Автоматичний вимикач

1. Автоматичний вимикач, який містить корпус із кришкою, механізм вільного розчіплювання з рейкою, контактну систему з рухомим контактом і дугогасними камерами, тепловий і електромагнітний розчіплювачі максимального струму в кожному полюсі, при цьому тепловий розчіплювач електрично з'єднаний із електромагнітним, який електрично з'єднаний з рухомим контактом контактної системи гнучким струмопроводом, причому гнучкий струмопровід кожного полюса розділений на дві електрично паралельні частини, одна з яких жорстко закріплена з одним із розчіплювачів, а друга паралельна частина струмопроводу виконана у C2 2 83561 1 3 83561 явність шун та, що збільшує тепловідведення від закріпленого кінця біметалічної пластини, і веде до додаткової витрати електроенергії та, відповідно, до зменшення температури в закріпленому кінці біметалічної пластини, тобто порушується рівномірність нагрівання біметалічної пластини, а саме рівномірний розподіл температури за обсягом біметалічної пластини є оптимальним режимом її роботи за техніко-економічними показниками. Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого пристрою є автоматичний вимикач, що містить корпус з кришкою, ме ханізм вільного розчіплювання з рейкою, контактну систему з рухомим контактом і дугогасними камерами, тепловий і електромагнітний розчіплювач максимального струму в кожному полюсі, крім того, зазначений тепловий розчіплювач електрично з'єднаний із зазначеним електромагнітним, а електромагнітний розчіплювач електрично з'єднаний з рухомим контактом контактної системи гнучким струмопроводом, причому гнучкий струмопровід кожного полюса розділений на дві електрично паралельні частини, одна з яких жорстко закріплена з одним із зазначених розчіплювачів, а друга паралельна частина струмопро-вода виконана у формі пластини із сталі, уздовж якої жорстко кріпиться одним своїм кінцем термобіметалічна пластина теплового розчіплювача, вільний кінець термобіметалічної пластини знаходиться на одному рівні з кінцем пластини зі сталі, причому даний кінець пластини зі сталі з'єднаний з вільним кінцем термобіметалічної пластини теплового розчіплювача за допомогою першої із зазначених частин гнучкого стр умопроводу, довжина якої не менше припустимих теплових деформацій вільного кінця термобіметалічної пластини теплового розчіплювача і пластина зі сталі має однаковий переріз за всією довжиною [Патент РФ №2160941 название «Автоматический выключатель», Гавриленко А.М, Ломакин В.И, Терешин В.Н и др ., НОШ 73/48, 71/14, 71/16, Бюл.№35 от 20.12.2000]. Недоліком такого автоматичного вимикача є порушення рівномірності розподілу температури уздовж термобіметалічної пластини за рахунок підвищеного тепловідводу в її закріпленому кінці. Наслідком нерівномірного нагрівання термобіметалічної пластини, обумовленого різною тепловіддачею за її довжиною, є старіння найбільш нагріти х її ділянок, що знижує надійність спрацьовування і призводить до скорочення терміну служби, крім того призводить до збільшення довжини термобіметалічної пластини. В основу винаходу поставлено завдання створення такого автоматичного вимикача , в якому на грі вання термобімета лі чної п ластини теплово го розчіплювача максимально наближалося б до рівномірного і, відповідно, підвищувалася надійність його спрацьовування при неприпустимих стр умах перевантаження і збільшувався термін служби. Вирішення поставленого завдання досягається тим, що в автоматичному вимикачі, який містить корпус із кришкою, механізм вільного розчіплювання з рейкою, контактну систему з рухомим контактом і дугогасними камерами, тепловий і 4 електромагнітний розчіплювачі максимального струм у в кожному полюсі, крім того, зазначений тепловий розчіплювач електрично з'єднаний із зазначеним електромагнітним розчіплювачем, а електромагнітний розчіплювач електрчино з'єднаний з рухомим контактом контактної системи гнучким струмопроводом, причому гн учкий стр умопровід кожного полюса розділений на дві електрично паралельні частини, одна з яких жорстко закріплена з одним із зазначених розчіплювачей, а друга паралельна частина струмопроводу виконана у формі пластини зі сталі, уздовж якої жорстко кріпиться одним своїм кінцем термобіметалічна пластина теплового розчіплю-вача, вільний кінець термобіметалічної пластини знаходиться на одному рівні з кінцем пластини зі сталі, причому даний кінець пластини зі сталі з'єднаний з вільним кінцем термобіметалічної пластини теплового розчіплювачаза допомогою першої із зазначених частин гнучкого струмопроводу, довжина якої не менше припустимих теплових деформацій вільного кінця термобіметалічної пластини теплового розчіплювача, пластина зі сталі має неоднаковий переріз при однаковій товщині і тверде з'єднання пластин знаходиться на відстані 0,95 довжини термобіметалічної пластини з боку її вільного кінця. Ширина пластини зі сталі залежно від номінального струму автоматичного вимикача вибирається в межах від 0,875 до 1,625 ширини термобіметалічної пластини. Зона симетрично зменшеної ширини пластини зі сталі з боку вільного кінця термобіметалічної пластини залежно від значення номінального струму автоматичного вимикача починається від 0,4 до 0,6 і закінчується на відстані 1,05 довжини термобіметалічної пластини. Сутність винаходу полягає в тому, що виконання пластини зі сталі зі зменшеним перерізом з боку точки її твердого кріплення з термобіметаліч-ною пластиною теплового розчіплювача збільшує нагрівання термобіметалі-чної пластини в цій її частині і зменшує тепловідвід від неї за рахунок теплопровідності, що приводить до більш