МЕХАНИЧЕСКИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ КОНТАКТ Российский патент 2005 года по МПК H01H9/00 

Изобретение относится к механическому коммутационному контакту для двухполюсного переключения, в частности в переключателе нагрузки ступенчатого выключателя.

Из документа WO 95/24724 известно коммутационное устройство для переключателя нагрузки ступенчатого выключателя, которое содержит механический главный коммутационный контакт, а также механический омический коммутационный контакт. При этом как главный коммутационный контакт, так и омический коммутационный контакт состоят соответственно из двух соединенных между собой управляемых отдельных размыкающих контактов, причем соответственно один отдельный размыкающий контакт как главного коммутационного контакта, так и омического коммутационного контакта, электрически соединен с первой стороной переключателя нагрузки, а соответственно другой отдельный размыкающий контакт как главного коммутационного контакта, так и омического коммутационного контакта, электрически соединен со второй стороной переключателя нагрузки. При таком устройстве отдельные размыкающие контакты главного коммутационного контакта могут подключаться первым переключателем, а отдельные размыкающие контакты омического коммутационного контакта могут подключаться вторым переключателем. Таким образом, имеет место соответственно двухполюсное переключение посредством двух переключателей.

Из документа WO 96/30922 известен переключатель нагрузки ступенчатого выключателя, в котором возможность технической реализации такого двухполюсного переключения предусмотрена за счет рычажных механических контактов, поворачивающихся вокруг точки вращения. Кроме того, предусмотрены подпружиненные коленчатые рычаги, воздействующие на установленные с возможностью вращения механические контакты таким образом, что они могут занимать два коммутационных положения за пределами мертвой точки. Оба подвижных контакта расположены раздельно для каждой фазы в одинаковой горизонтальной плоскости с внешней стороны переключателя нагрузки.

Это известное выполнение механических коммутационных контактов для двухполюсного размыкания является сложным и технически дорогостоящим, требует точной подстройки после монтажа и занимает относительно много места.

Поэтому задача изобретения состоит в создании конструктивно простого, включающего минимальное количество легко монтируемых конструктивных элементов механического коммутационного контакта для двухполюсного переключения, выполненного при этом в виде модульного автономного конструктивного узла, который может встраиваться в переключатель нагрузки без дополнительной подстройки и согласования, занимая при этом минимально возможное пространство.

Эта задача решается за счет механического коммутационного контакта с отличительными признаками согласно п.1 формулы изобретения. Зависимые пункты включают особенно преимущественные варианты исполнения изобретения.

Существенное преимущество механического коммутационного контакта согласно изобретению заключается в его исключительно компактной и простой конструкции. За счет немногочисленных элементов как главный механический коммутационный контакт, так и омический механический коммутационный контакт, могут быть изготовлены как идентичные модульные конструктивные узлы. Для главного коммутационного контакта, как и для омического коммутационного контакта, используются, следовательно, одни и те же модульные механические коммутационные контакты; и главный коммутационный контакт, и омический коммутационный контакт каждой фазы могут быть реализованы простейшим образом как общий конструктивный узел из двух идентичных, соединенных между собой модульных коммутационных контактов согласно изобретению.

Ниже изобретение поясняется более подробно с помощью иллюстративного примера со ссылкой на следующие чертежи:

фиг.1 - механический коммутационный контакт согласно изобретению в перспективном изображении,

фиг.2 - контактодержатель лишь одного представленного на фиг.1 коммутационного контакта,

фиг.3 - сочетание двух коммутационных контактов согласно изобретению в соответствии с фиг.1 как единый однофазный конструктивный узел для главного коммутационного контакта и омического коммутационного контакта,

фиг.4 - схема переключателя нагрузки ступенчатого выключателя, реализуемая при помощи механических коммутационных контактов согласно изобретению.

Вначале следует более детально пояснить представленный на фиг.1 механический коммутационный контакт согласно изобретению. Он содержит держатель 1 из изоляционного материала, на котором расположены другие описываемые ниже конструктивные элементы. Держатель 1 из изоляционного материала снабжен параллельно расположенными продольными направляющими 1.1,... 1.4 в виде сквозных отверстий, о которых подробно говорится ниже. Кроме того, он включает два места 1.5 и 1.6 для опор, в которых установлен при помощи опорного болта 3 с возможностью вращения контактодержатель 2. В области обоих мест 1.5 и 1.6 для опор предусмотрены боковые сферические крепления 1.7 и 1.8, о которых подробнее также говорится ниже. Далее, в держателе 1 из изоляционного материала выполнены отформованные крепления 1.9,... 1.12 под контакты, в которых размещены неподвижные контакты 4...7.

