КОНТАКТОР, УСТОЙЧИВЫЙ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ Российский патент 2012 года по МПК H01H33/04 H01H9/30 

Изобретение относится к контактору для работы на постоянном и переменном токе, содержащему по меньшей мере одно контактное место с неподвижным контактом и подвижным контактом, на которых при размыкании контактов образуется электрическая дуга, и содержащему дугогасительное устройство для гашения электрической дуги.

Такие контакторы используются, например, при эксплуатации железной дороги для переключения нагрузок и для размыкания электрических цепей с большими токами, соответственно, большими напряжениями. В процессе переключения, т.е. размыкания контактных мест, между неподвижным контактом и подвижным контактом образуется электрическая дуга. Вследствие образования электрической дуги продолжается протекание тока между контактами. Кроме того, вследствие образования электрической дуги выделяется много тепла, которое приводит к обгоранию контактов, и вследствие этого срок службы контактора может уменьшаться. Кроме того, вся область устройства, подвергаемая воздействию электрической дуги, испытывает очень сильную термическую нагрузку. Поэтому требуется быстрое гашение электрической дуги.

Известны различные способы гашения электрической дуги для различных областей использования. Контактор для работы на постоянном токе, имеющем неизменное направление, обычно характеризуется наличием гасящих полей, образуемых на основе постоянных магнитов и расположенных таким образом, что их направление проходит перпендикулярно электрической дуге. Гасящие поля воздействуют на электрическую дугу силой Лоренца, посредством которой электрическая дуга вытесняется в направлении дугогасительного устройства. Так, например, в DE 102007023326 В4 описано электрическое переключающее устройство, содержащее переключающий контакт и два магнитных элемента, расположенных возле переключающего контакта. Магнитные элементы вытесняют электрическую дугу, образующуюся при переключении, в дугогасительное устройство.

Для работы в условиях переменного тока не могут использоваться поля, образованные только на основе постоянных магнитов, поскольку направление тока электрической дуги меняется. Поэтому в таких условиях является обычным использование так называемых гасящих катушек, которые создают гасящее электромагнитное поле, направление которого определяется направлением тока. Благодаря этому, независимо от направления тока, в любом случае достигается корректно направленное силовое воздействие на электрическую дугу.

Однако использование катушек влечет за собой ряд недостатков. Включенная в электрическую цепь катушка, через которую длительное время протекают большие токи, обычные при эксплуатации железной дороги, сильно нагревается. Поэтому известно активирование катушки и включение ее в электрическую цепь только в момент отключения, т.е. при размыкании контактора. Так как индуктивности гасящих катушек противодействуют скачкообразному возрастанию тока, то потребление тока гасящими катушками осуществляется с временной задержкой (по экспоненциальной функции). Гасящее электромагнитное поле также образуется с временной задержкой. Вследствие этого увеличивается время нахождения электрической дуги в контактной зоне контактора.

В DE 102006035844 В4 описан контактор для работы на постоянном и переменном токе. Контактор содержит расположенные возле контактных мест постоянные магниты и катушки, которые вытесняют электрическую дугу, образующуюся при переключении, в дугогасительное устройство. Катушки активируются посредством электрической дуги.

В DE 29823717 U1 описан переключатель, содержащий контактное место, к которому присоединены постоянный магнит и гасящая катушка, которые вытесняют электрическую дугу, образующуюся при переключении, и гасят ее. Здесь также катушка активируется посредством коммутационной электрической дуги.

Еще один недостаток переключающих устройств высокого напряжения состоит в том, что при их эксплуатации образуются посторонние частицы, которые могут повлиять на эксплуатационную надежность. Поэтому в ЕР 1569313 В1 предусмотрено расположение под участком переключения ловушки для частиц. Однако при этом сохраняется возможность попадания посторонних частиц, например обгоревших частиц, на контактные места устройства, что ухудшает токопроводимость.

Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка контактора, в котором не допускается загрязнения контактных мест и который имеет длительный срок службы.

Для этого согласно изобретению возле дугогасительного устройства контактора расположено улавливающее устройство для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги. Если коммутационная электрическая дуга вытесняется в дугогасительное устройство, она образует там обгоревшие частицы. Эти обгоревшие частицы могут попадать на контактные места контактора, вследствие чего ухудшается замыкание контактов и тем самым токопроводимость. Это приводит к недопустимо высоким термическим нагрузкам контактных мест, которые в конечном итоге могут повредить контактор. Благодаря улавливающему устройству, расположенному между дугогасительным устройством и контактной перемычкой, падающие обгоревшие частицы улавливаются, так что они не могут попадать на контактные места. Поэтому не допускается загрязнения контактных мест и, таким образом, повреждения в контакторе.

Еще в одном варианте реализации изобретения возможно выполнение контактора с двойным прерыванием, при этом оба контактных места выполнены зеркально симметрично друг относительно друга, а подвижные контакты расположены на контактной перемычке. Таким образом, контактор содержит второе контактное место, выполненное идентично первому контактному месту, и также содержит неподвижный контакт, подвижный контакт, присоединенный к одному из контактов направляющий щиток для электрической дуги и гасящую катушку. Благодаря этому контактор может иметь простую и компактную конструкцию.

