Многополюсный прерыватель низкого напряжения с повышенной электродинамической характеристикой с расположением полюсного вала в полюсном отсеке

1 Настоящее изобретение касается многополюсного прерывателя низкого напряжения с повышенной электродинамической характеристикой для тока большой силы. В прошлом прерыватели для тока большой силы (например, от 630 до 6300 А), служившие в качестве базовых приборов на входах и выходах в больших установках, состояли из различных элементов, собиравшихся на металлической раме, поэтому их называли "открытыми" прерывателями мощности. Но постепенно приборы данного ряда заимствовали часть технологии от прерывателей низкой мощности, называемых "корпусными",поскольку они отличались наличием изолирующего защитного корпуса, в основном, отливаемого из бронированного полиэстера и закрывающего полюсы с гасительными камерами, а также приводной механизм и выключающие устройства. Защитный корпус, ограничивающий пространство разрыва цепи и внешних проявлений, обеспечивающий полную изолированность полюсов друг от друга, а также лучшую изоляцию между основной и вспомогательными цепями, позволил значительно сократить габариты приборов. В документе ЕР-А-0322321 описан прерыватель, корпус которого выполнен путем сборки промежуточного корпуса, крышки, образующей переднюю стенку прерывателя, и заднего цоколя. Передняя стенка промежуточного корпуса делит корпус на передний отсек, ограниченный стенкой и крышкой, и задний отсек, предназначенный для размещения полюсов и электрически изолированный от переднего отсека. В переднем отсеке расположен приводной механизм, взаимодействующий с поперечным коммутационным валом, общий для всех полюсов,называемый полюсным валом. Этот вал опирается на опорные подшипники, установленные в передней стенке промежуточного корпуса. Задний отсек делится разделительными изоляционными перегородками на отсеки для размещения полюсов. Кроме того, в задней стенке промежуточного корпуса для каждого полюса выполнены окна доступа в соответствующий простейший отсек. Каждый полюс состоит из пары размыкающихся контактов: неподвижного контакта и подвижного контакта, и дугогасительной камеры. Каждый подвижный контакт механически соединен с поперечным валом через шатун,пересекающий переднюю стенку промежуточного корпуса через соответствующее окно доступа. Каждый шатун, соединяющий один из подвижных контактов с поперечным валом,расположен таким образом, чтобы в замкнутом положении контактов и в плоскости прямого сечения, перпендикулярного оси вращения полюсного вала, оставалось небольшое расстояние между прямой, проходящей через оси вращения шатуна, и поворотной осью вала. Плечо рычага результирующей усилий, прилагаемых контак 002504 2 тами на полюсный вал, является незначительным, чем достигается то, что шатун при передаче значительных электродинамических усилий порождает небольшой момент на уровне вала. При статическом равновесии в замкнутом положении контактов приводной механизм воздействует на вал, при этом момент противоположен электродинамическим усилиям, передаваемым шатунами. Кроме того, результирующая сил реакции на уровне направляющих опорных подшипников вала является довольно значительной и противодействует силам, передаваемым шатунами и приводным механизмом. Такая конструкция характерна для прерывателей с высокой электродинамической характеристикой. Такие прерыватели должны обеспечивать хронометрическую селективность в электроустановке и должны выдерживать прохождение аварийных токов, порождающих значительные электродинамические усилия, стремящиеся разомкнуть контакты. Относительное расположение полюсного вала, шатунов соединения с подвижными контактами и серьгой соединения с приводным механизмом не должно позволять этим усилиям размыкать контакты или открывать приводной механизм. По сути дела, выбранное расположение обеспечивает передачу этих усилий на корпус через опорные подшипники вала таким образом, чтобы приводной механизм не подвергался значительным усилиям или моментам сил. Тем не менее, система направляющих полюсного вала и передача усилий на корпус прерывателя неудовлетворительны. Размеры, расположение и система опор поперечного вала должны обеспечивать ограничение деформации,чтобы она не препятствовала работе. Кроме