PL195938B1 - Wyłącznik elektryczny ze ślizgowym zespołem styków - Google Patents

Abstract

1. Wylacznik elektryczny ze slizgowym zespolem sty- ków, zawierajacy staly zespól styków i ruchomy zespól styków, przy czym staly zespól styków zawiera przynajmniej jedna pare oddalonych od siebie nawzajem styków stalych, z których kazdy ma pomocnicza czesc stykowa i glówna czesc stykowa, a ruchomy zespól styków zawiera przy- najmniej jeden pomocniczy element stykowy i glówny ele- ment stykowy, z których kazdy, kiedy wylacznik jest zamy- kany, styka sie, pod wstepnym naciskiem mechanicznym, z powierzchnia czesci stanowiacej styk pomocniczy i z po- wierzchnia czesci stanowiacej styk glówny pary styków stalych, i mostkuje odstep miedzy zewnetrznymi zwróco- nymi ku sobie nawzajem krawedziami ich konców, a ponad- to kiedy wylacznik jest zamykany glówny element stykowy realizuje styk mechaniczny i elektryczny z glówna czescia stykowa styków stalych dopiero po przebyciu przez pomoc- niczy element stykowy pewnej drogi po powierzchni po- mocniczej czesci stykowej styków stalych po wejsciu w kontakt pomocniczego elementu stykowego i pomocniczej czesci stykowej styków stalych, znamienny tym, ze ta droga przebyta przez pomocniczy element stykowy (11, 12) po powierzchni pomocniczej czesci stykowej (7, 8) styków stalych (1, 2) jest co najmniej równa grubosci co najmniej jednego pomocniczego elementu stykowego (11, 12), zas pomocnicza czesc stykowa (7, 8) styku stalego (1, 2) jest zwezona w miejscu przewezenia (17) do ksztaltu litery L, i swobodny koniec pomocniczej czesci stykowej (7, 8)……. PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyłącznik elektryczny ze ślizgowym zespołem styków.

Znany jest wyłącznik elektryczny ze ślizgowym zespołem styków zawierający stały zespół styków i ruchomy zespół styków. Stały zespół styków zawiera przynajmniej jedną parę rozsuniętych na pewną odległość styków stałych, która ma pomocniczą część stykową i główną część stykową. Ruchomy zespół styków zawiera przynajmniej jeden pomocniczy element stykowy i główny element stykowy, które, kiedy wyłącznik jest zamknięty, stykają się, pod wstępnym naciskiem mechanicznym, odpowiednio, z powierzchnią części stanowiącej styk pomocniczy i z powierzchnią części stanowiącej styk główny pary styków stałych, i mostkują odstęp między zewnętrznymi zwróconymi do siebie krawędziami ich końców, przy czym dobrane są różne ich właściwości, powodujące, że przy zamykaniu wyłącznika pomocniczy element stykowy i główny element stykowy wchodzą mniej więcej równocześnie w kontakt z pomocniczą i z główną częścią stykową pary styków stałych.

Wyłącznik tego typu przedstawiono w patencie europejskim 0 281 622. Pomocniczy element stykowy, zwany jest również zestykiem opalnym, a główny element stykowy może stanowić styki ślizgowe, które przy zamykaniu wyłącznika wślizgują się po stykach stałych w swoje położenie końcowe, inaczej mówiąc położenie, w którym wyłącznik jest całkowicie zamknięty. Do zamykania dużych prądów zwarciowych, na przykład powyżej 30 kA stosuje się zwykle styki rolkowe, lecz możliwe jest również stosowanie styków nożowych. Jednak w tym przypadku stosowanie rolek zapewnia możliwość budowania mechanizmów lżejszych. W zasadzie konieczne jest wykonywanie jako styków rolkowych tylko pomocniczych elementów stykowych. W patencie europejskim 0 281 622 przedstawiono wyłącznik, który nadaje się do wykorzystania zwłaszcza jako wyłącznik prądowy. Ten wyłącznik prądowy zaopatrzony jest w styki rolkowe, przy czym wszystkie rolki stykowe w zespole styków rolkowych mają tę samą średnicę, lecz każda para ma inną długość. Dwie najkrótsze rolki znajdują się najbliżej styków stałych, podczas gdy rolki najdłuższe są odsunięte najdalej od styków stałych. Styki stałe mają konstrukcję stopniowaną na tych krawędziach, które zwrócone są do rolek stykowych, przy czym wysokość każdego stopnia odpowiada różnicy długości rolek stykowych. Odległości między przeciwległymi stopniami są większe od odpowiednich wymiarów wzdłużnych rolek stykowych, tak że w położeniu otwarcia wyłącznika w każdym punkcie między ruchomymi rolkami stykowymi a stykami stałymi występuje pewna przerwa powietrzna. W położeniu otwarcia, ruchome styki toczne są zatem oddzielone od styków stałych. W celu przestawienia wyłącznika w położenie zamknięcia, rolki stykowe zostają przemieszczone w stronę styków stałych, po czym rolki stykowe wchodzą bardziej lub mniej równocześnie w kontakt z parą styków stałych, a następnie toczą się przy wstępnym docisku sprężystym, po powierzchni pary styków stałych. W położeniu zamknięcia, rolki stykowe zatem są w kontakcie, pod działaniem mechanicznego naprężenia wstępnego, z powierzchnią pary styków stałych, i łączą zewnętrzne końce tych styków stałych, zwrócone ku sobie nawzajem. Trwałość znanego wyłącznika prądowego zwiększa się przez zastosowanie pary styków rolkowych, które możliwie równocześnie przy otwieraniu przerywają kontakt ze stykami stałymi.

