ДУГОГАСИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2000 года по МПК H01H9/30 H01H1/20 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к элетроаппаратостроению, и может быть использовано, например, в конструкциях контакторов, ручных и автоматических выключателей и других аппаратов постоянного и переменного тока с подвижными контактами мостикового типа.

Известно дугогасительное устройство по авт. св. N 339978, кл. H 01 H 9/32, которое содержит дугогасительную камеру и контакты, в месте расхождения которых помещен изоляционный дугогасительный элемент, выполненный в виде призмы, острая грань которого направлена в сторону дугогасительной камеры. После возникновения дуги между контактами возникают потоки плазмы, которые ударяются о грани призмы и отклоняются перпендикулярно к оси дугового промежутка, сливаясь в один общий поток, направленный в дугогасительную решетку. Недостатком такого дугогасительного устройства является недостаточная эффективность дугогашения.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является дугогасительный элемент по патенту Франции N 2378344, кл. H 01 H 9/30, который выполнен в виде скобы замкнутого контура с выступающим экраном и состоит из верхней части, нижней опорной части и задней стенки, переходящей в экран. Верхняя рабочая часть выполнена в виде узких боковых полос, соединенных в единую плоскость с одного края, и разделенных проемом с другого края. Единая плоскость верхней рабочей части состыкована с экраном, являющимся продолжением задней стенки скобы. Верхняя рабочая часть соединена с нижней опорной частью продолжениями боковых полос, загнутых дважды под прямым углом. Дугогасительный элемент состыкован с неподвижным контактом, который содержит U-образный контактодержатель, на нижней продольной удлиненной полке которого установлена опорная часть дугогасительной скобы, а верхняя его полка расположена под верхней рабочей частью дугогасительной скобы, причем у основания верхней полки контактодержателя закреплена контакт-деталь неподвижного контакта, которая расположена в проеме между боковыми полосами верхней рабочей части дугогасительной скобы.

Недостатком такого дугогасительного элемента является недостаточная эффективность дугогашения, так как электрическая дуга сходит с контакт-детали неподвижного контакта, но задерживается на верхней рабочей плоскости дугогасительного элемента в зоне соединения боковых полос и практически не переходит на экран, а продолжает некоторое время поддерживаться между этой зоной и контакт-деталью подвижного контакта, вынося контактный материал контакт-детали подвижного контакта (что прослеживается при стендовых испытаниях). Кроме того, изготовление дугогасительной скобы является технологически сложным и материалоемким, так как полосу материала скобы необходимо согнуть в замкнутый контур с выступающим экраном - это требует большого расхода материала на ее изготовление с низким коэффициентом его использования в связи с тем, что проемы скобы имеют значительную величину, а материал их высечки идет в отход.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение коммутационной износостойкости электрического аппарата за счет повышения эффективности дугогашения, а также снижение расхода материала.

