[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU176289U1 - ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER - Google Patents

ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER Download PDF

Info

Publication number
RU176289U1
RU176289U1 RU2017127119U RU2017127119U RU176289U1 RU 176289 U1 RU176289 U1 RU 176289U1 RU 2017127119 U RU2017127119 U RU 2017127119U RU 2017127119 U RU2017127119 U RU 2017127119U RU 176289 U1 RU176289 U1 RU 176289U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
pole
circuit
current
transformer
Prior art date
Application number
RU2017127119U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Агафонов
Александр Алексеевич Петров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" filed Critical Закрытое акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод"
Priority to RU2017127119U priority Critical patent/RU176289U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU176289U1 publication Critical patent/RU176289U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электрическим полюсам автоматических выключателей с трансформаторами тока в главной цепи. Технический результат заключается в уменьшении габаритов полюса и снижении влияния внешних магнитных полей на погрешность измерения токов короткого замыкания. Предложен полюс автоматического выключателя, содержащий корпус, верхний вывод с контактами, нижний вывод, соединенный гибкими связями с ламелями, на которых установлены подвижные контакты, поворотную скобу с ламелями, взаимодействующую с механизмом выключателя, трансформатор тока в виде прямоугольного сердечника с катушками, смонтированный на нижнем выводе. Трансформатор тока выполнен с переменным сечением магнитопровода. Со стороны угловых соединений токопровода сердечник имеет в два раза большее сечение. Кроме этого применено локальное экранирование массивными шихтованными накладками открытых участков магнитопровода и торцов катушки. Обеспечена простота сборки сердечника с накладками и монтажа трансформатора в составе полюса. 6 ил.The utility model relates to electrical engineering, namely to the electrical poles of circuit breakers with current transformers in the main circuit. The technical result consists in reducing the dimensions of the pole and reducing the influence of external magnetic fields on the measurement error of short circuit currents. A pole of a circuit breaker is proposed, comprising a housing, an upper terminal with contacts, a lower terminal connected by flexible connections with lamellas on which movable contacts are mounted, a rotary bracket with lamellas interacting with a switch mechanism, a current transformer in the form of a rectangular core with coils mounted on the lower conclusion. The current transformer is made with a variable cross section of the magnetic circuit. From the side of the angular connections of the current lead, the core has a twice as large cross section. In addition, local shielding was applied with massive burnt pads of open sections of the magnetic circuit and the ends of the coil. Ease of assembly of the core with overlays and mounting of the transformer in the pole is ensured. 6 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, а именно к полюсам низковольтных автоматических выключателей на большие токи с трансформаторами тока в главной цепи выключателя.The proposed utility model relates to electrical engineering, namely to the poles of low-voltage circuit breakers for high currents with current transformers in the main circuit of the switch.

