что такое биполярный выключатель

Двухполюсный автомат — описание, принцип действия, подключение

Автоматические системы защиты электрических цепей, пришедшие на смену плавким предохранителям, широко применяются не только в разветвлённых сетях производственных предприятий, но и в бытовых электропроводках. Автоматы компактны, надёжны, просты в управлении. Защитить электрическую проводку домашней сети можно с помощью однополюсных автоматов. Но нередки случаи, когда для полноценной защиты электрических установок необходимо устанавливать двухполюсный автомат. Иногда сложную электрическую сеть можно защитить исключительно с помощью групповых автоматов.

Особенность многополюсных автоматов в том, что они разъединяют несколько линий одновременно. Это свойство очень полезно в трехфазных цепях, так как отключение лишь одного фазного провода может привести к выводу из строя электромоторов и другого оборудования. Подобные проблемы в двухпроводной схеме решаются с помощью двухполюсников.

Устройство и принцип работы

Конструкция двухполюсника идентична автоматическому выключателю с одним полюсом. Иначе говоря, этот прибор состоит из двух однополюсных автоматов объединённых в одном корпусе. Его особенность в том, что в этих защитных устройствах в аварийных ситуациях автоматически отключаются обе защищаемые линии одновременно. В принципе, элементарный двухполюсный автомат можно сделать самому, соединив планкой намертво рычажки управления двух однополюсников.

Внимание! Заменять двухполюсный автомат двумя одиночными выключателями, работающими по отдельности, нельзя! Не стоит также использовать в качестве двухполюсного автомата одиночные выключатели, соединённые перемычкой. В конструкции двухполюсника присутствует ещё блокировочный механизм, которого нет в «усовершенствованном» устройстве из однополюсных автоматов.

Для понимания устройства и принципа работы двухполюсного автоматического выключателя достаточно разобраться в строении автомата с одним полюсом. Самый простой такой прибор состоит из биметаллической пластины и конструкции механизма взвода и расцепления. Кстати устаревшие автоматы именно так и выглядели. Устройство такого выключателя изображено на рисунке 1.

В ситуациях, равносильных короткому замыканию или при длительных перегрузках в однофазных цепях биметаллическая пластина нагревается и вследствие деформации действует на рабочий рычаг конструкции. Срабатывает механизм защитного отключения и цепь разрывается.

Рисунок 1. Автоматический выключатель старого образца

Принцип работы этого устройства очень простой. Когда величины номинальных токов превысят допустимые параметры, тепловой расцепитель приводит в действие подвижный контакт и цепь разрывается. Механизм отключения питания может сработать в двух случаях – при перегрузке или вследствие КЗ. Для подключения питания необходимо устранить причину возникновения токов срабатывания, а потом нажатием рычага управления включить автомат.

Схема работы проста и надёжна. Однако у неё есть существенный недостаток: автомат не реагирует на токи утечки, поэтому не может защитить от поражения током или предупредить загорание проводки в случае искрения. С целью полной защиты требуются дополнительные устройства.

Упомянутого недостатка лишены современные двухполюсные пакетники. На рисунке 2 изображено устройство такого автоматического выключателя. В его конструкции есть одна важная деталь – электромагнитный расцепитель. Такие двухполюсные устройства сочетают в себе функции обычных дифференциальных автоматов-выключателей и устройства защитного отключения (УЗО).

Рисунок 2. Устройство современного автомата

Благодаря электромагнитному расцепителю механизм взвода и расцепления двухполюсного автомата реагирует на токи утечки. Это то самое блокирующее устройство, о котором речь шла выше.

Принцип действия электромагнитного расцепителя.

По двухпроводной линии ток проходит в двух противоположных направлениях – по фазному проводнику в одну сторону, а по нулевому – в другую. При номинальном напряжении магнитные потоки в катушках соленоида, наводимые равновеликими встречными токами, компенсируются. Поэтому результирующий магнитный поток нулевой.

Но стоит появиться утечке, как баланс нарушится, и возникший магнитный поток втянет стержень в соленоид. Он, в свою очередь, приведёт в действие рычаги механизма взвода и расцепления. Двухполюсный автомат разомкнёт 2 полюса, не зависимо от того, в каком из проводников появилась утечка или короткое замыкание. Произойдёт срабатывание УЗО, как реакция на изменение параметров дифференциальных токов.

Назначение

В случае одноконтурной электрической схемы, часто используемой в электрификации домов, не целесообразно применение двухполюсных автоматов для защиты сети. Эту задачу успешно решают однополюсные выключатели, так как нет особой необходимости в одновременном отключении различных сегментов цепи. В однофазной проводке с заземлённой нейтралью, когда все нулевые проводники закорочены на нулевые шины, также можно обойтись одиночными выключателями.

