CS200174B2 - Circuit breaker especially safety breaker - Google Patents

Description

Vynález se týká samočinného vypínače, zejména ochranného vypínače s vypínacím zámkem a magnetickou spouští, který má · dvě kotvy, ležící svými vzduchovými pracovními mezerami ve společném magnetickém obvodu magnetické spouště, obsahujícím magnetické jádro s budicí cívkou a případně magnetické jho, z nichž prvá působí na vypínací páku vypínacího zámku a druhá na pohyblivý kontakt, zejména na pohyblivý kontakt o-vládaný vypínacím zámkem.

Takovýto samočinný vypínač je znám z DE-DOSu č. 2 115 030. Kotva, která působí na vypínací páku vypínacího zámku je sklopná kotva, zatímco kotva působící na pohyblivý kontakt je ponorná kotva. Rovnoběžně s pracovní vzduchovou mezerou sklopné kotvy je umístěno¹ bočníkové těleso z magnetického materiálu, které způsobuje, že při vzrůstu proudu v budicí cívce magnetické spouště prochází magnetický tok nejprve přes pracovní vzduchovou mezeru ponorné kotvy a potom přes bočníkové tělísko· zapojené do série s touto vzduchovou mezerou. Teprve po· nasycení magnetického· bočníkového· tělíska prochází dostatečný magnetický tok přes pracovní vzduchovou mezeru sklopné kotvy tak, že je tato přitažena a vypne vypínací zámek. Aby magnetický tok procházející bočníkovým tělískem pro2 cházel také pracovní · vzduchovou mezerou příslušnou k ponorné kotvě, která působí na pohyblivý kontakt, je budicí proud, působící na pohyblivou část ponorné kotvy menší, než budicí proud, který ovládá vypínací páku vypínacího zámku. To ovšem znamená, že ponorná ko-tva reaguje dříve a působí dříve na pohyblivý kontakt a to ještě předtím, než je vypínací zámek připraven k činnosti. Pro· spolehlivou funkci samočinného vypínače je žádoucí, aby budicí proud kotvy, která uvolňuje vypínací zámek, byl menší než budicí proud, který · bezprostředně působí na· pohyblivý kontakt ve smyslu otevírání kotvy. Toho lze dosáhnout u známých samočinných vypínačů jen · tehdy, je-li ponorná kotva zvláště silně přitažena. Toto silné upoutání ponorné kotvy ale působí, že může být spouštěna pouze působením značných magnetických -sil.

Počet ampérzávitů budicí cíYky, potřebný ke spouštění vypínacího zámku je -dán počtem ampérzávitů, který umožní sklápěcí kotvě vznik dostatečné síly pro uvolnění vypínacího zámku při překonání vzduchové mezery · sklápěcí kotvy. Další ampérzávity slouží k překonání velké síly pro přitažení ponorné kotvy a k dosažení dostatečně vysoké otevírací rychlosti a otevírací síly nutné pro ponornou kotvu. Proto jsou · pro dosažení do200174

200173 statečné síly ponorné kotvy u známého samočinného vypínače kromě velkého počtu ampérzávitů nutné i velké rozměry železného obvodu magnetického vypínače a z toho plynoucí i velké rozměry samočinného- vypínače jako celku.

Vzhledem k nutným velkým rozměrům železného- obvodu, to· je průřezu magnetické spouště a požadované síly nutné pro ponornou kotvu, stoupá dále u známého samočinného vypínače magnetická síla, působící na sklápěcí kotvu při proudech, které jsou větší, než budicí proud této· sklápěcí kotvy. Proto je tento samočinný vypínač zvláště citlivý na krátkodobé proudové impulsy, například spínací impulsy zářivek, nebo skupin výbojek s kapacitní kompenzací, které ovlivňují nežádoucím způsobem vypínání samočinného vypínače i v tom · případě, že tyto proudové impulsy přestoupí třeba jenom málo· budicí proud sklápěcí kotvy. Mimo to má známý samočinný vypínač, vzhledem k této vysoké citlivosti na impulsy jenom velmi omezenou nebo prakticky žádnou selektivitu vzhledem k připojení samočinného vypínače pro omezení proudu.

Úkolem vynálezu tedy je zamezit silnému přitažení kotvy, působící na pohyblivý kontakt a udržet i na malých hodnotách geometrické rozměry železného obvodu a na nízkém počtu ampérzávitů cívky magnetické spouště.

Tento úkol se u samočinného vypínače, zejména ochranného vypínače podle vynálezu, řeší tím, že rovnoběžně s pracovní vzduchovou mezerou druhé kotvy působící na pohyblivý kontakt, je uležen magnetický bočník, kterým je tato pracovní vzduchová mezera alespoň částečně magneticky přemosťována.