Известны силовые многополюсные автоматические выключатели на токи 630-6300 А, содержащие в каждом полюсе трансформатор тока для измерения токов перегрузки и токов короткого замыкания, который служит датчиком для электронной схемы управления работой выключателя в аварийных режимах [1-4]. В настоящее время, несмотря на применение датчиков тока на других принципах работы (резистивный шунт, катушка Роговского, датчик Холла, магнитооптический датчик), электромагнитные трансформаторы тока [5], предназначенные для работы в переходных режимах, имеют свои предпочтительные области применения, определяемые такими качествами трансформаторов, как простота, высокая надежность, большая отдаваемая мощность, устойчивость к спецвоздействиям [6]. Использование и совершенствование трансформаторов тока в полюсах автоматических выключателей в сочетании с возросшими возможностями электронных расцепителей максимальных токов привело к расширению функциональных возможностей выключателей в части расширения диапазонов отключаемых токов и выдержек времени с различными функциональными зависимостями выдержек времени от величины отключаемого тока, а также в части повышения точности отключения токов. Были созданы условия для построения селективных систем защиты потребителей, как по токам, так и по временам отключения путем использования селективных выключателей, объединенных в единую цепь в соответствии с их возможностями по координации отключаемых токов. Основной проблемой применения трансформаторов тока в полюсах выключателей является обеспечение соответствующей погрешности измерений токов короткого замыкания, с одной стороны, и обеспечение минимальных размеров полюса выключателя, с другой стороны. Так согласно стандарту [7] выключатели, специально предназначенные для обеспечения селективности в условиях короткого замыкания относительно других устройств защиты от коротких замыканий, должны иметь номинальный кратковременно выдерживаемый ток не менее 12 значений номинального тока при номинальных токах выключателя до 2500 А и, не менее 30 кА, при номинальных токах свыше 2500 А. Трансформаторы тока, как минимум, должны работать в этих диапазонах токов и осуществлять измерения с заданной погрешностью. Размещение трансформатора в полюсе выключателя не должно существенно увеличивать габариты полюса и должно исключать влияние магнитных полей от главной цепи выключателя на погрешность измерения токов короткого замыкания. Методы обеспечения требуемой погрешности измерения токов, в том числе и в переходных режимах, достаточно исследованы и освещены в источниках [6, 8]. Однако влияние внешних магнитных полей на погрешность измерений со стороны различных участков токопровода главной цепи полюса (при различных конфигурациях токопровода и различных положениях трансформатора тока относительно участков токопровода) определяется в основном экспериментальным путем на макетных образцах изделий, в виду сложности составления математических моделей с учетом многих факторов, а также небольшой точности расчетов [8]. Особенно актуально уменьшение влияния внешних магнитных полей от конфигурации собственной цепи полюса, который для получения конкурентных преимуществ выключателя проектируется с минимальными размерами по высоте и глубине выключателя. Разработчику для уменьшения габаритов полюса приходится изменять прямолинейный токопровод в комбинацию Г-образных и U-образных поворотов, создающих, как известно, магнитные поля, которые при близком расположении трансформатора тока могут ухудшать точность измерений токов короткого замыкания и приводить к ложным срабатываниям выключателя. Радикальным средством уменьшения влияния мощных магнитных полей является полное экранирование источника поля (токопровода, шины) или полное экранирование защищаемого объекта (трансформатора тока) [9]. В большинстве случаев, ограниченность пространства полюса автоматического выключателя и невозможность его увеличения является ключевым фактором невозможности полного экранирования как токопровода, так и трансформатора тока. Ограниченное компоновочное пространство полюса затрудняет также выдержку допустимых расстояний между трансформатором тока и токопроводом. Это неизбежно ведет к увеличению влияния формы токопровода полюса на точность измерения трансформатором первичного тока, особенно при больших кратностях токов короткого замыкания. Перечисленные проблемы в большей или меньшей степени свойственны всем аналогам, приведенным в источниках [2-4].Known power multi-pole circuit breakers for currents 630-6300 A, containing in each pole a current transformer for measuring overload currents and short circuit currents, which serves as a sensor for the electronic control circuit of the circuit breaker in emergency conditions [1-4]. Currently, despite the use of current sensors on other operating principles (resistive shunt, Rogowski coil, Hall sensor, magneto-optical sensor), electromagnetic current transformers [5], designed for operation in transient conditions, have their preferred applications, defined by such qualities transformers, such as simplicity, high reliability, high power output, resistance to special effects [6]. The use and improvement of current transformers at the poles of circuit breakers in combination with the increased capabilities of electronic overcurrent releases has led to the expansion of the functionality of circuit breakers in terms of expanding ranges of disconnected currents and time delays with various functional dependences of time delays on the value of the current being switched off, as well as in terms of improving accuracy disconnecting currents. The conditions were created for constructing selective consumer protection systems, both in current and in terms of tripping by using selective circuit breakers combined in a single circuit in accordance with their ability to coordinate disconnected currents. The main problem of using current transformers in the poles of circuit breakers is to ensure the corresponding measurement error of short-circuit currents, on the one hand, and to ensure the minimum size of the circuit-breaker pole, on the other hand. Thus, according to the standard [7], circuit breakers specially designed to provide selectivity under short-circuit conditions with respect to other short-circuit protection devices must have a rated short-time withstand current of at least 12 rated currents at rated circuit breaker currents of up to 2500 A and at least 30 kA , at rated currents over 2500 A. Current transformers, as a minimum, must work in these current ranges and carry out measurements with a given error. Placing the transformer in the pole of the switch should not significantly increase the dimensions of the pole and should exclude the influence of magnetic fields from the main circuit of the switch on the measurement error of short-circuit currents. Methods for ensuring the required error in measuring currents, including in transient modes, have been sufficiently studied and covered in sources [6, 8]. However, the influence of external magnetic fields on the measurement error from different sections of the current lead of the main circuit of the pole (for different current lead configurations and different positions of the current transformer relative to the current lead sections) is determined mainly experimentally on mock-up product samples, due to the complexity of compiling mathematical models taking into account many factors , as well as low accuracy of calculations [8]. It is especially important to reduce the influence of external magnetic fields on the configuration of the own circuit of the pole, which is designed with minimal dimensions in height and depth of the switch to obtain the competitive advantages of the circuit breaker. To reduce the dimensions of the pole, the developer has to change the rectilinear conductor into a combination of L-shaped and U-shaped turns, creating, as you know, magnetic fields, which, when the current transformer is located close to it, can degrade the accuracy of measurements of short-circuit currents and lead to false tripping of the circuit breaker. A radical way to reduce the influence of powerful magnetic fields is to completely shield the source of the field (current path, bus) or to completely shield the protected object (current transformer) [9]. In most cases, the limited space of the pole of the circuit breaker and the impossibility of increasing it is a key factor in the impossibility of complete shielding of both the current lead and the current transformer. The limited layout space of the pole also makes it difficult to maintain tolerances between the current transformer and the current lead. This inevitably leads to an increase in the influence of the shape of the pole conductor on the accuracy of the transformer measuring the primary current, especially at high multiples of short circuit currents. The listed problems are to a greater or lesser extent characteristic of all the analogues cited in the sources [2-4].

Прототипом заявляемой полезной модели по технической сущности является полюс выключателя по патенту [2]. Прототип, (см. Fig. 2, 8, 11 и 14 в описании к патенту [2]), содержит верхний вывод 44 (Fig. 2) с неподвижными рабочими 32 и дугогасительными 156 (Fig. 8) контактами, нижний вывод 53, соединенный посредством гибких связей 118 с ламелями 114, 148 (Fig. 11), на которых установлены подвижные рабочие 34 и дугогасительные 116 контакты. Полюс также имеет поворотную скобу 132, несущую на себе подпружиненные ламели 114, 148 и взаимодействующую с механизмом выключателя, трансформатор тока 264 (Fig. 2, 14), смонтированный на шине 46 нижнего вывода 53 и выполненный в виде прямоугольного сердечника 269 с катушками 54, помещенными на длинных сторонах сердечника. При уменьшении высоты полюса за счет приближения нижнего вывода 53 к трансформатору тока 264 будут увеличиваться наводки магнитного поля от углового соединения вывода 53 с шиной 46, проходящей через сердечник 269, что приведет к погрешностям измерения токов короткого замыкания. При увеличении кратности токов короткого замыкания при неизменной конструкции также увеличатся наводки от упомянутого углового соединения, что ограничит расширение диапазона уставок по току. Это объясняется выбранной конфигурацией сердечника трансформатора. Таким образом, прототип ограничен в возможностях уменьшения высоты полюса и возможностей обеспечения заданной погрешности измерения тока при увеличении отключаемых токов короткого замыкания.The prototype of the claimed utility model in technical essence is the pole of the switch according to the patent [2]. The prototype, (see Fig. 2, 8, 11 and 14 in the description of the patent [2]), contains the upper terminal 44 (Fig. 2) with stationary workers 32 and arcing 156 (Fig. 8) contacts, the lower terminal 53, connected by flexible connections 118 with lamellae 114, 148 (Fig. 11), on which movable workers 34 and arrester 116 contacts are mounted. The pole also has a swivel bracket 132, which carries spring-loaded slats 114, 148 and interacts with the switch mechanism, a current transformer 264 (Fig. 2, 14) mounted on the bus 46 of the lower terminal 53 and made in the form of a rectangular core 269 with coils 54, placed on the long sides of the core. With a decrease in the height of the pole due to the approach of the lower terminal 53 to the current transformer 264, the magnetic field pickup will increase from the angular connection of the terminal 53 with the bus 46 passing through the core 269, which will lead to errors in the measurement of short circuit currents. With an increase in the multiplicity of short-circuit currents with an unchanged design, the pickups from the mentioned angular connection will also increase, which will limit the expansion of the range of current settings. This is due to the selected core configuration of the transformer. Thus, the prototype is limited in its ability to reduce the height of the pole and the ability to provide a given error in measuring current when increasing disconnected short-circuit currents.