Совсем другая ситуация возникает в случаях, когда некое оборудование не может быть подключено в одну общую цепь. Например, если для питания группы электрических приборов используется трансформатор, то без двухполюсного автомата уже не обойтись. Объяснение простое – на выходе трансформатора нет фазы и нуля. Отсечение электрического тока на одном из проводов не исключает наличия напряжения на другом. Только одновременное отключение двух полюсов обеспечивает безопасность оборудования.

Установка двухполюсника позволяет совместить в одном устройстве задачи дифференциальных защит и УЗО. При этом уже не требуется устанавливать отдельные дискретные устройства защитного отключения.

По аналогичному принципу работают четырехполюсные автоматы, работающие в трехфазных сетях с использованием нулевых проводов. Трехполюсными автоматами осуществляется защита трехфазных нагрузок от КЗ.

Кстати, ПУЭ не запрещает использование двухполюсных выключателей в качестве вводных автоматов. Их можно также применять для защиты групповой и индивидуальной нагрузки. Но, ни в коем случае через это устройство нельзя подключать провода заземления. Помните, что разрыв РЕ-провода допускается только при извлечении штепселя из розетки.

Достоинства и недостатки

Двухполюсные автоматы обеспечивают контроль линий при однофазном питании, а также защиту оборудования, работающего в трехфазных цепях.

К достоинствам этих устройств можно отнести:

Конечно, главное преимущество в том, что двухполюсный автомат одновременно обесточивает два проводника, не зависимо от того, в котором из них произошла авария. Это гарантирует полное отсутствие напряжения в защитных проводниках.

Из недостатков можно отметить:

Благодаря уникальным преимуществам применение двухполюсных выключателей оправдано даже с учётом существующих вероятностей проявления указанных недостатков.

Установка и схемы подключения

Монтаж устройств на дин-рейку выполняется очень просто. Для этого предусмотрены специальные захваты (защёлки) с тыльной стороны автомата (Рис.3). Подсоединение проводов к клемме прибора тоже не вызывает трудностей: провода легко зажимаются болтами на клеммах прибора. По умолчанию к верхним клеммам подключают провода ввода, а к нижним – вывода.

Рисунок 3. Крепление автоматов

Общепринятая схема подключения выглядит следующим образом:

В сложных разветвлённых схемах может быть несколько двухполюсников, после которых, на каждую ветвь устанавливается ещё по одному однополюсному автомату. Пример такой схемы с общей нулевой шиной представлен на рисунке 4. Обратите внимание, что для фазного ввода использован двухполюсный автомат. На этой схеме нет других вводных устройств.

Рис. 4. Пример схемы включения автоматических выключателей

Как выбрать двухполюсник?

Для того чтобы автоматический выключатель в полной мере обеспечивал необходимую защиту, необходимо взвешено подойти к его выбору. Главное не ошибиться с номиналом. Для этого необходимо знать номинальную нагрузку, которую планируете подключить к прибору.

Ток в цепи, защищаемой автоматом, вычисляем по формуле: I = P / U, где P – номинальная нагрузка, а U – напряжение в сети.

Например: если к прибору буден подключен холодильник на 400 Вт, электрочайник на 1500 Вт и две лампочки по 100 Вт, то P= 400 Вт+1500 Вт+ 2×100= 2100 Вт. При напряжении 220 В максимальный ток в цепи будет равен: I=2100/220= 9.55 A. Ближайший к этому току номинал автомата – 10 А. Но при расчётах мы не учли ещё сопротивления проводки, которое зависит от типа проводов и их сечения. Поэтому покупаем выключатель с током срабатывания на 16 ампер.

Приводим таблицу, которая помогает определить мощность сети для учёта при расчётах силы тока.

Пользуясь таблицей можно с большой точностью вычислить необходимые параметры двухполюсного автомата.

Что касается магазинов, где можно их приобрести, ориентируйтесь на цены и на ассортимент продукции. Из списка производителей можем порекомендовать, например, бренд Legrand.

Часто задаваемые вопросы от читателей

Разрешен ли двухполюсный автоматический выключатель на вводе в системе TN-C?

Да вполне разрешается, более того, я рекомендую устанавливать именно его на вводе в дом или квартиру. Двухполюсный выключатель отличный коммутатор, так как обеспечивает одновременный разрыв и фазного, и нейтрального проводника, в отличии от однополюсного.
Это удобно тем, что напряжение не может податься из сети ни по одному из выводов.

Дело в том, что на практике часто встречаются случаи, когда из-за своеволия соседей или горе электриков у вас в доме выводы могут поменяться местами. В такой ситуации однополюсный автоматический выключатель на вводе отключит не фазный, а нейтральный проводник. Что существенно повышает вероятность поражения электрическим током, как вы уже поняли, система с двухполюсным автоматическим выключателем на вводе лишена данного недостатка.