ефективного використання теплових деформацій термобіметалічної пластини і дає можливість зменшити товщину і до вжину термобіметалічної пластини. Зміна перерізу пластини зі сталі за її довжиною за рахунок зміни ширини при однаковій товщині дозволяє одержати різну екрануючу дію за довжиною пластини зі сталі, чим забезпечується відносно рівномірне нагрівання термобіметалічної пластини, підвищується надійність спрацьовування і зменшуються розміри термобіметалічної пластини. Початок зони звуженого перерізу пластини зі сталі від 0,4 до 0,6 довжини термобіметалічної пластини з боку її вільного кінця обумовлений значенням номінального струму автоматичного вимикача (0,4 - це для Ін = 31,5 А, а 0,6 - для Ін = 100А). Вибором товщини пластини зі сталі, її ширини в межах від 0,875 до 1,625 ширини термобіметалічної пластини забезпечується при однакових геометричних параметрах термобіметалічної пластини весь ряд номінальних струмів для автоматичних вимикачів низької напруги від 31,5А до 100А. 5 83561 На Фіг.1 показаний варіант пропонованого автоматичного вимикача з термобіметалічною пластиною теплового розчіплювача. На Фіг.2 показаний варіант теплового розчіплювача, а на Фіг.3 показані дві проекції пластини зі сталі. Автомати чний вимикач місти ть корпус 1 , в якому розміщений механізм вільного розчіплювання 2, контактна система 3, тепловий 4 і електромагнітний 5 розчіплювачі в кожному полюсі. Тепловий розчіплювач містить термобіметалічну пластину 6 і пластину зі сталі 7. Пластини 6 і 7 зварені між собою в точці 8 і пластина 6 розташована уздовж пластини 7. Вільні кінці пластин 6 і 7 розташовані на одному рівні. Струмопровід кожного полюса розділений на дві елек три чно паралельні частини . С тр умопро ві д 9 полюса приварений до вільного кінця пластини зі сталі 7. До вільного кінця термобі-металічної пластини 6 приварена частина 10 гнучкого стр умопроводу 9 у точці 11, що забезпечує пряме нагрівання струмом термобіметалічної пластини 6 і включена з нею послідовно. Причому частина 10 гнучкого струмопроводу 9 має довжину не менше припустимих теплови х де формацій вільного кінця термобіметалічно ї пластини 6. Пластина зі сталі 7 має однакову то вщин у зпластиною 6, але містить зону 12, що має симетрично зменшену ширину (зона симетрично зменшеного перерізу пластини зі сталі 7). У робочому положенні струм у тепловому розчіплювачі автоматичного вимикача протікає по двох паралельних гілках - пластині зі сталі 7 і термобіметалічнії пластині 6. Протікаючий у частині 10 гнучкого струмопроводу 9 струм проходить через термобіметалічну пластину 6 і нагріває її, викликаючи теплові деформації вигину, величина яких визначається значенням цього струму, обумовленим величиною струму навантаження і співвідношенням електричних опорів пластин 6 і 7. Оскільки геометричні розміри термобіметалічної пластини 6 для різних номінальних струмів І н автоматичного вимикача залишаються незмінними, то співвідношення опорів пластин 6 і 7 для різних номінальних струмів підбираються перерізом пластини зі сталі 7. Робоче положення автоматичного вимикача вертикальне, що відповідає тому, що пластини 6 і 7 теплового розчіплювача розташовуються горизонтально до землі, причому термобіметалічна пластина 6 знаходиться над пластиною зі сталі 7. Цим обумовлене додаткове 6 нагрівання термобіметалічної пластини 6 за рахунок конвекції від пластини зі сталі 7. Варіюючи шириною пластини зі сталі 7, можна змінювати нагрівання термобіметалічної пластини 6. Термобіметалічна пластина 6 розташована уздовж пластини зі сталі 7 активним шаром до неї, тому при її нагріванні вільний кінець термобіметалічної пластини 6 за рахунок її теплови х де формацій вигин у відходить від пластини зі сталі 7 у бік механізму вільного розчіплювання 2. Оскільки довжина частини 10 гнучкого струмопроводу не менше припустимих переміщень вільного кінця термобіметалічної пластини 6, то пластина зі сталі 7 не перешкоджає вигину термобіметалічної пластини 6. Тому термобіметалічна пластина 6 може бути виконана з більш тонкого термобіметалу. При неприпустимих струмах перевантаження теплові деформації вигину досягають величини, при якій вільний кінець термобіметалічної пластини 6 впливає на механізм вільного розчіплювання 2, що здійснює розмикання контактів контактної системи 3. При великих кратностях стр уму перевантаження спрацьовує електромагнітний розчіплювач стр уму 5. Нерівномірність розподілу температури за довжиною термобіметалічної пластини 6 обумовлена насамперед розходженням граничних умов для її кінців: тепловіддача з вільного кінця, загалом, невелика при реальних значеннях коефіцієнта тепловіддачі a » 6 ¸ 8 Ут/м 2.ДО, навпаки, з боку закріпленого кінця відбувається інтенсивне відведення тепла в стр умовідвідну сталеву пластин у, що електрино з'єднана послідовно з електромагнітним розчіп-лювачем 5 і знаходиться в гарному тепловому контакті з термобіметалічною пластиною 6, яка має високу теплопровідність ( l =25Ут/м 2.К). Таким чином, виконання пластини зі сталі неоднакового перерізу і розташування зони зменшеного перерізу в місці твердого кріплення пластин дозволило збільшити температуру нагрівання термобіметалічної пластини в місці її твердого кріплення, наблизивши її розподіл за довжиною термобіметалічної пластини до рівномірного. Це привело до збільшення теплових деформацій термобіметалічно ї пластини, що дозволило зменши ти її до вжину на 33% і підвищити надійність спрацьовування автоматичного вимикача. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 83561 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601