Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей

Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Sco v» . г,,» и

1 тона .о- -х,,с-с-, п би о-, »,1

1н1 5565I3

Союз Советских

Социалистически»

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.04.75 (21) 2129955/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опуоликовано 30.04.77. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 23.05.77 (51) М, Кл. Н 01Н 1/50

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621,316.54 (088.8) по аелам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

О. Б. Брон, В, И. Гусев, H. Г. Мясникова, В. Л. Беляев и В. П. Горенышев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ КОНТАКТНЫХ

СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области электротехники и используется при разработке и исследовании автоматических выключателей, предназначенных для включения больших токов короткого замыкания.

Разработка автоматических выключателей вообще и предназначенных для включения больших токов короткого замыкания, в частности сопряжена с большим объемом испытаний, имеющих целью установить наивыгоднейшие для заданных условий размеры и форму контактных систем, а также выбрать наиболее подходящие для них материалы и в последующем контролировать их качество.

Обычно эти исследования проводятся на опытных конструкциях аппаратов. В этих случаях, однако, не представляется возможным провести достаточное количество опытов, изза сложности и высокой стоимости.

Для исследований применяют специальные испытательные устройства, позволяющие исследователь в деталях процессы, происходящие в контактных системах при включении больших токов. Известно устройство, состоящее из неподвижного контакта, жестко закрепленного на основании, и подвижного контакта, установленного на стойке против неподвижного. Подвижной контакт может перемещаться прямолинейно в осевом направлении. В разомкнутом состоянии подвижной контакт удерживается электромагнитной защелкой. Процесс включения осуществляется путем отключения тока возбуждения электромагнита пли освобождения защелки. Под5 вижная система устройства движется под действием сжатой пружины и собственного веса системы. Измерение усилий сваривания контактов после включения осуществляется через рычаг подвижного контакта. Устройство по10 зволяет исследовать процесс включения при различной скорости контактов и измерять усилия свариванпя, однако в нем не предусмотрено устройство для компенсации электродинамических сил отброса контактов и поэто15 м»у Hc UIQHi T obITb HcIIO Hh3082H B IIpH Hcc lepoванин процесса включения контактами токов свыше 1500 а.

Наличие только сжатой пружины не позволяет создавать предварительного импульса

20 силы и получить больших скоростей включения прн малых растворах контактов. Здесь всегда движение контактов практически имеет постоянное ускорение и начинается со скорости, равной нулю.

25 Наиболее близким к изобретеншо является устройство для исследования включающей способности электрических контактов, состоящее из неподвижного контакта, расположенного на тензометрическом датчике давления, З0 и подвижного контакта, закрепленного на од556513 компенсатором 6 электродинамических сил, подвижная часть которого сидит на шарнирном контакте 7. Подвижной контакт, проходящий через корпус 8 аппарата соединительным стержнем 9 соединен с наковальней 10, имеющей упругий элемент. Токоподвод осу60 б5 ном из плеч электромагнитного компенсатора динамических сил в контактах. Подвижная система удерживается в р азомкнутом положении при помощи электромагнитной защелки, которая освобождается при подаче тока в электромагнит. Движение подвижной системы осуществляется под действием груза. Для измерения сил сваривания контактов предусмотрен динамометр.

Наличие регулируемого электромагнитного компенсатора расширяет возможные пределы измерения токов и приближает условия их проведения к тому, что имеет место в автоматических выключателях. Устройство позволяет изменять массу подвижной системы и вли- 15 яет тем самым на ее скорость, однако использование груза как движущей силы не позволяет получать больших скоростей контактов при малом растворе между ними. Это происходит потому, что движение под действием 20 силы тяжести является равномерно ускоренным, начинается со скорости, равной нулю, и малом расстоянии, и к моменту соприкосновения контактов не может достигнуть требуемой для включения больших токов величины. 25

Кроме того, устройство не позволяет подбирать для заданных условий оптимальные значения параметров, обусловливающих устранение вибрации контактов.

Цель изобретения — определение оптималь- 30 ных для заданных условий масс подвижной системы скоростей включения и предотвращение вибрации контактов.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве подвижной контакт снабжен фик- 35 сатором разомкнутого положения, включающей пружиной и наковальней и соединен стержнем с наковальней через упругую прокладку, воспринимающую удар подвижного массивного якоря со спусковым механизмом, 40 перемещаемый пружиной в сторону подвижного контакта.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены кривые зависимости скорости контакта от пройденного 45 пути (U< — зависимость скорости от пути при движении контакта под действием только включающей пружины, U2 — то же, под действием удара и включающей пружины); на фиг. 3 представлено устройство в подготови- 50 тельном для включения положении; на фиг.

4 — то же, во включенном положении.

Устройство содержит подвижной контакт 1 и неподвижный контакт 2, включение которого происходит за счет включающей пружины 55

3 и якоря 4, наносящего удар в направлении движения контакта 2.

Подвижной контакт 2 удерживается в своем положении фиксатором 5, он соединен с

4 ществляется через выводные зажимы 11.

Ударный якорь 4 установлен в направляющих 12 и приводится в действие пружинами 13, Устройство снабжено защелками 14 и 15 и спусковым механизмом, включающим в себя электромагнит 16, якорь 17 электромагнита, шарнирную опору 18 и выключатель 19.

Устройство работает следующим образом.

В начале процесса включения напряжение подведено к зажимам 11, контакты 1 и 2 разомкнуты, и ток через всю систему не протекает. Сжатая пружина 3 стремится переместить подвижной контакт 2 в сторону неподвижного, однако этому препятствует фиксатор 5. Ударный якорь 4 оттянут и удерживается в этом положении защелками 14 и 15 спускового механизма. Фиксатор 5 не срабатывает под действием пружины 3, так как создаваемые ею силы для этого недостаточны. Силы фиксации должны превосходить силы натяжения, создаваемые пружиной 3.