Dalším význakem vynálezu je, že magnetický bočník je tvořen první kotvou, působící na vypínací páku vypínacího zámku.

Význakem vynálezu rovněž je, že výchozí pracovní vzduchová mezera druhé kotvy, působící na poTiyblivý kontakt, je větší než výchozí pracovní vzduchová mezera první kotvy, působící na vypínací páku vypínacího zámku.

Výhodné provedení vynálezu spočívá v tom, že obě kotvy jsou provedeny jako ponorné kotvy.

Jedna · varianta provedení je vyznačená tím, že jedna ponorná kotva je souose uložena do druhé ponorné kotvy, a že obě ponorné kotvy jsou upraveny souose vůči magnetickému jádru magnetické spouště.

Výhodné provedení vynálezu spočívá rovněž v tom, že magnetický bočník je vytvořen jako dutý válec nepohyblivě uložený v magnetickém obvodu magnetické spouště.

Výhodné provedení této· varianty pak spočívá v tom, že v dutém válci je upravena druhá kotva a dutý válec přechází buď v čelní plochu magnetického· jádra magnetické spouště, nebo se nachází v tomto jádru.

Význakem vynálezu rovněž může být takové uspořádání, u kterého magnetický bočník je vytvořen jako nepohyblivý podlouhlý, vůči magnetickému jádru souosý čep, který se nalézá na čelní ploše magnetického jádra a který zasahuje do otvoru souosého· s magnetickým jádrem.

Posledním význakem vynálezu pak je, že první kotva působící na vypínací páku vypínacího- zámku je sklopitelná kotva a druhá kotva, působící na pohyblivý kontakt je ponorná kotva.

Výhodnost vynálezu spočívá v tom, že se stoupajícími nadproudy v budicí cívce magnetické · spouště prochází magnetický . tok nejdříve magnetickým · bočníkem, který je paralelní k pracovní vzduchové mezeře kotvy, působící na pohyblivý kontakt a současně pracovní vzduchovou mezerou první kotvy, kterážto mezera je v sérii s magnetickým bočníkem, přičemž první kotva působí na uvolňovací páku vypínacího zámku. Počet ampérzávitů, nutný pro vybuzení kotvy, působící na vypínací zámek, je proto· dán až do hodnoty magnetického nasycení bočníku jenom pracovní vzduchovou mezerou první kotvy, působící na vypínací páku vypínacího zámku. Od hodnot nadproudů, při kterých bočník přechází v magnetické nasycení, je k pracovní vzduchové · mezeře první kotvy paralelně nebo sériově zařazena pracovní vzduchová mezera druhé kotvy, která bezprostředně působí na pohyblivý kontakt, takže teprve od těchto nadproudů dochází k působení síly na tento kontakt.

Přes malé geometrické rozměry železného obvodu a malý počet ampérzávitů budicí cívky magnetické spouště, potřebný pro reagování kotvy, působící na vypínací zámek, má samočinný vypínač podle vynálezu vlastnosti rychlovypínače, který bez podstatných úprav může být proveden jako spínač omezující proud.

Výhodné je, jestli-že se bočník, paralelně uspořádaný, resp. zařazený k pracovní vzduchové mezeře druhé kotvy, působící na pohyblivý kontakt, dimenzuje tak, že při vrcholové hodnotě proudu, který prochází budicí · cívkou magnetické spouště a který je v tolerančním rozsahu budicího proudu první kotvy, působící na vypínací páku, přechází v magnetické nasycení, nebo je · právě magneticky nasycen. Tím prakticky vůbec nedochází k přidržování kotvy, působící na pohyblivý kontakt, resp. není potřebné žádné přidržování pro· tuto kotvu, ale postačí jen slabé ustálení, například pomocí slabé a měkké pružiny. Dále se dosáhne toho, že síla kotvy, působící na vypínací páku vypínacího · zámku, již dále nestoupá nad hodnotu potřebnou pro její vybuzení. V důsledku toho je kotva působící na vypínací páku vypínacího zámku zejména citlivá na impulsové proudy, procházející budicí cívkou · magnetické spouště, což je důležité pro· nastavení selektivity spouště. Toleranční rozsah budicího proudu je podmíněn například různým fázovým posunutím těchto proudových im200174 pulsů, dále jejich časovým průběhem a mechanickými vlastnostmi samočinného vypínače apod. Pro· samočinné vypínače existují například bezpečnostní předpisy, podle kterých toleranční rozsah musí být v předem daných mezích. Při překročení horní meze musí samočinný vypínač vždy vypnout, naproti tomu pod dolní mezí nesmí vypnout.

