БЛОК ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ С БЛОКАМИ ГАШЕНИЯ ДУГИ Российский патент 2015 года по МПК H01H9/34 

Область техники

Изобретение относится к блоку переключения с блоками гашения дуги, обеспечивающими быстрое и надежное гашение электрической дуги, если она присутствует внутри переключателя.

Предшествующий уровень техники

Электрические переключатели могут предоставлять контур для проведения электричества в замкнутом состоянии (включенном состоянии) переключателя. Чтобы прерывать протекающий ток, переключатель размыкается (выключенное состояние). Следовательно, переключение - это соединение или разъединение двух контактов. В случае отсоединения контактов друг от друга ток протекает через соединение до тех пор, пока соединение не разомкнуто. Когда индуктивная цепь, обычно функционирующая в воздухе, выключается, ток не может мгновенно упасть до нулевого значения; между концами отделяющихся контактов будет формироваться кратковременная дуга. Электрическая дуга - это электрический пробой газа, который создает постоянный плазменный разряд, получающийся в результате протекания тока через обычно непроводящую среду, такую как воздух. Электрические дуги в переключателях, работающих с энергией переменного тока (AC), будут гаситься, по меньшей мере, в нулевой точке напряжения переменного тока. В противоположность приборам переменного тока возникновение и устойчивость электрических дуг гораздо выше в переключателях, работающих с энергией постоянного тока (DC). Нежелательное или непреднамеренное образование электрической дуги может оказывать вредные воздействия на электронное оборудование, такое как переключатели. Если цепь имеет достаточный ток и напряжение (обычно более 1 А и более 50 В), электрическая дуга не будет гаситься сама по себе. Такая постоянная дуга будет разрушать точки контакта (эрозия контактов) внутри переключателя. Дополнительно существует риск того, что электрические дуги могут выходить наружу из переключателя, вызывая повреждение оборудования, например, оплавление проводников, разрушение изоляции и пламя, являющееся источником опасности для людей и оборудования. Следовательно, особенно переключатели постоянного тока обычно проектируются, чтобы сдерживать и гасить дугу в так называемых блоках гашения дуги внутри переключателя.

Документ EP 1884969 раскрывает замыкатель с двумя неподвижными контактами и контактный мост, чтобы соединять неподвижные контакты, в качестве специального примера переключателя, подходящего для постоянного тока с камерой гашения дуги, чтобы гасить дуги, возникающие во время размыкания контакт-деталей, чтобы прерывать ток, протекающий через контакт-детали. Замыкатель содержит комбинацию постоянных магнитов и электромагнитов, чтобы направлять электрическую дугу от контакт-деталей к направляющей дугу пластине, отделенной от контакт-деталей воздушным зазором, где постоянные магниты предназначены для того, чтобы заставлять электрическую дугу преодолевать воздушный зазор, который является барьером для электрической дуги на ее пути в гасящую камеру. Электромагниты соединены с направляющими дугу пластинами и неподвижными контактами, чтобы направлять электрическую дугу в камеру гашения дуги вдоль направляющей дугу пластины. Управляющее магнитное поле, обеспечиваемое электромагнитами, зависит от тока, протекающего через электромагниты, который зависит от свойств электрической дуги, которые могут изменяться. Желательно получить переключатель с наименьшим числом требуемых частей. Дополнительно желательно получить переключатель, где электрическая дуга может быть погашена настолько быстро, насколько возможно, в предсказуемых и стабильных условиях.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей изобретения является предоставление простого переключателя, подходящего для приборов постоянного тока, где возникающие электрические дуги гасятся быстрым, надежным и предсказуемым образом.

Задача решается с помощью переключателя, подходящего для приборов переменного тока, содержащих два неподвижных токопроводящих контакта с первыми контактными областями, подвижный проводящий мост с двумя вторыми контактными областями для соединения с двумя первыми контактными областями во включенном состоянии и для отсоединения от двух первых контактных областей в выключенном состоянии и два блока гашения дуги, чтобы гасить электрические дуги, возникающие между первыми и вторыми контактными областями после отсоединения вторых контактных областей от первых контактных областей, при этом первый проводящий, направляющий дугу элемент проходит от каждой первой контактной области в соответствующий блок гашения дуги, и, по меньшей мере, один второй проводящий, направляющий дугу элемент проходит в блоки гашения дуги, подходящим образом сформированные, чтобы направлять электрические дуги из каждой из вторых контактных областей подвижного моста в блоки гашения дуги, при этом, по меньшей мере, два постоянных магнита подходящим образом размещены рядом с первыми и вторыми контактными областями, чтобы обеспечивать магнитное поле, подходящее, чтобы поддерживать направление электрической дуги в блоки гашения дуги, при этом, по меньшей мере, части второго направляющего дугу элемента выполнены из магнитопроницаемого материала, которые соединены с постоянными магнитами в качестве задней железной пластины для постоянных магнитов, чтобы повышать напряженность магнитного поля между постоянными магнитами.