Улавливающее устройство предпочтительно может быть выполнено в виде выступающей над контактными местами улавливающей ванны. Благодаря этому обеспечивается возможность надежного улавливания обгоревших частиц, прежде всего в больших контакторах с большой нагрузкой при переключении.

В особенно предпочтительном варианте реализации изобретения улавливающая ванна на своей нижней стороне, обращенной к контактной перемычке, может быть выполнена сужающейся в форме буквы V. Таким образом, улавливающая ванна выполнена внизу очень узкой, так что коммутационные электрические дуги, образующиеся при переключении на контактных местах, вытесняются гасящими полями в направлении дугогасительных устройств по обеим сторонам мимо улавливающей ванны. Коммутационные электрические дуги, образующиеся при переключении, не задерживаются на нижней стороне ванны.

Еще в одном варианте реализации изобретения улавливающая ванна может быть расположена на боковых стенках корпуса контактора защищенной металлическими элементами. Так как электрические дуги могут переходить через такие металлические элементы, не повреждая их, то обеспечена возможность надежного закрепления ванны на боковых стенках корпуса контактора. Например, ванна может содержать крепежные втулки, которые закреплены в боковых стенках корпуса. Крепежные втулки окружены металлическими элементами и таким образом защищены от электрической дуги.

Улавливающее устройство может быть также выполнено в виде U-образного отклоняющего щитка, расположенного на контактной перемычке, так что полки U-образного отклоняющего щитка проходят по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки. Этот отклоняющий щиток занимает немного места, так что он без проблем может использоваться даже в малых контакторах с небольшими воздушными зазорами и небольшими путями скользящего заряда. Благодаря этому здесь также обеспечена возможность защиты контактных мест от падающих обгоревших частиц. Обгоревшие частицы попадают во внутреннюю область отклоняющего щитка и выпадают сбоку мимо отклоняющего щитка из области контактной перемычки.

Расстояние между полками U-образного отклоняющего щитка предпочтительно может быть несколько больше расстояния между концами направляющих щитков для электрической дуги, обращенными к контактным местам. Тем самым обеспечена возможность того, что в замкнутом состоянии контактора, при котором подвижные контакты и неподвижные контакты соответствующих контактных мест прилегают друг к другу, полки U-образного отклоняющего щитка входят в воздушные зазоры между направляющими щитками для электрической дуги и соответствующими неподвижными контактами. Благодаря этому, несмотря на наличие U-образного отклоняющего щитка, возможно надежное замыкание контактора.

Еще в одном варианте реализации изобретения область, в которой переключающая штанга привода контактной перемычки выходит из привода, может быть защищена защитной оболочкой. Для этого и следующих вариантов реализации изобретения требуется особая защита. Коммутационные электрические дуги, образующиеся при размыкании контактных мест контактора, вызывают обгорание внутри контактора, например, в дугогасительном устройстве, в которое электрические дуги вытесняется гасящими полями. Чтобы предотвратить попадание продуктов обгорания в опору скольжения переключающей штанги, предусмотрена защитная оболочка. Например, вокруг области выхода переключающей штанги может быть прикреплен гофрированный чехол. Это важно прежде всего при горизонтальном монтаже контактора, при котором дугогасительное устройство расположено над контактными местами.

Контактор может также содержать по меньшей мере одну гасящую катушку для образования гасящего электромагнитного поля и защитную облицовку из материала, устойчивого к воздействию электрической дуги, например керамики, при этом гасящая катушка в замкнутом контакторе отделена от электрической цепи контактора и при размыкании контактора может включаться в его электрическую цепь, а защитная облицовка расположена в той области контактора, в которой образуется электрическая дуга при размыкании контактов и подключении гасящей катушки.

Благодаря защитной облицовке можно избежать повреждений в контакторе, вызванных нахождением электрической дуги. Благодаря этому во время образования электромагнитного поля гасящей катушки повреждения в контакторе не возникают, и срок службы контактора может быть увеличен. При использовании в качестве материала для защитной облицовки керамики, например стеатита или кордиерита, обеспечивается возможность простого выполнения и хорошей защиты от повреждений электрической дугой.

В одном предпочтительном варианте реализации изобретения возле одного из контактов может быть расположен направляющий щиток для электрической дуги, отделенный от контакта воздушным зазором, а гасящая катушка может быть соединена с возможностью проведения электрического тока с направляющим щитком для электрической дуги и с контактом, так что гасящая катушка может активироваться посредством переключения коммутационной электрической дуги на направляющий щиток для электрической дуги, а в области воздушного зазора может быть расположена защитная облицовка. Таким способом обеспечивается возможность очень простой активации гасящей катушки путем переключения коммутационной электрической дуги. Так как прохождение тока через гасящую катушку осуществляется постепенно (согласно экспоненциальной функции), то кроме общего тока основной цепи появляются разностные токи, образованные посредством токопроводящих дорожек, проходящих параллельно катушке. Благодаря этому образуются кратковременные электрические дуги, которые перекрывают воздушный зазор между направляющим щитком для электрической дуги и соответствующим контактом. Благодаря защитной облицовке, расположенной в этой области, повреждения в контакторе не допускаются. К моменту времени полного потребления тока гасящими катушками электрические дуги гасятся в области керамической защитной облицовки.