'Vynález a jeho výhody budou v dalším textu blíže vysvětleny na příkladech provedení, znázorněných na připojených výkresech.

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny příklady provedení magnetických spouští samočinné ho vypínače podle vynálezu, na obr. 3 a 4 je znázorněno magnetické náhradní schéma magnetických apouští podle obr. 1 a 2, na obr. 5 je znázorněn průběh magnetické indukce ve vzduchových mezerách kotev magnetických spouští podle obr. 1 a 2, na obr.

je znázorněn průběh síly na kotvách magnetických spouští podle obr. 1 a 2, na obr.

a 8 je znázorněno· jiné provedení magnetických spouští samočinného vypínače podle vynálezu, na obr. 9 a 10 je znázorněno· magnetické náhradní schéma magnetických spouští podle obr. 7 a 8, na obr. 11 je znázorněn průběh magnetické · indukce ve vzduchových mezerách kotev magnetických spouští podle obr. 7 a 8, na obr. 12 je znázorněn průběh sil na kotvách magnetických spouští podle obr. 7 a 8 a na obr. 13 ·je znázorněno třípólové provedení vypínače. .

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny magnetické spouště se železným magnetickým · jádrem 1. Tyto magnetické spouště mají dále magnetická jha 2 ve tvaru · písmena U z magneticky měkkého materiálu, například železa, které vytvářejí magnetické spojení mezi magnetickým jádrem 1 a oběma kotvami 3 a 4, vytvořenými jako ponorné kotvy. Tyto kotvy 3 a 4 jsou uspořádány v sobě navzájem souose. Obě jsou souose uspořádány vůči vodicí trubce 6 z nemagnetického materiálu, například z mosazi, ve které je upraveno dále magnetické jádro 1 rovněž souose. Na vnější plášťové ploše vodicí trubky 6 je uložena budicí cívka 5 magnetické spouště. U magnetické spouště podle obr. 2 je nárazová kotva, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt 9, vytvořena jako druhá ponorná kotva 4 uvnitř ponorné první kotvy 3, která je vytvořena jako dutý válec, působící na vypínací páku 7, vypínacího· zámku 8. Ponorná druhá kotva 4 magnetické spouště podle obr. 2 je opatřena zdvihátkem 4b z namegne.tického· materiálu, které je souose s vodicí trubkou 6, a které je vedeno magnetickým jádrem 1, vytvořeným jako dutý válec a které při vybuzení druhé kotvy 4 narazí na pohyblivý kontakt 9. V klidové poloze obou kotev magnetické spouště podle obr. 1 a 2 má výchozí pracovní vzduchová mezera Ó2 mezi magnetickým jádrem· 1 a mezi ponornou druhou kotvou 4, působící na pohyblivý kontakt 9, větší délku, než-li výchozí pracovní vzduchová mezera δι mezi mag6 netickým jádrem 1 a ponornou první kotvou 3, působící na vypínací páku 7.

U magnetických spouští podle obr. 1 a 2 působí první ponorná kotva 3, ovládající vypínací páku 7 vypínacího zámku, jako magnetický bočník, který se nachází paralelně s pracovní vzduchovou mezerou δζ mezi magnetickým jádrem 1 a ponornou první kotvou 3, působící na pohyblivý kontakt 9. Tento magnetický bočnik přemosťuje pracovní vzduchovou mezeru mezi magnetickým jádrem 1 a druhou ponornou kotvou 4 a přechází do stavu magnetického nasycení při nadproudech, resp. zkratových proudech, které protékají budicí cívkou 5 a které leží v tolerančním rozsahu budicího proudu první kotvy 3.

Při magneticky nenasycené první kotvě 3, působící na vypínací páku 7, to je při nenasyceném bočníku u pracovní vzduchové mezery δζ, platí pro magnetické spouště podle obr. 1 a 2, magnetické náhradní schéma podle obr. 3. K symbolickým spínačům Sl a S2 jsou paralelně připojeny magnetické odpory RM (δι) a RM (δζ) výchozích pracovních vzduchových mezer mezi magnetickým jádrem 1 a první kotvou 3, resp. druhou kotvou 4. Symbolický spínač Sl, zapojený ve větvi magnetického odporu RM (δι) pracovní vzduchové mezery mezi vzduchovým jádrem 1 a první kotvou 3 přemosťuje magnetický odpor RM (δζ—δι), aby se zvětšil magnetický odpor RM (δι) pracovní vzduchové mezery (δι) mezi magnetickým jádrem 1 a první kotvou 3 . při magnetickém nasycení této první kotvy 3. Θ · je magnetický tok, vycházející z budicí cívky 5. V obr. 3 a 4 nejsou brány v úvahu velmi malé, velkoploché pohybové vzduchové mezery mezi magnetickými jhy 2 a oběma ponornými kotvami 3 a 4, neboť principiálně nemohou ovlivnit chování magnetických spouští podle obr. 1 a 2.