Предложенная полезная модель преследует следующие цели:The proposed utility model has the following objectives:

- уменьшение высоты и глубины полюса выключателя при сохранении трансформатором тока заданной точности измерения токов в главной цепи полюса;- reducing the height and depth of the pole of the switch while maintaining the current transformer of a given accuracy of measuring currents in the main circuit of the pole;

- снижение влияния внешних магнитных полей на погрешность измерения токов короткого замыкания и исключение ложных срабатываний автоматического выключателя;- reducing the influence of external magnetic fields on the measurement error of short circuit currents and eliminating false positives of the circuit breaker;

- упрощение сборки и монтажа трансформатора тока в полюсе выключателя.- simplification of the assembly and installation of the current transformer in the pole of the switch.

Поставленные цели достигаются тем, что в полюсе автоматического выключателя, содержащем корпус, верхний вывод с неподвижными рабочими и дугогасительными контактами, нижний вывод, соединенный посредством U-образных гибких связей с ламелями, на которых установлены подвижные рабочие и дугогасительные контакты, поворотную скобу, несущую на себе подпружиненные ламели и взаимодействующую с механизмом выключателя, трансформатор тока, выполненный в виде прямоугольного сердечника с катушками, помещенными на длинных сторонах сердечника, и смонтированный на нижнем выводе первой короткой стороной над верхней узкой стороной вывода, а второй короткой стороной - под нижней узкой стороной вывода, сердечник трансформатора выполнен в виде шихтованного магнитопровода с переменным сечением. Прямоугольный сердечник выполнен таким образом, что его первая короткая сторона над выводом напротив соединений с гибкими связями имеет по крайней мере не менее чем в два раза большую ширину (сечение), чем ширина (сечение) второй короткой стороны под выводом. Кроме этого, сердечник оснащен двумя широкими и двумя узкими накладками из шихтованного ферромагнитного материала, имеющими площади соответственно равные площадям первой и второй коротких сторон сердечника. Накладки попарно смонтированы по обе стороны сердечника так, что торцевые поверхности накладок и сердечника совпадают. Причем толщина накладок выбрана не меньше размера выступающей части катушек. Внутренние торцевые поверхности накладок примыкают к выступающим торцам катушек. При этом накладки закреплены по обе стороны сердечника с помощью четырех щек и винтов, выполненных из магнитомягкого материала, а две щеки, расположенные со стороны корпуса полюса, имеют консоли с отверстиями, выступающими за габариты сердечника.The goals are achieved by the fact that in the pole of the circuit breaker containing the housing, the upper terminal with fixed working and arcing contacts, the lower terminal connected by U-shaped flexible connections with lamellas, on which the movable working and arcing contacts are mounted, a rotary bracket carrying on a spring-loaded lamellas and a current transformer made in the form of a rectangular core with coils placed on the long sides of the core and interacting with the switch mechanism, ted on the lower terminal of the first short side of the upper narrow side output and the second short side - at the bottom narrow side of the output transformer core is in the form of a laminated magnetic circuit with variable section. The rectangular core is made in such a way that its first short side above the terminal opposite the flexible connections is at least twice as wide (section) as the width (section) of the second short side below the terminal. In addition, the core is equipped with two wide and two narrow overlays of lined ferromagnetic material having areas corresponding to the areas of the first and second short sides of the core. The pads are mounted in pairs on both sides of the core so that the end surfaces of the pads and the core coincide. Moreover, the thickness of the pads is chosen not less than the size of the protruding part of the coils. The inner end surfaces of the pads are adjacent to the protruding ends of the coils. In this case, the pads are fixed on both sides of the core with four cheeks and screws made of soft magnetic material, and two cheeks located on the side of the pole housing have consoles with holes protruding beyond the dimensions of the core.