Еще в одном варианте реализации изобретения направляющий щиток для электрической дуги и соответствующий контакт могут быть расположены друг по отношению к другу в форме буквы V, при этом направляющий щиток для электрической дуги образует первую полку буквы V, а соответствующий контакт - вторую полку буквы V, так что воздушный зазор расположен возле вершины буквы V, гасящая катушка расположена между направляющим щитком для электрической дуги и соответствующим контактом, а защитная облицовка расположена между воздушным зазором и гасящей катушкой. Благодаря этому электрическая дуга образуется в той области, в которой отсутствуют чувствительные конструкционные элементы. Гасящая катушка защищена направляющим щитком для электрической дуги соответствующим контактом, а также защитной облицовкой.

Возможность простого переключения коммутационной электрической дуги с целью активации катушки может обеспечиваться посредством того, что между направляющим щитком для электрической дуги и соответствующим контактом возле воздушного зазора расположено устройство для первичного гашения, которое по меньшей мере частично окружено защитной облицовкой. В качестве устройства для первичного гашения может использоваться, например, постоянный магнит или катушка, через которую пропущен постоянный ток. Так как гасящее устройство для первичного гашения расположено возле воздушного зазора и, таким образом, очень близко от контактного места, оно может немедленно воздействовать на образующуюся электрическую дугу и благодаря этому обеспечивать возможность переключения электрической дуги на направляющий щиток для электрической дуги. Благодаря защитной облицовке устройство для первичного гашения хорошо защищено от коммутационной электрической дуги и электрической дуги, образующейся в воздушном зазоре.

Еще в одном варианте реализации изобретения направляющий щиток для электрической дуги может быть расположен возле неподвижного контакта контактного места, а гасящая катушка может быть расположена между неподвижным контактом и направляющим щитком для электрической дуги. Благодаря этому обеспечивается возможность простого выполнения контактора, т.к. при выполнении направляющего щитка для электрической дуги не требуется учитывать перемещения подвижного контакта.

Защитная облицовка предпочтительно может содержать паз, в который входит направляющая планка корпуса контактора, и быть закреплена на корпусе. Благодаря взаимодействию паза в защитной облицовке и направляющей планки на корпусе контактора, которая предпочтительно расположена на боковой стенке корпуса, фиксируется положение защитной облицовки на корпусе контактора. Благодаря этому защитная облицовка не может быть размещена в неправильном положении. Кроме того, обеспечивается возможность простого закрепления защитной облицовки на корпусе контактора. Например, направляющая планка корпуса может быть приклеена к пазу защитной облицовки.

Боковые стенки корпуса контактора в области по меньшей мере одного контактного места предпочтительно могут быть снабжены усилением, выполненным из материала, устойчивого к воздействию электрической дуги. Если, например, контактор эксплуатируется в критической токовой области, т.е. при малых токах, но высоких напряжениях, и вследствие этого при малых вытесняющих силах для электрической дуги, то электрическая дуга не вытесняется из контактного места немедленно. При этом может произойти прожигание электрической дугой стенки корпуса и образование повреждений. Благодаря указанному усилению можно не допустить этих повреждений. В качестве усиления предпочтительно используются пластины из материалов, устойчивых к воздействию электрической дуги, например керамики, такой как стеатит или кордиерит.

Ниже изобретение поясняется подробнее при помощи чертежей. На них изображено:

фиг.1 - перспективный местный вид в сечении контактора в момент размыкания,

фиг.2 - перспективный местный вид в сечении контактора после активации первой гасящей катушки,

фиг.3 - перспективный местный вид в сечении контактора после активации обеих гасящих катушек,

фиг.4 - увеличенное изображение области вокруг неподвижного контакта,

фиг.5а - трехмерное увеличенное изображение защитной облицовки,

фиг.5b - защитная облицовка сзади,

фиг.6 - увеличенное изображение крепления защитной облицовки на корпусе контактора,

фиг.7 - местное сечение еще одного варианта выполнения контактора, содержащего улавливающее устройство для обгоревших частиц,

фиг.8 - увеличенное изображение элемента VIII на фиг.7,

фиг.9 - изображение контактной перемычки контактора с улавливающим устройством для обгоревших частиц согласно еще одному варианту реализации изобретения и

фиг.10 - увеличенное изображение контактных мест контактора, содержащего улавливающее устройство для обгоревших частиц согласно фиг.9.