Переключатель согласно настоящему изобретению может быть любым переключателем, содержащим два неподвижных токопроводящих контакта, которые должны соединяться через подвижный проводящий мост. Примерами такого переключателя являются замыкатели, прерыватели, сильноточные переключатели или разъединители цепи. Переключатель должен быть подходящим для прибора постоянного тока, но может быть также применим для приборов переменного тока. Первая и вторая контактные области обозначают области первых неподвижных контактов и подвижного моста, которые находятся в непосредственном соприкосновении, когда переключатель замкнут. В замкнутом состоянии ток протекает через переключатель от одного первого контакта к другому первому контакту (также обозначается как включенное состояние). Термин "проводящий" обозначает электропроводимость соответствующих компонентов. Термин "проводящий мост" обозначает любой вид компонента, который подходит для того, чтобы электрически соединять две первые контактные области, которые разделены, через проводящий материал моста, который, по меньшей мере, устанавливает достаточный проводящий путь между двумя вторыми контактными областями на поверхности моста, обращенной к двум первым контактным областям. Мост перемещается по направлению к первым контактам, чтобы замыкать переключатель, и перемещается от первых контактных областей, чтобы размыкать переключатель для того, чтобы прерывать протекание тока через переключатель от одного первого контакта к другому первому контакту (также обозначается как выключенное состояние). Это перемещение может вызываться вручную или с помощью электрической мощности переключения, которая может быть гораздо ниже, чем мощность, предоставляемая переключателем к подключенным устройствам. Контактные области могут иметь любую подходящую форму. Контактные области могут иметь любую форму, изменяющуюся между вытянутой двухмерной областью и очень маленькой, похожей на точку областью. Материал неподвижных контактов, контактных областей и моста может быть любым подходящим электрически проводящим материалом.

Блок гашения дуги может быть любым подходящим блоком, чтобы гасить электрическую дугу, направляемую в этот блок гашения дуги. В варианте осуществления блоки гашения дуги содержит множество дугогасительных решеток между первым и вторым направляющими дугу элементами, размещенными параллельно друг другу, где постоянные магниты проходят близко к дугогасительным решеткам. Термин "близко" обозначает расстояние порядка одного или нескольких миллиметров. Здесь сила Лоренца будет прикладываться к электрической дуге, пока дуга входит в блоки гашения дуги, дополнительно уменьшая время гашения электрической дуги. Если доступный объем внутри переключателя достаточен, предпочтительно, чтобы постоянные магниты проходили ближе к блокам гашения дуги или даже внутрь блоков гашения дуги. Дугогасительные решетки могут быть V-образными. Электрическая дуга будет делиться на несколько поддуг, присутствующих между соседними дугогасительными решетками. Следовательно, требуемое напряжение, чтобы сохранять электрическую дугу через все дугогасительные решетки, увеличивается на показатель числа присутствующих дугогасительных решеток, давая в результате напряжение пробоя, большее, чем первоначальное напряжение, что приводит к погашенной дуге. Дугогасительные решетки устанавливаются в изолирующем материале, также удерживающем первый и второй направляющие дугу элементы. Направляющие дугу элементы (первый и второй) могут иметь любую подходящую форму, чтобы направлять дугу к блоку гашения дуги. Направляющие дугу элементы могут быть пластинами с трехмерным контуром. В варианте осуществления толщина или ширина направляющих дугу элементов может изменяться. Расстояние между первым и вторым направляющими дугу элементами может увеличиваться с увеличением расстояния до первой и второй контактных областей.

Электрическая дуга направляется к блоку гашения дуги посредством магнитного поля, обеспечиваемого постоянными магнитами, размещенными смежно (по соседству) с первой и второй контактными областями на противоположных сторонах первой и второй контактных областей.

Постоянный магнит - это объект, выполненный из материала, который намагничен и создает свое собственное устойчивое магнитное поле.