Эта задача решается за счет того, что дугогасительный элемент в виде дугогасительной скобы содержит верхнюю рабочую часть, выполненную в виде узких боковых полос с проемом между ними, заднюю стенку, нижнюю опорную часть и экран, причем экран выполнен в виде единого продолжения боковых полос верхней рабочей части, направленных вверх, и образован из центральной части задней стенки, предварительно высеченной и загнутой вверх, при этом со стороны, противоположной экрану, боковые элементы соединены между собой перемычкой. Дугогасительная скоба состыкована с контактодержателем неподвижного контакта U-образной формы с закрепленной на его верхней укороченной полке контакт-деталью, которая при установке верхней полки контактодержателя свободным концом на соединительную перемычку оказывается распложенной в проеме между боковыми полосами верхней рабочей части дугогасительной скобы, а опорная часть дугогасительной скобы установлена на нижнюю удлиненную продольную полку контактодержателя. При размыкании подвижного и неподвижного контактов электрического аппарата между контакт-деталью подвижного контакта, расположенного на контактом мостике, и контакт-деталью неподвижного контакта, расположенного в проеме дугогасительной скобы, возникает электрическая дуга, которая под действием повышенного давления внутри нее и за счет того, что разность потенциалов между контакт-деталью подвижного контакта и экраном больше, чем разность потенциалов между контакт-дателью подвижного контакта и боковыми полосами верхней рабочей части дугогасительной скобы, и тем более больше, чем разность потенциалов между контакт-деталями подвижного и неподвижного контактов, дуга сходит с контакт-деталей и нижнее пятно вначале продвигается по боковым полосам верхней рабочей части дугогасительной скобы и далее без задержки переходит на вертикальный экран, так как боковые полосы соединены в единое целое не в области верхней рабочей части дугогасительной скобы, как в прототипе, а в области экрана, и между экраном и рабочей частью нет никаких зазоров, при этом и другой конец дуги переходит с контакт-детали подвижного контакта на "рога" контактного мостика. Далее дуга затягивается в дугогасительные пластины, где она охлаждается и окончательно гаснет. Следовательно, предлагаемая конструкция дугогасительного элемента повышает эффективность дугогашения, а именно позволяет сократить время горения дуги и увеличить скорость схода ее с контакт-детали подвижного контакта, что ведет к снижению выноса контактного материала с поверхности контакт-деталей и повышению их долговечности, что обеспечивает увеличение коммутационной износостойкости электрического аппарата.

Кроме увеличения коммутационной износостойкости, предлагаемая конструкция дугогасительной скобы позволяет снизить расход материала, так как, во-первых, экран выполнен не из продолжения материала скобы как в прототипе, а из высеченной части задней стенки, а также предлагаемая конструкция позволяет изготавливать контактодержатель из материала меньшей толщины по сравнению с прототипом, так как в прототипе жесткость U-образного контактодержателя обеспечивается выполнением его из материала значительной толщины, а в предлагаемой конструкции жесткость обеспечивается установлением верхней укороченной полки контактодержателя на соединительную перемычку дугогасительной скобы, которая в свою очередь опирается непосредственно на колодку, за счет чего и появляется возможность использования материала меньшей толщины.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид контактной системы с предлагаемым дугогасительным элементом в виде дугогасительной скобы, на фиг. 2 - дугогасительный элемент, на фиг. 3 - контактная система с дугогасительным элементом в момент размыкания контактов.

Контактная система содержит дугогасительное устройство, состоящее из дугогасительного элемента в виде дугогасительной скобы 1 и неподвижного контакта 2, и подвижный контакт - контактный мостик 3.

В свою очередь дугогасительная скоба 1 состоит из верхней рабочей части 4, вертикального экрана 5, нижней опорной части 6, задней стенки 7 и соединительной перемычки 8.

Верхняя рабочая часть 4 выполнена в виде двух узких боковых полос 9 с проемом 10 между ними. Полосы 9 с одной стороны верхней рабочей части 4 объединены вертикальным экраном 5, а с другой стороны - соединительной перемычкой 8, отогнутой вниз. Нижняя опорная часть 6 выполнена с отбортованным резьбовым отверстием 11.

Неподвижный контакт 2 состоит из контактодержателя 12 U-образной формы с более короткой верхней полкой 13, на которой закреплена контакт-деталь 14. На нижней более длинной полке 15 контактодержателя 12 установлена дугогасительная скоба 1 своей нижней опорной частью 6, а верхняя полка 13 своим концом установлена на перемычку 8 скобы 1, которая в свою очередь установлена на выемку в колодке.

Подвижный контакт (контактный мостик) 3 изготовлен с отгибом вверх концов в виде "рогов" 16, а на нижней его поверхности по краям симметрично прикреплены контакт-детали 17.

Предлагаемое дугогасительное устройство работает следующим образом.