Выполнение сердечника с увеличенным сечением его первой короткой стороны над нижним выводом напротив Г-образного соединения с U-образными гибкими связями по крайней мере не менее чем в два раза больше, по сравнению с сечением второй короткой стороны под выводом, позволило уменьшить степень насыщения магнитопровода от воздействия наведенных кратковременных магнитных полей, возникающих при прохождении токов короткого замыкания по непрямолинейной главной цепи, имеющей Г-образные U-образные участки. Снабжение коротких сторон сердечника двумя широкими и двумя узкими накладками из шихтованного ферромагнитного материала, имеющими площади соответственно равные площадям первой и второй коротких сторон сердечника, создает локальные экраны, защищающие трансформатор от проникновения внешних мощных магнитных полей, исходящих как от собственной цепи полюса, так и от цепи соседних полюсов при прохождении токов короткого замыкания. Поскольку накладки попарно смонтированы по обе стороны сердечника так, что торцевые поверхности накладок и сердечника совпадают, а толщина накладок выбрана не меньше размера выступающей части катушек и внутренние торцевые поверхности накладок примыкают к выступающим торцам катушек, то накладки частично экранируют и катушки трансформатора. Такая конструкция уменьшает влияние внешних магнитных полей на погрешности измерения токов короткого замыкания при увеличении кратности отключаемых токов короткого замыкания, исключая тем самым ложные срабатывания автоматического выключателя. Уменьшение влияния внешних магнитных полей на погрешности измерения токов за счет увеличения сечения магнитопровода со стороны проникновения этого поля и за счет частичного экранирования массивными шихтованными накладками, позволяет уменьшить расстояния между трансформатором тока и излучающими участками токопровода, что уменьшает функциональные габариты электрического полюса и, в конечном итоге, высоту и глубину автоматического выключателя. Для упрощения сборки трансформатора и шихтованный сердечник и шихтованные накладки скрепляются между собой единым комплектом крепежа, состоящим из четырех щек и винтов из магнитомягкого материала, а для упрощения монтажа трансформатора в полюсе выключателя две щеки, расположенные со стороны корпуса полюса, имеют консоли с отверстиями, выступающие за габариты сердечника.The implementation of the core with an enlarged cross section of its first short side above the lower terminal opposite the L-shaped connection with U-shaped flexible connections is at least two times larger than the cross section of the second short side under the terminal, which reduced the degree of saturation of the magnetic circuit from the effects of induced short-term magnetic fields arising from the passage of short-circuit currents along an indirect linear main circuit having L-shaped U-shaped sections. The supply of the short sides of the core with two wide and two narrow overlays of burdened ferromagnetic material, having areas corresponding to the areas of the first and second short sides of the core, creates local screens that protect the transformer from the penetration of external powerful magnetic fields coming both from its own pole circuit and from circuits of adjacent poles during the passage of short circuit currents. Since the pads are mounted in pairs on both sides of the core so that the end surfaces of the pads and the core coincide, and the thickness of the pads is chosen not less than the size of the protruding part of the coils and the inner end surfaces of the pads are adjacent to the protruding ends of the coils, the pads partially shield the transformer coils. This design reduces the influence of external magnetic fields on the measurement errors of short-circuit currents while increasing the multiplicity of disconnected short-circuit currents, thereby eliminating false tripping of the circuit breaker. Reducing the influence of external magnetic fields on the measurement errors of currents due to an increase in the cross section of the magnetic circuit from the side of penetration of this field and due to partial shielding with massive lined overlays, reduces the distance between the current transformer and the radiating sections of the current lead, which reduces the functional dimensions of the electric pole and, ultimately , height and depth of the circuit breaker. To simplify the assembly of the transformer, both the lined core and lined linings are fastened together by a single set of fasteners, consisting of four cheeks and screws of soft magnetic material, and to simplify the installation of the transformer in the pole of the switch, two cheeks located on the side of the pole body have consoles with holes protruding for the dimensions of the core.

Предлагаемая полезная модель может использоваться в качестве малогабаритного электрического полюса с электромагнитным трансформатором тока при серийном производстве в составе многополюсных низковольтных автоматических выключателей на большие номинальные токи 630-6300 А с большой кратностью отключаемых токов короткого замыкания. Благодаря предложенной конструкции прямоугольного сердечника с увеличенным сечением одной из коротких его сторон и снабжению коротких сторон сердечника двумя парами толстых шихтованных накладок, уменьшено влияние внешних полей на погрешность измерения токов, что, с одной стороны, позволяет уменьшить габариты выключателя, а с другой, - увеличить кратность отключаемых токов без ложных срабатываний выключателя.The proposed utility model can be used as a small-sized electric pole with an electromagnetic current transformer in mass production as part of multi-pole low-voltage circuit breakers for large rated currents of 630-6300 A with a large multiplicity of disconnected short-circuit currents. Due to the proposed design of a rectangular core with an enlarged cross section of one of its short sides and supplying the short sides of the core with two pairs of thick laminated pads, the influence of external fields on the measurement error of currents is reduced, which, on the one hand, allows to reduce the dimensions of the circuit breaker, and on the other, to increase multiplicity of disconnected currents without false trips of the switch.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил прототип, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной конструкции, изложенных в формуле полезной модели.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, allowed to establish that the applicant did not find a prototype characterized by features identical to all the essential features of the claimed utility model. The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest in terms of the set of essential features of the analogue made it possible to identify the set of significant distinguishing features in relation to the applicant’s perceived technical result in the claimed design set forth in the utility model formula.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "novelty."

Конструкция заявляемой полезной модели изображена на фиг. 1-6. На фиг. 1 показан вид сбоку на электрический полюс автоматического выключателя. На фиг. 2 приведен тот же вид сбоку на полюс, но с прорисовкой стрелками направления тока по токопроводу полюса. Корпус и скоба полюса здесь условно не показаны. Буквами обозначены критичные, в части электромагнитных наводок на трансформатор, расстояния до токопровода. На фиг. 3 дан вид А сзади на полюс при условно не показанном корпусе. Фиг. 4, 5, 6 дают представление о конструкции сердечника трансформатора тока в увеличенном масштабе. На фиг. 4 изображен вид сердечника в плане, на фиг. 5 дано сечение Б-Б с условно разнесенными в пространстве шихтованным сердечником, шихтованными накладками и щеками из сплошного материала. Фиг. 6 показывает в аксонометрии состав сердечника трансформатора, форму пластин сердечника, форму пластин накладок и щек и дает представлении о порядке сборки сердечника. Катушки трансформатора здесь условно не показаны.The design of the claimed utility model is depicted in FIG. 1-6. In FIG. 1 shows a side view of the electrical pole of a circuit breaker. In FIG. Figure 2 shows the same side view of the pole, but with the arrows showing the direction of the current along the current path of the pole. The housing and the pole bracket are conventionally not shown here. The letters denote the critical, in terms of electromagnetic interference to the transformer, distances to the current lead. In FIG. Figure 3 is a view A from the rear of the pole with a conditionally not shown housing. FIG. 4, 5, 6 give an idea of the design of the core of the current transformer on an enlarged scale. In FIG. 4 is a plan view of the core; FIG. Figure 5 shows a section B-B with a conventionally spaced lined core, lined plates and cheeks made of solid material. FIG. 6 shows in a perspective view the composition of the transformer core, the shape of the core plates, the shape of the plates of the overlays and cheeks and gives an idea of the assembly order of the core. The transformer coils are not conventionally shown here.