Z dokumentu FR-A-2638017 znany jest wyłącznik ze stałym zespołem styków i ruchomym zespołem styków. Stały zespół styków zawiera przynajmniej jedną parę rozmieszczonych w pewnej odległości od siebie styków stałych, z których każdy ma pomocniczą część stykową i główną część stykową. Ruchomy zespół styków zawiera przynajmniej jeden pomocniczy element stykowy i główny element stykowy, które, kiedy wyłącznik nie jest zamknięty, pozostają w kontakcie pod wstępnym naprężeniem mechanicznym, z powierzchnią pomocniczej części stykowej pary styków stałych, i zwrócone do siebie przechodzą na odległości między swobodnymi ich krawędziami łącząc je mostkowo. Ten znany wyłącznik jest zamykany i otwierany w trzech fazach. W tym celu stosowana jest pierwsza para ruchomych styków nożowych i druga para ruchomych styków nożowych, z którymi połączony jest pierwszy zespół styków głównych i drugi zespół styków głównych ze stykami pomocniczymi. Podczas operacji otwierania najpierw dochodzą do styku ze sobą nawzajem styki ruchome i stałe styki pomocnicze, po czym następuje zetknięcie się pierwszego zespołu ruchomych styków głównych z odpowiadającymi im stykami stałymi a na koniec może nastąpić zetknięcie się drugiego zespołu ruchomych styków głównych z odpowiednimi stałymi stykami głównymi. Kiedy dochodzi do zetknięcia pierwszego zespołu ruchomych styków głównych z odpowiadającymi im stałymi stykami głównymi, zapewnia się niewielką odległość między drugimi ruchomymi stykami głównymi a drugim stałym stykiem głównym. W dokumencie FR-A-2638017 niewielka odległość między stykiem pomocniczym a jednym z zespołów styków głównych nie jest ujawniona ani wyraźnie wyszczególniona. Jednak z figur do dokumentu

PL 195 938 B1

FR-A-2638017 można wywnioskować, że kiedy wyłącznik jest zamknięty, główny element stykowy wchodzi w kontakt mechaniczny i elektryczny z główną częścią stykową styków stałych dopiero po przebyciu przez pomocniczy element stykowy pewnej drogi po powierzchni pomocniczej części stykowej styków stałych.

Wyłącznik elektryczny ze ślizgowym zespołem styków, zawierający stały zespół styków i ruchomy zespół styków, przy czym stały zespół styków zawiera przynajmniej jedną parę oddalonych od siebie nawzajem styków stałych, z których każdy ma pomocniczą część stykową i główną część stykową, a ruchomy zespół styków zawiera przynajmniej jeden pomocniczy element stykowy i główny element stykowy, z których każdy, kiedy wyłącznik jest zamykany, styka się, pod wstępnym naciskiem mechanicznym, z powierzchnią części stanowiącej styk pomocniczy i z powierzchnią części stanowiącej styk główny pary styków stałych, i mostkuje odstęp między zewnętrznymi zwróconymi ku sobie nawzajem krawędziami ich końców, a ponadto kiedy wyłącznik jest zamykany główny element stykowy realizuje styk mechaniczny i elektryczny z główną częścią stykową styków stałych dopiero po przebyciu przez pomocniczy element stykowy pewnej drogi po powierzchni pomocniczej części stykowej styków stałych po wejściu w kontakt pomocniczego elementu stykowego i pomocniczej części stykowej styków stałych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ta droga przebyta przez pomocniczy element stykowy po powierzchni pomocniczej części stykowej styków stałych jest co najmniej równa grubości co najmniej jednego pomocniczego elementu stykowego, zaś pomocnicza część stykowa styku stałego jest zwężona w miejscu przewężenia do kształtu litery L, i swobodny koniec pomocniczej części stykowej wystaje w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego przy zamykaniu, i tworzy bieżnię dla pomocniczego elementu stykowego, przy czym na swobodnym końcu pomocniczej części stykowej ukształtowany jest występ, i ten występ odstaje od bieżni w kierunku na zewnątrz wolnej przestrzeni między stykami stałymi, zaś swobodny koniec pomocniczego elementu stykowego jest oddalony od występu przy zamkniętym wyłączniku.

Korzystnie ruchomy główny element stykowy i ruchomy pomocniczy element stykowy są zintegrowane w jeden styk.

Korzystnie główne części stykowe styków stałych są umieszczone w pierwszej płaszczyźnie, a pomocnicze części stykowe styków stałych są umieszczone w drugiej płaszczyźnie oddalonej od pierwszej płaszczyzny i równoległej do pierwszej płaszczyzny, przy czym płaszczyzna przemieszczania się głównego elementu stykowego jest równoległa do pierwszej płaszczyzny i oddalona od pierwszej płaszczyzny, a płaszczyzna przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego jest równoległa do drugiej płaszczyzny i oddalona od drugiej płaszczyzny.

Korzystnie główne części stykowe styków stałych i pomocnicze części stykowe styków stałych są umieszczone w jednej płaszczyźnie, a płaszczyzny przemieszczania się głównych elementów stykowych i pomocniczych elementów stykowych biegną równolegle do płaszczyzny głównych części stykowych i pomocniczych części stykowych styków stałych i są oddalone od tej płaszczyzny, przy czym długości pomocniczych elementów stykowych i głównych elementów stykowych różnią się od siebie w kierunku łączenia mostkowego a odstęp styków stałych w kierunku łączenia zmniejsza się stopniowo, zaś między pomocniczą częścią stykową a główną częścią stykową styków stałych wykonana jest szczelina.

Korzystnie szczelina rozszerza się przechodząc w przerwę między stykami stałymi, która ma być zwarta mostkowo.

Korzystnie szczelina biegnie pod kątem, względem kierunku przemieszczania się zespołu styków ruchomych złożonego z głównych elementów stykowych i pomocniczych elementów stykowych.