того, необходимо обеспечить надежное крепление опорных подшипников полюсного вала, так как передаваемые на них усилия стремятся вырвать их из передней стенки промежуточного корпуса,на которой они закреплены. Придание необходимой жесткости всему агрегату требует применения дорогостоящих крепежных деталей и опорных подшипников больших размеров, а также их особого расположения в корпусе. Сборка прерывателя требует большого количества дополнительных деталей, что приводит к повышению себестоимости и к усложнению монтажных работ. Кроме того, такая конструкция не позволяет сделать прерыватель малогабаритным. Кроме того, многочисленные отверстия для прохода шатунов соединения полюсного вала с каждым из полюсов нарушают герметичность дугогасительных камер. Электрическая дуга и порождаемые ею на уровне некоторых элементов перегородок дугогасительных камер эндотермические испарения создают сверхвысокое давление газа, а газовый поток должен отводиться через выпускные отверстия, оборудованные соответствующими фильтрами. Чтобы 3 не мешать заходу электрической дуги в дугогасительную камеру, целесообразно размещать выпускные отверстия на дне дугогасительной камеры. Наличие окон для прохода шатунов,расположенных как раз над контактами на входе в камеры, в значительной степени мешает прохождению газов к выпускным отверстиям. Окна обуславливают неконтролируемое прохождение газового потока через передний отсек и отверстия передней стенки напрямую в наружное пространство без фильтрования. Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков известного прибора, т.е. придание дополнительной прочности механизму прерывателя с высокой электродинамической характеристикой без увеличения его себестоимости. В соответствии с настоящим изобретением поставленная задача решается путем создания прерывателя низкого напряжения с повышенной электродинамической характеристикой с корпусом из изоляционного материала, который содержит приводной механизм, соединенный с полюсным валом, установленным на опорные подшипники, выполненные заодно с корпусом,множество полюсов, каждый из которых включает, по меньшей мере, одну пару контактных размыкающихся узлов, при этом, по меньшей мере, один из контактных узлов каждой пары,называемый подвижным контактным узлом,механически соединен с полюсным валом, а полюсный вал, приводной механизм и подвижный контактный узел выполнены с возможностью перемещения между разомкнутым положением, соответствующим размыканию контактных узлов каждой пары, и замкнутым положением, соответствующим контакту между контактными узлами каждой пары, при этом корпус прерывателя имеет передний отсек для размещения приводного механизма и задний отсек, отделенный от переднего отсека промежуточной стенкой и разделенный на простейшие отсеки разделительными перегородками, в каждом первичном отсеке расположен один из полюсов прерывателя, а ось вращения полюсного вала прерывателя расположена в заднем отсеке. В известных устройствах, в которых полюсный вал был расположен в переднем отсеке,было необходимо предусмотреть минимальное расстояние между полюсным валом и подвижными контактными узлами в разомкнутом положении. Действительно, соединение между подвижными контактными узлами и полюсным валом осуществлялось через промежуточную стенку между передним и задним отсеками. Конструкция прерывателя в соответствии с настоящим изобретением позволяет значительно сократить это расстояние и даже его исключить,так как между валом и контактными узлами нет никаких промежуточных элементов. Таким образом, можно уменьшить габариты устройства. 4 Такое расположение позволяет также добиться того, чтобы электродинамические усилия, действующие на контакты, воспринимались корпусом, не порождая деформаций промежуточных деталей. Конструкция позволяет разместить опорные подшипники в заднем отсеке. Если предусматривают жесткое соединение подшипников, по меньшей мере, частично с промежуточной стенкой, то легко добиться, чтобы узлы жесткого соединения, реагируя на электродинамические усилия, действующие на подвижные контактные узлы, работали на сжатие вместо того, чтобы работать на разрыв. Кроме того, такое расположение позволяет исключить отверстия для прохода шатунов между полюсным валом и каждым подвижным контактным