Контактодержатель 2, представленный отдельно на фиг.2, установлен с возможностью вращения в держателе 1 из изоляционного материала посредством опоры 2.1 и упомянутого выше опорного болта 3. Он содержит поворачивающийся вокруг опоры 2.1 поворотный рычаг 2.2, имеющий, в свою очередь, на своем свободном конце крепление 2.3 под контакт. Это крепление 2.3 под контакт состоит из сквозного отверстия, проходящего параллельно к продольной оси опоры 2.1 или опорного болта 3. Сбоку в области крепления 2.3 под контакт сформованы крепления 2.4 или 2.5 под контропору, также в форме полусферы. На другом противоположном свободном конце контактодержатель 2 имеет управляющий контур 2.6. В креплении 2.3 под контакт расположен электропроводящий контактный элемент 8, имеющий на обоих свободных концах контактные ролики 8.1 или 8.2. Эти контактные ролики 8.1 и 8.2 взаимодействуют соответственно либо с неподвижными контактами 4 и 5 на одной стороне держателя 1 из изоляционного материала, либо с неподвижными контактами 6 и 7 на другой стороне держателя 1 из изоляционного материала, в зависимости от того, в какую сторону повернут контактодержатель 2 вокруг опоры 2.1.

Между контактодержателем 2 и держателем 1 из изоляционного материала установлены также с обеих сторон две телескопические направляющие 9 и 10. Эти телескопические направляющие 9 и 10 состоят из двух вдвигаемых одна в другую трубок. На одном свободном конце они имеют соответственно полусферу 9.1 или 10.1, которой они опираются соответственно в одном из сферических креплений 1.7 или 1.8 держателя 1 из изоляционного материала. На другом свободном конце телескопические направляющие 9, 10 имеют соответственно сферическую контропору, которой они, в свою очередь, опираются соответственно в одном из двух креплений 2.4 или 2.5 под контропору с обеих сторон контактодержателя 2. Дополнительно вокруг первой телескопической направляющей 9 имеется пружина 11 сжатия с предварительным натягом, которая также опирается на контактодержателе 2 между сферическим креплением 1.7 и креплением 2.4 под контропору. Вокруг второй телескопической направляющей 10 совершенно аналогичным образом расположена другая пружина 12 сжатия с предварительным натягом, которая, в свою очередь, опирается между сферическим креплением 1.8 и другой контропорой 2.5 на контактодержателе 2.

В позиции, представленной на фиг.1, оба неподвижных контакта 4 и 5 также соединены между собой через контактные ролики 8.1 и 8.2, которые электрически соединены посредством контактного элемента 8. Таким образом, если при срабатывании переключателя нагрузки ролик или т.п. направляется в контур 2.6 управления и накатывается на него, весь контактодержатель поворачивается вокруг своей опоры 2.1 книзу силой пружин 11 и 12 сжатия с предварительным натягом. В результате оба контактных ролика 8.1 и 8.2 соединяют противолежащие неподвижные контакты 6 и 7. Благодаря двухсторонним телескопическим направляющим 9 и 10 в соединении с указанными пружинами 11 и 12 реализуется простейшим образом защелкивающий механизм, который, во-первых, не допускает, чтобы контактодержатель 2 занял неопределенное промежуточное положение, и, во-вторых, обеспечивает достаточное контактное давление контактных роликов 8.1 и 8.2 на соответствующие неподвижные контакты. Боковые полусферы 9.1 или 9.2 этих телескопических направляющих 9 или 10, опирающиеся соответственно в сферических креплениях 1.7 или 1.8 держателя 1 из изоляционного материала, действуют при этом как пространственный трехмерный опорный узел. Телескопические направляющие 9 и 10 изменяют при переключении, т.е. при повороте контактодержателя 2, как свою длину - поэтому и телескопическое исполнение, так и свое пространственное исполнение.

На фиг.3 показаны два коммутационных контакта согласно изобретению, образующие комплектный механический коммутационный узел для одной фазы переключателя нагрузки. Здесь один коммутационный контакт I действует как главный коммутационный контакт, а другой коммутационный контакт II как омический коммутационный контакт. Одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями - очевидно, что оба модуля имеют полностью идентичную конструкцию. Из соображений наглядности в этом изображении не все описываемые детали снабжены условными обозначениями. На фиг.3 так же, как и на фиг.1 для отдельного коммутационного контакта, выбрана несимметричная схема управляющего контура 2.6 щеткодержателя 2. Здесь оба коммутационных контакта I и II сдвинуты относительно друг друга на 180°, так что оба управляющих контура обращены друг к другу. Однако это лишь один из многих возможных вариантов исполнения. Соединение обоих коммутационных контактов I и II осуществляется посредством общих соединительных болтов 13...16, которые проходят через соответствующие продольные направляющие 1.1...1.4 и завинчиваются с обеих сторон. Далее на фиг.3 видно, что соответственно противолежащие неподвижные контакты 4 и 6 каждого коммутационного контакта I и II электрически соединены между собой при помощи соединительного кабеля 17, 18. Далее видно, что соседние контакты 5 и 7 каждого коммутационного контакта на одной стороне электрически соединены между собой при помощи первого проводящего соединения 19 и соответственно соседние неподвижные контакты 7 и 5 на другой стороне - при помощи другого проводящего соединения 20. Таким образом реализуется двухполюсное переключение в переключателе нагрузки на ступенчатом выключателе.