Если вы рассматриваете данную проблему с точки зрения ПУЭ, то здесь хочу обратить ваше внимание на п. 6.6.28, который гласит:

В трех- или двухпроводных однофазных линиях сетей с заземленной нейтралью могут использоваться однополюсные выключатели, которые должны устанавливаться в цепи фазного провода, или двухполюсные, при этом должна исключаться возможность отключения одного нулевого рабочего проводника без отключения фазного.

Конструкция двухполюсного автоматического выключателя в полной мере соответствует данному требованию, так как и фазный, и нейтральный проводник разрываются в нем одновременно. А вот заменять один двухполюсный двумя однополюсными однозначно нельзя, поскольку такая схема позволит разрывать нейтральный проводник без отключения фазного, вразрез требованиям п.6.6.28 ПУЭ.

Источник

Двухполюсный автоматический выключатель — для чего он используется и чем отличается от однополюсного

Биполярный автоматический выключатель для защиты электрической сети конструктивно состоит из двух униполярных выключателей с общим рычагом включения и внутренней системой блокировки. В этом материале мы подробно поговорим о том, что такое биполярный аппарат, каковы особенности его эксплуатации и установки, а также узнаем, в чем основное отличие биполярных устройств от униполярных защитных устройств.

Особенности работы униполярных и биполярных АБ

Суть работы каждого из этих видов, в целом, можно понять из названия. Однополюсный выключатель предназначен для отключения линии. Двухполюсное устройство отличается от него тем, что отслеживает рабочий процесс одновременно на двух линиях и сравнивает параметры электронного потока, определяя, соответствует ли он допустимому значению для корректной работы сети. При превышении этих показателей устройство срабатывает, одновременно отключая питание обеих линий.

У некоторых читателей может возникнуть вопрос: можно ли заменить биполярную машину парой униполярных переключателей? Этого нельзя делать ни при каких обстоятельствах. Ведь в двухполюсном устройстве его элементы соединяются не только общим рычагом, но и запорным механизмом.

Это значит, что в случае неисправности они отключатся одновременно, а в паре независимых однополюсных АКБ будет работать только одна машина. Электрический ток в этом случае все равно будет подаваться в неисправную цепь через включенное устройство, что может вызвать возгорание в проводке. Подробно о попытках слияния в следующем видео:

Разница между этими двумя типами автоматических выключателей заключается в конструкции расцепителя. Биполярный выключатель должен быть оборудован расцепляющим элементом, конфигурация которого позволяет одновременно отключать обе части устройства как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Если электрическая схема в квартире одноконтурная, то в установке двухполюсного выключателя нет необходимости, так как не нужно одновременно защищать несколько сегментов комнаты. Но в том случае, если в одном из помещений установлено сложное оборудование, которое по своим параметрам не может быть включено в общую схему, без мультиполя не обойтись.

Для наглядности рассмотрим следующий пример. Предположим, в домашней сети есть две линии, одна из которых подключена к сложному устройству и получает питание через выпрямитель.

Если нарушение происходит в одной из линий, из-за ее отключения, питание одной цепи вызовет повышение напряжения и, следовательно, увеличение других параметров. Если AV второй линии не работает вовремя, результатом будет отказ устройства и, возможно, возгорание кабеля. Поэтому такую ​​сеть необходимо защищать двухполюсным устройством.

Что будет в противоположной ситуации, когда они попытаются отключить многополюсную машину, на видео:

Возможность и назначение многополюсных устройств

Установка биполярной АБ позволяет контролировать:

Исходя из этого, автоматическое устройство ввода должно быть как минимум биполярным, так как оно позволит вам отключить питание по всему дому, если по какой-либо причине AV неисправной секции сети выйдет из строя. Как и любой упаковочный автомат, он также позволяет вручную обесточивать квартиру.

Рассмотрим эту ситуацию. Произошло короткое замыкание в одной из линий бытовой электропроводки, на которое АВ проблемной зоны не успела среагировать и перегорела, превратившись из переключателя в проводник электрического тока. Даже если общая сеть защищена дифференциальным устройством, это в большинстве случаев не решает проблему, так как УЗО отключает питание в случае обрыва кабеля, чтобы избежать поражения людей электрическим током. Следовательно, он также выйдет из строя и возникнет дисбаланс в цепи, которая защищена двухполюсным входным автоматом.

Наглядно о многополюсных машинах на видео:

Если разница входного и выходного напряжения превышена более чем на 30% (и если в одной из ветвей произойдет короткое замыкание, это произойдет очень быстро), автоматический вход сработает, отключив как фазный, так и нулевой провод. В этом случае электрическая сеть будет полностью обесточена и не будет утечки тока даже на кабель заземления. Это исключает риск выхода оборудования из строя и возгорания на линии. После устранения неисправности машину можно снова включить вручную.

Минусы биполярных переключателей

У любого устройства есть слабые места, и устройства защиты многополюсных сетей не исключение. Хотя отрицательных свойств двухполюсников немного, мы их перечислим:

Несмотря на перечисленные недостатки, устройства защиты, обеспечивающие управление двумя линиями, распространены и очень популярны. Именно они позволяют обезопасить общую сеть на случай неисправностей в линии, к которой подключена мощная бытовая техника.

