PL198718B1 - Układ zestyku opalnego - Google Patents

Abstract

Uk lad zestyku obrotowego opalnego zawiera obrotowe rami e stykowe (19) maj ace par e przeciwleg lych styków ruchomych (18, 20) i umocowane obrotowo pomi edzy po lo- zeniem zamkni ecia i otwarcia. Uk lad zawiera równie z par e styków stacjonarnych (12, 14) wspó lpracuj acych ze stykami ruchomymi (18, 20), z których ka zdy ma lukowat a po- wierzchni e stykow a (27) umieszczon a wzgl edem powierzchni stykowej (29) odpowiadaj acego styku stacjonarnego (12, 14) tak, ze cz esc pi etowa (28) powierzchni stykowej (27) i czesc palcowa (30) powierzchni stykowe (27) styku ruchomego jest oddalona od powierzchni stykowej (29) odpowiadaj acego styku stacjonarnego (12, 14) dla bliskiego po lo zenia styków ruchomych (18, 20) i stacjonarnych (12, 14). Styk ruchomy (18, 20) jest ustawiony pod k atem wzgl edem styku stacjo- narnego (12, 14) tak, ze przy obrocie ramienia stykowego (18) dla od laczenia styków ruchomych (18, 20) od styków stacjonarnych (12, 14) jest uformowany luk elektryczny pomi edzy odpowiedni a par a styków ruchomych (18, 20) i stacjonarnych (12, 14). Uk lad zawiera par e komór lukowych (34) umocowanych przy odpowiadaj acej parze styków ru- chomych (18, 20) i stacjonarnych (12, 14) pomi edzy czesci a palcow a (30) styku ruchomego (18, 20) i skrajem styku stacjonarnego (12, 14) przyci agaj ac i przeci agaj ac ku cz esci palcowej (30) styku ruchomego (18, 20) luk elektryczny powsta ly podczas od laczania styku ruchomego (18, 20) od styku stacjonarnego (12, 14) i tworzenia si e mi edzy nimi szczeliny powietrznej. PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zestyku opalnego, zwłaszcza dla wyłącznika obrotowego.

Znane są wyłączniki typu obrotowego. Powszechnym problemem napotykanym w takich urządzeniach jest zużycie styku wynikające z wyładowań łukowych wytwarzanych kiedy styki są rozdzielane (wyłączane samoczynnie) pod napięciem. Wysoka temperatura wytwarzana pomiędzy stykami w wyniku wyładowania łukowego powoduje erozję powierzchni stykowych, co jest problemem zwłaszcza w przypadku styku ruchomego, który jest zawsze mniej trwały z powodu ograniczeń wagowych narzucanych w celu umożliwienia szybkiego obracania mostka obrotowego. Styki ruchome generalnie erodują znacznie bardziej niż styki stacjonarne, powodując konieczność wymiany wyłącznika. Istnieje więc zapotrzebowanie na wyłącznik typu obrotowego, który będzie znacznie zmniejszał zużycie na fizycznych powierzchniach styku styków, a zwłaszcza styków ruchomych.

Ze zgłoszenia FR 0 206 882 znany jest układ zestyku opalnego zawierający nieruchome przymocowane do podstawy i styki ruchome połączone z ekranem izolującym. Styki mają łukowe naroża.

Celem wynalazku jest opracowanie wyłącznika z układem zestyku opalnego o wydłużonym czasie użytkowania.

Układ zestyku obrotowego opalnego zawierający obrotowe ramię stykowe mające parę przeciwległych styków ruchomych i umocowane obrotowo pomiędzy położeniem zamknięcia i otwarcia, przy czym układ zawiera również parę styków stacjonarnych współpracujących ze stykami ruchomymi, z których każ dy ma ł ukowatą powierzchnię stykową umieszczoną wzglę dem powierzchni stykowej odpowiadającego styku stacjonarnego tak, że część piętowa powierzchni stykowej i część palcowa powierzchni stykowej styku ruchomego jest oddalona od powierzchni stykowej odpowiadającego styku stacjonarnego dla bliskiego położenia styków ruchomych i stacjonarnych a styk ruchomy jest ustawiony pod kątem względem styku stacjonarnego tak, że przy obrocie ramienia stykowego dla odłączenia styków ruchomych od styków stacjonarnych jest uformowany łuk elektryczny pomiędzy odpowiednią parą styków ruchomych i stacjonarnych według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera parę komór łukowych umocowanych przy odpowiadającej parze styków ruchomych i stacjonarnych pomiędzy częścią palcową styku ruchomego i skrajem styku stacjonarnego przyciągając i przeciągając ku części palcowej styku ruchomego łuk elektryczny powstały podczas odłączania styku ruchomego od styku stacjonarnego i tworzenia się między nimi szczeliny powietrznej.