В качестве примера постоянные магниты могут содержать Fe, Ni, Co или сплавы, содержащие Fe, Co, Ni, имеющие большую коэрцитивную силу, обеспечивающую сильное и устойчивое магнитное поле. Постоянные магниты размещаются образом, обеспечивающим, по существу, однородное магнитное поле между противоположно размещенными постоянными магнитами в объеме, по меньшей мере, вокруг первой и второй контактных областей в разомкнутом состоянии переключателя, когда направление магнитного поля подходит, чтобы применять силу Лоренца к электрической дуге, заставляя дугу перемещаться в блоки гашения дуги. Требуемое время, чтобы приводить электрическую дугу в блок гашения дуги, зависит от силы, однородности и направления магнитного поля относительно желаемого направления, в котором дуга должна направляться, и направления тока, протекающего в электрической дуге. Направление тока в электрической дуге определяется установкой переключателя. Во-вторых, блоки гашения дуги предпочтительно размещаются в направлении, перпендикулярном направлению тока, протекающего в электрической дуге, установившейся между контактными областями, чтобы реализовывать максимальную магнитную силу по отношению к электрической дуге. В-третьих, постоянные магниты предпочтительно размещаются таким образом, чтобы обеспечивать магнитное поле перпендикулярно протекающему току и желаемому направлению движения электрической дуги, имеющей требуемую ориентацию, чтобы приводить дугу в блоки гашения дуги. Следовательно, постоянные магниты предпочтительно сформированы как элементы, проходящие, по существу, параллельно плоскости перемещения подвижного моста, более предпочтительно, постоянные магниты имеют форму тонких пластин. Доступное пространство внутри переключателя ограничено; следовательно, тонкие пластины, занимающие только небольшой объем, являются предпочтительными. Здесь плоскость перемещения образуется плоскостью, содержащей первую и вторую контактные области в выключенном состоянии переключателя. Расстояние между постоянными магнитами может изменяться как функция применяемого магнитного материала для постоянных магнитов. Чтобы получать некое требуемое магнитное поле, расстояние должно быть меньше в случае магнитных материалов с более слабой магнитной силой и наоборот. Высота постоянных магнитов выполняется с возможностью обеспечивать магнитное поле предпочтительно настолько близкое, насколько возможно, к однородному магнитному полю между направляющими дугу элементами. С однородным магнитным полем достигается оптимизированный характер перемещения электрической дуги к блокам гашения дуги. Чтобы дополнительно увеличивать магнитное поле для некоторого магнитного материала на фиксированном расстоянии между постоянными магнитами, второй направляющий дугу элемент между постоянными магнитами, находящийся в соприкосновении с постоянными магнитами, служит в качестве задней железной пластины для постоянных магнитов. Чтобы иметь возможность направлять магнитный поток через второй направляющий дугу элемент, по меньшей мере, часть второго направляющего дугу элемента, размещенная между постоянными магнитами, должна быть выполнена из магнитопроницаемого материала. В альтернативном варианте осуществления весь второй направляющий дугу элемент может быть выполнен из магнитопроницаемого материала. Термин "магнитопроницаемый" обозначает все магнитопроницаемые материалы, несмотря на силу их магнитной проницаемости. Подходящие магнитопроницаемые материалы известны специалистам в области техники. Предпочтительными материалами являются ферромагнитные материалы, такие как Fe, Ni, Co или сплавы, содержащие Fe, Co, Ni, обеспечивающие высокую магнитную проницаемость. В качестве примера, в переключателе, подходящем для напряжения 1500 В постоянного тока и тока 30 А, расстояние между противоположно размещенными постоянными магнитами составляет около 8 мм. Для устройств, предназначенных для использования с более высокими токами, расстояние между противоположно размещенными постоянными магнитами будет увеличиваться. Контакт между вторым направляющим дугу элементом и постоянными магнитами может быть установлен посредством предпочтительного прикрепления постоянных магнитов ко второму направляющему дугу элементу, зафиксированных вместе посредством магнитных сил или с помощью любого другого подходящего средства, выбранного специалистами в области техники в рамках этого изобретения (например, крепление винтами, зажимание, сварка, пайка и т.д.). В варианте осуществления переключатель содержит 4 постоянных магнита, имеющих форму плоских пластин, которые размещены как две пары магнитов, каждая из которых размещена противоположно, покрывая области двух пар из первых и вторых контактных областей для того, чтобы обеспечивать, по существу, однородное магнитное поле, по существу, перпендикулярное направлению течения тока в электрической дуге, проходящее от первых ко вторым контактным областям.

Переключатель, который заявлен в настоящем изобретении, позволяет гасить электрические дуги после короткого периода времени, поскольку сильное магнитное поле, приложенное к электрической дуге, будет приводить электрическую дугу быстрее в блоки гашения дуги, чем могло бы быть в случае устройств предшествующего уровня техники. Кроме того, первый направляющий дугу элемент, непосредственно касающийся первых контактных областей, будет избегать каких-либо препятствующих барьеров, таких как воздушные зазоры, для перемещения электрической дуги к блокам гашения дуги. Размещение постоянных магнитов близко к первым и вторым контактным областям допускает использование меньшего количества и, следовательно, более дешевых магнитных материалов. Компоновка переключателя согласно настоящему изобретению позволяет использовать только постоянные магниты для обеспечения переключателя быстрым и надежным способом гашения электрических дуг. Гашение дуг, кроме того, осуществляется предсказуемым образом благодаря использованию постоянных магнитов, обеспечивающих определенное известное магнитное поле для любой электрической дуги.

В другом варианте осуществления постоянные магниты реверсивно установлены на второй направляющий дугу элемент. Это позволяет использовать эти вторые направляющие дугу элементы также для других приборов, таких как приборы переменного тока, где постоянные магниты не требуются. Постоянные магниты могут легко удаляться или заменяться слот-пластинами, которые обычно используются в переключателях переменного тока вместо постоянных магнитов. Термин "слот-пластины" обозначает металлические пластины, которые размещены аналогично постоянным магнитам, но не являются постоянно намагниченными. Слот-пластины должны обеспечивать переключающие силы для подвижного моста в случае переключателей постоянного тока.

В другом варианте осуществления проницаемый материал второго направляющего дугу элемента содержит покрытие; предпочтительно проницаемый материал является железом с покрытием. Покрытие позволяет оборачивать второй направляющий дугу элемент материалом, обеспечивающим достаточные электрические свойства и/или свойства сопротивления к воздействиям окружающей среды. В предпочтительном варианте осуществления покрытие выполнено из материала, обеспечивающего защиту от коррозии, например, никелированного железа.