При размыкании подвижных контактов (контактного мостика) 3 и неподвижных контактов 2 между контакт-деталями 14 и 17 возникает электрическая дуга 18, которая под действием повышенного давления (тепловое расширение газа) в зоне дуги 18 и за счет того, что разность потенциалов между контакт-деталью 17 подвижного контакта 3 и экраном 5 больше, чем разность потенциалов между контакт-деталью 17 подвижного контакта 3 и боковыми полосами 9 верхней рабочей части дугогасительной скобы, и тем более больше, чем разность потенциалов между контакт-деталями 17 и 14, дуга сходит с контакт-детали 14 неподвижного контакта 2 и ее нижнее пятно вначале продвигается по боковым полосам 9 верхней рабочей части 4 дугогасительной скобы 1 и далее без задержки переходит на вертикальный экран 5, при этом другой конец дуги 19 (катодное пятно) под действием сил, растягивающих дугу с контакт-детали 17 контактного мостика 3, переходит на его "рога" 16, так как разность потенциалов между "рогами" 16 и экраном 5 больше, чем между контакт-деталью 17 подвижного контакта 3 и контакт-деталью 14 неподвижного контакта 2. Далее дуга затягивается в дугогасительные пластины при их наличии (на чертежах не показаны), там разбивается на части, охлаждается и окончательно гаснет. Таким образом, за счет перехода электрической дуги 18 без задержки с боковых полос 9 верхней рабочей части дугогасительной скобы 1 на экран 5 и с контакт-детали 17 на "рога" 16 и далее в дугогасительную камеру повышается эффективность дугогашения, а именно, снижается вынос контактного материала с поверхности контакт-детали 17, долговечность ее повышается и тем самым увеличивается коммутационная износостойкость электрического аппарата в целом. Кроме этого, за счет предлагаемой конструкции дугогасительной скобы снижается расход материала для ее изготовления, так как скоба имеет только верхнюю рабочую часть 4, нижнюю опорную часть 6, заднюю стенку 7 и короткую соединительную перемычку 8, а экран 5 скобы изготовлен из материала, высеченного из задней ее стенки 7. Эта экономия существенна, так как в конструкцию каждого электрического аппарата входит шесть таких дугогасительных элементов.

Изобретение предназначено для создания и усовершенствования контакторов, ручных и автоматических выключателей, реле и других аппаратов постоянного и переменного тока с подвижными контактами мостикового типа с повышенной коммутационной износостойкостью за счет повышения эффективности дугогашения. Для этого дугогасительный элемент в виде дугогасительной скобы содержит верхнюю рабочую часть, выполненную в виде двух узких боковых полос с проемом между ними, заднюю стенку, нижнюю опорную часть и экран, причем экран выполнен в виде единого продолжения боковых полос верхней рабочей части, направленных вверх, и образован из центральной части задней стенки, предварительно высеченной и загнутой вверх, при этом со стороны, противоположной экрану, боковые элементы соединены между собой соединительной перемычкой. Дугогасительный элемент состыкован с контактодержателем неподвижного контакта U-образной формы с закрепленной на его верхней укороченной полке контакт-деталью, которая при установке верхней полки свободным концом на соединительную перемычку оказывается расположенной в проеме между боковыми полосами верхней рабочей части дугогасительной скобы, а опорная часть дугогасительной скобы установлена на нижнюю удлиненную продольную полку контактодержателя. Техническим результатом является увеличение коммутационной износостойкости электрического аппарата, снижение расхода материала для ее изготовления. 3 ил.

Дугогасительный элемент электрического аппарата в виде дугогасительной скобы, содержащий верхнюю рабочую часть, выполненную в виде двух узких боковых полос с проемом между ними, нижнюю опорную часть, заднюю стенку и экран, отличающийся тем, что экран дугогасительного элемента выполнен в виде единого продолжения боковых полос верхней рабочей части, направленных вверх, при этом со стороны, противоположной экрану, боковые полосы соединены между собой перемычкой.