Korzystnie, powierzchnia styku ruchomego jest powierzchnią pochyloną pod kątem do powierzchni styku stacjonarnego.

Korzystnie, obydwa styki ruchome mają część piętową i część palcową.

W przykładowej postaci wykonania wynalazku obrotowy wyłącznik dwu-przerwowy zawiera pudełko tworzące obudowę wyłącznika, z zamontowanym w nim obrotowym mostkiem stykowym, posiadającym przeciwległe styki ruchome o ulepszonych cechach odporności na zużycie, który jest obracany pomiędzy położeniem zamkniętym i położeniem otwartym. Para styków stacjonarnych współpracuje ze stykami ruchomymi, a z każdym ze styków stacjonarnych jest roboczo połączony przewodnik, w celu pobierania prądu. Każdy ze styków ruchomych zawiera część piętową i część palcową, przy czym część piętowa styka się z jednym ze styków stacjonarnych, a część palcowa jest oddalona od styku stacjonarnego, kiedy mostek stykowy jest w położeniu zamkniętym, przy czym styk ruchomy jest ustawiony pod kątem względem styku stacjonarnego tak, że po obróceniu mostka stykowego w celu odłączenia styków ruchomych od styków stacjonarnych łuk elektryczny powstający pomiędzy stykiem ruchomym i stykiem stacjonarnym przebiega do części palcowej styku ruchomego, w ten sposób chroniąc część piętową przed znacznym uszkodzeniem.

Zalety rozwiązania według wynalazku są opisane poniżej. Na przykład, ponieważ łuk wychodzi z części palcowej (jej kosztem) styku ruchomego, to część pię towa styku ruchomego jest pozostawiona generalnie nieuszkodzona, w ten sposób zwiększając czas użytkowania wyłącznika, oraz zmniejszając wzrost temperatury wynikający z erozji. Ponadto, ponieważ przemieszczanie się łuku do komory łukowej jest wspomagane, to polepszone są osiągi przerywające wyłącznika oraz osiągnięte jest podniesienie niższej temperatury za krótkim-obiegiem. Na koniec, wspomaganie przemieszczania łuku do komory łukowej będzie znacznie zmniejszało szansę spalenia wirnika.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok z boku wyłącznika według wynalazku, z jego mostkiem stykowym w poł o ż eniu zamknię tym, fig. 2 - powię kszony częściowy schematyczny widok z boku jednej pary styków wyłącznika z fig. 1, fig. 3 - schematyczny widok z boku wyłącznika z fig. 1, kiedy mostek stykowy

PL 198 718 B1 obraca się w kierunku położenia otwartego, fig. 4 - schematyczny widok z boku wyłącznika z fig. 1, z mostkiem stykowym w poł o ż eniu otwartym.