Электрический полюс автоматического выключателя (см. фиг. 1 - 3) содержит установленные на корпусе 1, верхний вывод 2 с неподвижными рабочими 3 и дугогасительными 4 контактами, нижний вывод 5, соединенный посредством U-образных гибких связей 6 с ламелями 7, 8, на которых установлены подвижные рабочие 9 и дугогасительные 10 контакты, поворотную скобу 11, несущую на себе подпружиненные ламели 7, 8 и взаимодействующую с механизмом выключателя (механизм не показан). Трансформатор тока 12, выполнен в виде прямоугольного сердечника 13 (см на фиг. 3) с катушками 14-17, помещенными на длинных сторонах 18, 19 (см. на фиг. 4) сердечника 13. Трансформатор тока 12 смонтирован на нижнем выводе 5 так, что первая короткая сторона 20 сердечника 13 размещена над верхней узкой стороной 21 вывода 5, а вторая короткая сторона 22 под нижней узкой стороной 23 вывода 5. Сердечник 13 трансформатора выполнен в виде шихтованного магнитопровода с переменным сечением. Прямоугольный сердечник 13 (см. фиг. 4) выполнен таким образом, что его первая короткая 20 сторона над выводом 5 (см. фиг. 3) напротив соединений с U-образными гибкими связями 6 имеет по крайней мере не менее чем в два раза большую ширину (сечение), чем ширина (сечение) второй короткой стороны 22 под выводом 5 (см. фиг. 5). Кроме этого, сердечник оснащен двумя широкими 24, 25 и двумя узкими 26, 27 накладками из шихтованного ферромагнитного материала, имеющими площади соответственно равные площадям первой 20 и второй 22 коротких сторон сердечника 13. Накладки 24, 25 и 26, 27 попарно смонтированы по обе стороны сердечника так, что торцевые поверхности 28, 29 и 30, 31 накладок 24, 25 и 26, 27 совпадают с торцевыми поверхностями 32, 33 сердечника. Причем толщина t всех накладок 24-27 выбрана не меньше размера h (см. на фиг. 2) выступающей части катушек 14-17. Внутренние торцевые поверхности 34-37 накладок 24-27 примыкают к выступающим торцам 38-41 катушек 14-17. При этом накладки 24-27 закреплены по обе стороны сердечника 13 с помощью четырех щек 42-45 и винтов 46, выполненных из магнитомягкого материала, а две щеки 43, 45, расположенные со стороны корпуса 1 полюса, имеют консоли 47, 48 и 49, 50 с отверстием 51, выступающие за габариты сердечника. Каждый слой сердечника 13 собирается из пластин 52, 53 согласно фиг. 6, а широкие накладки 24, 25 - из пластин 54, узкие накладки 26, 27 - из пластин 55.The electric pole of the circuit breaker (see Fig. 1 - 3) contains mounted on the housing 1, the upper terminal 2 with fixed workers 3 and arcing 4 contacts, the lower terminal 5, connected via U-shaped flexible connections 6 with lamellas 7, 8, on of which movable workers 9 and arrester 10 contacts are installed, a swivel bracket 11 carrying spring-loaded slats 7, 8 and interacting with a switch mechanism (mechanism not shown). The current transformer 12 is made in the form of a rectangular core 13 (see in Fig. 3) with coils 14-17 placed on the long sides 18, 19 (see in Fig. 4) of the core 13. The current transformer 12 is mounted on the lower terminal 5 so that the first short side 20 of the core 13 is located above the upper narrow side 21 of the output 5, and the second short side 22 under the lower narrow side 23 of the output 5. The core 13 of the transformer is made in the form of a burnt magnetic circuit with a variable cross-section. The rectangular core 13 (see Fig. 4) is made in such a way that its first short 20 side above terminal 5 (see Fig. 3) opposite the joints with U-shaped flexible connections 6 has at least at least twice as large the width (section) than the width (section) of the second short side 22 under the terminal 5 (see Fig. 5). In addition, the core is equipped with two wide 24, 25 and two narrow 26, 27 overlays of lined ferromagnetic material, having areas corresponding to the areas of the first 20 and second 22 short sides of the core 13. The overlays 24, 25 and 26, 27 are mounted in pairs on both sides core so that the end surfaces 28, 29 and 30, 31 of the pads 24, 25 and 26, 27 coincide with the end surfaces 32, 33 of the core. Moreover, the thickness t of all the pads 24-27 is chosen not less than the size h (see in Fig. 2) of the protruding part of the coils 14-17. The inner end surfaces 34-37 of the pads 24-27 are adjacent to the protruding ends 38-41 of the coils 14-17. While the pads 24-27 are fixed on both sides of the core 13 with four cheeks 42-45 and screws 46 made of soft magnetic material, and two cheeks 43, 45 located on the side of the pole housing 1 have consoles 47, 48 and 49, 50 with an opening 51 protruding beyond the dimensions of the core. Each core layer 13 is assembled from plates 52, 53 of FIG. 6, and wide overlays 24, 25 from plates 54, narrow overlays 26, 27 from plates 55.