Меры безопасности при установке биполярных переключателей

Правила электробезопасности при установке защитных устройств на двух полюсах в целом не отличаются от общих мер при установке других электрических устройств. Следующие:

Заключение

В этой статье мы рассказали о биполярных переключателях, их особенностях и преимуществах, а также о некоторых присущих им недостатках. Подводя итог, следует отметить, что многополюсные переключатели обеспечивают надежную защиту электрических сетей с двумя цепями, особенно при подключении устройств, значительно различающихся по мощности

Источник

Биполярный автоматический выключатель цепи для использования при низком напряжении

Владельцы патента RU 2505881:

Настоящее изобретение относится к низковольтному биполярному автоматическому выключателю цепи и, в особенности, к биполярному автоматическому выключателю цепи, в котором оба полюса защищены от повреждений (то есть, без нейтрального полюса или фазы), и который выполняет множество функций, имеет компактную структуру и уменьшенное количество компонентов.

Предшествующий уровень техники

Низковольтные автоматические выключатели цепи являются электрическими устройствами известного типа. Они обычно используются в электрических системах (например, жилых, промышленных или коммерческих) для защиты электрических систем и обеспечения безопасности пользователей посредством автоматического размыкания самого выключателя с последующим прерыванием подачи электроэнергии в ответ на возникшие неисправности.

Типично эти повреждения являются короткими замыканиями, перегрузками и утечками на землю. Для того, чтобы обеспечить защиту от этих неисправностей, используется одно или более защитных устройств, способных различать нормальные рабочие ситуации и ситуации повреждения, обычно связанные с выключателем. Такие устройства обычно содержат привод, который, после обнаружения ситуации повреждения, вмешивается в работу кинематического механизма выключателя, вызывая его автоматическое отключение и размыкание контактов.

Защитными устройствами наиболее общего типа являются термомагнитные устройства, которые выполняют защиту от короткого замыкания и перегрузок, и дифференциальные устройства, которые выполняют токовую защиту от утечек на землю.

Один из недостатков, который иногда обнаруживается, происходит из того факта, что защитные устройства состоят, в некоторых применениях, из дополнительных модулей, связанных с выключателем, чтобы выполнять специфическую защитную функцию. На практике выключатель цепи и защитные устройства размещены в отдельных корпусах, имеющих заданную ширину модульного типа (один модуль DIN-стандарта равен 17,5 мм). Корпуса затем связываются и соединяются таким образом, чтобы получить требуемый тип защиты.

Это приводит к повышению затрат, потому что необходимо заранее располагать множество корпусов, пригодных для размещения различных устройств, а также соединительных и интерфейсных средств, для оперативного соединения с выключателем цепи, с вытекающими из этого трудозатратами во время монтажа.

Более того, даже когда устройства защиты и прерывающая часть расположены внутри одного корпуса, последняя обычно имеет относительно крупные размеры (например, ширина больше двух стандартных модулей), в особенности, когда оба полюса защищены и, поэтому, нет нейтрального полюса. Также необходимо отметить, что устройства защиты известного типа требуют специальных элементов для выполнения и специализированного механизма для соединения с кинематическим механизмом, с вытекающими из этого усложнениями при этапах конструировании и осуществления выключателя и связанных с ним устройств.

Как можно увидеть из приведенного выше описания, автоматические выключатели цепи известного типа имеют ряд недостатков, которые пытались преодолеть, но не полностью удовлетворительным способом.

Основная задача настоящего изобретения заключается в разработке создания низковольтного биполярного автоматического выключателя цепи, который позволяет преодолеть указанные выше недостатки.

Поставленная задача решена путем создания низковольтного биполярного автоматического выключателя, который содержит корпус, выполненный из изоляционного материала, содержащего

первый полюс, содержащий первый контакт и второй контакт, соединяемые/разъединяемые друг с другом, и первое устройство для защиты от коротких замыканий;

второй полюс, содержащий третий контакт и четвертый контакт, соединяемые/разъединяемые друг с другом, и второе устройство для защиты от коротких замыканий;

дифференциальное устройство защиты, связанное как с первым, так и со вторым полюсами, и пригодное для обнаружения дифференциального тока между упомянутым первым и вторым полюсами;

замыкающий/размыкающий кинематический механизм, оперативно соединенный с упомянутым первым и вторым полюсами для того, чтобы выполнять соединение/разъединение упомянутых первого и второго контактов и упомянутых третьего и четвертого контактов;

единое устройство защиты от перегрузки, связанное с упомянутыми первым и вторым полюсами, пригодное для вызывания расцепления упомянутого кинематического механизма и разъединения упомянутых первого и третьего контактов от упомянутых второго и четвертого контактов соответственно, при обнаружении неисправного состояния, вызванного перегрузкой.