Wyłącznik 10 posiada parę styków stacjonarnych 12 i 14 oraz parę styków ruchomych 18 i 20, które odpowiednio łączą się ze stykami stacjonarnymi 12 i 14. Styki ruchome 18 i 20 są zamontowane na ramieniu stykowym 19, które z kolei jest zamontowane na obrotowo zamontowanym mostku stykowym 16. Każdy ze styków stacjonarnych 12 i 14 jest zamontowany odpowiednio na przewodnikach prądu pobieranego 22 i 24 ukształtowanych jako odwrotne półpętle, ze stykami stacjonarnymi 12 i 14 zamontowanymi w sąsiedztwie ich końców. Kiedy wyłącznik 10 jest w położeniu zamkniętym, to widać, że styk stacjonarny 12 jest w połączeniu przewodzącym prąd ze stykiem ruchomym 18 i podobnie, styk stacjonarny 14 jest w połączeniu przewodzącym prąd ze stykiem ruchomym 20. Prąd wchodzący do wyłącznika 10 będzie więc przechodził przez przewodnik prądu pobieranego 22, przez styk stacjonarny 12 i styk ruchomy 18, przez ramię stykowe 19 do styku ruchomego 20, a następnie do styku stacjonarnego 14 i przewodnika prądu wychodzącego 24, gdzie jest on wyprowadzany z wyłącznika 10.

Siła odpychająca służąca do otwierania wyłącznika 10 w warunkach przeciążenia jest zapewniana przez przeciwną biegunowość samych prądów, gdyż prąd przepływający przez ramię 19 ma biegunowość przeciwną do przepływającego przez końce przewodników prądu pobieranego 22 i 24 (dzięki odwróconym półpętlom). Przy normalnym obciążeniu roboczym siła odpychająca wytwarzana przez przeciwne biegunowości jest niewystarczająca do obrócenia ramienia 19 i odłączenia styków ruchomych 18 i 20 od styków stacjonarnych 12 i 14, z powodu działania sprężyn dociskających (nie pokazanych), które są zamontowane pomiędzy mostkiem 16 i ramieniem stykowym 19, oraz przeciwdziałają sile przeciwnej do ruchu wskazówek zegara przykładanej z powodu przeciwnych biegunowości prądu przepływającego przez wyłącznik 10, przy czym układ mechanizmu sterującego 25 naciska na mostek stykowy 16 w celu obracania go w sposób zgodny z ruchem wskazówek zegara. Siła dociskająca przykładana przez sprężyny dociskające do ramienia stykowego 19 określa wielkość prądu wymaganego do obrócenia ramienia stykowego 19, w ten sposób regulując stan przeciążeniowy w obrę bie obiegu.

Według fig. 2, przedstawiony jest powiększony widok z boku styku stacjonarnego 14 i styku ruchomego 20 na ramieniu stykowym 19. Zostanie dostrzeżone, że działanie i cechy znamienne styku stacjonarnego 14, styku ruchomego 20 i przewodników prądu pobieranego 24 dotyczą również styku stacjonarnego 12, styku ruchomego 18 i przewodnika prądu pobieranego 22 po przeciwnej stronie ramienia stykowego 19. Styk ruchomy 20 jest wykonany z materiału przewodzącego elektryczność, a jego powierzchnia stykowa 27 jest umieszczona (ustawiona) pod kątem (który może być osią gnięty dzięki zakrzywionej albo łukowatej powierzchni 27) względem powierzchni stykowej 29 pasującego do niego styku stacjonarnego 14, kiedy znajduje się w położeniu zamkniętym (co najlepiej widać na fig. 2). Styk ruchomy 20 posiada część piętową 28 i część palcową 30. Kiedy obrotowy mostek stykowy 16 znajduje się w położeniu zamkniętym, wtedy część piętowa 28 styku ruchomego 20 styka się ze stykiem stacjonarnym 14. Prąd elektryczny przechodzi przez ten styk. Napędem do otwarcia w warunkach przeciążenia wyłącznika 10 jest zwykle gwałtowny przepływ mocy przez wyłącznik 10, który momentalnie zwiększa siłę odpychającą pomiędzy stykiem stacjonarnym 12 i 14 oraz stykami ruchomymi 18 i 20, przy czym moc odpychająca ma większą wielkość niż siła zapewniana przez wspomniane powyżej sprężyny dociskające. Z tego powodu obrotowe ramię stykowe 19 obraca się w celu odłączenia styków ruchomych 18 i 20 od styków stacjonarnych 12 i 14, a obwód elektryczny jest przerywany, jak pokazano na fig. 3 i 4. Należy zauważyć, że na fig. 3 i 4 układ mechanizmu sterującego 25 jest w położeniu wyłączonym. Układ mechanizmu w tym położeniu będzie obracał mostek stykowy 16 do położenia przeciwnego do ruchu wskazówek zegara, jak to pokazano. Układ mechanizmu sterującego w warunkach przeciążenia będzie się przemieszczał do położenia wyłączonego poprzez współdziałanie z jednostką wyłącznika samoczynnego. Układ mechanizmu sterującego zawiera rączkę 36, układ łącznikowy 38 i układ zerujący 40, które są dobrze znane. Kiedy obrotowe ramię stykowe 19 jest obrócone w celu odłączenia styków ruchomych 18 i 20 od styków stacjonarnych 12 i 14, układ mechanizmu sterującego 25 zapobiega powrotowi obrotowego mostka stykowego 16 i ramienia stykowego 19 do ich położenia zamkniętego.