Jak je zřejmé z · obr. ·3, · je při nenasyceném magnetickém bočníku k pracovní vzduchové mezeře δζ mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4, přičemž tento· bočník je tvořen první · kotvou 3, symbolický spínač Sl zapnut · a symbolický spínač S2 vypnut, to znamená při nenasyceném železu kotvy 3 probíhá magnetický tok, vyvolaný budicí cívkou 5, prakticky výlučně přes pracovní vzduchovou mezeru δι mezi magnetickým jádrem 1 a první kotvou 3, působící na vypínací páku 7. Je-li železo první kotvy 3 . a tím i magnetický bočník к pracovní vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem· 1 a druhou kotvou 4, magneticky nasycen, pak platí magnetické náhradní schéma · podle obr. 4, ve kterém je symbolický spínač Sl vypnut a symbolický spínač S2 zapnut. Tím je zapojen do série s magnetickým odporem RM (δι) · pracovní vzduchové mezery mezi magnetickým jádrem 1 a první kotvou 3, přídavný · magnetický odpor RM (δι—δζ). Součet těchto obou magnetických odporů odpovídá vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4, která má stejný průřez ja!ko> první kotva 3. Paralelně k těmto· oběma v sérii zapojeným magnetickým odporům je zařazen v důsledku zapnutého symbolického spínače S2 magnetický odpor pracovní vzduchové mezery mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4; má stejný průřez jako druhá kotva 4 a má výchozí délku §2. V případě obr. 1 je průřez druhé kotvy 4 prstencového tvaru, v případě obr. 2 je průřez první kotvy 3, prstencového tvaru.

V obr. 5 je magnetická indukce BI v pracovní vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a první kotvou 4 a magnetická indukce B2 je v pracovní vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4 magnetické spouště podle obr. 1 a 2, přičemž tyto indukce byly vyneseny · nad vrcholovými hodnotami magnetického buzení Λ Λ A

Θ — w . I (ampérzávity), · přičemž I značí vrcholovou hodnotu, proudu. Pro zjednodušení se předpokládá magnetické buzení, potřebné pro sycení železa kotvy 3 a 4, jako nulové. Jak lze seznat, je indukce B2 v pracovní vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a kotvou 4 tak dlouho nulová, pokud je železo první kotvy 3 magneticky nenasyceno. Teprve při magneticky nasyceném železe kotvy 3 stoupá magnetická indukce B2 v pracovní vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt 9.

Jak je zřejmé z obr. 6, ve kterém je vynesena magnetická síla P působící na kotvu, v závislosti na vrcholové hodnotě magneticΛ A kého buzení Θ = w . I (ampérzávity], stoupá magnetická síla Pi, působící na první kotvu 3, přiřazenou vypínací páce 7, velmi rychle kvadraticky až do· nasycení železa první kotvy 3 a nato vzrůstá jen s nepatrným nárůstem lineárně se vzrůstajícím magnetickým buzením. Teprve po nasycení železa první 'kotvy 3 počne působit magnetická síla P2 na druhou kotvu 4, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt 9. První kotvu 3 je výhodné dimenzovat tak, aby při vrcholové hodnotě proudu, protékajícího budící cívkou 5 magnetické spouště, který je v tolerančním rozsahu N/V2.W budícího· proudu první kotvy 3, přešla do stavu magnetického nasycení, resp. byla právě magneticky nasycená.