узлом. Благодаря этому уменьшается попадание газов в передний отсек и улучшается циркуляция газов к выпускным отверстиям на дне дугогасительной камеры. Монтаж становится более легким в силу того, что не нужно устанавливать соединение между полюсным валом и каждым шатуном через отверстия в промежуточной стенке. В предпочтительном варианте каждая из разделительных перегородок выполняет роль опоры для указанных опорных подшипников, и полюсный вал проходит через каждую перегородку на уровне опорных подшипников. Такое расположение позволяет увеличить количество опорных подшипников и равномерно их распределить вдоль полюсного вала, не увеличивая габаритов всей конструкции. В качестве альтернативы можно также расположить опорные подшипники между разделительными перегородками на независимых опорах. В предпочтительном варианте каждая из разделительных перегородок имеет элемент перегородки, выполненный путем литья заодно с промежуточной стенкой, в бортике которого выполнен полуцилиндрический участок, образующий часть соответствующего опорного подшипника. Таким образом, получают многофункциональную деталь, облегчающую монтаж и позволяющую снизить расходы. В предпочтительном варианте в промежуточной стенке выполнено окно для прохода узла механического соединения между полюсным валом и приводным механизмом. В предпочтительном варианте внешняя поверхность полюсного вала выполнена из электроизоляционного материала, в частности из термоотверждающейся полиэфирной пластмассы. Это позволяет одновременно обеспечить электроизоляцию между полюсами и приводным механизмом. Применение термоотверждающегося материала обеспечивает хорошую диэлектрическую стойкость после разрыва. На практике вал может быть выполнен из однородного термоотверждающегося материала. В качестве альтернативы вал может иметь металличе 5 ский сердечник, покрытый изоляционным материалом. В предпочтительном варианте прерыватель включает, по меньшей мере, один шатун между валом и каждым подвижным контактным узлом, соединенный с полюсным валом при помощи валика таким образом, чтобы в некотором относительном положении вала и шатуна, называемом положением монтажа, шатун можно было бы легко переместить параллельно оси пальца, а непосредственно после установки шатуна и его перемещения за пределы положения монтажа осуществить соединение, препятствующее последовательному движению шатуна параллельно оси пальца, при этом положение монтажа выбирают таким образом, чтобы в рабочем состоянии полюсный вал и шатун не могли перемещаться в указанное положение монтажа. Другие преимущества и отличительные признаки настоящего изобретения поясняются нижеследующим описанием со ссылками на сопровождающие чертежи, где фиг. 1 - изображает общий вид прерывателя (разрез на уровне полюса) согласно изобретению; фиг. 2 - полюсный вал и часть корпуса прерывателя в разобранном виде в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 3 - прерыватель в замкнутом положении (разрез) согласно изобретению; фиг. 4 - прерыватель в разомкнутом положении (разрез) согласно изобретению; фиг. 5 - общий вид полюсного вала и шатуна соединения с одним из полюсов в положении, предшествующем монтажу, согласно изобретению; фиг. 6 - общий вид полюсного вала и шатуна соединения с одним из полюсов в так называемом положении монтажа согласно изобретению; фиг. 7 - общий вид полюсного вала, на котором установлен соединительный шатун, в их взаимном относительном положении, при котором прерыватель разомкнут, согласно изобретению; фиг. 8 - общий вид полюсного вала, на котором установлен шатун соединения, в их взаимном относительном положении, при котором прерыватель замкнут, согласно изобретению. Прерыватель 10 (фиг. 1-3) низкого напряжения неограничительного типа с повышенной электродинамической характеристикой расположен в литом корпусе, включающем в себя передний отсек 12 и задний отсек 14. Передний отсек 12 ограничен передней стенкой 16, боковыми стенками 18, выполненными заодно с передней стенкой, и промежуточной стенкой 20,отделяющей его от заднего отсека. Он имеет отверстия на передней стенке для прохода поворотной ручки 22, обеспечивающей повторное взведение приводного механизма прерывателя 6 24, нажимной кнопки размыкания и нажимной кнопки замыкания. Приводной