготовлен к процессу отключения. Таким образом, по сравнению с прототипом в заявляемом аппарате за счет использования в его конструкции одной общей катушки для индукционно-динамических приводов отключения и включения снижается материалоемкость и его габариты.