Korzystnie odległość, na której szczelina rozszerza się w kierunku linii środkowej styku stałego jest co najmniej równa wymiarowi obszaru stykowego, w kierunku tej linii środkowej, torów ruchu pomocniczego elementu stykowego i pomocniczej części stykowej styku stałego podczas zamykania.

Korzystnie odcinek szczeliny sąsiadujący z przerwą między stykami stałymi ma kształt segmentu zakrzywionego.

Korzystnie za odcinkiem ukształtowanym w postaci zakrzywionego segmentu znajduje się odcinek prosty, biegnący skośnie w stosunku do linii środkowej styku stałego.

Korzystnie swobodny koniec pomocniczego elementu stykowego wystaje poza bieżnię utworzoną przez swobodny koniec pomocniczej części stykowej i przy zamkniętym wyłączniku jest oddalony od występu.

PL 195 938 B1

Korzystnie odległość między wolnym końcem pomocniczego elementu stykowego a występem w obszarze pokrywania się powiększa się w kierunku strony zewnętrznej.

Korzystnie pomocniczy element stykowy jest sfazowany na końcach w obszarze pokrywania się pomocniczego elementu stykowego i występu.

Korzystnie pomocniczy element stykowy jest zaokrąglony na końcach w obszarze pokrywania się pomocniczego elementu stykowego i występu.

Korzystnie występ zwęża się w kierunku strony swojego swobodnego końca.

Wyłącznik według wynalazku charakteryzuje się większą trwałością czasową niż wyłączniki znane ze stanu techniki bez konieczności stosowania dodatkowych styków.

Droga przebyta przez pomocniczy element stykowy po powierzchni pomocniczej części stykowej styków stałych jest co najmniej równa grubości co najmniej jednego pomocniczego elementu stykowego. Ta przebyta droga wynosi przynajmniej 2mm.

W dokumentach stanowiących stan techniki, a w szczególności w dokumencie FR-A-2638017 nie podano absolutnie żadnej wskazówki, że minimalna odległość wyprzedzania przez styk pomocniczy ma znaczenie zasadnicze przy zamykaniu wyłącznika, i absolutnie nie wymieniono odległości minimalnej 2 mm. Ta miara znanego samego w sobie wyprzedzenia jest wykorzystywana przede wszystkim do zapobieżenia wypalaniu styku przy otwieraniu wyłącznika. Dzięki rozpoznaniu i wykorzystaniu celowości stosowania odległości minimalnej 2 mm można zwiększyć trwałość wyłącznika bez wprowadzania dodatkowych styków. W wyłączniku według FR-A-2638017 potrzebne są dwa zespoły styków głównych. W niniejszym dokumencie wskazano, że wyłącznik według niniejszego wynalazku nadaje się do zamykania przy bardzo dużych prądach zwarciowych. W tych warunkach jest szczególne ważne spełnienie wspomnianego powyżej wymagania odległości minimalnej, ponieważ właśnie w tych okolicznościach długiego czasu drgań jest koniecznie wzięcie ich pod uwagę.

Przy wspomnianej powyżej odległości wynoszącej 2 mm osiąga się wyraźne oddzielenie czasu wejścia w kontakt pomocniczego, ruchomego elementu stykowego ze stykami stałymi, od czasu kiedy w kontakt ze stykami stałymi wchodzi główny element stykowy. Wszystkie operacje przełączające są obecnie, jak dotąd, realizowane przez pomocniczy element stykowy, a nie przez główny element stykowy, i wszystkie zjawiska występujące przy zamykaniu i otwieraniu zachodzą tylko na pomocniczym elemencie stykowym i przyporządkowanej do niego pomocniczej części stykowej styków stałych. Konsekwencją tego jest to, że narażany na uszkadzanie jest pomocniczy element stykowy, natomiast główny element stykowy pozostaje nieuszkodzony. Ponieważ główny element stykowy przepuszcza główną część prądu, to jest bardzo ważne, aby ten element pozostawał nieuszkodzony, nawet przy włączaniu prądu zwarciowego. Nieuszkadzanie głównego elementu stykowego wtedy również przyczynia się znacznie do zwiększenia trwałości wyłącznika. Zjawisko wyłączania wyłącznie za pomocą zestyków opalnych a nie za pomocą styków głównych jest już od pewnego czasu znane z techniki komutacji w energetyce. Jednakowoż w tym ostatnim przypadku chodzi nie o zestyki „ślizgowe” lecz o zestyki „dociskowe”, a więc produkowane całkiem inne wykonanie, z innymi związanymi z nim problemami. W przypadku proponowanej konstrukcji styku, przy zwarciu styki powstającymi siłami elektromagnetycznymi są dociskane nawzajem do siebie. W przypadku styków dociskanych te siły oddziałują zmniejszając docisk styku.

Wyłącznik według niniejszego wynalazku szczególnie jest odpowiedni jako wyłącznik obciążenia, który zwykle włączony jest szeregowo z bezpiecznikiem topikowym w celu wyłączania i ograniczania prądu zwarciowego, a zwłaszcza włączany jest szeregowo z urządzeniem do wyłączania prądowego i/lub urządzeniem do ograniczania prądu. Główny element stykowy według niniejszego wynalazku łączy się dopiero, kiedy prąd zwarciowy został odcięty lub ograniczony.

W pierwszej odmianie wykonania ruchome styki główne i pomocnicze są zintegrowane w jeden styk.

W drugiej odmianie wykonania główne części stykowe styków stałych są umieszczone w pierwszej płaszczyźnie, a pomocnicze części stykowe styków stałych są umieszczone w drugiej płaszczyźnie, znajdującej się w pewnej odległości i równoległej względem pierwszej płaszczyzny, i że płaszczyzna przemieszczania się głównego elementu stykowego jest równoległa do pierwszej płaszczyzny, w niewielkiej od niej odległości, a płaszczyzna przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego jest równoległa do drugiej płaszczyzny i znajduje się w niewielkiej od niej odległości.