Дополнительные характеристики и преимущества станут более понятны из описания некоторых предпочтительных, но не ограничивающих вариантов осуществления выключателя цепи согласно настоящему изобретению, проиллюстрированному с помощью примеров на сопроводительных чертежах, на которых:

Фиг.6, 7 и 8 представляют собой изображения, показывающие первую рабочую последовательность биполярного автоматического выключателя цепи, согласно настоящему изобретению;

Фиг.9 и 10 представляют собой изображения, показывающие вторую рабочую последовательность биполярного автоматического выключателя цепи, согласно настоящему изобретению;

Фиг.11 представляет собой общий вид части выключателя цепи из фиг.1, согласно изобретению.

Со ссылкой на прилагаемые чертежи, низковольтный биполярный автоматический выключатель 1 цепи, согласно настоящему изобретению содержит корпус 10, выполненный из электрически изоляционного материала, который включает в себя первый полюс 20 и второй полюс 30, которые защищены от неисправных состояний согласно результату, который будет получен из приведенного ниже описания. Задняя часть 11 корпуса 10 имеет соответствующую форму и представляет собой средство для зацепления с проводником DIN-стандарта.

Корпус 10 выполнен с возможностью кабельной разводки посредством вставления соответствующих кабелей или стержней в соответствующие клеммы. Кроме того, передняя часть корпуса 10 используется для соединения с крышкой (не показана), для полного закрытия самого выключателя.

Первый полюс 20 содержит первый контакт 21 и второй контакт 22, которые соединяются/отсоединяются друг от друга, в то время как второй полюс 30 содержит третий контакт 31 и четвертый контакт (не показан на чертеже, но полностью эквивалентен второму стационарному контакту 22), которые соединяются/отсоединяются друг от друга. Второй контакт 22 и четвертый контакт являются стационарными контактами, в то время как контакты 21 и 31 имеют возможность перемещения между положением размыкания, в котором они отсоединены от соответствующих стационарных контактов, и положением замыкания, в котором они соединены с упомянутыми стационарными контактами.

Автоматический выключатель цепи дополнительно содержит замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40, который соединен с упомянутыми первым и вторым полюсами 20, 30, чтобы осуществлять соединение/отсоединение упомянутых первого и второго контактов 21, 22 и упомянутых третьего контакта 31 и четвертого контакта. На практике замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 содержит рычаги, которые передают перемещение ручки 42, управляемой пользователем, на контакты, для осуществления замыкающего или размыкающего действия автоматического выключателя цепи; кроме того, упомянутые рычаги осуществляют размыкание контактов в случае неисправной ситуации в электрической системе, связанной с автоматическим выключателем 1 цепи. С этой целью замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 предпочтительно содержит средство для удерживания подвижного контакта в замкнутом положении и средство для освобождения кинематического механизма, позволяющее автоматическое размыкание автоматического выключателя цепи 1. Согласно одному варианту осуществления замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 содержит, по меньшей мере, одну пару рычагов, например, зацепляющий рычаг 43 и расцепляющий рычаг 41, которые при зацеплении друг с другом удерживают контакты в замкнутом положении. В случае неисправности расцепляющий рычаг 41 отцепляется от зацепляющего рычага 43 посредством вращения вокруг центра 418, освобождая кинематический механизм и позволяя осуществлению операции автоматического размыкания согласно процессу, который будет подробно описан ниже.

Автоматический выключатель цепи согласно изобретению фактически является пригодным для обеспечения защиты электрических систем (например, жилых, промышленных или коммерческих) и безопасности пользователей посредством размыкания самого автоматического выключателя цепи с последующим прекращением подачи электроэнергии в ответ на первую, вторую и третью ситуации неисправности. Такими типичными ситуациями неисправности являются короткие замыкания, перегрузки и утечки на землю соответственно.

Для этой цели, как первый полюс 20, так и второй полюс 30 автоматического выключателя 1 цепи соответственно содержат первое устройство 50 защиты от короткого замыкания и второе устройство 55 защиты от короткого замыкания.

Такие устройства 50 и 55 защиты от короткого замыкания являются устройствами хорошо известного типа и обычно содержат магнитный привод, состоящий из катушки, подвижного сердечника, стационарного сердечника, ножа или, в большинстве случаев, штыря и пружины, которые осуществляют защиту от коротких замыканий.

Автоматический выключатель 1 цепи дополнительно содержит дифференциальное устройство 70 защиты, которое связано с обоими полюсами 20 и 30, устройство 70 защиты, которое также является устройством хорошо известного типа и, поэтому, не описано подробно, является обычно дифференциальным приводом, который осуществляет защиту от токов утечки на землю и обычно состоит из реле и тороидального сердечника. Дифференциальное устройство 70 защиты обнаруживает токи утечки на землю, как несимметрию между токами двух полюсов или фаз 20 и 30. На практике, когда разница абсолютной величины между токами, циркулирующими в упомянутых первом и втором полюсах 20 и 30, превышает заданную пороговую величину, устройство 70 запускает освобождение кинематического механизма 40 и, следовательно, отсоединение подвижных контактов от соответствующих стационарных контактов.