В другом варианте осуществления переключатель содержит один подходящим образом сформированный второй направляющий дугу элемент, проходящий от одного блока гашения дуги к другому блоку гашения дуги. Единственный второй направляющий дугу элемент позволяет выполнять более быструю и более надежную установку переключателя, поскольку единственный второй направляющий дугу элемент может быть использован в качестве распорной пластины, чтобы фиксировать подвижный мост, и постоянные магниты, требуемые для двух отдельных первой и второй контактных областей, могут быть выровнены более точно относительно друг друга. В предпочтительном варианте осуществления форма второго направляющего дугу элемента содержит углубление, подходящее, чтобы размещать подвижный мост в выключенном состоянии. Это углубление позволяет выполнять плавное перемещение электрической дуги из вторых контактных областей, расположенных на мосту, ко второму направляющему дугу элементу, приводя к еще более быстрому гашению электрической дуги. Термин "углубление" обозначает все виды полостей, где вторая направляющая дугу пластина размещается на большем расстоянии до первых контактных областей в области, противоположной первой контактной области, по сравнению с расстоянием второй направляющей дугу пластины рядом с этой областью углубления. Профиль формы второй направляющей дугу пластины в области, противоположной первым контактным областям, может быть U-образным профилем с областью основы и областями боковых стенок. Предпочтительно области боковых стенок имеют высоту, которая задается так, чтобы равняться уровню высоты поверхности подвижного моста, обращенной к первым контактным областям в выключенном состоянии.

В другом варианте осуществления форма второго направляющего дугу элемента задается так, чтобы иметь возможность применяться одновременно в переключателях, содержащих слот-пластины вместо постоянных магнитов. Следовательно, один и тот же второй направляющий дугу элемент должен содержать средство, позволяющее устанавливать и постоянные магниты, и слот-пластины. В качестве примера таким средством могут быть выступы, где постоянные магниты могут быть размещены (и прикреплены ко второму направляющему дугу элементу посредством магнитной силы), а слот-пластины могут быть механически прикреплены. Это позволяет использовать один и тот же второй направляющий дугу элемент в переключателях постоянного тока и переключателях переменного тока по запросу, требуя только одну технологическую машину, чтобы производить вторые направляющие дугу пластины для различных типов приборов, приводя в результате к уменьшенным затратам на производство.

В другом варианте осуществления второй направляющий дугу элемент содержит сужающуюся область, чтобы направлять электрическую дугу от постоянных магнитов, проходящих от точки смежной со вторыми контактными областями подвижного моста в выключенном состоянии, к блокам гашения дуги. Без какого-либо направления электрическая дуга может входить в контакт с боковыми стенками переключателя, особенно может входить в контакт с постоянными магнитами, в конечном счете вызывая повреждение постоянных магнитов по причине размагничивания постоянных магнитов, что будет препятствовать гашению дуги для последующих электрических дуг. Следовательно, предотвращение контакта электрических дуг с боковыми стенками и/или постоянными магнитами является предпочтительным. В предпочтительном варианте осуществления сужающаяся область проходит в блок гашения дуги, чтобы предотвращать какой-либо контакт с постоянными магнитами или даже внешними краями магнитов, проходящими близко к блокам гашения дуги. Магнитное поле является, по меньшей мере, по существу однородным между постоянными магнитами за исключением краев постоянных магнитов. Однако на краях постоянных магнитов линии магнитного потока уже не параллельно выровнены, приводя, по меньшей мере, к значительно ослабленной магнитной силе на электрической дуге в направлении блоков гашения дуги. Если электрической дуге разрешается подходить близко к этим краям, электрическая дуга может пробиваться к краям. Следовательно, дополнительно полезно для быстрого гашения электрической дуги продлевать сужающиеся области в блоки гашения дуги. Форма сужающихся областей может изменяться как функция формы переключателя, постоянных магнитов и блоков гашения дуги. Сужающиеся области могут быть предусмотрены в качестве небольших мостов между областями с большей шириной, например, областями второго направляющего дугу элемента, близкими к подвижному мосту и в блоках гашения дуги. Минимальная ширина моста зависит от требуемой допустимой нагрузки по току моста, получающейся в результате рабочих условий переключателя и соответственно ожидаемых электрических дуг. Специалисты в области техники могут получать требуемую допустимую нагрузку по току и соответствующую минимальную ширину моста из известных свойств материала и известных рабочих условий переключателя. Толщиной моста может быть та же толщина других частей второго направляющего дугу элемента. Верхняя поверхность моста может быть размещена как плоская поверхность. Однако предпочтительно использовать мост с верхней поверхностью, имеющей изогнутый контур, обеспечивающий возвышение в середине моста. Электрическая дуга будет следовать всегда по пути с наименьшим расстоянием до первого направляющего дугу элемента, который определяется путем возвышенной области моста. Следовательно, возвышение в середине моста дополнительно улучшает направление электрической дуги к блокам гашения дуги, и будет дополнительно уменьшен риск того, что электрические дуги придут в контакт с другими частями переключателя за пределами блоков гашения дуги. В качестве примера, в случае сужающихся областей, предусмотренных в качестве мостов, ширина этих мостов может быть 3-4 мм, а ширина изогнутого контура в середине моста может быть 1 мм. Высота контура относительно соответствующей плоской поверхности может быть порядка 1 мм.