Удар вызывает появление очень больших (теоретически бесконечных) сил. Они значительно превосходят силы фиксации и вызывают срабатывание фильтра.

Конец подвижной части компенсатора 6 (фиг. 3 и 4) заканчивается шарниром, который входит в углубление фиксатора 5. Для того чтобы шарик мог выкатиться из углубления, ему нужно сжать пружину, находящуюся внутри фиксатора. Однако эта пружина подобрана так, что она легко противостоит действию пружины 3 и фиксирует разомкнутое положение подвижной контактной системы. Удар IIo подвижной системе создает составляющую силы, сжимающую эту пружину и освобождающую подвижную контактную систему. В устройстве могут быть использованы и другие известные механические и магнитные системы фиксаторов.

Для срабатывания устройства включается выключатель 19, подающий напряжение на электромагнит 16 спускового механизма.

Якорь 17 этого механизма притягивается к сердечнику. Защелки 14 и 15 освобождаются, ударный якорь 4 под действием натяжных пружин начинает двигаться по направляющим 12 и ударяет по наковальне 10, имеющей упругую прокладку. От этого удара освобождается фиксатор 5, и подвижной контакт 2 двигается со скоростью, сообщенной ему ударом якоря и пружины 3. его скорость в момент соприкосновения с неподвижным контактом 1 достигает большой величины. После удара благодаря наличию упругой прокладки 10 ударный якорь 4 движется вместе со всей подвижной системой. (На фиг. 4 показано положение этой системы в момент соприкосновения контактов 1 и 2) .

Процесс включения представляет собой переход контактного соединения от положения, когда контакты разомкнуты и сопротивление существующего между ними промежутка равно бесконечности к положению, когда контакты замкнуты и их сопротивление ста556513 новится весьма малым. Этот процесс происходим не мгновенно, а длится некоторый, хотя и малый промежуток времени 4. Выделяющаяся в этот промежуток времени энергия идет на нагревание контактов, их сваривание или выгорание. Для предотвращения этихявлений необходимо ускорять процесс включения, т. е. сокращать промежуток времени ь, увеличивая скорость контактов при включении.

В устройстве предусмотрена возможность изменения в широких пределах скорости контактов при включении. Достигается это изменением натяжения пружин 13 и их длины, а также расстояния между начальным положением ударного якоря 4 и упругой прокладкой

10. Существенную роль здесь играет и возможность изменения массы ударного якоря 4.

Когда контакты в процессе включения приближаются друг к другу и расстояние между ними уже мало, может пройти пробой межконтактного промежутка. Это приводит к значительному газовыделению. Между контактами начинают действовать отбрасывающие силы Р, которые могут воспрепятствовать включению.

Для предотвращения этого явления необходимо, чтобы количество движения mv подвижной контактной системы было больше импульса Pt, создаваемого отбрасывающими силами.

В устройстве предусмотрена возможность изменения в широких пределах массы т ударного якоря 4 и скорости подвижной системы

v (путем изменения натяжения пружин 13).

С увеличением скорости контактов возникает опасность их отброса в результате вибрации. Это может привести к свариванию или выгоранию контактов, поэтому наряду с мерами по повышению скорости контактов необходимы мероприятия, предотвращающие их размыкание в результате вибрации. В устройстве это достигается тем, что после удара ударный якорь 4 и подвижная контактная система движутся совместно. Изменения соотношения масс этих двух частей устройства позволяют в широких пределах изменять величину сил, препятствующих отбросу контактов в результате вибрации. Подбором этих масс можно осуществить такое положение, когда после удара с неподвижный контакт 1 подвижной контакт 2 остается на месте, а отскакивает ударный якорь 4.

Отброс контактов прп включении больших токов может произойти в результате электродинампческих сил, возникающих в местах nepех схода тока и из одного контакта в другой.

Это также может привести к сварпванию или

BbII оранию контактов. Чтобы избежать этого, используют так называемые электродинамические компенсаторы, основанные на взаимном отталкивании двух противоположно направленных токов. Расчет таких компенсатоов затруднен. Здесь приходится обращаться к эксперименту. В устроистве имеется так " ой компенсатор б, в котором можно изменять длину, конфигурацию сечения и другие параметры, определяющие величину тех сил, которые препятствуют электродинамическому отб осу контактов. С этой целью подвижная часть компенсатора, сидящая на шарнирном контакте 7, может легко сменяться, à сам шарнирный контакт перемещаться.

Существенное влияние на работу контактной системы оказывает выбор материала контактов. Он может быть сделан только на основании испытания. В этих целях в предлагаемом устройстве предусмотрена возможность напайки на контакты 1 и 2 пластин нз испытываемых материалов.

Вся работа устройства сопровождается осциллографированием токов и напряжений, а также записью скоростей движения частей установки при помощи отдельно стоящих приборов вслоснметров.

Формула изобретения

Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей, предназначенных для включения больших токов, содержащее подвижной и неподвижный контакты и петлевой компенсатор сил электродинампческого отброса контактов, о т л и ч а ющ е с с я тем, что, с целью определения опти45 мальных масс подвижной системы, скоростей включения и предотвращения вибрации контактов, подвижной контакт снабжен фиксатором разомкнутого положения, включающей пружиной и наковальней и соединен стержнем

50 с наковальней через упругую прокладку, на которую воздействует ударный якорь со спусковым механизмом, перемещаемый пружинамп в сторону подвижного контакта.

556513

Составитель В. Попова

Редактор С. Заика

Техред 3. Тарасова

Корректоры: И. Позняковская и Е. Хмелева

Заказ 996/12 Изд. № 389 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5 ипография, пр. Сапунова, 2