W trzeciej odmianie wykonania główne części stykowe styków stałych i pomocnicze części stykowe styków stałych są umieszczone w jednej płaszczyźnie, a płaszczyzny przemieszczania się głównych elementów stykowych pomocniczych elementów stykowych się pokrywają, przy czym te

PL 195 938 B1 płaszczyzny odpowiadają płaszczyźnie głównych i pomocniczych części stykowych styków stałych, i przy czym długości elementów stykowych pomocniczych i głównych różnią się od siebie w kierunku łączenia mostkowego a odstęp styków stałych w kierunku łączenia zmniejsza się stopniowo.

Możliwe jest zastosowanie większej liczby pomocniczych elementów stykowych, jednego za płaszczyzną, a innego na płaszczyźnie przemieszczania się, przy wielu stopniach styków stałych, przy czym pomocnicze elementy stykowe realizują kontakt prawie równocześnie z przyporządkowanymi do nich pomocniczymi częściami stykowymi styków stałych przy zwieraniu wyłącznika, w celu rozprowadzenia prądu po pomocniczych elementach stykowych na początku realizacji kontaktu.

W patencie europejskim 0281 622 stwierdzono, że zmniejszenie sił odpychających podczas operacji zamykania (siły odpychające są siłami elektromagnetycznymi powstającymi przy przepływie dużego prądu między dwoma stykami wchodzącymi we wzajemny kontakt) osiąga się przez zastosowanie styków rolkowych. Siły odpychające wchodzące w grę w niniejszym opisie są siłami występującymi jako prostopadłe do powierzchni styku stałego. Inną powstającą siłą jest siła repulsyjna. W zasadzie siła repulsyjna ma to samo podłoże fizyczne, lecz jest skierowana równolegle do powierzchni styku stałego. Według niniejszego wynalazku wykorzystuje się fakt, że siły odpychające zmniejszają się przy większej liczbie styków równoległych, lecz tylko jeżeli styki są całkowicie sprzężone, na przykład przy przepływie prądów zwarciowych. Siły repulsyjne natomiast występują tylko przy zamykaniu wyłącznika, w wyniku czego układ mechaniczny musi mieć konstrukcję cięższą, niż to konieczne. W dalszym rozwinięciu drugiej odmiany wykonania siła repulsyjna przy zamykaniu wyłącznika jest zmniejszona przez wykonanie szczeliny między pomocniczą częścią stykową a główną częścią stykową styków stałych.

Przez wykonanie szczeliny w stykach stałych oddziałuje się na przebieg drogi prądu w taki sposób, że zmniejsza się część drogi prądu biegnąca równolegle do kierunku przemieszczania się ruchomych pomocniczych elementów stykowych w pomocniczej części stykowej styków stałych. To zmniejszenie długości daje w wyniku zmniejszenie siły repulsyjnej, ważne zwłaszcza przy zamykaniu na zwarcie, a osiągnięcie jakiegokolwiek zmniejszenia siły repulsyjnej przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie ciężaru mechaniki, które jest z wielu względów pożądane.

Należy zaznaczyć, że w niemieckim zgłoszeniu patentowym DE 32 23 654 A1w stałym styku wykonuje się wgłębienie, lecz to wgłębienie nie przechodzi przez całą grubość styku stałego, a zatem nie działa, jak szczelina według niniejszego wynalazku.

Ponadto, należy zaznaczyć, że sama szczelina w styku stałym jako taka jest znana z patentu niemieckiego DE 3 504 605 C2, lecz funkcją tej szczeliny jest wydłużenie łuku przy otwieraniu wyłącznika, i nie może ona zmniejszać siły repulsyjnej styków ruchomych.

W jednej z odmian wykonania wynalazku pomocnicza część stykowa styku stałego jest zwężona do kształtu litery „L”, przy czym swobodny, zewnętrzny koniec odgałęzienia odchodzi w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania się przy zamykaniu ruchomego pomocniczego elementu stykowego i tworzy bieżnię elementu. Korzystne jest, jeżeli na zewnętrznym końcu odgałęzienia kształtowany jest występ, który odchodzi od tej bieżni w kierunku na zewnątrz od swobodnej przestrzeni między stykami stałymi, przy czym zewnętrzny koniec ruchomego pomocniczego elementu stykowego nie wchodzi w kontakt z występem przy zamknięciu wyłącznika.

Zaletą stosowania tego występu jest to, że podstawa łuku powstającego przy otwieraniu wyłącznika przemieszcza się szybko w stronę zarówno punktu ruchomego elementu styku pomocniczego, jak i punktu wystawania, w wyniku czego wszelkie ewentualne uszkodzenia wystąpią w tym miejscu. Te dwie narażone na uszkodzenie części jednakowoż nie wchodzą w kontakt ze sobą nawzajem, i z innymi częściami stykowymi przy zamykaniu wyłącznika, co oznacza, że charakterystyki zamykania i otwierania, jak również charakterystyki przenoszenia prądu również nie ulegają zmianie w wyniku jakiegoś uszkodzenia działaniem łuku, dzięki czemu zwiększa się trwałość urządzenia. Gdyby występu nie było, łuk mógłby uszkodzić wznoszące się krawędzie styku, co ma ujemny wpływ na charakterystyki zamykania. To ujemne oddziaływanie obserwuje się, zwłaszcza przy zamykaniu na zwarcie, i w tym przypadku znacznie może się pogarszać trwałość wyłącznika.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku perspektywicznym przykład wykonania wyłącznika według niniejszego wynalazku, zalecaną do stosowania; a fig. 2 przedstawia wyłącznik z fig. 1w widoku od przodu.