Работает электрический полюс автоматического выключателя следующим образом. При протекании номинальных токов через полюс от вывода 2 к выводу 5 (путь тока I по токопроводу обозначен стрелками, см. фиг. 2) контакты полюса 3, 9 и 4, 10 замкнуты. Трансформатор тока, с первичной обмоткой в виде шины нижнего вывода 5, во вторичной обмотке, состоящей из катушек 14-17, имеет ток, пропорциональный номинальному току цепи. Ток вторичной обмотки трансформатора служит управляющим для электронной схемы максимального расцепителя, (на чертежах расцепитель и механизм свободного расцепления не показаны). При возникновении тока короткого замыкания в защищаемой полюсом цепи, величина которого превышает заданную предельную величину тока отключения (задается уставкой максимального расцепителя), в обмотке трансформатора тока возникает вторичный ток соответствующей величины, который приводит в действие с помощью электронного расцепителя механизм свободного расцепления, производящий автоматическое размыкание контактов 3, 9 и 4, 10 полюса. При больших кратностях тока (больших соотношениях тока короткого замыкания к номинальному току полюса) из-за ограниченных функциональных размеров полюса, (высоты Вф, глубины Гф, см. фиг. 1) и конфигурации токопровода полюса, имеющей Г-образные и U-образные соединения, на величину погрешности, измеряемого трансформатором первичного тока, начинают оказывать влияния электромагнитные поля, исходящие от проблемных угловых соединений, определяемых приближенно размерами В, Г, Е, Д, Ж относительно оси сердечника 13 трансформатора 12 (см. фиг. 2). При выходе погрешности измерения за пределы установленных стандартом величин начинаются ложные срабатывания полюса выключателя, что заставляет понижать кратность отключаемых токов, т.е ухудшать технические характеристики изделия. Экспериментально было установлено, что наиболее эффективными мероприятиями по уменьшению влияния внешних полей на погрешности измерения первичных токов является увеличение сечения сердечника 13 со стороны Г-образных соединений по крайней мере в два раза, т.е. увеличение ширины верхней короткой стороны 20 по сравнению с шириной нижней стороны 22. Также способствует уменьшению погрешностей измерения локальное экранирование открытых участков сердечника на узких его сторонах 20, 22 и торцов катушек 14-17 массивными накладками 24-27 из шихтованного железа в виде пластин 54, 55. Теоретически определить размеры увеличения ширины короткой стороны 20 сердечника 13, а также толщины накладок 24-27 не представляется возможным в связи со сложной конфигурацией токопровода и необходимостью учитывать большое количество внешних факторов, включая спектр частот излучающего поля в переходных режимах. Поэтому при заданных номинальных токах и токах короткого замыкания размеры подбираются экспериментально при исследовательских испытаниях. Уменьшение погрешности измерения токов короткого замыкания в предлагаемом полюсе с помощью предложенных средств позволяет уменьшить критические расстояния В, Г, Е, Д, Ж, а значит уменьшить функциональные размеры (высоту Вф, и глубину Гф) полюса, что в конечном итоге позволяет уменьшить и габариты автоматического выключателя. Выполнение сердечника 13 в виде магнитопровода с разным сечением коротких его сторон 20, 22, локальное экранирование с помощью накладок 24-27 снижают влияния внешних магнитных полей на погрешность измерения токов короткого замыкания и исключают ложные срабатывания автоматического выключателя. Объединенное крепление пластин 52, 53 сердечника и пластин 54, 55 накладок 24-27 с помощью единых щек 42-45 и винтов 46 упрощает сборку трансформатора 12. А выполнение щек 43, с консолями 47-50, выходящими за габариты сердечника, упрощают монтаж трансформатора на корпусе 1 полюса.The electric pole of the circuit breaker operates as follows. When rated currents flow through the pole from terminal 2 to terminal 5 (the current path I through the current path is indicated by arrows, see Fig. 2), the contacts of the pole 3, 9 and 4, 10 are closed. The current transformer, with the primary winding in the form of a bus of the lower terminal 5, in the secondary winding, consisting of coils 14-17, has a current proportional to the rated current of the circuit. The current of the secondary winding of the transformer serves as the control for the electronic circuit of the maximum release (in the drawings, the release and the mechanism of free trip are not shown). When a short-circuit current occurs in a circuit protected by a pole, the value of which exceeds a predetermined limit value of the trip current (set by the setting of the maximum release), a secondary current of the corresponding magnitude appears in the current transformer winding, which activates an automatic trip mechanism using an electronic release, which automatically opens pins 3, 9 and 4, 10 poles. With large current multiplicities (large ratios of short circuit current to rated pole current) due to the limited functional dimensions of the pole (height V f , depth G f , see Fig. 1) and the configuration of the pole conductor having L-shaped and U- shaped connections, the magnitude of the error measured by the primary current transformer begins to be influenced by electromagnetic fields emanating from problem angular joints, determined approximately by the sizes B, D, E, D, G relative to the axis of the core 13 of the transformer 12 (see Fig. 2). When the measurement error exceeds the limits set by the standard, false trips of the switch pole begin, which makes it necessary to reduce the multiplicity of the disconnected currents, i.e., to worsen the technical characteristics of the product. It was experimentally established that the most effective measures to reduce the influence of external fields on the measurement errors of the primary currents are to increase the core section 13 from the side of the L-shaped joints at least twice, i.e. increasing the width of the upper short side 20 as compared with the width of the lower side 22. Also helps to reduce measurement errors by local shielding of open core sections on its narrow sides 20, 22 and the ends of the coils 14-17 by massive lamellas of iron 24-27 in the form of plates 54, 55. Theoretically, it is not possible to determine the size of the increase in the width of the short side 20 of the core 13, as well as the thickness of the plates 24-27 due to the complex configuration of the current lead and the need to take into account a large number external factors, including the frequency spectrum of the radiating field in transient conditions. Therefore, at given nominal currents and short circuit currents, the sizes are selected experimentally during research tests. Reducing the measurement error of short-circuit currents in the proposed pole using the proposed tools allows to reduce the critical distances B, D, E, D, G, and therefore reduce the functional dimensions (height B f and depth G f ) of the pole, which ultimately allows to reduce and dimensions of the circuit breaker. The implementation of the core 13 in the form of a magnetic circuit with different cross sections of its short sides 20, 22, local shielding using pads 24-27 reduce the influence of external magnetic fields on the measurement error of short circuit currents and eliminate false tripping of the circuit breaker. The combined fastening of the plates 52, 53 of the core and the plates 54, 55 of the plates 24-27 using single cheeks 42-45 and screws 46 simplifies the assembly of the transformer 12. And the implementation of the cheeks 43, with consoles 47-50 extending beyond the dimensions of the core, simplifies the installation of the transformer on the housing 1 pole.

