ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТОР С МАХОВИЧНЫМ ПРИВОДОМ И СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ И/ИЛИ ВЫКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТОРА Российский патент 2016 года по МПК H01H50/54 H01H50/30 H01H1/50 

Изобретение относится к электрическому контактору согласно ограничительной части независимого п.1.

Электрические контакторы, к конструкции которых предъявляются высокие требования по износостойкости, известны, в частности, из области железнодорожного строительства. При этом контактные области используемых в настоящей заявке высокомощных контакторов могут быть подвержены воздействию больших механических напряжений. На этапе включения при замыкании контактных областей и противоположных контактных областей контакторов, а также на этапе выключения при размыкании контактных областей и противоположных контактных областей могут возникнуть большие механические напряжения, вызванные большими коммутируемыми токами, в частности токами, достигающими двузначных значений килоампер. При этом может быть обеспечена возможность прохождения (переноса) электрических зарядов между контактами, характеризующегося образованием электрических дуг, еще до упора контактных областей в противоположные контактные области, как при выполнении операции включения, а также все еще после размыкания контактных областей и противоположных контактных областей. Таким образом, соответствующие контактные области будут испытывать большие термические нагрузки во время этих этапов включения/выключения. Чем дольше и чаще подвержены контактные области воздействию мощных электрических дуговых разрядов, тем выше опасность приваривания контактных областей к соответствующим и противоположным контактным областям. В результате, контактор может выйти из строя.

Механические напряжения на этих компонентах могут быть очень большими в относительно малых конструкциях, на которые должны быть поданы очень большие пусковые токи (например, >20 кА), или в многополюсных аппаратах. Неисправности в техническом оборудовании железнодорожных систем, вызванные привариванием контактных областей из-за токов короткого замыкания, могу повлечь за собой эксплуатационные отказы и большие аварийные расходы.

Нарастание дуги в этих системах может быть вызвано колебаниями, возникающими при замыкании или размыкании механизмов контактирования, из-за явления отскока между подвижными контактными областями и противоположными контактными областями. При замыкании контактных областей в ходе выполнения операции включения импульс при отскоке возникает после первого удара о неподвижные противоположные контактные области. В результате, контактные области снова смещены на некоторое расстояние от противоположных контактных областей, вновь вызывая образование электрической дуги при выполнении операции включения (пусковая электрическая дуга). Это возвратное движение будет продолжено до момента изменения движения контактных областей в направлении противоположных контактных областей за счет мощности магнитного поля, создаваемого статором. Это динамическое изменение расстояния может быть повторено несколько раз, обеспечивая, таким образом, возможность дальнейшего увеличения разрушающего механического напряжения на контактах, вызванного электрическими дугами. Даже при размыкании в ходе выполнения операции выключения такие отскоки могут возникать в результате действия сил в направлении, противоположном движению якоря, например остаточных сил притяжения, обусловленных остаточными токами катушки возбуждения. Многочисленные электрические дуги разной длительности возникают в межконтактных промежутках при неоднократных отскоках между контактными областями и противоположными контактными областями в ходе выполнения каждой операции включения/выключения.

Из документа GB 758782 A известно электрическое реле поворотного типа с преобразованием поступательного движения во вращательное, в котором вращательное движение якоря первоначально использовано для обеспечения возможности ускорения инерционного кольца, расположенного на внешней периферии якоря. Единственным фрикционным соединением является соединение между якорем и инерционным кольцом. Якорь выполнен таким образом, что при его внезапной остановке в конце операции включения/выключения может быть обеспечена возможность продолжения вращения инерционного кольца, в результате чего на якорь воздействует создаваемый трением крутящий момент, обеспечивающий возможность остановки якоря в конечном положении.

Задача настоящего изобретения состоит в уменьшении механических напряжений, вызванных образованием электрической дуги в областях контакта контакторов и их последствий, например опасности обгорания и приваривания.

Согласно изобретению решение этой задачи может быть достигнуто за счет якоря, выполненного с возможностью перемещения в аксиальном направлении из первого положения во второе при выполнении операции включения и/или операции выключения, и толкающего устройства, соединенного с якорем с возможностью поворота относительно него и по меньшей мере временного толкания якоря с поддержкой при перемещении из первого положения во второе при выполнении операций включения и/или выключения.