Wyłącznik przedstawiony na fig. 1i 2 składa się z zespołu styków stałych i zespołu styków ruchomych. Według niniejszej odmiany wykonania zespół styków stałych i zespół styków ruchomych zawiera parę styków stałych 1, 2, z których każdy ma część połączeniowo - mocującą 3, 4, i na końcu

PL 195 938 B1 zewnętrznym części stykowe. Te styki stałe 1, 2 są przeznaczone do włączenia w obwód lub sieć, której prąd mabyć włączany i wyłączany. Część stykowa styków stałych 1, 2 zawiera główną część stykową 5, 6 i pomocniczą część stykową 7, 8. Główne części stykowe 5, 6 są rozsunięte na pewną odległość, tak że między nimi nie może powstawać łuk. Ta odległość między głównymi częściami stykowymi 5, 6 jest mniejsza, niż odległość między pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2. Główne części stykowe 5,6 i pomocnicze części stykowe 7, 8 styków stałych 1, 2 są skonstruowane tak, że widziane od strony zamykanej (po lewej stronie figur), części stykowe styków stałych 1, 2 mają budowę stopniowaną.

Ruchome główne elementy stykowe 9, 10 współdziałają z głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 1, i 2, natomiast ruchome pomocnicze elementy stykowe 11, 12 współdziałają z pomocniczymi częściami stykowymi 1, 8 tych styków stałych 1, 2. W położeniu otwarcia, przedstawionym na figurach, główne elementy stykowe 9, 10 znajdują się od siebie w pewnej odległości, która jest nieco mniejsza od grubości głównych części stykowych 5, 6 styków stałych 1, 2. To samo odnosi się odpowiednio do pomocniczych elementów stykowych 11, 12 i pomocniczych części stykowych 7, 8 styków stałych 1i 2.

Główne elementy stykowe 9, 10 i pomocnicze elementy stykowe 11, 12, są umieszczone w uchwycie 13, który jest podtrzymywany i może być przemieszczany za pomocą klamry stykowej, której nie pokazano. Mechanizm przemieszczający, którego część stanowi klamra stykowa, nie został pokazany, ponieważ taki mechanizm może być implementowany wieloma metodami znanymi specjalistom. Jedną z możliwości jest również automatyczne otwieranie i zamykanie wyłącznika.

Długość ruchomych głównych elementów stykowych 9, 10 jest mniejsza, niż odstęp między stałymi pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2, i ruchome główne elementy stykowe 9, 10 są zawsze utrzymywane przez klamrę stykową w położeniu takim, że główne elementy stykowe 9,10 pozostają niezależne od pomocniczych części stykowych 7, 8 styków stałych 1, 2w każdym położeniu wyłącznika. Ruchome pomocnicze elementy stykowe 11, 12 z drugiej strony, są dłuższe, niż odstęp między stałymi pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2, lecz oczywiście kiedy wyłącznik jest w położeniu otwarcia, nie wchodzą w kontakt z pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2.

Ruchome pomocnicze elementy stykowe 11, 12 i ruchome główne elementy stykowe 9, 10 są unieruchomione za pomocą obejmy 13 i elementu sprężystego tak, że odstępy między ruchomymi pomocniczymi elementami stykowymi 11 12 są nieco mniejsze od grubości stałych pomocniczych części stykowych 7, 8 styków stałych 1, 2, podczas gdy odstęp ruchomych głównych elementów stykowych 9, 10, jest nieco mniejszy od grubości stałych głównych części stykowych 5, 6 styków stałych 1, 2. Ruchome pomocnicze i główne elementy stykowe są naprężone wstępnie w tym położeniu przez element sprężysty 14.

W położeniu otwarcia ruchome pomocnicze elementy stykowe 11, 12 i główne elementy stykowe 9, 10, są całkowicie niezależne od części stykowych styków stałych 1, 2. Kiedy wyłącznik ma zostać przestawiony w położenie zamknięcia, uchwyt 13 zostaje przemieszczony w stronę styków stałych 1, 2(w prawo na fig. 1i 2), a pomocnicze elementy stykowe 11,12 i główne elementy stykowe 9, 10 sukcesywnie wchodzą w kontakt z przyporządkowanymi do nich pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 i głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 1i 2. Podczas tego przemieszczania przy zamykaniu, pomocnicze elementy stykowe 11, 12 najpierw toczą się, pod wstępnym naprężeniem sprężystym, po tych powierzchniach pomocniczych części stykowych 7, 8 styków stałych 1, 2 ustawiając się naprzeciw nich, a następnie po tych powierzchniach głównych części stykowych 5, 6 styków stałych 1, 2 ślizgają się, przy sprężystym naprężeniu wstępnym główne elementy stykowe 9, 10 styków stałych 1, 2 ustawiając się naprzeciw nich. W końcowym położeniu główne elementy stykowe 9, 10są w kontakcie z głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 1, 2, przy niezbędnym docisku styku, tak że odległość między głównymi częściami stykowymi 5, 6 jest łączona mostkiem dla prądu. Odnosi się to również do odległości, pokrywanej mostkowo przez ruchome pomocnicze elementy stykowe, w wyniku czego te również przenoszą pewien prąd.