Jestli-že je budicí cívka 5 magnetické spouště podle obr. 1 a 2 protékána zkratovým proudem o velikosti budicího proudu první kotvy 3 působící na vypínací pálku 7 vypínacího zámku, pak stoupá, jak ukazuje obr. 6, magnetická síla Pi působící na první kotvu 3 kvadraticky a způsobí po několika půlvlnách vypnutí vypínacího· zámku. · Vyskytne-li se v budicí cívce 5 proudový impuls o době trvání jedné půlvlny střídavého proudu nebo menší, pak se složkou proudu, která překročí toleranční rozsah · Ν/Υ2 . w budicího proudu, dosáhne jen nepatrného zvětšení sí ly, které je dáno přibližně lineárním nárůstem· síly Pi, takže vypnutí se provede teprve při proudových impulsech, které jsou znatelně vyšší než budící proud vypínací kotvy. V obou vypínacích případech se vypínací zámek 8 uvolní o pohyblivý kontakt 9 se pohybuje· ve směru šipky 9a od pevného kontaktu 10. Při větších zkratových proudech stoupá podle magnetického sycení železa první kotvy 3, jak ukazuje obrázek 6, také kvadraticky magnetická síla P2 působící na druhou kotvu 4. Vratná síla relativně slabé pružiny 13, určené pro její přidržování, se rychle překoná a druhá kotva 4 se při současném zmenšování délky vzduchové mezery mezi ní a magnetickým jádrem 1 stále urychluje. Zejména při těchto vyšších zkratových proudech může pohyb druhé kotvy 4 probíhat zcela nezávisle od pohybu první kotvy 3, působící na vypínací páku 7. Oba průběhy pohybů jsou závislé jen na velikosti magnetické síly a urychlované hmoty a při vysokých zkratových proudech, které jsou podstatně větší než budící proud, je to zcela přípustné a dokonce žádoucí, aby při odpovídajícím sladění magnetických sil a hmot kotvy 4, působící jako vyrážecí kotva, se pohyblivý kontakt 9, ovládaný vypínacím zámkem 8, bezprostředně otevřel dříve, než se uvolní vypínací zámek 8. Protože také n'a první kotvu 3, která je přiřazena vypínací páce 7, působí vzrůstající síla, dochází v takovémto případě k uvolnění vypínacího zámku ve zlomcích milisekundy po rozepnutí kontaktů, způsobené druhou kotvou 4, aniž by došlo· k tak zvanému pumpování druhé kotvy 4 na pohyblivý kontakt 9, který nebyl vypnut vypínacím zámkem 8. Rychlé rozepnutí kontaktní dráhy, vyvolané vysokými zkratovými proudy, způsobují ve spojení s dostatečně vysokým napětím elektrického oblouku omezení proudu · a · tím i vysokou vypínací schopnost.

Samočinný vypínač podle vynálezu s magnetickou spouští podle obr. 1 a 2 má zejména tu přednost, že pro první ko-tvu 3, působící na vypínací páku 7, je potřebná vzduchová mezera jen k magnetickému jádru 1, které má poměrně malou délku. Tato délka vzduchové mezery je určena jen geometrickým vytvořením vypínacího zámku 8, to· znamená vypínací dráhou vypínací páky 7. jme» novitý budicí proud pro samočinný vypínač potřebuje vytvořit jen takové magnetické vybuzení, které je dáno poměrně malou vzduchovou mezerou potřebnou mezi magnetickým jádrem· 1 a první kotvou 3, přiřazenou vypínací páce 7 a ještě vypínací silou vypínacího zámku 8. Vzduchová mezera mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt 9, je pro dimenzování magnetické spouště s ohledem na první kotvu 3, přiřazené vypínací páce 7, zcela bezvýznamná. Zejména může mít tato vzduchová mezera poměrně velkou délku, takže páka po dlouhé dráze narazí s velkou silou a rych200174 lostí na pohyblivý kontakt 9 a tomuto· udělí velkou rozpínací rychlost. Navzdory *velké vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem. 1 a druhou kotvou 4, bezprostředně narážející na pohyblivý kontakt 9, se neovlivní dimenzování magnetické spouště a její vypínací části, přiřazené vypínací páce 7 (obr. 1 a 2), pokud se týká budicího proudu první kotvy 3. Dále není prakticky nutné žádné fixování druhé kotvy 4, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt 9, neboť na ni počne působit síla teprve tehdy, když budicí proud, protékající budicí cívkou 5 dosáhl přibližně hodnotu budicího· proudu první kotvy

3. Obvykle se však uspořádá slabá přidržovací pružina 13, která fixuje druhou kotvu 4 ve výchozí poloze, znázorněné v obr. 1 a 3.

Protože se podle obr. 6 při proudech, převyšující budicí proud první kotvy 3, dostane jen celkem nepatrné zvýšení síly kotvy, přiřazené vypínací páce 7, přičemž toto zvýšení přibližně odpovídá lineární větvi křivky Pi, je samočinný vypínač podle vynálezu velmi necitlivý na krátké proudové impulsy, například zapínací impulsy a tudíž je zejména vhodný, bez omezení svého jmenovitého proudového zatížení, jako ochranný vypínač pro zářivky nebo skupiny výbojek, kapacitní obvody apod. Tato vlastnost je také zejména důležitá pro· sériové spínání proud omezujících výkonových vypínačů. Jestliže dojde za proud omezujícím výkonovým vypínačem ke zkratu, pak se tento, dále zařazený výkonový vypínač vypne v čase, který je menší než půlperioda střídavého' proudu a dojde k omezení zkratového· proudu, takže jen jednotlivý proudový impuls působí na magnetickou spoušť nadřazeného výkonového vypínače. Je-li tento nadřazený výkonový vypínač samočinný vypínač podle vynálezu, pak je na tento jednotlivý proudový impuls podstatně necitlivější než známý samočinný vypínač a vypíná tudíž teprve při podstatně vyšších neovlivněných zkratových proudech než známé zkratové, resp. samočinné vypínače, takže se dosáhne podstatného zvětšení selektivity.