На фиг.1 показано перспективное изображение внутренней области контактора 1. Контактор включает в себя два контактных места 2, 3, содержащие соответственно по одному неподвижному контакту 4, 5 и по одному подвижному контакту 6, 7. Подвижные контакты 6, 7 обоих контактных мест расположены на общей контактной перемычке 8. Контактная перемычка 8 выполнена с возможностью перемещения посредством магнитного привода (не показан) и перевода контактора 1 из замкнутого состояния, в котором подвижные контакты 6, 7 касаются неподвижных контактов 4, 5 и таким образом контактные места 2, 3 замкнуты, в разомкнутое состояние. В разомкнутом состоянии подвижные контакты 6, 7 отделены от неподвижных контактов 4, 5. Поскольку переключения контактора происходят при больших токах и высоких напряжениях, размыкание контактных мест приводит к образованию коммутационных электрические дуг 15, 16, проходящих между соответствующим неподвижным контактом 4, 5 и соответствующим ему подвижным контактом 6, 7.

Возле неподвижных контактов 4, 5 на каждом контактном месте 2, 3 расположен направляющий щиток 9, 10 для электрической дуги. Направляющие щитки 9, 10 изолированы от соответствующего неподвижного контакта 4, 5 посредством воздушного зазора 11, 12. Направляющие щитки 9, 10 изогнуты, так что они совместно с контактной шиной соответствующего неподвижного контакта 4, 5 образуют V-образную конструкцию. Направляющие щитки 9, 10 сформированы таким образом, что они образуют между контактными местами 2, 3 направляющую шахту 19 для электрической дуги, которая проходит по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки 8 и через которую электрические дуги 15 или 16 (в зависимости от направления прохождения электрической дуги) вытесняются полями гасящего устройства для первичного гашения и гасящих катушек 17, 18 в направлении дугогасительного устройства 24. После направляющей шахты 19 направляющие щитки 9, 10 расширяются. Дугогасительное устройство 24 расположено возле направляющих щитков 9, 10.

Между соответствующим неподвижным контактом 4, 5 и соответствующим направляющим щитком 9, 10 на каждом из контактных мест 2, 3 расположено гасящее устройство 13, 14 для первичного гашения. В показанном варианте гасящие устройства 13, 14 выполнены в виде постоянных магнитов. Вместо постоянных магнитов возможно также использование гасящих катушек, через которые пропущен постоянный ток. Гасящие устройства 13, 14 расположены в контакторе таким образом, что их магнитное поле проходит перпендикулярно коммутационным электрическим дугам 15, 16, образующимся при размыкании контактных мест 2, 3, и перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки 8.

Контактор 1 также содержит две гасящие катушки 17, 18, которые также расположены в V-образной области между соответствующим неподвижным контактом 4, 5 и соответствующим ему направляющим щитком 9, 10. Гасящие катушки 17, 18 предпочтительно расположены дальше от контактного места, чем соответствующее гасящее устройство 13, 14. Первая катушка 17, которая присоединена к первому контактному месту 2, соединена с возможностью проведения электрического тока с неподвижным контактом 4 контактного места 2 и с расположенным возле него направляющим щитком 9. Так как контактор предпочтительно выполнен зеркально симметричным относительно плоскости, проходящей перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки 8 между обоими контактными местами 2, 3, то контактное место 3 содержит такие же конструкционные элементы, как и контактное место 2. Поэтому вторая катушка 18 соединена с возможностью проведения электрического тока с неподвижным контактом 5 второго контактного места 3, а также с соответствующим ему направляющим щитком 10. Здесь также гасящее устройство 14 предпочтительно расположено ближе к контактному месту 3, чем катушка 18.

Чтобы получить однородное гасящее поле, к расположенному на контактном месте 2 гасящему устройству 13 присоединена пара 20 электродных пластин. Обе электродные пластины пары 20 находятся на противоположных сторонах контактной перемычки 8. Так как контактор 1 выполнен по существу зеркально симметричным, то ко второму гасящему устройству 14 также присоединена пара 21 электродных пластин, электродные пластины которой находятся на противоположных сторонах контактной перемычки 8. На фиг.1 на каждом из контактных мест 2, 3 видна только одна электродная пластина пар 20, 21. Электродные пластины пар 20, 21 выполнены из намагничивающегося материала, поляризуются посредством гасящих устройств 13, 14 и создают первичное гасящее поле. При этом пары 20, 21 электродных пластин выполнены таким образом, что создаваемые ими магнитные поля проходят через область контактных мест 2, 3.

К первой катушке 17 и второй катушке 18 также присоединено по одной паре 22, 23 электродных пластин. При этом электродные пластины пар 22, 23 сформированы таким образом, что они прежде всего перекрывают область направляющей шахты 19 и направляющих щитков 9, 10. Так как катушки 17, 18 активируются только тогда, когда основание электрической дуги переходит на один из направляющих щитков 9, 10, то гасящие электромагнитные поля должны действовать прежде всего в этой области.

На каждом из обоих контактных мест 2, 3 возле воздушного зазора 11, 12 расположена защитная облицовка 25, 26. Защитная облицовка 25, 26 расположена между воздушным зазором 11, 12 и другими конструкционными элементами контактора 1, т.е. гасящими устройствами 13, 14 и гасящими катушками 17, 18, и проходит от соответствующего неподвижного контакта 4, 5 вверх, к соответствующему направляющему щитку 9, 10, так что посредством защитных облицовок 25, 26, неподвижных контактов 4, 5 и соответствующих направляющих щитков 9, 10 образуется замкнутая полость.