В другом варианте осуществления переключатель дополнительно содержит, по меньшей мере, один блок крышки, предпочтительно выполненный из электрически изолирующего материала, более предпочтительно, пластмассового материала, чтобы покрывать, по меньшей мере, части, по меньшей мере, одного из постоянных магнитов. Блок крышки будет дополнительно защищать постоянные магниты от вступления в контакт с электрической дугой, избегая какого-либо повреждения и/или какого-либо размагничивающего эффекта, вызванного теплом по отношению к постоянным магнитам, которое будет препятствовать гашению дуги для последующих электрических дуг. Крышка дополнительно предотвращает какой-либо электрический контакт между постоянными магнитами и первым контактом и/или первым направляющим дугу элементом. Применение блоков крышки может быть использовано в комбинации со вторым направляющим дугу элементом, содержащим сужающиеся области, или вторым направляющим дугу элементом, не содержащим сужающиеся области. Блок крышки будет обеспечивать достаточную защиту для постоянных магнитов, делая сужающиеся области во втором направляющем дугу элементе необязательными. Адекватно сформированный блок крышки будет также предотвращать расположение электрической дуги рядом с краями постоянных магнитов для того, чтобы предотвращать любое пробивание электрической дуги на ее пути в блоки гашения дуги. Материал блоков крышки должен быть электрически изолирующим, например пластмассой.

В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, один блок крышки содержит, по меньшей мере, одну полость, выполненную с возможностью иметь форму, по меньшей мере, одного из постоянных магнитов, которая должна быть наложена на постоянные магниты, предпочтительно способом точной подгонки. Блок крышки для постоянного магнита поддерживает фиксацию постоянных магнитов на втором направляющем дугу элементе. Постоянные магниты могут быть просто соединены со вторым направляющим дугу элементом посредством прикрепления постоянных магнитов к верху или к бокам второго направляющего дугу элемента. Фиксация постоянных магнитов в их желаемой позиции, чтобы обеспечивать практически однородное магнитное поле между противоположно размещенными постоянными магнитами, сохраняется посредством блока крышки с соответствующими, противоположно размещенными полостями, удерживающими постоянные магниты в своей позиции. Блок крышки может быть установлен на другие компоненты переключателя любым подходящим средством (точно подогнан, привинчен, зажат и т.д.) для того, чтобы быть неподвижным.

В предпочтительном варианте осуществления только один- единственный блок крышки содержит полости, чтобы размещать все постоянные магниты, сформированные подходящим образом, чтобы соединять второй направляющий дугу элемент посредством магнитной силы с постоянными магнитами, присутствующими в полостях блока крышки. Полости могут быть сформированы как открытые карманы, где постоянные магниты могут быть приведены в соприкосновение со вторым направляющим дугу элементом.

В другом варианте осуществления форма блока крышки и/или форма полостей блока крышки выполняется с возможностью применяться одновременно в переключателях, содержащих слот-пластины вместо постоянных магнитов. Здесь полости должны быть сформированы, чтобы иметь возможность согласовываться как с постоянными магнитами, так и со слот-пластинами по требованию. Это позволяет использовать одни и те же блоки крышек в переключателях постоянного тока и переключателях переменного тока по запросу, требуя только одну технологическую машину, чтобы производить блоки крышек для различных типов приборов, приводя в результате к уменьшенным затратам на производство.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает вариант осуществления переключателя согласно настоящему изобретению в виде сбоку.

Фиг. 2 изображает вид в перспективе варианта осуществления постоянных магнитов, прикрепленных ко второму направляющему дугу элементу, (a) покрытому и (b) непокрытому блоком крышки.

