КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА КОММУТИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1998 года по МПК H01H9/40 

Изобретение относится к электроаппаратостроению и предназначено для обеспечения бездуговой коммутации цепей постоянного тока.

Известно устройство [1] , в котором для облегчения условий коммутации активно-индуктивной нагрузки главный контакт снабжен контакт-деталью мостикового типа в виде пакета контактных пластин с различной проводимостью. Эти пластины, производя поочередно размыкание, обеспечивают ступенчатый рост сопротивления и постепенное уменьшение тока в размыкаемой цепи. Данное устройство позволяет увеличить ресурс контактной системы, однако и здесь бездуговое размыкание может быть достигнуто лишь при достаточно низких уровнях напряжения питания.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство [2] , одержащее главный контакт, зашунтированный цепью последовательно соединенных вспомогательных контактов, каждый из которых зашунтирован силовым резистором. Указанная контактная система не обеспечивает фиксацию напряжения размыкания на вспомогательном контакте, что способствует образованию дуги.

Целью изобретения является обеспечение бездуговой коммутации электрической цепи с активно-индуктивной нагрузкой, для чего коммутирующее устройство предлагается снабдить более совершенной контактной системой.

В контактной системе, содержащей общие с прототипом [2] главный контакт и шунтирующую его цепь, составленную из вспомогательных контактов, указанная выше цель достигается тем, что система вспомогательных контактов содержит группы подвижных и неподвижных контакт-деталей, совершающих при каждой коммутации относительно друг друга фиксированное скользящее шаговое перемещение, группа подвижных контакт-деталей выполнена в виде последовательности чередующихся проводящих и изолирующих пластин, скрепленных между собой таким образом, что они образуют гладкую монолитную рабочую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей, при этом проводящие пластины полностью изолированы друг от друга, группа неподвижных контакт-деталей выполнена в виде последовательности щеток, изолированных друг от друга и прилегающих к поверхности скольжения, смежные щетки в указанной последовательности смещены между собой на одинаковые расстояния, равные расстояниям между смежными проводящими пластинами, между смежными щетками подключены нелинейно-резистивные элементы, образующие последовательную цепь, один вывод которой подсоединен к первому выводу главного контакта, а другой - к второму выводу главного контакта.

Согласно п. 2 формулы изобретения, контактная система отличается тем, что она дополнительно снабжена мощным нелинейно-резистивным элементом, шунтирующим главный контакт.

На чертеже изображена контактная система, содержащая главный контакт 1 и систему вспомогательных контактов, которая состоит из группы подвижных контакт-деталей, выполненной в виде чередующихся проводящих 2 и изолирующих 3 пластин, скрепленных между собой и образующих гладкую монолитную поверхность 4, по которой скользит группа неподвижных контактных щеток 5. Между смежными щетками подключены нелинейно-резистивные элементы 6 потенциально-ограничивающего типа (например, варистор, стабилитрон и др.). Главный контакт 1 дополнительно зашунтирован мощным нелинейно-резистивным элементом 7.

Подвижная часть, составленная из элементов 2 и 3, изображена схематически. Она может иметь различное конструктивное оформление в зависимости от применяемого в коммутирующем устройстве привода.

Если в качестве привода применяется вращающийся шаговый электродвигатель, то тогда подвижная часть вспомогательной контактной системы будет совершать однонаправленное шаговое перемещение (показано на чертеже однонаправленной стрелкой). В этом случае подвижная часть будет являться телом вращения и механически связана с валом шагового электродвигателя.

Подвижная часть может совершать и возвратно-шаговое перемещение: поворотное или линейное (показано на чертеже двунаправленной стрелкой), для чего потребуется в качестве привода соответствующий электродвигатель.

Контактная система, изображенная на чертеже, работает следующим образом. В исходном (включенном) состоянии главный контакт 1 замкнут, проводящие пластины 2 перемыкают щетки 5, что приводит к шунтированию нелинейно-резистивных элементов 6. Ток из источника питания протекает главным образом через главный контакт 1, а через шунтирующие цепи протекают незначительные токи утечки.