Podczas zamykania pomocnicze elementy stykowe 11, 12 najpierw realizują kontakt z pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2, zanim główne elementy stykowe 9, 10 wejdą w kontakt z głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 1, 2. Korzystne jest, jeżeli główne elementy stykowe 9, 10 wchodzą w kontakt mechaniczny i elektryczny z przyporządkowanymi głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 3, 2 dopiero po przebyciu drogi o długości przynajmniej 2 mm po powierzchni pomocniczych części stykowych 7, 8, licząc od momentu, w którym wchodzą

PL 195 938 B1 w kontakt wzajemny pomocnicze elementy stykowe i pomocnicze części stykowe styków stałych. Za pomocą tych środków osiąga się dobre rozdzielenie działania głównych i pomocniczych elementów stykowych. Podczas dalszego zamykania, do ochrony przed wystąpieniem łuku przy wejściu w kontakt ruchomych głównych elementów stykowych ze stałymi głównymi częściami stykowymi 5, 6, przed uszkodzeniem głównych elementów stykowych wystarczy przebycie drogi przynajmniej 2 mm. Ponieważ to samo występuje i w kierunku odwrotnym, to wszelkie pojawienie się łuku przy otwieraniu, podobnie, będzie miało miejsce na ruchomych i stałych pomocniczych częściach stykowych. Ponieważ wszystkie operacje przełączania są w maksymalnym stopniu wykonywane przez pomocnicze elementy stykowe, to prawie wszystkie zjawiska łukowe i inne zjawiska związane z zamykaniem i otwieraniem podczas przełączania rozgrywają się między pomocniczymi elementami stykowymi i pomocniczymi częściami stykowymi styków stałych 1, 2. Logiczną konsekwencją tego jest, że uszkadzane mogą być tylko pomocnicze elementy stykowe i pomocnicze części stykowe, tak że główne elementy stykowe i główne części stykowe pozostają nieuszkodzone. Pomocnicze elementy stykowe są zatem określane jako styki opalne. Ponieważ styk główny przenosi większą część prądu, to jest ważne, że ten styk pozostaje nieuszkodzony, i w wyniku tego zwiększa się trwałość wyłącznika.

Dla ułatwienia zamykania wyłącznika (zapobieżenia dygotaniu) korzystne jest, jeżeli wszystkie powierzchnie stykowe zaopatrzone są w podwyższone krawędzie.

Wyłącznik nadaje się szczególnie do zamykania z bardzo dużymi prądami zwarcia, na przykład spodziewanymi prądami 100 kA. W tym celu, pomocnicze elementy stykowe 11, 12, mogą być skonstruowane jako styki toczne. Ponieważ zjawiska przy przełączaniu w możliwie dużym stopniu rozgrywają się między pomocniczymi elementami stykowymi 11, 12, czyli stykami tocznymi, a pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2, to główne elementy stykowe 9, 10 można konstruować jako zwykłe styki ślizgowe, w wyniku czego można osiągnąć bardzo małą rezystancję przejściową w stanie zamknięcia.

W odmianach wykonania opisanych powyżej i przedstawionych na fig. 1 i 2, główne części stykowe 5, 6 i pomocnicze części stykowe 7, 8, styków stałych 1, 2 są rozmieszczone w jednej płaszczyźnie a ruchome główne elementy stykowe 9, 10 i pomocnicze elementy stykowe 11, 12, są umieszczone jeden za drugim i przemieszczają się w płaszczyznach biegnących równolegle do płaszczyzny głównych części stykowych 5, 6 i pomocniczych części stykowych 7, 8 styków stałych 1, 2. Jest oczywiste, że odległość między płaszczyznami przechodzącymi przez linię środkową odnośnego ruchomego elementu stykowego, z jednej strony, a płaszczyzną stałych głównych części stykowych 5, 6 i pomocniczych części stykowych 7, 8 z drugiej strony, jest zależna od grubości ruchomych głównych i pomocniczych elementów stykowych, i wymaganego przemieszczania ruchomego elementu stykowego w kierunku prostopadłym do płaszczyzny przemieszczania. To prostopadłe przemieszczanie realizowane jest przez ruchomy element stykowy dla umożliwienia jego wejścia w kontakt z przyporządkowaną stałą częścią stykową styku stałego pod pewnym naprężeniem wstępnym.

W innej odmianie wykonania główne części stykowe 5, 6 styków stałych 1, 2 są zlokalizowane w pierwszej płaszczyźnie, a pomocnicze części stykowe 7, 8 styków stałych 1, 2 są zlokalizowane w drugiej płaszczyźnie, biegnącej równolegle do pierwszej płaszczyzny w pewnej od niej odległości. Oś ruchomego głównego elementu stykowego 9, 10 przemieszcza się w płaszczyźnie równoległej do pierwszej płaszczyzny w niewielkim od niej odstępie. Płaszczyzna przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego 11, 12 biegnie równolegle do drugiej płaszczyzny w niewielkiej od niej odległości. Uwarunkowania odnoszące się do tej niewielkiej odległości są takie, jak uwarunkowania odnoszące się do odległości w przypadku głównych i pomocniczych elementów stykowych rozmieszczonych jeden za drugim, przedstawionych na fig. 1 i 2. Dla zmniejszenia skoku przy zamykaniu wyłącznika, główna część stykowa 5, 6 i pomocnicza część stykowa 5, 6 styku stałego 1, 2 mogą zachodzić nawzajem na siebie pozostając w pewnej od siebie odległości. To samo ma zastosowanie w odniesieniu do ruchomych pomocniczych elementów stykowych 11, 12 i ruchomych głównych elementów stykowych 9, 10.

W odmianie wykonania przedstawionej na fig. 1 i 2 wykonana jest szczelina 15 pomiędzy pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 i szczelina 16 między głównymi częściami stykowymi 5, 6 styków stałych 1, 2. W wyniku działania tej szczeliny droga prądu w styku stałym zostaje przesunięta w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu zamykania styków rolkowych, czyli pomocniczych elementów stykowych 11, 12, tak że zostaje zmniejszona długość części drogi prądu, która biegnie równolegle do kierunku przemieszczania ruchomych pomocniczych elementów stykowych 11, 12 w pomocniczej części stykowej 7, 8 styków stałych 1, 2. W wyniku tego zmniejszenia długości drogi zmniejsza się siła

PL 195 938 B1 repulsyjna działająca na zespół styków ruchomych. W szczególności na pomocnicze elementy stykowe 11, 12, czyli rolki stykowe przy zamykaniu wyłącznika. Im bardziej w lewo jest przesunięta szczelina 15, 16, tym mniejsza staje się długość wspomnianej drogi prądu. Zmniejszenie siły repulsyjnej z kolei jest ważne przy zamykaniu na zwarcie, i wszelkie zmniejszenie siły repulsyjnej, które można osiągnąć za pomocą tej szczeliny ma bezpośredni wpływ na możliwość zastosowania lżejszego mechanizmu, co jest pożądane z szeregu powodów. Korzystne jest, jeżeli ta szczelina 15, 16 rozszerza się przechodząc w przestrzeń między stykami stałymi 1, 2, która ma być zwarta mostkowo przez pomocnicze elementy stykowe 11, 12 i główne elementy stykowe 9,10.