Таким образом, выполнение электрического полюса автоматического выключателя с электромагнитным трансформатором тока в заявляемом виде с описанными отличительными признаками, а именно:Thus, the implementation of the electric pole of a circuit breaker with an electromagnetic current transformer in the claimed form with the described distinguishing features, namely:

- с сердечником 13 трансформатора 12 в виде шихтованного из пластин 52, 53 магнитопровода с переменным сечением;- with the core 13 of the transformer 12 in the form of a magnetic circuit with a variable cross section laden from the plates 52, 53;

- с увеличенной, не менее чем в два раза, шириной первой короткой стороны 20 сердечника по сравнению с шириной второй короткой стороны 22;- with an increased, not less than two times the width of the first short side 20 of the core compared with the width of the second short side 22;

- с двумя шихтованными широкими 24, 25 и двумя узкими 26, 27 накладками из пластин 54, 55, смонтированными на сердечнике в описанной взаимосвязи и взаимном располжении по отношению к другим элементам трансформатора и полюса;- with two lined wide 24, 25 and two narrow 26, 27 plates of plates 54, 55 mounted on the core in the described relationship and relative position in relation to other elements of the transformer and the pole;

- с общими накладками 42-45 для крепления сердечника, накладок и монтажа трансформатора,- with common linings 42-45 for fixing the core, linings and mounting the transformer,

позволило достичь поставленных заявляемой полезной моделью целей.allowed to achieve the goals of the claimed utility model.

Описанная конструкция полезной модели и описание ее работы свидетельствуют о соответствии заявленной полезной модели следующей совокупности условий:The described design of the utility model and the description of its operation indicate the compliance of the claimed utility model with the following set of conditions:

- устройство, воплощающее заявленную модель, при его осуществлении предназначено для использования в многополюсных автоматических выключателях на большие, до 6300 А, токи и относится к электротехнике, а именно к электрическим полюсам автоматических выключателей;- the device embodying the claimed model, when implemented, is intended for use in multipolar circuit breakers for large, up to 6300 A, currents and relates to electrical engineering, namely to the electric poles of circuit breakers;

- для заявленной конструкции в том виде, как она охарактеризована в изложенной формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств;- for the claimed design in the form as described in the stated utility model formula, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed;

- устройство, воплощающее заявленную полезную модель, при осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a device embodying the claimed utility model, when implemented, is capable of ensuring the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Опытные образцы заявляемого электрического полюса были изготовлены и испытаны с положительными результатами в составе многополюсных автоматических выключателей на большие токи.Prototypes of the inventive electric pole were manufactured and tested with positive results in the composition of multi-pole circuit breakers for high currents.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Описание к патенту CN 205248211 U, Н01Н 71/02, опубл. 18.05.2016.1. Description of the patent CN 205248211 U, H01H 71/02, publ. 05/18/2016.

2. Описание к патенту US 4891618, H01H 77/10, опубл. 02.01.1990.2. Description of the patent US 4891618, H01H 77/10, publ. 01/02/1990.

3. AWB 1230-1605. Инструкция «Эксплуатация и обслуживание низковольтных автоматических выключателей IZM», с. 21, рис. 22. (Силовые автоматические выключатели IZM на токи до 6300 А. Каталог приборов MOELLER. 2005).3. AWB 1230-1605. Instruction “Operation and maintenance of low-voltage circuit breakers IZM”, p. 21, fig. 22. (IZM circuit breakers for currents up to 6300 A. Instrument catalog MOELLER. 2005).

4. Каталог ABB SACE. Emax. Низковольтные выключатели на номинальные токи 800-6300 А. Конструктивные особенности, с. 1/8.4. ABB SACE catalog. Emax. Low-voltage circuit breakers for rated currents 800-6300 A. Design features, p. 1/8.

5. Описание к патенту на изобретение SU 771738, H01F 38/30, опубл. 15.10.1980.5. Description of the patent for the invention SU 771738, H01F 38/30, publ. 10/15/1980.

6. Романюк Ф.А., Тишечкин А.А., Румянцев В.Ю., Новаш И.В., Бобко Н.Н., Глинский Е.В. «Влияние насыщения трансформаторов тока на работу токовых защит». Журнал «Энергетика». Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ, выпуск №1, 2010, с. 5-9.6. Romaniuk F.A., Tishechkin A.A., Rumyantsev V.Yu., Novash I.V., Bobko N.N., Glinsky E.V. "The effect of saturation of current transformers on the operation of current protection." The journal "Energy". Proceedings of higher educational institutions and energy associations of the CIS, issue No. 1, 2010, p. 5-9.

7. ГОСТ Р 50030.2-2010 Аппаратура распределения и управления низковольтная, часть 2. Автоматические выключатели. Дата введения 01.01.2012.7. GOST R 50030.2-2010 Low-voltage distribution and control equipment, part 2. Circuit breakers. Date of introduction 01.01.2012.

8. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Кибель В.М., Сирота И.М., Стогний Б.С. Трансформаторы тока. Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1989.8. Afanasyev V.V., Adonyev N.M., Kibel V.M., Orphan I.M., Stogniy B.S. Current transformers. Energoatomizdat, Leningrad Branch, 1989.

9. Вольф Хомма. «Устранение влияния магнитных полей в электросчетчиках с импульсными трансформаторами». Журнал «Компоненты и технологии», №3, 2013, с. 142-148.9. Wolf Homm. "Elimination of the influence of magnetic fields in electric meters with pulse transformers." Components and Technologies Magazine, No. 3, 2013, p. 142-148.