На фиг.4 в увеличенном масштабе показана область вокруг воздушного зазора 12. Возле неподвижного контакта 5 соответствующий направляющий щиток 10 расположен таким образом, что между концом неподвижного контакта 5 и концом направляющего щитка 10 образован воздушный зазор 12. Между неподвижным контактом 5 и направляющим щитком 10 проходит защитная облицовка 26. Посредством этого неподвижный контакт 5, направляющий щиток 10 и защитная облицовка 26 образуют полость, в которую электрическая дуга 12, образующаяся при активации гасящей катушки 18, может проникать и задерживаться в ней, не причиняя повреждений. Таким образом, защитная облицовка 26 расположена между воздушным зазором 12 и гасящим устройством 14 и может частично окружать гасящее устройство 14. Благодаря этому обеспечена возможность хорошей защиты гасящего устройства 14.

На фиг.5а показано перспективное увеличенное изображение защитной облицовки 25, 26. Защитная облицовка 25, 26 выполнена из материала, устойчивого к воздействию электрической дуги. Предпочтительно для этого применяют керамический материал, например стеатит или кордиерит. Эти материалы обладают определенной пористостью, так что они являются относительно стабильными даже при перепадах температуры. Это необходимо, в частности, потому, что температура электрической дуги составляет до 20000 °К. Как краевая область 30 защитной облицовки 25, 26, к которой присоединен направляющий щиток для электрической дуги, так и краевая область 31 защитной облицовки 25, 26, к которой присоединен соответствующий неподвижный контакт, выполнены усиленными. Если электрическая дуга 28, 29, образующаяся при подключении гасящих катушек, вытесняется в направлении защитной облицовки 25, 26 и там расширяется, то концевые области электрической дуги 28, 29 приходят в соприкосновение с соответствующими краевыми областями 30, 31 защитной облицовки 25, 26. Так как концевые области электрической дуги обладают действуют особенно разрушительно, краевые области 30, 31 защитной облицовки 25, 26 должны быть выполнены усиленными. Кроме того, защитная облицовка 25, 26 имеет выступающие сбоку заплечики 32, 33. Заплечики 32, 33 служат для дополнительной защиты конструкционных элементов, расположенных за защитной облицовкой 25, 26. Кроме того, при помощи заплечиков 32, 33 защитная облицовка 25, 26 может быть соединена с боковой стенкой корпуса или выступом на боковой стенке корпуса контактора, например, приклеена.

Как показано на фиг.5b, на задней стороне 48 каждой защитной облицовки 25, 26 предусмотрен паз 49. Посредством паза 49 защитная облицовка 25, 26 может закрепляться и позиционироваться в корпусе контактора. Для этого на корпусе контактора выполнена направляющая планка, форма которой соответствует форме паза 49 защитной облицовки 25, 26. Защитная облицовка 25, 26 также может быть надета на направляющую планку корпуса, так что направляющая планка входит в паз 49.

На фиг.6 показано сечение контактного места 2 контактора. Защитная облицовка 25 расположена между неподвижным контактом 4 и направляющим щитком 9 и защищает расположенные позади конструкционные элементы контактора, например гасящее устройство 13. На задней стороне защитной облицовки 25 предусмотрен паз 49, в который вставлена направляющая планка корпуса 34 контактора 1. Направляющая планка 32 предпочтительно выполнена на выступе 35 боковой стенки корпуса 34, при этом выступ 35 выдается внутрь контактора. Защитная облицовка 25 расположена в корпусе 34 контактора 1 таким образом, что заплечик 32 прилегает к выступу 35. Защитная облицовка 25 приклеена к выступу 35, или направляющей планке, на заплечике 32 и пазу 49. Таким образом защитная облицовка 25 закреплена на корпусе 34 контактора 1. Защитная облицовка 26 второго контактного места 3 закреплена в корпусе 34 контактора 1 аналогичным образом.

На фиг.7 показан участок следующего варианта выполнения контактора, частично в сечении. Для этого варианта выполнения и для вариантов выполнения контактора, показанных на следующих чертежах, требуется особая защита. Контактор 1' выполнен по существу точно так же, как уже описанный контактор. Поэтому для одинаковых конструкционных элементов использованы одинаковые номера позиций. Ниже описаны по существу только отличия.