Szczelina 15, 16 nie biegnie równolegle do kierunku przemieszczania się ruchomych pomocniczych i głównych elementów stykowych. Korzystne jest, jeżeli długość szczelin 15, 16 jest taka sama, jak rozmiar obszaru styku bieżni ruchomych pomocniczych elementów stykowych i pomocniczej części stykowej styków stałych podczas zamykania. Innymi słowy, szczelina biegnie dalej poza pomocnicze części stykowe 7, 8 styków stałych. W przedstawionej odmianie wykonania pierwszy odcinek szczelin, zaczynający się od przerwy między pomocniczymi częściami stykowymi 1, 8 jest ukształtowany łukowo, przy czym za pierwszym odcinkiem znajduje się odcinek prosty, który korzystnie, biegnie ukośnie względem linii środkowej styków stałych 1, 2. Kształt szczelin 15 i 16 widać najwyraźniej na fig. 2. Minimalna długość szczeliny została na tej figurze wskazana strzałką P. Kształt łukowy szczeliny 15, 16 ma tę zaletę, że ruchomy pomocniczy element stykowy 11, 12 może być umieszczony najbliżej głównego elementu stykowego 9, 10 (w niewielkim odstępie jeden za drugim) w płaszczyźnie zamykania, wyniku czego cały wyłącznik może być bardziej zwarty konstrukcyjnie.

Styki stałe 1, 2 w miejscu, gdzie się znajduje część 17 są zwężone, w związku z czym powstaje część styku, mająca kształt litery L, której swobodne ramię tworzy ścieżki i powierzchnie stykowe dla ruchomych pomocniczych elementów stykowych 11, 12 po każdej stronie. Dzięki tej konstrukcji osiąga się zaletę polegającą na tym, że łuk przy otwieraniu wyłącznika rozszerza się wachlarzowato. Korzystne jest, jeżeli punkt ruchomego pomocniczego elementu stykowego 11, 12 jest pozbawiony styku stałego, na przykład przez zaokrąglenie lub fazowanie. Na końcu pomocniczej części stykowej 7, 8 jest ukształtowany występ 18, który odchodzi na zewnątrz od szczeliny między stałymi pomocniczymi częściami stykowymi 7, 8 styków stałych 1, 2. Powierzchnie występu 18 zwrócone do ruchomych pomocniczych elementów stykowych 11, 12 pozostają wolne od ruchomych pomocniczych elementów stykowych 11, 12 podczas zamykania, kiedy pomocnicze elementy stykowe 11, 12 przemieszczają się po stałych pomocniczych częściach stykowych 7, 8.

Wspomniany występ 18 daje tę zaletę, że podstawa łuku powstającego przy otwieraniu wyłącznika przemieszcza się szybko w stronę punktu pomocniczego elementu stykowego 11, 12 i punktu występu 18, w wyniku czego na uszkodzenie narażony jest tylko ten punkt pomocniczego elementu stykowego 11, 12. Natomiast przy włączaniu nie ma on kontaktu z występem 18, tak że łuk nie zmienia charakterystyki włączania i wyłączania wyłącznika prądowego, dzięki czemu dodatkowo zwiększa się trwałość wyłącznika. W szczególności, gdyby tego występu nie było, łuk uszkadzałby wznoszące się krawędzie pomocniczych części stykowych 1, 8 styków ruchomych 1, 2, co wywierałoby niekorzystne oddziaływanie na charakterystyki zamykania, a zatem w szczególności na charakterystyki zamykania na prądy zwarciowe.

Korzystne jest, jeżeli odstęp między swobodnym końcem pomocniczego elementu stykowego 11, 12 i występem 18 w obszarze zachodzenia wzajemnego, zwiększa się w kierunku na zewnątrz. Można to osiągnąć tak, że pomocnicy element stykowy, to znaczy w tej odmianie wykonania rolka stykowa, jest na końcach zaokrąglony, zwłaszcza w obszarze wzajemnego zachodzenia pomocniczego elementu stykowego 11, 12 i występu 18.

W zalecanej do zastosowania odmianie wykonania, występ 18 zwęża się w stronę zewnętrznego, swobodnego końca. Ponieważ ten występ staje się oraz cieńszy, to ponadto przy wypalaniu pomocniczego elementu stykowego i występu 18 nie powstają kłopotliwe krople.