Автоматический биполярный выключатель 1 цепи преимущественно содержит одно уникальное устройство 60 защиты от перегрузки, которое связано с первым полюсом 20 и пригодно для вызывания расцепления кинематического механизма 40 и отсоединения упомянутых первого и третьего контактов 21, 31 от упомянутых второго контакта 22 и четвертого контактов соответственно после обнаружения неисправного состояния, вызванного перегрузкой.

В свою очередь, устройства 50 и 55 защиты пригодны для вызывания освобождения упомянутого кинематического механизма 40 и размыкания упомянутых первого и второго контактов 21, 22 и упомянутого третьего контакта 31 и четвертого контакта после возникновения неисправности, вызванной коротким замыканием в электрической системе, связанной с выключателем 1 цепи.

Предпочтительно, если устройство 60 защиты от перегрузки состоит из теплового привода, который содержит биметалл. Первое устройство 50 защиты от короткого замыкания и устройство 60 защиты от перегрузки обычно объединены друг с другом и составляют термомагнитное устройство. Более того, следует отметить, что в то время как устройство 60 защиты откалибровано таким образом, чтобы осуществлять вмешательство, когда существуют не очень высокие перегрузки, которая не особенно высока, которые присутствуют длительное время, устройства 50 и 55, в дополнение к вмешательству при неисправностях, вызванных короткими замыканиями, также могут осуществлять вмешательство при наличии перегрузок большей интенсивности, которые появляются на очень короткое время.

Более того, автоматический выключатель 1 цепи согласно изобретению содержит соединительное средство для присоединения замыкающего/размыкающего кинематического механизма 40 с различными устройствами 50, 55, 60 и 70 защиты. ПО существу и в отличие от выключателей цепи известного типа в выключателе цепи согласно изобретению механические импульсы различных устройств 50, 55, 60 и 70 защиты передаются освобождаемому кинематическому механизму через один механизм, упрощающий структуру автоматического выключателя цепи по сравнению с обычными решениями, которые требуют специальных механизмов для каждого защитного устройства.

Ниже со ссылкой на фиг.6-10 будут описаны некоторые конфигурации для осуществления операции автоматического отключения в автоматическом выключателе цепи согласно изобретению.

Как упоминалось выше, вариант осуществления замыкающего/размыкающего кинематического механизма 40 обычно содержит первый расцепляющий рычаг 41 для освобождения кинематического механизма 40 посредством расцепления третьего зацепляющего рычага 43, позволяющего автоматическое размыкание контактов двух полюсов 20 и 30. Соединительное средство содержит, например, первый расцепляющий вал 81, который присоединяет упомянутый зацепляющий/расцепляющий кинематический механизм 40 к упомянутым первому и второму устройствам 50 и 55 защиты от короткого замыкания, к устройству 60 защиты от перегрузки и к дифференциальному устройству 70 защиты. Согласно этому варианту осуществления соединительное средство дополнительно содержит второй, осуществляющий вмешательство, рычаг 82, который присоединяет замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 с устройством 70 защиты. Первый расцепляющий вал 81 и второй, осуществляющий вмешательство, рычаг 82 оперативно соединены с упомянутым первым расцепляющим рычагом 41. Другими словами, соединительное средство составляет единый механический интерфейс, например, через первый расцепляющий вал 81 и второй, осуществляющий вмешательство, рычаг 82, через которые механический импульс, производимый различными устройствами 50, 55, 60, 70 защиты при наличии соответствующей неисправной ситуации, передается к замыкающему/размыкающему кинематическому механизму 40, воздействуя, например, на расцепляющий рычаг 41.

Со ссылкой на фиг.6 и 9, в ситуации замкнутого автоматического выключателя цепи и при отсутствии неисправных состояний, замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 удерживается заблокированным в замкнутом положении для взаимодействия третьего зацепляющего рычага 43 с первым расцепляющим рычагом 41. Согласно этому варианту осуществления один конец рычага 43 входит в зацепление посредством подходящего выступа с телом рычага 41, что препятствует вращению рычага 41 против часовой стрелки (и освобождению в результате этого выключателя сети).

На фиг.6 и 8 показана операция автоматического размыкания в случае неисправности, вызванной перегрузками по току. Как отмечалось ранее, устройство 60 защиты содержит биметаллическую тонкую пластину, пригодную для изгибания из-за перегрузок по току в цепи. Часть тонкой пластины 60, при нормальных условиях, расположена (фиг.6) вблизи третьего удлинителя 812 первого расцепляющего вала 81.