На фиг.7 по существу показана только гасительная область контактора 1'. С целью наглядности контактная перемычка с расположенными на ней подвижными контактами не показана. Контактор 1' также выполнен в виде контактора с двойным прерыванием и содержит два неподвижных контакта 4, 5. Возле каждого из неподвижных контактов 4, 5 расположен направляющий щиток 9, 10 для электрической дуги. Концы направляющих щитков 9, 10 расположены на небольшом расстоянии от соответствующих неподвижных контактов 4, 5, так что между концом неподвижного контакта 4 и соответствующим концом направляющего щитка 9 образован воздушный зазор 11. Точно так же конец неподвижного контакта 5 расположен на расстоянии от соответствующего конца направляющего щитка 10, так что там образован воздушный зазор 12. Между неподвижным контактом 4 и направляющим щитком 9 расположена защитная облицовка 25, которая отделяет от воздушного зазора 11 следующие конструкционные элементы контактора, например, гасящее устройство 13 и первую гасящую катушку 17. Защитная облицовка 25 закреплена на корпусе 34 контактора 1'. Точно так же между вторым неподвижным контактом 5 и соответствующим ему вторым направляющим щитком 10 расположена вторая защитная облицовка 26, которая отделяет от воздушного зазора 12 гасящее устройство 14 и гасящую катушку 18. В области обоих контактных мест, т.е. за неподвижным контактом 4 и неподвижным контактом 5, на боковых стенках корпуса 34 расположены усиления 36, выполненные из материала, устойчивого к воздействию электрической дуги. В качестве усиления 36 предпочтительно использование керамической пластины. Подходящими материалами являются стеатит или кордиерит. Керамические пластины могут быть, например, приклеены к стенке корпуса.

Как отчетливо видно на фиг.7, направляющие щитки 9, 10 в области контактных мест, т.е. возле неподвижного контакта 4 и неподвижного контакта 5, выполнены по существу параллельными друг другу. Направляющие щитки для электрической дуги образуют там шахту 19 для электрической дуги. После шахты 19 расстояние между направляющим щитком 9 и направляющим щитком 10 увеличивается, так что электрическая дуга растягивается между направляющими щитками 9, 10. Над направляющими щитками 9, 10 расположено дугогасительное устройство 24 контактора 1'. Между дугогасительным устройством 24 и направляющими щитками 9, 10 расположена улавливающая ванна 37. Таким образом улавливающая ванна 37 расположена над контактной перемычкой. Улавливающая ванна 37 предпочтительно выполнена из синтетического материала, например, термореактивной пластмассы. Улавливающая ванна 37 закреплена на боковой стенке корпуса 34 посредством четырех втулок 38. При этом между боковой стенкой корпуса 34 и улавливающей ванной 37 образован зазор. Коммутационные электрические дуги, образующиеся в контактных местах, вытесняются при помощи гасящих устройств 13, 14, 17, 18 через направляющую шахту 19 в направлении дугогасительного устройства 24 контактора 1'. При этом электрические дуги расширяются на направляющих щитках 9, 10, проходят мимо улавливающей ванны 37 и, наконец, гасятся в дугогасительном устройстве 24. При этом, в частности, в дугогасительном устройстве 24 регулярно образуются обгоревшие частицы, которые могут вызвать существенные повреждения, если они попадают в контактные места. В частности, это является критическим при горизонтальном монтажном положении контактора 1', при котором дугогасительное устройство 24 расположено над контактными местами. Поэтому предусмотрено наличие улавливающего устройства для обгоревших частиц в форме улавливающей ванны 37. Предпочтительно улавливающая ванна 37 имеет такую величину, что она перекрывает контактные места. Поэтому выпадающие из дугогасительного устройства 24 обгоревшие частицы улавливаются улавливающей ванной 37. Обгоревшие частицы, которые падают мимо улавливающей ванны 37, уже не попадают на контактную перемычку, а скапливаются в области привода контактной перемычки. Предпочтительная улавливающая ванна 37 имеет в поперечном сечении V-образную форму. Таким образом улавливающая ванна 37 сужается на своей нижней стороне, обращенной к контактной перемычке, под острым углом. Благодаря этому обеспечивается проход электрических дуг по обеим сторонам мимо улавливающей ванны 37 в направлении дугогасительного устройства 34 без задержки в улавливающей ванне 37.

На фиг.8 показано увеличенное изображение области VIII на фиг.7, а именно крепление улавливающей ванны 37 на боковой стенке корпуса 34. Отчетливо видно, что улавливающая ванна 37 имеет в поперечном сечении V-образную форму, так что электрические дуги вытесняются мимо боковых стенок улавливающей ванны 37 в направлении дугогасительного устройства 24 и не задерживаются на нижней стороне улавливающей ванны 37. Улавливающая ванна 37 содержит втулки 38, которые могут размещаться в углублениях 40 боковой стенки корпуса 34. При этом между соответствующей боковой стенкой корпуса 34 и улавливающей ванной 37 образуется зазор 41. Чтобы защитить втулки 38 от электрической дуги, область втулок 38, которая расположена в зазоре 41, окружена металлическим элементом 39. Например, для этого может использоваться бронзовая втулка. Металлические элементы 39 электрической дугой не повреждаются. Улавливающая ванна 37 расположена симметрично непосредственно над контактной перемычкой в области прохождения электрической дуги между направляющими щитками 9, 10. Ширина воздушных зазоров 41, образованных между улавливающей ванной 37 и обеими боковыми стенками корпуса 34, составляет примерно 4 мм. Вследствие образования гасящих полей коммутационные электрические дуги перемещаются через эти воздушные зазоры 41 по случайному принципу по обеим сторонам улавливающей ванны 37 в верхнюю область гасительной камеры. После обхода улавливающей ванны 37 осуществляется размыкание электрической дуги и ее гашение в дугогасительном устройстве 24. Благодаря высокой скорости перемещения электрической дуги улавливающая ванна 37, которая предпочтительно выполнена из термореактивного синтетического материала, не повреждается даже при высокой частоте переключений. Благодаря улавливающей ванне 37 коммутационные свойства контактора существенно не изменяются ни в одной области.