Claims (14)

1. Wyłącznik elektryczny ze ślizgowym zespołem styków, zawierający stały zespół styków i ruchomy zespół styków, przy czym stały zespół styków zawiera przynajmniej jedną parę oddalonych od siebie nawzajem styków stałych, z których każdy ma pomocniczą część stykową i główną część stykową, a ruchomy zespół styków zawiera przynajmniej jeden pomocniczy element stykowy i główny

PL 195 938 B1 element stykowy, z których każdy, kiedy wyłącznik jest zamykany, styka się, pod wstępnym naciskiem mechanicznym, z powierzchnią części stanowiącej styk pomocniczy i z powierzchnią części stanowiącej styk główny pary styków stałych, i mostkuje odstęp między zewnętrznymi zwróconymi ku sobie nawzajem krawędziami ich końców, a ponadto kiedy wyłącznik jest zamykany główny element stykowy realizuje styk mechaniczny i elektryczny z główną częścią stykową styków stałych dopiero po przebyciu przez pomocniczy element stykowy pewnej drogi po powierzchni pomocniczej części stykowej styków stałych po wejściu w kontakt pomocniczego elementu stykowego i pomocniczej części stykowej styków stałych, znamienny tym, że ta droga przebyta przez pomocniczy element stykowy (11, 12) po powierzchni pomocniczej części stykowej (7, 8) styków stałych (1, 2) jest co najmniej równa grubości co najmniej jednego pomocniczego elementu stykowego (11, 12), zaś pomocnicza część stykowa (7, 8) styku stałego (1, 2) jest zwężona w miejscu przewężenia (17) do kształtu litery L, i swobodny koniec pomocniczej części stykowej (7, 8) wystaje w kierunku przeciwnym do kierunku przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego (11, 12) przy zamykaniu, i tworzy bieżnię dla pomocniczego elementu stykowego (11, 12), przy czym na swobodnym końcu pomocniczej części stykowej (7, 8) ukształtowany jest występ (18), i ten występ (18) odstaje od bieżni w kierunku na zewnątrz wolnej przestrzeni między stykami stałymi (1, 2), zaś swobodny koniec pomocniczego elementu stykowego (11, 12) jest oddalony od występu (18) przy zamkniętym wyłączniku.

2. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że ruchomy główny element stykowy (9, 10) i ruchomy pomocniczy element stykowy (11, 12) są zintegrowane w jeden styk.

3. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że główne części stykowe (5, 6) styków stałych (1, 2) są umieszczone w pierwszej płaszczyźnie, a pomocnicze części stykowe (7, 8) styków stałych (1, 2)są umieszczone w drugiej płaszczyźnie oddalonej od pierwszej płaszczyzny i równoległej do pierwszej płaszczyzny, przy czym płaszczyzna przemieszczania się głównego elementu stykowego (9, 10) jest równoległa do pierwszej płaszczyzny i oddalona od pierwszej płaszczyzny, a płaszczyzna przemieszczania się pomocniczego elementu stykowego (11, 12) jest równoległa do drugiej płaszczyzny i oddalona od drugiej płaszczyzny.

4. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że główne części stykowe (5, 6) styków stałych (1, 2) i pomocnicze części stykowe (7, 8) styków stałych (1, 2) są umieszczone w jednej płaszczyźnie, a płaszczyzny przemieszczania się głównych elementów stykowych (9, 10) i pomocniczych elementów stykowych (11, 12) biegną równolegle do płaszczyzny głównych części stykowych (5, 6) i pomocniczych części stykowych (1, 8) styków stałych (1, 2) i są oddalone od tej płaszczyzny, przy czym długości pomocniczych elementów stykowych (11, 12) i głównych elementów stykowych (9, 10) różnią się od siebie w kierunku łączenia mostkowego a odstęp styków stałych (1, 2) w kierunku łączenia zmniejsza się stopniowo, zaś między pomocniczą częścią stykową (7, 8), a główną częścią stykową (5, 6) styków stałych (1, 2) wykonana jest szczelina (15, 16).

5. Wyłącznik według zastrz. 4, znamienny tym, że szczelina (15, 16) rozszerza się przechodząc w przerwę między stykami stałymi (1, 2), która mabyć zwarta mostkowo.

6. Wyłącznik według zastrz. 4, znamienny tym, że szczelina (15, 16) biegnie pod kątem, względem kierunku przemieszczania się zespołu styków ruchomych złożonego z głównych elementów stykowych (9, 10) i pomocniczych elementów stykowych (11, 12).

7. Wyłącznik według zastrz. 4, znamienny tym, że odległość, na której szczelina (15, 16) rozszerza się w kierunku linii środkowej styku stałego (1, 2) jest co najmniej równa wymiarowi obszaru stykowego, w kierunku tej linii środkowej, torów ruchu pomocniczego elementu stykowego (11, 12) i pomocniczej części stykowej (7, 8) styku stałego (1, 2) podczas zamykania.

8. Wyłącznik według zastrz. 4, znamienny tym, że odcinek szczeliny (15, 16) sąsiadujący z przerwą między stykami stałymi (1, 2)ma kształt segmentu zakrzywionego.

9. Wyłącznik według zastrz. 7, znamienny tym, że za odcinkiem ukształtowanym w postaci zakrzywionego segmentu znajduje się odcinek prosty, biegnący skośnie w stosunku do linii środkowej styku stałego.

10. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że swobodny koniec pomocniczego elementu stykowego (11, 12) wystaje poza bieżnię utworzoną przez swobodny koniec pomocniczej części stykowej (7, 8) i przy zamkniętym wyłączniku jest oddalony od występu (18).

11. Wyłącznik według zastrz. 10, znamienny tym, że odległość między wolnym końcem pomocniczego elementu stykowego (11, 12) a występem (18) w obszarze pokrywania się powiększa się w kierunku strony zewnętrznej.

PL 195 938 B1

12. Wyłącznik według zastrz. 10, znamienny tym, że pomocniczy element stykowy (11, 12) jest sfazowany na końcach w obszarze pokrywania się pomocniczego elementu stykowego (11, 12) i występu (18).

13. Wyłącznik według zastrz. 10, znamienny tym, że pomocniczy element stykowy (11, 12) jest zaokrąglony na końcach w obszarze pokrywania się pomocniczego elementu stykowego (11, 12) i występu (18).

14. Wyłącznik według zastrz. 10, znamienny tym, że występ (18) zwęża się w kierunku strony swojego swobodnego końca.