Stejné přednosti má samočinný vypínač s magnetickými spouštěmi podle vynálezu, obr. 7 a 8. U magnetické spouště podle obr. 7 je magnetický bo-črííik tvořen tělesem z magnetického materiálu, které je nepohyblivé a je upraveno· v magnetickém obvodu magnetické spouště. Toto tělísko· z magnetického materiálu sestává z dutého· válce 15, který na své jedné čelní ploše přechází v magnetické jádro 1 magnetické spouště. V tomto· dutém válci 15 je uspořádána druhá kotva 4, vytvořená jako· ponorná kotva válcovitého· tvaru, působící prostřednictvím nemagnetického· zd-vihátka 4b bezprostředně na pohyblivý kontakt 9. Dutý válec 15 přemosťuje jako· magnetický bočník zcela pracovní vzduchovou mezeru mezi druhou kotvou 4, vytvořenou jako ponorná kotva a mag netickým jádrem 1. Budicí cívka 5 je usazena v magnetickém jádru 1 a dutém válci 15. Na zahnutém magnetickém jhu 2 je uspořádaná první kotva · 3, vytvořená jako· sklápěcí kotva, · která působí na vypínací páku 7 vypínacího zámku 8 a která se nachází proti pólové ploše la magnetického jádra. Zdvihátko 4b je vedeno· soustředně magnetickým jádrem· 1. Magnetické jádro 1 s dutým válcem 15, magnetické jho· 2 a sklápěcí kotva 3 tvoří uzavřený magnetický obvod. Sklápěcí kotvě 3 je přiřazena vratná pružina 14, zatímco· druhá kotva 4, vytvořená jako · ponorná, má slabou přidržovací pružinu 13, která ji fixuje ve výchozí poloze, znázorněné v obr. 7. Dutý · válec 15 je dimenzován tak, že je při vrcholové hodnotě proudu, protékajícího· budící cívkou 5, v tolerančním rozsahu budicího proudu · první kotvy 3, vytvořené jako· sklápěcí kotva, právě magneticky nasycen.

Magnetická spoušť podle obr. 8 má magnetické jádro· 1 s čepem lb nacházející se na čelní ploše, přičemž oba tyto· prvky sestávají z magnetického materiálu. První kotva 3, působící na vypínací páku 7 vypínacího zámku 8 sestává z destičky z magnetického. materiálu, vedené ve vedení 16, přičemž je opatřena vratnou pružinou 14. Budicí cívka 5 je uložena na válci 6 z izolačního materiálu, ve kterém jsou soustředně uspořádány magnetické jádro· 1 <a čep lb. Buďcí cívka 5 je pomocí prstencového kotouče 17 z nemagnetického materiálu fixována v magnetickém jhu 2, · sestávajícím· z dvojitého úhelníku. Druhá kotva 4, působící bezprostředně na pohyblivý kontakt 9, je vytvořena jako ponorná kotva, která je uspořádána soustředně v pouzdru 6 z izolačního materiálu, a která má středový souosý · otvor 4a pro- čep lb. Tento nepohyblivý čep lb tvoří magnetický bočník ke vzduchové mezeře mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4 vytvořenou jako· ponorná kotva. Vzduchová mezera mezi čepem lb .aJkotvo-u 4 má velký průřez a malou délku. Cep lb je třeba výhodně dimenzovat tak, aby byl při vrcholové hodnotě proudu protékajícího budicí cívkou 5 v tolerančním rozsahu budicího proudu první kotvy 3, vytvořené jato sklápěcí, magneticky právě nasycen.

Jak je zřejmé z magnetického náhradního schéma podle obr. 9, ve kterém je Θ magnetické buzení, vytvářené budicí cívkou 5, R_m(óžj magnetický odpor vzduchové mezery mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4, Rm (ái) magnetický odpor vzduchové mezery mezi sklápěcí kotvou 3 a Sl, symbolický spínač, který je při magneticky nenasyceném dutém válci 15, případně čepu lb zapnut · a při magneticky nasyceném dutém válci 15, resp. čepu lb je rozepnut, není vzduchová mezera mezi magnetickým jádrem· 1 a druhou kotvou 4, vytvořenou jako ponorná kotva, při magneticky nenasyceném válci 15, resp. čepu lb zpočátku účinná, to znamená, že symbolický spínač SI je zapnut. Pouze první pracovní vzduchová mezera <5i mezi sklápěcí kotvou 3 a magnetickým jádrem 1 je účinná. Jak ukazuje obr. 10, je symbolicky spínač Si při magneticky nasyceném dutém válci 15, resp. čepu lb rozepnut a magnetický odpor druhé pracovní vzduchové mezery Ó2 mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4 vytvořené jako ponorná kotva, je v sérii s magnetickým odporem první pracovní vzduchové mezery ói mezi sklápěcí kotvou 3 a magnetickým jádrem 1.