Claims (1)

Электрический полюс автоматического выключателя, содержащий корпус, верхний вывод с неподвижными рабочими и дугогасительными контактами, нижний вывод, соединенный посредством U-образных гибких связей с ламелями, на которых установлены подвижные рабочие и дугогасительные контакты, поворотную скобу, несущую на себе подпружиненные ламели и взаимодействующую с механизмом выключателя, трансформатор тока, выполненный в виде прямоугольного сердечника с катушками, помещенными на длинных сторонах сердечника, и смонтированный на нижнем выводе первой короткой стороной над верхней узкой стороной вывода, а второй короткой стороной - под нижней узкой стороной вывода, отличающийся тем, что сердечник трансформатора выполнен в виде шихтованного магнитопровода с переменным сечением таким образом, что первая короткая сторона сердечника над выводом напротив соединений с гибкими связями имеет по крайней мере не менее чем в два раза большую ширину, чем ширина второй короткой стороны под выводом, кроме этого сердечник оснащен двумя широкими и двумя узкими накладками из шихтованного ферромагнитного материала, имеющими площади, соответственно равные площадям первой и второй коротких сторон сердечника, и смонтированными по обе стороны сердечника так, что торцевые поверхности накладок и сердечника совпадают, причем толщина накладок выбрана не меньше размера выступающей части катушек, а внутренние торцевые поверхности накладок примыкают к выступающим торцам катушек, при этом накладки закреплены по обе стороны сердечника с помощью четырех щек и винтов, выполненных из магнитомягкого материала, а две щеки, расположенные со стороны корпуса полюса, имеют консоли с отверстиями, выступающие за габариты сердечника.The electric pole of the circuit breaker, comprising a housing, an upper terminal with fixed working and arcing contacts, a lower terminal connected by U-shaped flexible connections with lamellas, on which movable working and arcing contacts are installed, a rotary bracket carrying spring-loaded lamellas and interacting with by a switch mechanism, a current transformer made in the form of a rectangular core with coils placed on the long sides of the core, and mounted on the lower terminal e the first short side above the upper narrow side of the output, and the second short side under the lower narrow side of the output, characterized in that the core of the transformer is made in the form of a charged magnetic core with a variable cross-section so that the first short side of the core above the output opposite the connections with flexible connections has at least at least twice the width than the width of the second short side under the output, in addition, the core is equipped with two wide and two narrow lining of lined fer of magnetic material having areas correspondingly equal to the areas of the first and second short sides of the core and mounted on both sides of the core so that the end surfaces of the plates and the core coincide, and the thickness of the plates is chosen not less than the size of the protruding part of the coils, and the inner end surfaces of the plates adjoin protruding ends of the coils, while the pads are fixed on both sides of the core with four cheeks and screws made of soft magnetic material, and two cheeks located with side of the pole housing are console with holes extending beyond the core dimensions.
RU2017127119U 2017-07-27 2017-07-27 ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER RU176289U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127119U RU176289U1 (en) 2017-07-27 2017-07-27 ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127119U RU176289U1 (en) 2017-07-27 2017-07-27 ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU176289U1 true RU176289U1 (en) 2018-01-16

Family

ID=68235235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127119U RU176289U1 (en) 2017-07-27 2017-07-27 ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU176289U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU771738A1 (en) * 1978-04-10 1980-10-15 Предприятие П/Я А-7147 Current transformer
US4891618A (en) * 1988-08-01 1990-01-02 Westinghouse Electric Corp. Laminated copper assembly
RU2154332C2 (en) * 1995-03-16 2000-08-10 Шнейдер Электрик С.А. Electrical apparatus for differential protection with testing circuit
CN205248211U (en) * 2015-12-31 2016-05-18 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂) Breaker

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU771738A1 (en) * 1978-04-10 1980-10-15 Предприятие П/Я А-7147 Current transformer
US4891618A (en) * 1988-08-01 1990-01-02 Westinghouse Electric Corp. Laminated copper assembly
RU2154332C2 (en) * 1995-03-16 2000-08-10 Шнейдер Электрик С.А. Electrical apparatus for differential protection with testing circuit
CN205248211U (en) * 2015-12-31 2016-05-18 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂) Breaker

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5943204A (en) Electronic trip unit with dedicated override current sensor
US6754059B2 (en) Multi-pole low voltage circuit breaker with one current measuring device per line
US8238066B2 (en) Current sensor for earth leakage module
US3999103A (en) Multi-pole ground fault circuit breaker
DK169008B1 (en) Method and screen for shielding a current transformer as well as current transformers with such shielding
ZA200605052B (en) Measuring device for measuring differential current, trip module comprising one such measuring device and switchgear unit having one such module
US20210335531A1 (en) Independent type instantaneous current detection pcb ct device applied to breaker
AU706638B2 (en) Current sensor and electrical apparatus including it
Kaltayev et al. Designs for mounting reed switches in closed complete current conductors and on cable lines
RU176289U1 (en) ELECTRIC POLE OF THE CIRCUIT BREAKER
EP1551039B1 (en) A device for supplying an electronic protection device to be used in a low-voltage circuit breaker
JP5150432B2 (en) Breaker current detector
US11444444B2 (en) Arc detection antenna in electric meter systems
KR101989604B1 (en) Circuit breaker with instantaneous trip of pcb type
Czaja Examination of the impact of design of a residual current protective device on the release frequency range
KR101982794B1 (en) Circuit breaker with instantaneous trip
Kojovic Rogowski coil transient performance and ATP simulations for applications in protective relaying
EP4386391A1 (en) Current detector and power harvester with interposed magnetic shields for low-voltage switches
AU2019204959A1 (en) Residual current circuit breaker and method of testing same
RU101264U1 (en) MAGNETIC SHUNT MEASURING CURRENT TRANSFORMER
KR20010027246A (en) An alternating current sensor and electric power instrument including it
Chaudhary et al. Modeling and validation of a transformer differential relay in EMTP
Braisch et al. Partial saturation of current transformers in gas insulated switchgears
KR20230054891A (en) Array of tap-changers and transformers with tap-changers
Arifin Abd Aziz Current transformer performance in high voltage and low voltage systems