Okres użytkowania wyłącznika zależy ogólnie od wielkości erozji i zużycia styków ruchomych. W rozwiązaniach wcześniejszych, wraz ze zużyciem styków, wyłącznik staje się mniej niezawodny i w celu dalszego bezpiecznego dział ania obwodu konieczna staje się wymiana wyłącznika. Ponadto, w wyniku tej erozji wystę puje wzrost temperatury wewną trz wyłącznika, który wskazuje na zwiększoną

PL 198 718 B1 oporność pomiędzy stykami. Wynalazek niniejszy, poprzez zmniejszenie wielkości erozji, korzystnie zmniejsza wzrost temperatury wynikający z erozji. Erozja styków ruchomych jest generalnie powodowana przez łuk elektryczny wytwarzany kiedy styki ruchome oddzielają się od styków stacjonarnych, oraz zwłaszcza w przypadku dużych przepływów mocy, w których łuk elektryczny może przekroczyć względnie szeroką szczelinę powietrzną pomiędzy stykami ruchomymi i stykami stacjonarnymi, kiedy wyłącznik jest samoczynnie wyłączany. Przypalanie i erozja materiału przewodzącego styków ruchomych niszczy styk pomiędzy stykami ruchomymi i stykami stacjonarnymi do czasu, aż w końcu wyłącznik nie może już działać zgodnie z przeznaczeniem.

Wynalazek niniejszy ma chronić część stykową styku ruchomego 20 przed erozją i/lub przypalaniem poprzez „wybieganie” łuku z części piętowej 28 styku ruchomego 20 do części palcowej 30 i do komory łukowej 32, co rozprasza łuk w dobrze znany sposób. Kąt albo krzywizna styku ruchomego 20 według niniejszego wynalazku działa w poniższy sposób.

Na fig. 3 i 4 pokazane jest otwieranie wyłącznika 10. Kiedy pojawia się prąd przeciążeniowy, styki ruchome 18 i 20 są odpychane od styków stacjonarnych 12 i 14 i, w zależności od wielkości przeciążenia prądu, pomiędzy oddzielonymi częściami styków 12 i 18, 14 i 20 tworzy się łuk elektryczny 32. W standardowym obrotowym wyłączniku dwu-przerwowym łuk elektryczny rozciągałby się generalnie pomiędzy stykiem stacjonarnym 14 i stykiem ruchomym 20 w punkcie, w którym styk ruchomy 20 i styk ruchomy 14 łączą się ze sobą kiedy ramię stykowe 19 znajduje się w poł o ż eniu zamknię tym. Jak omówiono to powyżej, jest to niepożądane z powodu erozji styku ruchomego 20 w miejscu styku ze stykiem stacjonarnym 14. Ustawiony pod kątem albo zakrzywiony styk ruchomy 20 według niniejszego wynalazku powoduje przemieszczanie (albo przeciąganie) łuku elektrycznego 32 w kierunku części palcowej 30 styku ruchomego 20, kiedy styk ruchomy 20 jest oddzielany od styku stacjonarnego 14. Kiedy szczelina powietrzna pomiędzy stykiem stacjonarnym 14 i stykiem ruchomym 20 się powiększa (fig. 3 i 4), wtedy łuk przemieszcza się na zewnątrz w kierunku komory łukowej 34, oraz łuk dalej się przemieszcza (albo jest przeciągany) w kierunku części palcowej 30 styku ruchomego 20. To przemieszczanie łuku minimalizuje wielkość uszkodzenia fragmentu styku, który przenosi prąd kiedy mostek stykowy 16 jest w położeniu zamkniętym, to znaczy części piętowej 28 styku ruchomego 20. Część palcowa 30 styku ruchomego 20 jest tak zaprojektowana, aby stopniowo erodować za każdym razem, kiedy wyłącznik 10 jest otwierany, jednak ta erozja części palcowej 30 umożliwia pozostawanie części piętowej 28 ogólnie nienaruszonej i w ten sposób chronionej przed uszkodzeniem, które mogłoby pogorszyć osiągi wyłącznika 10. Na koniec, kiedy szczelina powietrzna pomiędzy stykiem ruchomym 20 i stykiem stacjonarnym 14 osiąga jej maksymalną wielkość (fig. 4), w kierunku komory łukowej 34 pojawia się ugięcie łuku i prąd przeciążeniowy jest bezpiecznie rozpraszany. Zostanie docenione, że nachylenie ustawionej pod kątem (albo wyprofilowanej jako krzywa) powierzchni styku ruchomego 20 może być zmodyfikowane albo zmienione zapewniając, że łuk elektryczny wytwarzany podczas otwierania wyłącznika przemieszcza się na zewnątrz, w kierunku części palcowej styku ruchomego, kiedy obrotowe ramię stykowe przemieszcza styk ruchomy i styk stacjonarny od siebie nawzajem.