Jak ukazuje obr. 11, ve kterém je znázorněna indukce Bi ve vzduchové mezeře mezi první kotvou 3 a magnetickým jádrem 1 a indukce ve vzduchové mezeře mezi druhou kotvou 4 a magnetickým jádrem 1 v závislosti na vrcholové hodnotě magnetického Л /\ buzení Θ w . 1 (ampérzávity) pro magnetickou spoušť podle obr. 7 a 8, je nárůst indukce Bi ve vzduchové mezeře mezi první kotvou 3 a magnetickým jádrem 1 dán pouze délkou této vzduchové mezery. Magnetické sycení železa v dutém válci 15, resp. v čepu lb je dáno poměrem ploch (Fi—Fz) : : Fi, který činí pro obr. 11 přibližně 1:2a ve kterém Fi je plocha průřezu magnetickým jádrem 1 a plocha Fz plocha průřezu druhou kotvou 4. Průběh indukce ve vzduchové mezeře mezi první kotvou 3 a magnetickým jádrem 1 vykazuje tedy zlom tehdy, jestliže proud, protékající budicí cívkou 5, vytváří takovou magnetickou indukci, která leží přibl žně při 50 % sytící indukce. Teprve od tch^to proudu dochází к nárůstu indukce B2 ve druhé pracovní vzduchové mezeře 62 mezi magnetickým jádrem 1 a druhou kotvou 4.

V obr. 12 je znázorněn výsledný průběh magnetických sil Pi a Pz působících na kotvy 3 a 4 v závislosti na vrcholové hodnotě

А Λ magnetické buzení 0 = w . I (ampérzávity). Toleranční rozsah N/^2 . w pro ovládací proud první kotvy 3, protékající budicí cívkou 5, je zde přibližně v oblasti zlomu křivky magnetické síly Pi na vypínací páku 7 vypínacího zámku 8 působící první kotvy 3. Tím je zaručeno, že na druhou kotvu 4, působící přímo na pohyblivý kontakt, bude působit magnetická síla teprve tehdy, když bude při malých nadproudech nebo zkratových proudech překročen toleranční rozsah, ovládacího proudu první kotvy 3.

U magnetické spouště samočinného vypínače podle vynálezu může být magnetický bočník, který je paralelní ke vzduchové mezeře mezí magnetickým jádrem a kotvou, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt, tvořen nepohyblivým dutým válcem z magnetického materiálu, ve kterém je na jednom konci uspořádáno magnetické jádro a na druhém konci kotva, bezprostředně působící na pohyblivý kontakt. Mezi magnetickým jádrem a dutým válcem může se nacházet vložka z nemagnetického materiálu. Pootočením části magnetického jádra na čel ní ploše, která je protilehlá ke kotvě, působící* na vypínací páku vypínacího zá₍mku, může se pro část této čelní plochy zvětšit délka vzduchové mezery mezi kotvou, působící na vypínací páku a mezi magnetickým jádrem a tím se může měnit průběh indukce a magnetické síly, která působí na kotvu, přiřazenou vypínací páce.

Samočinný vypínač podle vynálezu má zejména tu přednost, že vzduchová mezera sklápěcí kotvy, působící bezprostředně na pohyblivý kontakt a tím například i opal kontaktů a výrobní tolerance nemohou mít vliv na počet ampérzávitů potřebných pro funkci kotvy působící na vypínací páku vypínacího' zámku.