На фиг.9 показан еще один вариант выполнения улавливающего устройства для обгоревших частиц. Конструкция контактора, содержащего это улавливающее устройство для обгоревших частиц, по существу соответствует конструкции уже описанных контакторов. Поэтому для одинаковых конструкционных элементов использованы одинаковые номера позиций. Ниже представлены лишь отличия по существу.

На фиг.9 показана только контактная перемычка 8 контактора вместе с ее приводом 42. На контактной перемычке 8 расположен U-образный отклоняющий щиток 43. Этот отклоняющий щиток 43 служит в качестве улавливающего устройства для обгоревших частиц для контакторов с небольшими воздушными промежутками и небольшими путями скользящего заряда, в который из-за отсутствия места не может использоваться улавливающая ванна. Посредством отклоняющего щитка 43, как и посредством улавливающей ванны, предотвращается попадание обгоревших частиц, образующихся в контакторе, на контактные места, являющееся причиной отсутствия стабильного контактирования, вследствие чего в контакторе могут возникнуть термические нагрузки. U-образный отклоняющий щиток 43 расположен на обращенной от контактных мест стороне контактной перемычки 8, так что полки 44, 45 отклоняющего щитка 43 проходят по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки 8 и выступают от нее наружу в направлении дугогасительного устройства. При этом полки 44, 45 расположены возле соответствующего подвижного контакта 6, 7. Поэтому образующиеся обгоревшие частицы скапливаются в U-образном отклоняющем щитке 43 или падают сбоку мимо контактной перемычки. Поэтому для защиты привода 42 контактной перемычки 8 от загрязнений в том месте, в котором переключающая штанга 46 привода 42 выходит из привода и входит в контактор, расположена защитная оболочка. Например, может использоваться гофрированный чехол 47. Эту защитную оболочку, или гофрированный чехол 47, предпочтительно используют также в контакторах, в которых предусмотрена улавливающая ванна. Благодаря гофрированному чехлу 47 предотвращается попадание обгоревших частиц на опору скольжения переключающей штанги 46 и блокирование вследствие этого привода контактной перемычки 8.

На фиг.10 показана область контактных мест 2, 3 контактора, содержащего U-образный отклоняющий щиток, в замкнутом состоянии. U-образный отклоняющий щиток 43 расположен в середине контактной перемычки 8. При этом расстояние между полками 44, 45 U-образного отклоняющего щитка 43 выбрано таким образом, что оно несколько больше расстояния между обращенными к контактным местам 2, 3 концами направляющих щитков 9, 10. В замкнутом состоянии контактора полки 44, 45 отклоняющего щитка 43 располагаются в воздушных зазорах 11, 12, которые образованы между соответствующим неподвижным контактом 4, 5 и соответствующим ему направляющим щитком 9, 10.

В показанном варианте выполнения контактор 1 выполнен с двойным прерыванием с двумя контактными местами 2, 3. Возможно также выполнение контактора в виде контактора с одинарным прерыванием, который имеет в этом случае только одно контактное место. Это одно контактное место может быть выполнено так, как одно из двух контактных мест, описанных выше.

Ниже при помощи фиг.1-3 описаны процессы в контакторе 1 при размыкании контактных мест 2, 3. В других вариантах выполнения контактора эти процессы протекают по существу точно так же. На фиг.1 показан контактор 1 в момент размыкания. Посредством магнитного привода (не показан) или посредством другого исполнительного устройства контактная перемычка 8 перемещается вниз, так что расположенные на ней подвижные контакты 6, 7 отделяются от неподвижных контактов 4, 5. Таким образом оба контактных места 2, 3 размыкаются. При этом на контактных местах 2, 3 образуются коммутационные электрические дуги 15, 18, которые соответственно проходят между неподвижным контактом 4, 5 и соответствующим ему подвижным контактом 6, 7. Создаваемое гасящими устройствами 13, 14 первичное гасящее поле сразу воздействует на коммутационные электрические дуги 15, 16. В показанном варианте гасящие устройства 13, 14 выполнены в виде постоянных магнитов, имеющих противоположные друг другу полярности в направлении, перпендикулярном продольной оси контактной перемычки 8. Благодаря этому обе коммутационные электрические дуги 15, 16 вытесняются влево. Это показано на фиг.2. Левая коммутационная электрическая дуга 15 растягивается, а правая электрическая дуга 16 переключается с неподвижного контакта 5 на направляющий щиток 10. Таким образом основание электрической дуги 16 переходит через воздушный зазор 12. Благодаря этому активируется вторая гасящая катушка 18. Индуктивность катушки 18 противодействует скачкообразному возрастанию тока. Потребление тока катушкой 18 возрастает по экспоненциальной функции. Поэтому в воздушном зазоре 12 образуется вторая электрическая дуга 28. Благодаря образованию этой токопроводящей дорожке, параллельной катушке 18, кроме общего тока основного контура появляется разностный ток. Чтобы защитить область вокруг воздушного зазора 12 от возможных повреждений вследствие электрической дуги 28, между направляющим щитком 10 и неподвижным контактом 5 расположена защитная облицовка 26.