Chociaż wynalazek został opisany w odniesieniu do korzystnego przykładu wykonania, to osoby znające temat zrozumieją, że można wykonywać wiele zmian i stosować odpowiedniki dla jego elementów, bez odchodzenia od zakresu wynalazku. Dodatkowo można wykonywać wiele modyfikacji, w celu przystosowania konkretnej sytuacji albo materiał u do zasad wynalazku, bez odchodzenia od jego zasadniczo zakresu. Dlatego wynalazek nie ma być ograniczony do konkretnego przykładu wykonania ujawnionego jako uważany za najlepszy sposób wykonywania wynalazku, ale wynalazek będzie obejmował wszystkie przykłady wykonania mieszczące się w zakresie dołączonych zastrzeżeń patentowych.

Claims (3)

1. Układ zestyku obrotowego opalnego zawierający obrotowe ramię stykowe mające parę przeciwległych styków ruchomych i umocowane obrotowo pomiędzy położeniem zamknięcia i otwarcia, przy czym układ zawiera również parę styków stacjonarnych współpracujących ze stykami ruchomymi, z których każdy ma łukowatą powierzchnię stykową umieszczoną względem powierzchni stykowej odpowiadającego styku stacjonarnego tak, że część piętowa powierzchni stykowej i część palcowa powierzchni stykowej styku ruchomego jest oddalona od powierzchni stykowej odpowiadającego styku stacjonarnego dla bliskiego położenia styków ruchomych i stacjonarnych a styk ruchomy jest ustawiony

PL 198 718 B1 pod kątem względem styku stacjonarnego tak, że przy obrocie ramienia stykowego dla odłączenia styków ruchomych od styków stacjonarnych jest uformowany łuk elektryczny pomiędzy odpowiednią parą styków ruchomych i stacjonarnych, znamienny tym, że zawiera parę komór łukowych (34) umocowanych przy odpowiadającej parze styków ruchomych (18, 20) i stacjonarnych (12, 14) pomiędzy częścią palcową (30) styku ruchomego (18, 20) i skrajem styku stacjonarnego (12, 14) przyciągając i przeciągając ku części palcowej (30) styku ruchomego (18, 20) łuk elektryczny powstały podczas odłączania styku ruchomego (18, 20) od styku stacjonarnego (12, 14) i tworzenia się między nimi szczeliny powietrznej.

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnia (27) styku ruchomego (18, 20) jest powierzchnią pochyloną pod kątem do powierzchni (29) styku stacjonarnego (12, 14).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że obydwa styki ruchome (18, 20) mają część piętową (28) i część palcową (30).