Jak ukazuje obrázek 13, týká se vynález nejen jednopólového provedení samočinného vypínače s jediným vypínacím zámkem a jedinou magnetickou spouští, nýbrž také vícepólových samočinných vypínačů s nejméně jedním pohyblivým kontaktem pro· každý pól, jediným vypínacím zámkem nebo, jedním vypínacím zámkem pro každý pól a jednou magnetickou spouští pro každý pól. Přitom se může jednat o sítové ochranné vypínače, výkonové vypínače, a motorové ochranné vypínače. Zejména výhodné je vytvořit třífázový výkonový vypínač podle vynálezu a každému ze tří pólů přiřadit jeden pohyblivý kontakt 39 a jednu magnetickou spoušť. Každá ze tří magnetických spouští má vybavovací kotvu 33, sloužící pro vypnutí jediného vypínacího zámku 38 třífázového výkonového vypínače a působící na vypínací páku 37 tohoto vypínacího zámku 38. Tři vybavovací kotvy 33 jsou přidržovány jednou společnou pružinou 44, takže součet sil tří vybavovacích kotev 33 působí na tuto pružinu 44. Dále má každá ze tří magnetických spouští druhou vyrážecí kotvu 34 působící na pohyblivý kontakt 39, který je jí přiřazen s magnetickým bočníkem 45 ke vzduchové mezeře. Tento třífázový výkonový vypínač má opreti výkonovému vypínači omezujícímu proud podle DE-patentního spisu č. 1 588 109 ještě dále zlepšené selektivní vlastnosti. Jím se dosáhnou takové hodnoty selektivity, které se rovnají těm, které se dosáhnou s třífázovými výkonovými vypínači s časově zpožděnými magnetickými spouštěmi. Vyrážecí kotvy 34 působící na pohyblivé kontakty 39 nejsou žádným způsobem ovlivňovány vybavovacími kotvami 33 působícími na vypínací páku 37 vypínacího zámku 38, takže třífázový výkonový vypínač, vytvořený podle vynálezu má vysokou vypínací schopnost a má vlastnost pro omezování proudu. Výhodně mohou být tři vybavovací kotvy 33 navzájem tuze spojeny spojovacími částmi, nebo ale mohou také nezávisle na sobě dosedat na vypínací páku 37 vypínacího zámku 38. Dále mohou být také tri vyrážecí kotvy 34 výhodným způsobem tuze navzájem spojeny pomocí spojovacích částí a sloužit pro současné ovládání tří pohyblivých kontaktů 39. Nemusí být ale spolu navzájem vázány .a mohou nezávisle navzájem na sobě působit vždy na jim přiřazený pohyblivý kon takt 39.

Claims (9)

1. Samočinný vypínač, zejména o-chranný vypínač s vypínacím zámkem a magnetickou spouští, který má dvě kotvy, ležící svými vzduchovými pracovními mezerami ve společném magnetickém obvodu magnetické spouště, obsahujícím magnetické jádro s budicí cívkou a případně magnetické jho, z nichž prvá působí na vypínací páku vypínacího zámku a druhá na pohyblivý kontakt, zejména na pohyblivý kontakt, ovládaný vypínacím zámkem, vyznačující se tím, že rovnoběžně s pracovní vzduchovou mezerou (δζ) druhé kotvy (4) působící na pohyblivý kontakt, je uložen magnetický bočník, kterým je tato· pracovní vzduchová mezera (δζ) alespoň částečně magneticky přemosťována.

2. Samočinný vypínač podle bodu 1, vyznačující se tím, že magnetický bočník je tvořen první kotvou (3) působící na vypínací páku (7) vypínacího zámku.

3. Samočinný vypínač podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že výchozí pracovní vzduchová mezera (δζ) druhé kotvy (4), působící na pohyblivý kontakt (9) je větší než výchozí pracovní vzduchová mezera (δι) první kotvy (3) působící na vypínací páku (7) vypínacího zámku (8).

4. Samočinný vypínač podle bodu 1, vyznačující se tím, že obě kotvy (3, 4) jsou ponorné kotvy.

5. Samočinný vypínač podle bodu 4, vyznačující se tím, že jedna ponorná kotva (3, resp. 4) je souose uložena do· druhé ponorné kotvy (4, resp. 3) a že obě ponorné kotvy (3, 4) jsou upraveny souose vůči magnetickému jádru (1) magnetické spouště.

6. Samočinný vypínač podle bodu 1, vyznačující se tím, že magnetický bočník je vytvořen jako dutý válec (15) nepohyblivě uložený v magnetickém obvodu magnetické spouště.

7. Samočinný vypínač podle bodu 6, vyznačující se tím, že v dutém válci (15) je upravena druhá kotva · (4) a dutý válec (15) přechází buď v čelní plochu magnetického jádra (1) magnetické spouště, nebo· se nachází v tomto jádru.

8. Samočinný vypínač podle bodu 7, vyznačující se tím, že magnetický bočník je vytvořen jako · nepohyblivý podlouhlý, vůči magnetickému jádru (1) souosý čep (lb), který se nalézá na čelní ploše magnetického jádra (1) a který zasahuje · do otvoru (4a) souosého s magnetickým jádrem (1).

9. Samočinný vypínač podle bodu 1, vyznačující se tím, že první kotva (3) působící na vypínací páku (7) vypínacího· zámku je sklápěcí kotva a druhá kotva (4), působící na pohyblivý kontakt (9) je ponorná kotva.