В случае неисправности, вызванной перегрузкой, устройство 60 защиты осуществляет вмешательство посредством сгибания биметаллической тонкой пластины (фиг.8, которая показывает перемещение вниз тонкой пластины 60). В результате этого перемещения тонкая пластина 60 воздействует на удлинитель 812 вала 81, который вращается по часовой стрелке вокруг своего собственного центра вращения 815. В результате этого вращения второй удлинитель 811 вала 81 взаимодействует с первым расцепляющим рычагом 41, вызывая вращение и автоматическое расцепление контактов, как было описано ранее.

На фиг.9 и 10 показана операция автоматического отключения в случае неисправности, вызванной утечкой на землю. Третье устройство 70 защиты содержит поршень 701, используемый для скольжения вследствие утечки на землю тока и, следовательно, асимметрии токов между проводниками, связанными с двумя полюсами или фазами 20 и 30. Один конец поршня 701, при нормальных условиях (фиг.9), расположен вблизи плеча 822 второго, аварийного (отключающего) рычага 82. Осуществляющий отключение рычаг 82 соответствующим образом шарнирно установлен с возможностью поворота на оси 820, может вращаться относительно нее, и удерживается в неработающем положении посредством пружин. Второй, отключающий рычаг 82, дополнительно имеет соединительное средство 821 с первым расцепляющим рычагом 41. В случае, показанном на прилагаемых чертежах, средство аварийного отключения состоит из выступа 821, для взаимодействия с частью 410 расцепляющего рычага 41.

В случае неисправности, вызванной утечкой на землю, то есть, когда абсолютное значение разницы между токами, циркулирующими в двух полюсах больше, чем заданное пороговое значение, устройство 70 защиты вызывает перемещение поршня 701 по направлению к внешней стороне реле (фиг.10, которая показывает перемещение поршня 701 направо). Из-за этого перемещения поршень 701 воздействует на плечо 822 рычага 82, который поворачивается против часовой стрелки вокруг своего собственного центра вращения 820. В результате этого вращения выступ 821 рычага 82 взаимодействует с частью 410 первого расцепляющего рычага 41, вызывая вращение против часовой стрелки и автоматическое расцепление контактов, как было описано ранее.

В дополнение к существенным упрощениям с механической точки зрения, выключатель цепи согласно изобретению может быть выполнен очень компактным посредством подходящего размещения различных компонентов внутри корпуса 10.

Например, как показано на фиг.3 и на фиг.11, первый полюс 20 и второй полюс 30 удобно расположены симметричным образом слева и справа от продольной оси 100 выключателя 1 цепи. Замыкающий/размыкающий кинематический механизм 40 поэтому, может быть преимущественно центрирован относительно упомянутых первого и второго полюсов 20, 30.

В особенности, в первом полюсе 20 устройство 50 защиты и устройство 60 защиты перекрываются и расположены вдоль замыкающего/размыкающего кинематического механизма 40. Более подробно, устройства 50 и 60 для термомагнитной защиты обычно объединены в одном корпусе (и по этой причине показаны в виде одного функционального блока на фиг.3) и расположены у полюса 20 спереди относительно вида спереди автоматического выключателя 1 цепи. Устройство 55 защиты, в свою очередь, расположено вдоль замыкающего/размыкающего кинематического механизма 40 на стороне, расположенной напротив устройства 50 защиты. Устройство 70 защиты расположено перпендикулярно поперек относительно упомянутой продольной оси 100 и прилегает к упомянутому замыкающему/размыкающему устройству 40 и, таким образом, расположено относительно вида спереди выключателя цепи ниже, чем устройства 50, 55, 60 защиты и кинематического механизма 40.

Получающаяся в результате конструкция чрезвычайно рациональна и компактна. Фактически размещение компонентов внутри корпуса 10 по существу симметрично и позволяет оптимизировать использование пространства внутри самого корпуса. Следовательно, можно не увеличивать размеры выключателя цепи; в особенности, получается, что ширина равна двум модулям DIN-стандарта (35 мм), что является существенным преимуществом с точки зрения модульности.

На основе вышеописанного можно увидеть, что выключатель 1 цепи достигает своей заданной цели, позволяя осуществлять большое количество функций с уменьшенным количеством компонентов и уменьшенными затратами.

Фактически, биполярный автоматический выключатель 1 цепи имеет оба полюса 20 и 30, защищенными от неисправностей, и защита от перегрузок достигается в нем посредством использования одного биметалла, в отличие от того, что известно в данной области техники, где каждый полюс там, где он защищен (и который, поэтому, не является нейтральным полюсом), обеспечивает специальное использование биметалла. Более того, автоматический выключатель 1 цепи, благодаря своей структуре и функциональности, позволяет существенно упростить выполнение механизмов и соединений между различными его компонентами. Другими словами, в отличие от выключателей цепей известных выключателей, соединительное средство, посредством единого механизма, позволяет соединять устройства защиты с освобождающим кинематическим механизмом выключателя цепи, дополнительно уменьшая количество механических компонентов, оптимизируя пространство, заполняемое внутри корпуса и, в тоже время, обеспечивая полный спектр защиты (магнитный, тепловой, дифференциальный) на обоих полюсах.