Фиг. 3 изображает вид в перспективе второго направляющего дугу элемента на фиг. 2 с прикрепленными слот-пластинами, где на фиг. (a) слот-пластины покрыты блоком крышки, показанным на фиг. 2, а на фиг. (b) не покрыты.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1 изображает вариант осуществления переключателя 1, подходящего для приборов постоянного тока, согласно настоящему изобретению в виде сбоку. Переключатель 1 содержит два неподвижных проводящих контакта 2 с изогнутыми формами, имеющими две первых контактных области 21, 22, одну первую контактную область 21 на левом неподвижном контакте и другую первую контактную область 22 на правом проводящем контакте 2, обращенные к подвижному проводящему мосту 3 с двумя вторыми контактными областями 31, 32, обращенными к соответствующим первым контактным областям 21, 22. Переключатель 1 изображен здесь, например, в выключенном состоянии, где две вторых контактных области 31, 32 отсоединены от двух первых контактных областей 21, 22. В предыдущем включенном состоянии присутствовал ток I, протекающий между левой первой контактной областью 21 и правой первой контактной областью 22 через проводящий мост 3, находящийся в соприкосновении с неподвижными контактами 2. Во время удаления моста 3 от первых неподвижных контактов 2 электрические дуги 51, 52 возникают между каждой из первых и вторых контактных областей 21, 22, 31, 32. Для того, чтобы устранять (гасить) электрические дуги 51, 52, два блока 41, 42 гашения дуги соединяются с первыми и вторыми контактными областями 21, 22, 31, 32 через первые проводящие, направляющие дугу элементы 61, проходящие от каждой первой контактной области 21, 22 в соответствующий блок 41, 42 гашения дуги, и, по меньшей мере, один второй проводящий, направляющий дугу элемент 62, который проходит в блоки 41, 42 гашения дуги, имеющий подходящую форму, чтобы направлять электрические дуги 51, 52 от каждой из вторых контактных областей 31, 32 подвижного моста 3 в блоки 41, 42 гашения дуги. Электрические дуги 51, 52 будут гаситься внутри блоков 41, 42 гашения дуги с помощью множества дугогасительных решеток 8 (в этом примере восьми дугогасительных решеток), размещенных параллельно между первым и вторым направляющими дугу элементами 61, 62. Наличие дугогасительных решеток ведет к разделению первоначальной электрической дуги 51 на несколько поддуг внутри левого блока 41 гашения дуги, что приводит в результате к тому, что требуемое напряжение, чтобы поддерживать электрическую дугу, превышает напряжение, обеспечиваемое переключателем. Следовательно, дуга будет погашена. Число дугогасительных решеток и подаваемое напряжение является только одним примером. Для других рабочих напряжений установка блоков гашения дуги должна быть адаптирована. Быстрое гашение электрической дуги 51, 52 требует силы, ведущей дугу от первых и вторых контактных областей 21, 22, 31, 32 в блоки 41, 42 гашения дуги. Эта сила будет обеспечиваться двумя парами постоянных магнитов 71, 72, где два постоянных магнита каждой пары постоянных магнитов 71, 72 размещаются противоположно смежно с каждой из первых и вторых контактных областей 21, 22, 31, 32 и выравниваются параллельно для того, чтобы обеспечивать однородное магнитное поле для электрических дуг 51, 52. Направление протекания тока указывается штриховыми стрелками I. В зависимости от направления протекания тока в отдельном переключателе направление магнитного поля должно быть выбрано правильно для того, чтобы получать силу F, действующую на электрические дуги 51, 52, с направлением, обращенным к блокам 41 и 42 гашения дуги. Поскольку первые направляющие дугу элементы 61 соединены с первыми контактными областями 21, 22, электрическая дуга может перемещаться вдоль первого направляющего дугу элемента 61 по направлению к блокам 41, 42 гашения дуги. Подвижный мост будет направляться во время перемещения для того, чтобы размыкать и замыкать мост, вдоль направляющей 33. Показанная направляющая 33 является только одним возможным примером подходящей направляющей для подвижного моста 3. Направляющая моста 3 позволяет размещать второй направляющий дугу элемент 62 близко (указано как "P" на фиг. 1) к мосту 3, чтобы позволять электрической дуге 51, 52 легко переноситься от моста 3 ко второму направляющему дугу элементу 62. Чтобы получать плавный переход электрической дуги ко второму направляющему дугу элементу 62, позиция подвижных мостов во время выключенного состояния находится внутри углубления 623 второго направляющего дугу элемента 62, приспособленного к форме подвижного моста 3. В примере, показанном на фиг. 1, второй направляющий дугу элемент 62 предусмотрен в качестве единственного элемента. В других вариантах осуществления второй направляющий дугу элемент 62 может состоять из двух или более отдельных частей. Однако, чем больше сила, воздействующая на электрические дуги 51, 52, тем быстрее может быть осуществлено гашение. Следовательно, пары постоянных магнитов 71, 72 соединяются посредством частей 621, 622 второго направляющего дугу элемента 62, выполненных из магнито проницаемого материала, чтобы устанавливать заднюю железную пластину для каждой из пар постоянных магнитов 71 и 72. В виде сбоку только одна из пар постоянных магнитов 71, 72 показана для простоты понимания. Постоянные магниты имеют форму тонких пластин, проходящих от контактных областей к блокам 41, 42 гашения дуги, чтобы обеспечивать магнитное поле, которое настолько близко, насколько возможно, к однородному магнитному полю. Верхний контур пластин (обращенный к первому направляющему дугу элементу 61) соблюдает расширенное расстояние между первым и вторым направляющими дугу элементами 61, 62. Однако постоянные магниты должны быть адекватно сформированы и/или установлены для того, чтобы быть электрически изолированными от неподвижного первого контакта 2, например, с воздушным зазором между верхним контуром и первыми контактами 2 и первыми направляющими дугу элементами 61. Нижний контур проходит частично ниже второго направляющего дугу элемента 62 для того, чтобы обеспечивать самое сильное однородное магнитное поле, возможное с этой установкой, для электрических дуг 51, 52. В этом примере второй направляющий дугу элемент выполнен из никелированного железа, чтобы дополнительно обеспечивать защиту от коррозии на поверхности второго направляющего дугу элемента 62. Сужающиеся области 624, чтобы правильно направлять электрические дуги 51, 52, исключая постоянные магниты 71, 72, показаны только схематично, более подробный вид предоставлен на фиг. 2 и 3.

