КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК H01H9/44 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к контактным системам аппаратов защиты и управления.

В аппаратах защиты и управления (выключателях, контакторах) на повышенные значения номинальных токов (ориентировочно более 1000 А) применяются мощные пружины для обеспечения контактного нажатия и соответственно необходимого падения напряжения и нагрева контактов при протекании номинального тока [1] При оперативном или аварийном размыкании контактов привод аппарата должен преодолевать силу контактных пружин, что вынуждает увеличивать мощность и габариты привода и обуславливает повышение габаритов, массы и стоимости аппаратов, а также снижение надежности. Вследствие жесткости пружин их сила увеличивается при росте раствора контактов, что также вызывает необходимость повышения габаритов и мощности привода. Известным недостатком применения контактных пружин является также постоянство контактного нажатия независимо от величины тока. Поскольку в процессе эксплуатации аппараты непостоянно работают при полной загрузке по току, имеет место избыточная мощность привода.

Известны конструкции контактных пружин с механизмами, имеющими "мертвое" положение [2] что обеспечивает снижение сил противодействия контактных пружин и изменение их направления. Однако эти механизмы сложны и недостаточно надежны.

Наиболее близким по технической сущности является контактная система, содержащая две шины, являющиеся контактодержателями главных контактов, одна из которых является подвижной и кинематически связана с приводом и контактными пружинами, а вторая является неподвижной, а магнитопроводы закреплены на каждой шине [3]
При протекании тока по шине якорь притягивается к неподвижному магнитопроводу, обеспечивает притяжение шины с закрепленным на нем подвижным контактом к неподвижному контакту и увеличение контактного нажатия, что позволяет уменьшить силу контактной пружины.

Недостатком изобретения является ограниченная величина силы, поскольку она пропорциональна только току в подвижной шине, тогда как ток в неподвижной шине не используется для создания сил. Поэтому необходимо повышать силу контактных пружин для обеспечения необходимого контактного нажатия, что увеличивает габариты, массу и стоимость привода.

Целью изобретения является создание контактной системы, обеспечивающей уменьшение габаритов и массы привода аппарата.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем две шины, являющиеся контактодержателями главных, одна из которых является подвижной и связана кинематически с приводом и контактными пружинами, а другая неподвижной, магнитопроводы, закрепленные на каждой шине, оба полюса каждого магнитопровода расположены между шинами и смещены относительно друг друга вдоль продольной оси симметрии шины, полюса обоих магнитопроводов расположены напротив друг друга с воздушным зазором между ними, а направление обхвата шин каждым магнитопроводом противоположны друг другу.

Именно за счет этого достигается увеличение силы взаимодействия шин, что позволяет уменьшить силу контактных пружин и, следовательно, габариты, массу и стоимость привода.

На фиг. 1, 2 и 3 представлены три проекции контактной системы; на фиг.4 вид А-А на фиг.1; на фиг.5 иллюстрация зависимости силы F притяжения шин от тока в шинах.

На фиг.1-4 показано расположение контактной системы во включенном состоянии.

Контактная система содержит подвижную 1 и неподвижную 2 шины, контакты 3 и 4, магнитопроводы 5 и 6. На фиг.1 показаны также направления действия контактных пружин F_кон.пр. и напpавление движения подвижной шины при отключении.

При указанном на фиг.1-4 направлении протекания по шинам тока магнитный поток Ф проходит последовательно через оба магнитопровода 5, 6 и оба воздушных зазора. Поэтому общие ампервитки в сдвоенной магнитной системе равны 2I и величина силы притяжения F шин от действия магнитного потока Ф в воздушных зазорах между полюсами магнитопроводов, расположенных между шинами, равна приближенно
F (2I) < где S площадь воздушного зазора между полюсами, равная а, причем b<c;
δ зазор между полюсами.

В прототипе, где полюса не смещены и поэтому b< и общие ампервитки равны I, сила притяжения F равна
F I²
Таким образом в предлагаемой конструкции сила притяжения шин почти в 4 раза больше, чем в прототипе. Практически она несколько меньше вследствие насыщения магнитопроводов. Поскольку величина зазора δ должна быть не менее допустимого провала контактов в процессе их износа (обычно не менее 2 мм), то значение тока I_н, при котором начинает влиять насыщение магнитопроводов, исходя из значения магнитной индукции В ≈ 1,8 Тл, равно
I_н 2δ=2,87 kA
Для примера при размерах С=40 мм и а=10 мм сила F ≅ 250 Н, что позволяет для аппарата на номинальный ток I_н=2 кА уменьшить силу нажатия контактной пружины с 400 Н до 200 Н, что существенно снижает габариты, массу и стоимость привода.

Сила F при увеличении раствора контактов резко уменьшается вследствие ее зависимости от δ^-2, что не только компенсирует увеличение силы контактной пружины, но и позволяет получить падающую характеристику сил сопротивления, вследствие чего происходит ускорение размыкания контактов и, следовательно, повышение коммутационной способности.

Резкое увеличение силы нажатия в контактах при их касании и протекании тока I способствует исключению свариваемости контактов при замедленном движении привода.

В автоматических выключателях в аварийных режимах при увеличении тока I вследствие насыщения магнитопроводов и, следовательно, ограничения роста F и одновременного роста сил отталкивания между шинами из-за различного направления токов происходит изменение направления общей силы F_o (фиг. 5). Поэтому необходимо, чтобы максимальный ток перегрузки I_п соответствовал максимуму силы F_o.

Данная контактная система может быть использована в аппаратах постоянного и переменного тока с изменением конструкции магнитопровода. Форма полюсов может быть любой.

Изобретение относится к контактной системе аппаратов защиты и управления. Цель уменьшение габаритов и массы привода аппаратов защиты и управления. Контактная система содержит подвижную 1 и неподвижную 2 шины, являющиеся контактодержателями главных контактов 3 и 4, магнитопроводы 5 и 6. Подвижная шина связана кинематически с приводом и контактными пружинами. Магнитопроводы закреплены на каждой шине, оба полюса каждого магнитопровода расположены между шинами и смешены относительно друг друга вдоль продольной оси симметрии шин. Полюса обоих магнитопроводов расположены напротив друг друга между шинами с воздушным зазором, а направления обхвата шин магнитопроводами подвижной и неподвижной шин противоположны. 5 ил.

КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА аппаратов защиты и управления, содержащая две шины, являющиеся контактодержателями главных контактов, одна из которых подвижная и связана кинематически с приводом и контактными пружинами, а вторая шина неподвижная, и магнитопроводы, укрепленные на каждой шине, отличающаяся тем, что оба полюса каждого магнитопровода расположены между шинами и смещены относительно друг друга вдоль продольной оси симметрии шин, полюса обоих магнитопроводов расположены напротив друг друга с воздушным зазором между ними, а направление обхвата шин каждым магнитопроводом противоположны друг другу.