При этом операции замыкания и размыкания могут быть, по существу, оптимизированы. При замыкании в ходе выполнения операции включения толкание может обеспечить возможность преодоления без задержек критической фазы замыкания контактных областей за счет максимально быстрого создания максимального контактного нажатия. Толкание с помощью толкающего устройства обеспечивает возможность дополнительного прижатия контактных областей к противоположным контактным областям. Толкание, по существу, способствует уменьшению отскока и времени до полного замыкания контактных областей с противоположными контактными областями. С другой стороны, содействие перемещению якоря при выполнении операции выключения обеспечивает возможность отрыва контактных областей от противоположных контактных областей с помощью тягового привода. При размыкании контактных областей при выполнении операции выключения толкание влечет за собой подачу высокоактивного импульса на отключение на все еще находящиеся в состоянии покоя контактные области, выполненные с возможностью последующего размыкания с максимально возможной скоростью выключения. Таким образом, можно, по существу, сократить критические периоды замыкания и размыкания контактных областей, а следовательно, и сократить период воздействия электрической дуги. Благодаря этому может быть существенно увеличен срок службы таких контакторов. Сокращение времени воздействия электрических дуг и наличие активного импульса на отключение позволяет с высокой степенью надежности отключать даже более высокие токи, в частности токи, значение которых превышает 20 кА.

Кроме того, указанное толкающее устройство обладает тем преимуществом, что оно может быть использовано в существующих конструкциях контактора без каких-либо сложных изменений их геометрии.

В зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты предпочтительные примеры осуществления, более подробное описание которых представлено ниже.

В одном предпочтительном примере осуществления изобретения толкающее устройство выполнено с возможностью приведения в движение якорем на первом этапе выполнения операции включения и/или выключения и обеспечения движения якоря на втором этапе выполнения операций включения и выключения при замыкании и/или размыкании контактные области и противоположные контактные области. Таким образом, управление толкающим устройством может быть осуществлено от одного и того же источника энергии, например посредством статора. За счет подачи на первом этапе энергии в толкающее устройство через якорь на движение якоря оказывает влияние тормозящий эффект, обладающий тем преимуществом, что при выполнении операции включения, т.е. замыкании контактных областей с противоположными контактными областями, скорость соударения контактных областей может быть уменьшена. При этом имеет место тенденция к дальнейшему снижению возможности отскока, что уменьшает опасность приваривания контактных областей.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения толкающее устройство предпочтительно содержит маховик, который, в частности, обеспечивает возможность свободного поворота толкающего устройства при экономии места. При этом эффективность и продуктивность толкающего устройства будут зависеть не только от массы толкающего устройства, но главным образом, от инерции поворота массы маховика. Таким образом, можно оптимизировать используемый вес маховика. Кроме того, отсутствует зависимость от установочного положения.

В другом примере осуществления изобретения якорь и толкающее устройство соединены через преобразовательный блок, выполненный с возможностью преобразования движения якоря в поворотное движение толкающего устройства, при этом перемещения толкающего устройства и якоря не зависят друг от друга и могут быть произвольно выбраны преобразователем.

Согласно еще одному примеру осуществления изобретения, в этом случае, преобразовательный блок дополнительно содержит геликоидальную передачу, содержащую охватываемую и охватывающую резьбовые части, одна из которых закреплена на якоре, а вторая закреплена на толкающем устройстве, при этом может быть выполнено простое и недорогостоящее преобразование движений осесимметрично относительно корпуса контактора. Таким образом, положение толкающего устройства относительно корпуса контактора при выполнении операций включения и выключения является фиксированным, что, в свою очередь, способствует уменьшению пространства, занимаемого этим толкающим устройством.

Согласно одному примеру осуществления изобретения геликоидальная передача не должна быть самоблокирующейся передачей. Таким образом, толкающее устройство может быть расположено с возможностью обеспечения оптимизации сил трения, возникающих в геликоидальной передаче, и эффективности преобразовательного блока.

Якорь преимущественно имеет упругое соединение с контактной областью посредством пружинного элемента. Упругость пружинного элемента с одной стороны еще более уменьшает отскок контактных областей в процессе их замыкания и обеспечивает возможность упругого поджатия контактных областей к противоположным контактным областям в первом или во втором положении.

Как вариант, при сжатии пружинного элемента по меньшей мере до положения, при котором контакт соединен с противоположной контактной областью, при включении/отключении контактора, толкающее устройство может быть приведено в движение за счет усилия, запасенного в сжатой пружине.