Это вновь представлено на фиг.4: в верхней части схемы схематически изображен селектор ступенчатого выключателя, осуществляющий предварительный поиск, без потребления мощности, нового ответвления n+1 обмотки ступенчатого выключателя, на которое следует переключить, в то время как еще электрически включено прежнее ответвление n обмотки. Ниже показаны обе стороны А и В переключателя нагрузки, между которыми должно последовать переключение под нагрузкой без разрыва. Также внизу показаны механические коммутационные контакты, в частности в левой ветви, главной переключающей ветви, главные коммутационные контакты SK. Индексы А и В обозначают соответственно принадлежность соответствующего отдельного контакта к стороне А или В переключателя нагрузки. В правой ветви, ветви резистора, совершенно аналогичным образом представлены омические коммутационные контакты HKM; то же самое относится к индексам. Штриховой линией показана часть схемы, которая реализуется технически обоими механическими коммутационными контактами I или II согласно изобретению. Ниже, еще в главной переключающей ветви показана первая вакуумная коммутационная последовательно включенная ячейка SKV для отвода нагрузки, а в ветви резистора представлено последовательное включение из промежуточного резистора и второй вакуумной коммутационной ячейки HKV для отвода нагрузки L.

Перечень позиций на чертежах:

1 Держатель из изоляционного материала

1.1 Продольная направляющая

1.2 Продольная направляющая

1.3 Продольная направляющая

1.4 Продольная направляющая

1.5 Место под опору

1.6 Место под опору

1.7 Сферическое крепление

1.8 Сферическое крепление

1.9 Крепление под контакт

1.10 Крепление под контакт

1.11 Крепление под контакт

1.12 Крепление под контакт

2 Контактодержатель

2.1 Опора

2.2 Поворотный рычаг

2.3 Крепление под контакт

2.4 Крепление под контропору

2.5 Крепление под контропору

2.6 Управляющий контур

3 Опорный болт

4 Неподвижный контакт

5 Неподвижный контакт

6 Неподвижный контакт

7 Неподвижный контакт

8 Контактный элемент

8.1 Контактный ролик

8.2 Контактный ролик

9 Телескопическая направляющая

9.1 Полусфера

10 Телескопическая направляющая

10.1 Полусфера

11 Пружина

12 Пружина

13 Соединительный болт

14 Соединительный болт

15 Соединительный болт

16 Соединительный болт

17 Соединительный кабель

18 Соединительный кабель

19 Токопроводящее соединение

20 Токопроводящее соединение

Изобретение относится к области электротехники и касается механического коммутационного контакта для двухполюсного переключения с держателем из изоляционного материала, в котором расположены неподвижные контакты, которые попеременно подключаются контактодержателем, имеющим, в свою очередь, на свободном конце поворотный рычаг с соответствующим токопроводящим контактным элементом. При этом весь механический коммутационный контакт выполнен в виде модульного конструктивного узла, который может быть собран произвольно. Технический результат - упрощение конструкции механического коммутационного контакта, включающего минимальное количество конструктивных элементов для двухполюсного переключения, упрощение встраивания его в переключатель нагрузки без дополнительной подстройки и согласования и повышение компактности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Механический коммутационный контакт для двухполюсного переключения, в частности, в переключателе нагрузки ступенчатого выключателя, содержащий

держатель (1) из изоляционного материала, на котором расположены попарно друг возле друга и попарно противоположные неподвижные контакты (4, 5; 6, 7),

на держателе (1) из изоляционного материала установлен с возможностью вращения контактодержатель (2), имеющий на одном из двух свободных концов поворотный рычаг (2.2) и на другом свободном конце - управляющий контур (2.6),

на поворотном рычаге (2.2) расположен электропроводящий контактный элемент (8), который в зависимости от возможной конечной позиции контактодержателя (2) в стационарном положении выполнен с возможностью осуществления проводящего соединения друг с другом расположенных соответственно попарно друг возле друга на одной из обеих сторон неподвижных контактов (4 и 5 или 6 и 7),

с обеих сторон от поворотного рычага (2.2) предусмотрены телескопические направляющие (9, 10), каждая с пружиной (11, 12) сжатия, опирающиеся соответственно одним свободным концом на контактодержатель (2) и другим свободным концом на держатель (1) из изоляционного материала так, что контактодержатель (2) находится под действием защелки и выполнен с возможностью при воздействии силы на управляющий контур (2.6) скачкообразно поворачиваться из одного стационарного положения в другое стационарное положение.