Электрическая цепь тока в контакторе 1 продолжает оставаться замкнутой, и ток протекает от неподвижного контакта 4 через электрическую дугу 15, контактную перемычку 8, электрическую дугу 16, направляющий щиток 10 и вторую гасящую катушку 18 к неподвижному контакту 5. Параллельно указанной токопроводящей дорожке через вторую гасящую катушку 18 посредством электрической дуги 28 образована вторая токопроводящая дорожка. Если ток полностью потребляется гасящей катушкой 18, эта электрическая дуга 28 погашается. При этом существует только одна токопроводящая дорожка. Так как гасящая катушка 18 активирована, она создает гасящее электромагнитное поле, которое воздействует на электрическую дугу 16. Это приводит к переходу второго основания электрической дуги 16 с контактной перемычки 8 на направляющий щиток 9 (см. фиг.3). Электрическая дуга 15 погашается.

Так как первая гасящая катушка 17 вследствие своей индуктивности может потреблять ток только постепенно (с возрастанием по экспоненциальной функции), здесь также образуется параллельная токопроводящая дорожка посредством образования в воздушном зазоре 11 вторичной электрической дуги 29. Благодаря защитной облицовке 25 конструкционные элементы второго контактного места 2 защищены от вторичной электрической дуги 29. Эта вторичная электрическая дуга 29 также погашается к моменту полного потребления тока гасящей катушкой 17.

Благодаря гасящим полям первой катушки 17 и второй катушки 18 еще существующая электрическая дуга 16 вытесняется в направлении дугогасительного устройства 24, расширяется и наконец погашается. Благодаря керамическим защитным облицовкам 25, 26 обеспечено то, что вторичные электрические дуги 28, 29, которые образуются при активации обеих катушек 17, 18, не вызывают повреждений в контакторе. Таким образом, защитные облицовки 25, 26 должны быть расположены в той области, в которой при подключении гасящих катушек образуется электрическая дуга.

Чтобы защитить контактные места 2, 3 от обгоревших частиц также и при горизонтальном монтажном положении, при котором дугогасительное устройство 24 расположено над контактными местами 2, 3, между контактной перемычкой 8 и дугогасительным устройством 24 могут быть предусмотрены улавливающие устройства для обгоревших частиц, например, улавливающая ванна 37 или отклоняющий щиток 43.

Изобретение относится к контактору для работы на постоянном и переменном токе, содержащему по меньшей мере одно контактное место с неподвижным контактом и подвижным контактом, на которых при размыкании контактов образуется электрическая дуга, и дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, возле которого расположено улавливающее устройство для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги, выполненное в виде улавливающей ванны, выступающей по меньшей мере над одним контактным местом, или в виде U-образного отклоняющего щитка, расположенного на контактной перемычке, так что полки U-образного отклоняющего щитка проходят по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки. Технический результат - исключение загрязнения контактных мест обгоревшими частицами и повышение срока службы. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Контактор для работы на постоянном и переменном токе, содержащий по меньшей мере одно контактное место (2, 3) с неподвижным контактом (4, 5) и подвижным контактом (6, 7), на которых при размыкании контактов (4, 5; 6, 7) образуется электрическая дуга, и содержащий дугогасительное устройство (24) для гашения электрической дуги, отличающийся тем, что возле дугогасительного устройства (24) расположено улавливающее устройство (37, 43) для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги.

2. Контактор по п.1, отличающийся тем, что контактор (1) выполнен с двойным прерыванием, причем оба контактных места (2, 3) двойного прерывания установлены зеркально симметрично относительно друг друга, а подвижные контакты (6, 7) расположены на контактной перемычке (8).

3. Контактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что улавливающее устройство выполнено в виде улавливающей ванны (37), выступающей по меньшей мере над одним контактным местом (2, 3).

4. Контактор по п.3, отличающийся тем, что улавливающая ванна (37) своей нижней стороной, обращенной к контактной перемычке (8), выполнена сужающейся в форме буквы V.

5. Контактор по п.3, отличающийся тем, что улавливающая ванна (37), защищенная посредством металлических элементов (39), расположена на боковых стенках корпуса (34) контактора.

6. Контактор по п.2, отличающийся тем, что улавливающее устройство выполнено в виде U-образного отклоняющего щитка (43), который расположен на контактной перемычке (8), так что полки (44, 45) U-образного отклоняющего щитка (43) проходят, по существу, перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки (8).

7. Контактор по п.6, отличающийся тем, что расстояние между полками (44, 45) U-образного отклоняющего щитка (43) несколько больше расстояния между обращенными к контактным местам (2, 3) концами направляющих щитков (9, 10) для электрической дуги.

8. Контактор по любому из пп.2, 4-7, отличающийся тем, что область, в которой переключающая штанга (46) привода (42) контактной перемычки (8) выходит из привода (42), снабжена защитной оболочкой (47).