Фиг. 2 изображает вид в перспективе варианта осуществления постоянных магнитов 71, 72, прикрепленных ко второму направляющему дугу элементу 62, (a) , покрытому блоком 10 крышки и (b) - непокрытому. В этом варианте осуществления четыре постоянных магнита 71, 72 размещены как две пары из двух постоянных магнитов каждая, см. часть (b) на фиг. 2. Однородное магнитное поле и его направление, обеспечиваемое каждой парой постоянных магнитов 71, 72, указывается параллельными штриховыми стрелками B. В других вариантах осуществления число постоянных магнитов, размещенных противоположно, может изменяться в рамках этого изобретения. Крышка 10, которая показана в части (a) на фиг. 2 как цельная крышка 10, например, выполненная из пластмассы и произведенная с помощью литьевого прессования, содержит четыре полости 11, внутренняя форма которых выполнена с возможностью вмещать четыре постоянных магнита 71, 72, предпочтительно способом точной подгонки, чтобы одновременно удерживать магниты в желаемой позиции. Специалисты в области техники могут выбирать другие средства фиксации, чтобы удерживать постоянные магниты внутри полостей в рамках настоящего изобретения. Постоянные магниты 71, 72 могут быть установлены на второй направляющий дугу элемент 62, во-первых, вставляя постоянные магниты 71, 72 в полости 11, имеющие открытый конец, и, во-вторых, прикрепляя направляющий дугу элемент 62 (по меньшей мере, частично выполненный из магнито-проницаемого материала) к нижней стороне постоянных магнитов 71, 72, слегка выступающих наружу из полостей 11 для того, чтобы быть обращенными ко второму направляющему дугу элементу 62. С этим способом установки дополнительные крепления не нужны, чтобы устанавливать постоянные магниты 71, 72 на второй направляющий дугу элемент 62. Крышка 10 может быть дополнительно закреплена на втором направляющем дугу элементе 62 или на других компонентах переключателя с центральной частью крышки 10, предусматривающей отверстие для последующего направления подвижного моста (не изображен здесь). В альтернативном варианте осуществления только один большой постоянный магнит может быть размещен на каждой стороне первой и второй контактных областей, проходящих от одного гасящего дугу элемента 41 к другому гасящему дугу элементу 42. Следовательно, крышка 10 будет выполнена соответствующим образом к применяемому числу и форме постоянных магнитов 71, 72. Сужающиеся области 624 второго направляющего дугу элемента 62 показаны более подробно. Сужающиеся области 624 будут направлять электрические дуги в середину между постоянными магнитами 71, 72, чтобы предотвращать какой-либо контакт с постоянными магнитами 71, 72 и сохранять большое расстояние до краев магнитов при входе в блоки 41, 42 гашения дуги (не показаны здесь). Чтобы дополнительно поддерживать направление электрических дуг, сужающиеся области 624 содержат возвышение 625, где электрическая дуга будет проходить в наивысшей точке возвышения, равняющейся наименьшему расстоянию между первым и вторым направляющими дугу элементами 61, 62.

Фиг. 3 изображает вид в перспективе второго направляющего дугу элемента 62 на фиг. 2 с прикрепленными слот-пластинами 9, где в (a) слот-пластины 9 покрыты блоком 10 крышки, изображенным на фиг. 2, а в (b) не покрыты. Здесь постоянные магниты заменены слот-пластинами, либо прикрепленными ко второму направляющему дугу элементу 62 непосредственно, либо зафиксированными внутри полостей 11 крышки 10, где крышка 10 устанавливается на второй направляющий дугу элемент 62 с центральной частью, как ранее обсуждалось для фиг. 2. Часть (b) на фиг. 2 содержит другой вариант осуществления сужающихся областей 624, чтобы демонстрировать возможность изменения формы сужающейся области 624 в объеме этого изобретения.

В то время как изобретение было иллюстрировано и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, такая иллюстрация и описание должны рассматриваться как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. В частности, заданные величины должны быть приспособлены (масштабированы) к рабочим условиям (напряжение, ток) переключателя. Следовательно, все заданные величины должны рассматриваться как примеры для некоторых вариантов осуществления.

Другие вариации в раскрытых вариантах осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники, применяющими на практике заявленное изобретение, из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множества. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, чтобы комбинация этих мер не может быть использована с преимуществом. Любые номера ссылок в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.

Список ссылок

1 переключатель согласно настоящему изобретению

2 неподвижные проводящие контакты

21, 22 первые контактные области

3 подвижный проводящий мост

31, 32 вторые контактные области

33 направляющая для подвижного моста

41, 42 области гашения дуги

51, 52 электрические дуги

61 первый направляющий дугу элемент

62 второй направляющий дугу элемент

621, 622 части второго направляющего дугу элемента, выполненные из магнитопроницаемого материала

623 углубление, чтобы размещать подвижной мост в выключенном состоянии переключателя

624 сужающаяся область второго направляющего дугу элемента

625 возвышение в сужающейся области

71, 72 постоянные магниты

8 дугогасительные решетки

9 слот-пластины

10 крышка, чтобы покрывать постоянные магниты, по меньшей мере, частично

11 полости в крышке, чтобы размещать постоянные магниты

B магнитное поле, обеспечиваемое постоянными магнитами

I направление протекания тока

F сила Лоренца, приложенная к электрической дуге

P точка во втором направляющем дугу элементе рядом со вторыми контактными областями подвижного моста