механизм 24 расположен в переднем отсеке 12. Задний отсек 14 ограничен промежуточной стенкой 20, цоколем 26, образующим заднюю стенку, и боковыми стенками 28, одна часть которых выполнена заодно с цоколем, а другая часть отлита заодно с промежуточной стенкой. В цоколе 26 выполнены клеммные площадки 30 для подсоединения прерывателя 10 к внешней электрической цепи. Цоколь 26 и промежуточная стенка 20 крепятся друг к другу при помощи крепежных винтов 32, размеры которых позволяют выдерживать значительные усилия на разрыв. В промежуточной стенке 20 выполнено окно 34 (фиг. 2), которое обеспечивает сообщение между передним отсеком 12 и задним отсеком 14. Задний отсек 14 разделен на простейшие отсеки 36 разделительными перегородками 38. Каждая перегородка 38 включает две боковые части, расположенные по обе стороны от центральной части. Каждая боковая часть включает элемент 40 перегородки, отлитый заодно с цоколем, и элемент 42 перегородки, отлитый заодно с промежуточной перегородкой, при этом элементы 40, 42 в собранном виде соединены встык. Центральная часть имеет элемент 44,отлитый заодно с цоколем и имеющий высоту,большую, чем смежные боковые элементы 40. Элемент 44 перегородки включает нервюры 46,взаимодействующие во время сборки с дополнительными канавками 48 боковых элементов 42 перегородки, выполненных заодно с промежуточной стенкой 20. Центральный элемент 44 цоколя имеет гладкую полуцилиндрическую поверхность 50. Промежуточная стенка 20 имеет дополнительный центральный элемент 52 перегородки меньшей высоты, который, в свою очередь, имеет гладкий полуцилиндрический участок 54, расположенный напротив полуцилиндрического участка элемента, выполненного заодно с цоколем. В каждом простейшем отсеке 36 расположен полюс 56 прерывателя. Каждый полюс 56 имеет дугогасительную камеру 58, а также контактное размыкающееся устройство. Последнее включает неподвижный контактный узел 60,электрически соединенный с клеммной площадкой 30 прерывателя, проходящей через цоколь 26 изоляционного корпуса, и подвижный контактный узел 61. Последний состоит из множества параллельно соединенных между собой контактных пальцев 62, установленных с возможностью поворота на первой поперечной оси 64, установленной в опорном гнезде 66. Пятка каждого пальца соединена гибким проводником 68, выполненным в виде металлической оплетки, со второй клеммной площадкой 30 прерывателя. Каждый палец 62 содержит контактную пластинку 70, взаимодействующую с пластинкой 72 неподвижного контактного узла 60 (фиг. 3) в замкнутом положении. Гнездо 66 имеет U 7 образную форму (фиг. 5). Его конец, расположенный рядом со второй клеммной площадкой,имеет ось 74, установленную в опорном подшипнике, жестко соединенном с изоляционным корпусом, с возможностью поворота гнезда 66 между замкнутым положением полюса (56)(фиг. 3) и разомкнутым положением (фиг. 4). Пружинное устройство 76 прижимания контактов установлено в выемке гнезда 66 и заставляет контактные пальцы 62 поворачиваться вокруг первой оси 64 против часовой стрелки. Дугогасительная камера 58 содержит листовой набор для деионизации электрической дуги, возникающей во время размыкания полюсов, а также выпускные отверстия для удаления газа, образующегося при разрыве. Полюсный вал 78 установлен между полуцилиндрическими участками 50, 54, образующими после монтажа герметичные опорные подшипники вала 78, вращающегося вокруг своей оси 79. Вал 78 отлит из термоотверждающейся полиэфирной пластмассы. Каждое из гнезд 66 соединено с полюсным валом 78 при помощи пары трансмиссионных шатунов 80,параллельных между собой и поворачивающихся вокруг геометрической оси, совпадающей с осью 64. Каждый шатун 80 соединен с полюсным валом 78 при помощи валика 81. Приводной механизм 24 включает устройство замыкания с аккумулированием энергии и устройство размыкания. Этот механизм сам по себе известен. Устройство размыкания включает кривошипное устройство, имеющее две серьги 82, 84, шарнирно соединенные между собой при помощи поворотной оси 86. При этом нижняя трансмиссионная серьга 82 механически соединена с полюсным валом при помощи поворотной оси 88, взаимодействующей с опорным подшипником, выполненным в кривошипе 90, который выполнен заодно с валом 78. Размыкающая пружина 92 закреплена