Более того, использование одного соединительного механизма между устройствами защиты и замыкающим/размыкающим механизмом позволяет снизить стоимость производства.

Необходимо также отметить, что в устройстве согласно изобретению возможно объединение большого числа функций в одном корпусе, что приводит к экономии с точки зрения осуществления и монтажа. Более того, размеры корпуса, благодаря чрезвычайно компактному и рациональному размещению компонентов внутри него, не увеличиваются. Возможно, в частности, выполнить выключатель цепи с шириной, равной двум модулям DIN-стандарта и с обоими защищенными полюсами, с существенными преимуществами с точки зрения модульности и рациональности монтажа.

На основе приведенного описания другие характеристики, модификации или улучшения возможны и очевидны для специалистов в данной области техники. Такие характеристики, модификации и улучшения, следовательно, должны рассматриваться как часть настоящего изобретения. На практике используемые материалы, а также размеры и возможные формы могут изменяться согласно требованиям и состоянию данной области техники.

1. Низковольтный биполярный автоматический выключатель (1) цепи, отличающийся тем, что он содержит корпус (10), выполненный из изолирующего материала, включающий в себя:
первый полюс (20), содержащий первый контакт (21) и второй контакт (22), присоединяемые/отсоединяемые друг от друга, и первое устройство (50) для защиты от коротких замыканий;
второй полюс (30), содержащий третий контакт (31) и четвертый контакт, присоединяемые/отсоединяемые друг от друга, и второе устройство (55) для защиты от коротких замыканий;
дифференциальное устройство (70) защиты, связанное с упомянутыми первым и вторым полюсами (20, 30) и предназначенное для обнаружения дифференциального тока между упомянутым первым полюсом (20) и вторым полюсом (30);
кинематический механизм (40) замыкания/размыкания, оперативно соединенный с первым и вторым полюсами (20, 30) для осуществления присоединения/отсоединения первого и второго контактов (21, 22) и третьего (31) и четвертого контактов;
единое устройство (60) защиты от перегрузки, связанное с упомянутым первым полюсом (20) и предназначенное для вызывания расцепления упомянутого кинематического механизма (40) и отсоединения упомянутых первого и третьего контактов (21, 31) от упомянутого второго контакта (22) и четвертого контактов, соответственно, при определении неисправного состояния, вызванного перегрузкой.

2. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.1, отличающийся тем, что упомянутое единое устройство (60) защиты от перегрузки содержит биметалл.

3. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.1, отличающийся тем, что он содержит соединительное средство для соединения упомянутого замыкающего/размыкающего кинематического механизма (40) с упомянутым первым (50) и вторым (55) устройствами защиты от короткого замыкания, с упомянутым единым устройством (60) защиты от перегрузки и с упомянутым дифференциальным устройством (70) защиты.

4. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.3, отличающийся тем, что упомянутый замыкающий/размыкающий кинематический механизм (40) содержит первый расцепляющий рычаг (41) для разблокировки упомянутого кинематического механизма (40), позволяющей автоматическое размыкание упомянутых первого и второго контактов (21, 22) и упомянутого третьего контакта (31) и четвертого контакта.

5. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.4, отличающийся тем, что упомянутое соединительное средство содержит первый расцепляющий вал (81), соединяющий упомянутый замыкающий/размыкающий кинематический механизм (40) с упомянутыми первым и вторым устройствами (50, 55) защиты от короткого замыкания и с упомянутым устройством (60) защиты от перегрузки, и второй аварийный отключающий рычаг (82), который соединяет упомянутый замыкающий/размыкающий механизм (40) с упомянутым дифференциальным устройством (70) защиты.

6. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.5, отличающийся тем, что упомянутый первый расцепляющий вал (81) и второй оказывающий вмешательство аварийно отключающий рычаг (82) соединяются с упомянутым первым расцепляющим рычагом (41).

7. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.6, отличающийся тем, что на виде спереди упомянутого автоматического выключателя (1) цепи упомянутые первый (20) и второй (30) полюса расположены симметрично слева и справа от продольной оси (100) выключателя (1) цепи, причем упомянутый замыкающий/размыкающий кинематический механизм (40) расположен центрально относительно упомянутых первого и второго полюсов (20, 30).

8. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.7, отличающийся тем, что упомянутое дифференциальное устройство (70) защиты расположено поперек по отношению к упомянутой продольной оси (100) и прилегает к упомянутому замыкающему/размыкающему кинематическому механизму (40).

9. Биполярный автоматический выключатель (1) цепи по п.1, отличающийся тем, что имеет ширину, равную двум модулям DIN-стандарта.

Источник