при выключении первым размыкается главный контакт 1 и нагрузочный ток переходит в шунтирующую цепь, состоящую из вспомогательных контактов, образуемых элементами 2 и 5. Падение напряжения в этой цепи незначительно (3 - 5 В), поэтому размыкание контакта 1 будет бездуговым. После полного раздвижения контакт-деталей главного контакта 1 на величину максимального зазора приходит в движение подвижная часть системы вспомогательных контактов и перемещается на один шаг α , после чего занимает положение, когда оси симметрии пластин 2 и щеток 5 совпадают, что соответствует разомкнутому состоянию цепочки вспомогательных контактов. Пробивное напряжение нелинейно-резистивных элементов 6 выбирается по величине меньшим, чем напряжение образования короткой дуги, поэтому размыкание каждого отдельного вспомогательного контакта будет бездуговым. Суммарное пробивное напряжение всей цепи из элементов 6 выбирается значительно большим, чем напряжение источника питания, а пробивное напряжение элемента 7 имеет промежуточное значение между указанными напряжениями. Поскольку в цепочке вспомогательных контактов размыкание не может происходить строго одновременно, то по мере их размыкания элементы 6 будут вводиться в шунтирующую цепь постепенно и лишь с подключением последнего элемента 6 будет задействована вся цепь; пробивное напряжение этой цепи превзойдет напряжение источника питания и ток нагрузки перейдет в эту цепь в случае отсутствия в схеме элемента 7. Функцию рассеивания накопленной в нагрузке индуктивной энергии будет выполнять цепь из нелинейно-резистивных элементов 6, поэтому последние должны быть достаточно мощными и снабжены охладителями. При наличии в схеме элемента 7 элементы 6 пропускают ток только в течение времени размыкания вспомогательных контактов, поэтому они могут быть выбраны маломощными, но зато элемент 7 должен будет рассеять практически всю энергию, накопленную в нагрузке. С завершением гашения нагрузочного тока процесс отключения заканчивается.

Контактная система, несмотря на кажущуюся сложность, может быть выполнена достаточно компактной и, главное, безопасной, особенно в сравнении с применяемыми в настоящее время дугогасительными устройствами.

Контактная система содержит главный контакт 1 и систему вспомогательных контактов, которая состоит из группы подвижных контакт-деталей, выполненной в виде чередующихся проводящих 2 и изолирующих 3 пластин, скрепленных между собой и образующих гладкую монолитную поверхность 4, по которой скользят неподвижные щетки 5. Между смежными щетками подключены нелинейно-резистивные элементы 6, имеющие величину пробивного напряжения, недостаточную для возникновения дугового процесса на каждом отдельном вспомогательном контакте при его размыкании. При нормально-замкнутом состоянии главного и вспомогательного контактов сначала отключается главный контакт и ток нагрузки переходит в цепь вспомогательных контактов, а после отключения последних с некоторой выдержкой времени ток переходит в цепь, составленную из элементов 6 (если элемент 7 в схеме отсутствует), или в цепь с элементом 7. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контактная система коммутирующего устройства, содержащая главный контакт и шунтирующую его цепь, составленную из системы вспомогательных контактов, отличающаяся тем, что система вспомогательных контактов содержит группы подвижных и неподвижных контакт-деталей, совершающих при каждой коммутации относительно друг друга фиксированное скользящее шаговое перемещение, группа подвижных контакт-деталей выполнена в виде последовательности чередующихся проводящих и изолирующих пластин, скрепленных между собой так, что они образуют гладкую монолитную рабочую поверхность, предназначенную для скольжения по ней неподвижных контакт-деталей, при этом проводящие пластины полностью изолированы одна от другой, группа неподвижных контакт-деталей выполнена в виде последовательности щеток, изолированных одна от другой и прилегающих к поверхности скольжения, смежные щетки в указанной последовательности смещены между собой на одинаковые расстояния, равные расстояниям между смежными проводящими пластинами, между смежными щетками подключены нелинейно-резистивные элементы, образующие последовательную цепь, один вывод которой подсоединен к первому выводу главного контакта, а другой - к второму выводу главного контакта, при этом конструкция контактной поверхности щеток обеспечивает при положении группы подвижных контакт-деталей, соответствующем включенному состоянию главного контакта, перемыкание проводящих пластин группы неподвижных контакт-деталей, а при положении группы подвижных контакт-деталей, занимаемом после ее перемещения на один шаг относительно положения, соответствующего включенному состоянию главного контакта, разомкнутое состояние проводящих пластин относительно одна другой. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена мощным нелинейно-резистивным элементом, шунтирующим главный контакт.