анкерными скобами между осью 88 и неподвижным фиксатором. В замкнутом положении выполненное в промежуточной стенке 20 (фиг. 3) окно 34 служит для прохода нижней трансмиссионной серьги 82 и размыкающей пружины 92. В замкнутом положении плечо рычага шатуна 80 на полюсном валу 78 значительно слабее плеча серьги 82. Иначе говоря, расстояние между осью 79 полюсного вала 78 и плоскостью, в которой находятся оси 64, 81 валиков шатунов 80,меньше расстояния между осью 79 полюсного вала и плоскостью, в которой находятся оси 86,88 валиков нижней серьги 82. Практически соотношение между двумя расстояниями меньше 0,3. В положении замыкания для каждого полюса 56 контактные пластинки 70 контактных пальцев 62 прижаты к пластинке 72 неподвижного контактного узла 60. Прижимание контактов обеспечивается пружинным устройством 76,которое обеспечивает устранение возможного 8 зазора механизма и препятствует износу пластинок 70, 72. Действующие на контактные пальцы 62 электродинамические усилия воспринимаются на уровне гнезда 66 опорными поверхностями пружин 76 и оси 64 и порождают момент сил вокруг поворотной оси 74 гнезда 66, заставляющий гнездо 66 поворачиваться в направлении размыкания контактов. Этот момент компенсируется противоположно направленным моментом, создающимся шатунами 80 и действующим на гнездо 66 на уровне их относительной поворотной оси 64. При динамическом равновесии шатуны 80 подвергаются на уровне их оси 64 соединения с гнездом 66 воздействию силы, направленной в сторону валика 81 соединения с полюсным валом 78. Эта сила,передающаяся на валик 81, порождает момент сил вокруг оси 79 полюсного вала 78. Такой же феномен возникает на каждом из полюсов. Сумме моментов сил, порождаемых всеми шатунами 80 и размыкающей пружиной 92 и действующих на вал 78, противодействует момент,порождаемый нижней серьгой 82 кривошипа размыкающего устройства. Ввиду относительного положения шатунов 80, серьги 82 и полюсного вала 78, то есть слабости плеча рычага шатунов 80 по отношению к плечу рычага серьги 82, результирующая на уровне серьги 82 остается умеренной. В данном случае проявляются отличительные признаки прерывателя с повышенной электродинамической характеристикой,так как электродинамические усилия, действующие на контактные узлы, имеют ограниченное воздействие на приводной механизм, поэтому последний способен им сопротивляться. При равновесии полюсный вал 78 создает на уровне опорных подшипников прижимающие усилия, результирующая которых является силой реакции, противодействующей сумме сил,действующих со стороны шатунов 80 и серьги 82. Эти относительно значительные прижимающие усилия, в основном, действуют на полуцилиндрический участок 54, образованный промежуточной стенкой 20. При размыкании прерывателя серьга 82 перестает противодействовать вращению полюсного вала в направлении против часовой стрелки. Это вращение, возникающее под действием размыкающей пружины 92 и результирующей электродинамических усилий, приложенных на уровне валиков 81 соединения шатунов 80 и вала 78, заставляет гнезда 66 перемещаться к положению размыкания (фиг. 4). В этом положении кривошип90 полюсного вала 78 слегка выступает из окна 34. На фиг. 5-8 показан способ монтажа соединения при помощи валика полюсных валов 78 и соединительных шатунов 80 с каждым гнездом 66. Для каждого полюса полюсный вал 78 имеет плечо 94, содержащее два коаксиальных валика 81, эксцентричных по отношению к поворотной оси 79 полюсного вала 78. Каждый 9 из валиков 81 расположен на кронштейне 98,выполненном в боковой стенке 100 плеча. Язычок 102, выступающий над кронштейном 98,образует канавку 104. Со стороны, взаимодействующей с валом 78, каждый шатун 80 включает сквозное цилиндрическое отверстие 108, образующее опорный подшипник для одного из валиков 81, и плоский срез 110. При монтаже шатун 80 располагают таким образом, чтобы плоский срез 110 был направлен параллельно нижнему бортику язычка 100 (фиг. 6) в положении монтажа. В этом случае становится возможным ввести валики 81 в сквозные отверстия 108. После монтажа узел из шатунов 80 и полюсного вала 78 устанавливают в корпус, где он колеблется между двумя крайними положениями: положением, соответствующим размыканию контактов (фиг. 7), и положением, соответствующим замыканию