Изобретение относится к переключателю (1) для приборов постоянного тока, содержащему два неподвижных проводящих контакта (2) с первыми контактными областями (21, 22), подвижный проводящий мост (3) с двумя вторыми контактными областями (31, 32) для соединения с двумя первыми контактными областями (21, 22) во включенном состоянии и для отсоединения от двух первых контактных областей (21, 22) в выключенном состоянии и два блока (41, 42) гашения дуги, и, по меньшей мере, один второй проводящий, направляющий дугу элемент (62) проходит в блоки (41, 42) гашения дуги, сформированные так, чтобы направлять электрические дуги (51, 52) от каждой из вторых контактных областей (31, 32) подвижного моста (3) в блоки (41, 42) гашения дуги, два постоянных магнита (71, 72) размещены смежно с первыми и вторыми контактными областями (21, 22, 31, 32), части (621, 622) второго направляющего дугу элемента (62) выполнены из магнитопроницаемого материала и соединены с постоянными магнитами (71, 72) в качестве задней железной пластины для постоянных магнитов (71, 72). Техническим результатом является надежное гашение дуги. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Переключатель (1), подходящий для приборов постоянного тока, содержащий два неподвижных проводящих контакта (2) с первыми контактными областями (21, 22), подвижный проводящий мост (3) с двумя вторыми контактными областями (31, 32) для соединения с двумя первыми контактными областями (21, 22) во включенном состоянии и для отсоединения от двух первых контактных областей (21, 22) в выключенном состоянии и два блока (41, 42) гашения дуги, чтобы гасить электрические дуги (51, 52), возникающие между первыми и вторыми контактными областями (21, 22, 31, 32) после отсоединения вторых контактных областей (31, 32) от первых контактных областей (21, 22), при этом первые проводящие, направляющие дугу элементы (61) проходят от каждой первой контактной области (21, 22) в соответствующий блок (41, 42) гашения дуги, и, по меньшей мере, один второй проводящий, направляющий дугу элемент (62) проходит в блоки (41, 42) гашения дуги, подходящим образом сформированные, чтобы направлять электрические дуги (51, 52) из каждой из вторых контактных областей (31, 32) подвижного моста (3) в блоки (41, 42) гашения дуги, при этом, по меньшей мере, два постоянных магнита (71, 72) подходящим образом размещены рядом с первыми и вторыми контактными областями (21, 22, 31, 32), чтобы обеспечивать магнитное поле (В), подходящее, чтобы поддерживать направление электрической дуги (51, 52) в блоки (41, 42) гашения дуги, при этом, по меньшей мере, части (621, 622) второго направляющего дугу элемента (62) выполнены из магнитопроницаемого материала, соединены с постоянными магнитами (71, 72) в качестве задней железной пластины для постоянных магнитов (71, 72), чтобы увеличивать напряженность магнитного поля (В) между постоянными магнитами (71, 72).

2. Переключатель (1) по п.1, характеризующийся тем, что постоянные магниты (71, 72) сформированы как элементы, проходящие, по существу, параллельно плоскости перемещения подвижного моста (3).

3. Переключатель (1) по п.2, характеризующийся тем, что блоки (41, 42) гашения дуги содержат множество дугогасительных решеток (8) между первым и вторым направляющими дугу элементами (61, 62), размещенными параллельно друг другу, причем постоянные магниты (71, 72) проходят близко к дугогасительным решеткам (8).

4. Переключатель (1) по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что постоянные магниты (71, 72) реверсивно установлены на второй направляющий дугу элемент (62).

5. Переключатель (1) по любому из пп.1-3, характеризующийся тем, что проницаемый материал содержит покрытие, предпочтительно проницаемый материал является железом с покрытием.

6. Переключатель (1) по п.5, характеризующийся тем, что покрытие выполнено из материала, обеспечивающего защиту от коррозии.

7. Переключатель (1) по любому из пп.1-3, 6, характеризующийся тем, что один подходящим образом сформированный второй направляющий дугу элемент (62) проходит от одного блока (41) гашения дуги к другому блоку (42) гашения дуги.

8. Переключатель (1) по п.7, характеризующийся тем, что форма второго направляющего дугу элемента (62) содержит углубление (624), подходящее для размещения подвижного моста (3) в выключенном состоянии.

9. Переключатель (1) по п.7, характеризующийся тем, что форма второго направляющего дугу элемента (62) выполнена с возможностью применения одновременно в переключателях, содержащих слот-пластины (9) вместо постоянных магнитов (71, 72).

10. Переключатель (1) по любому пп.1-3, 6, 8, 9, характеризующийся тем, что второй направляющий дугу элемент (62) содержит сужающуюся область (624), чтобы направлять электрическую дугу (51, 52), исключая постоянные магниты (71, 72), проходящую от точки (Р) смежной со вторыми контактными областями (31, 32) подвижного моста (3) в выключенном состоянии к блокам (41, 42) гашения дуги.

11. Переключатель (1) по п.10, характеризующийся тем, что сужающаяся область (624) проходит в блок (41, 42) гашения дуги.

12. Переключатель (1) по любому из пп.1-3, 6, 8, 9, 11, характеризующийся тем, что переключатель (1) дополнительно содержит, по меньшей мере, один блок (10) крышки, предпочтительно выполненный из электрически изолирующего материала, более предпочтительно из пластмассового материала, чтобы покрывать, по меньшей мере, части, по меньшей мере, одного из постоянных магнитов (71, 72).

13. Переключатель (1) по п.12, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один блок (10) крышки содержит, по меньшей мере, одну полость (11), приспособленную к форме, по меньшей мере, одного из постоянных магнитов (71, 72), которая должна быть наложена на постоянные магниты (71, 72), предпочтительно способом точной подгонки.

14. Переключатель (1) по п.13, характеризующийся тем, что один- единственный блок (10) крышки содержит полости (11), чтобы размещать все постоянные магниты (71, 72), подходящим образом сформированные, чтобы соединять второй направляющий дугу элемент (62) посредством магнитной силы с постоянными магнитами (71, 72), присутствующими в полостях (11) блока (10) крышки.

15. Переключатель (1) по п.12, характеризующийся тем, что форма блока (10) крышки и/или форма полостей (11) блока (10) крышки выполнены с возможностью применяться одновременно в переключателях, содержащих слот-пластины (9) вместо постоянных магнитов (71, 72).