контактов (фиг. 8). В том и другом положении, а также в промежуточных положениях шатуны 80 взаимодействуют с соответствующими канавками 104 полюсного вала 78, образующими направляющие, препятствующие любому движению шатунов 80 в направлении, параллельном поворотной оси 81. Таким образом, достигают простого положительного соединения, позволяющего избежать использования дополнительных элементов конструкции. Естественно, что настоящее изобретение не ограничивается вышеописанным примером. Понятно, что поворотная ось шатунов 80 на гнездах 66 не обязательно должна совпадать с поворотной осью пальцев 62. Для каждого полюса может быть установлен только один шатун 80. Кроме того, можно предусмотреть такой вариант выполнения, при котором увеличивается герметичность на уровне опорных подшипников, проходящих через перегородки. Можно предусмотреть выполнение опорного подшипника с перегородкой, имеющей центральную кольцевую канавку, взаимодействующую с дополнительным выступом на валу. Можно также предусмотреть дополнительные опорные подшипники на уровне внешних боковых стенок корпуса. Описанный в примере прерыватель включает механизм аккумулирования энергии. В рамках настоящего изобретения приводной механизм может быть любым известным механизмом с ручным или механизированным взведением. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Многополюсный прерыватель (10) низкого напряжения с повышенной электродинамической характеристикой с корпусом из изоляционного материала, содержащий приводной механизм (24), соединенный с полюсным валом(78), установленным на опорных подшипниках,выполненных заодно с корпусом, множество полюсов (56), каждый из которых содержит, по 10 меньшей мере, одну пару контактных размыкающихся узлов (60, 61), причем, по меньшей мере, один из контактных узлов каждой пары,называемый подвижным контактным узлом(24) и подвижный контактный узел (61) выполнены с возможностью перемещения между разомкнутым положением, соответствующим размыканию контактных узлов (60, 61) каждой пары, и замкнутым положением, соответствующим контакту между контактными узлами (60,61) каждой пары, при этом корпус прерывателя имеет передний отсек (12) для размещения приводного механизма (24) и задний отсек (14),отделенный от переднего отсека (112) промежуточной стенкой (20) и разделенный на простейшие отсеки (36) разделительными перегородками (38), и в каждом простейшем отсеке (36) расположен один из полюсов (56) прерывателя(10), отличающийся тем, что ось вращения (79) полюсного вала (78) размещена в заднем отсеке(14). 2. Прерыватель по п.1, отличающийся тем,что в каждой из разделительных перегородок(38) размещен один из опорных подшипников, а полюсный вал (78) проходит через каждую перегородку (38) на уровне указанных опорных подшипников. 3. Прерыватель по п.2, отличающийся тем,что каждая из разделительных перегородок (38) содержит элемент (52) перегородки, отлитый заодно с промежуточной стенкой (20), в бортике которого выполнен полуцилиндрический участок (54), образующий часть соответствующего опорного подшипника. 4. Прерыватель по любому из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что промежуточная стенка (20) имеет окно (34) для прохода узла (82) механического соединения между полюсным валом (78) и приводным механизмом(24). 5. Прерыватель по любому из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что внешняя поверхность полюсного вала (78) выполнена из электроизоляционного материала, в частности из термоотверждающейся полиэфирной пластмассы. 6. Прерыватель по любому из предшествующих пп.1-5, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один шатун (80) соединения между полюсным валом (78) и каждым подвижным контактным узлом (61), при этом шатун (80) соединен с полюсным валом (78) при помощи валика (81) таким образом, что в положении монтажа относительно вала (78) и шатуна (80), шатун (80) может легко перемещаться параллельно оси валика (81), а после монтажа и перемещения шатуна (80) за пределы положения монтажа осуществляется соединение, препятствующее последовательному движению шатуна (80) параллельно оси валика (81), при 11 этом в положении монтажа предотвращается перемещение в это положение в рабочем со 002504 12 стоянии полюсного вала (78) и шатуна (80).