Согласно еще одному примеру осуществления настоящего изобретения якорь может быть соединен с толкающим устройством посредством тяги переключателя, причем толкающее устройство выполнено с возможностью поворота относительно тяги переключателя. При этом магнитный якорь может быть отсоединен от соседних элементов, в частности толкающего устройства и/или пружинного элемента. Изготовление тяги переключателя из немагнитных материалов позволяет избежать магнитных потерь на поле рассеяния, параллельное используемой области.

Как вариант, направление движения якоря между первым и вторым положениями предпочтительно соответствует осевому направлению тяги переключателя. Таким образом, может быть обеспечена возможность задания траектории движения якоря из первого положения во второе и обратно.

Кроме того, предложен способ включения и/или выключения электрического контактора, согласно которому:

а) перемещают якорь посредством приведения в активное состояние и/или выведения из активного состояния статора;

б) ускоряют поворот толкающего устройства, соединенного с якорем, и

с) обеспечивают возможность передачи по меньшей мере части кинетической энергии толкающего устройства якорю на этапе выполнения операции включения и/или выключения, при котором контакт, соединенный с якорем, входит в контакт или выходит из контакта с противоположной контактной областью с возможностью обеспечения движения якоря.

При этом может быть в частности обеспечена возможность эффективного срабатывания контакторов.

Кроме того, эффективность срабатывания контакторов может быть увеличена за счет передачи якорем кинетической энергии толкающему устройству на втором этапе с возможностью приведения толкающего устройства в движение.

Ниже приведено более подробное описание изобретения со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 показан вид электрического контактора согласно изобретению в разрезе по направлению движения якоря в первом разомкнутом положении при выключенном статоре.

На фиг.2 показан электрический контактор, изображенный на фиг.1, во втором замкнутом положении при включенном статоре.

На фиг.3 показан укрупненный вид в разрезе еще одного примера осуществления соединения фланца с корпусом, изображенного на фиг.1.

Фиг.4 иллюстрирует операцию включения контактора по настоящему изобретению, т.е. переключение контактора из разомкнутого положения, изображенного на фиг.1, в замкнутое положение, изображенное на фиг 2.

На фиг.5 показана кривая энергетического состояния маховика при переключении из разомкнутого положения в замкнутое положение.

Одинаковые элементы изобретения или элементы, имеющие одинаковый эффект, обозначены одинаковыми номерами позиций. Представленные примеры осуществления изобретения только иллюстрируют примеры создания устройства по настоящему изобретению или способа по настоящему изобретению и не служат никаким его неоспоримым ограничением.

На фиг.1 и 2 показан электрический контактор 1 по настоящему изобретению, содержащий статор 2 и якорь 3, выполненный подвижным относительно статора, причем якорь 3 соединен по меньшей мере с одной контактной областью 4a или 4b, предпочтительно с обеими контактными областями. Каждая область 4a и 4b может быть соединена предпочтительно с неподвижной противоположной контактной областью 5a и 5b. Кроме того, толкающее устройство 6, выполненное в виде маховика 7, соединено с якорем 3.

Статор 2, размещенный сбоку от якоря 3, жестко соединен с корпусом 8 электрического контактора 1. Приведение в активное состояние и питание статора 2, который может содержать, например, экономичный (удешевленный) переключатель, подробное описание которого будет приведено ниже, не показаны. Статор 2 выполнен с возможностью взаимодействия с подвижным якорем 3 через магнитное поле, создаваемое после включения статора 2. Как показано на фиг.1, при выключенном статоре 2 соединенные с ним якорь 3 и области 4a и 4b, сначала могут находиться в положении, соответствующем разомкнутому положению контактора 1. В этом разомкнутом положении магнитное поле статора 2 не влияет на якорь 3, вследствие чего области 4a и 4b отделены от областей 5a и 5b и изолированы друг от друга. Как показано на фиг.2, включение статора 2 обеспечивает возможность перевода якоря 3 и областей 4a и 4b, соединенных со статором, в положение, соответствующее включенному положению контактора 1, за счет силы магнитного поля статора 2. В этом включенном положении области 4a и 4b расположены вплотную к областям 5a и 5b и имеют электрическое соединение с ними.

В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.1 и 2, якорь 3 закреплен на тяге 9 переключателя. Указанная тяга 9 переключателя предпочтительно выполнена из немагнитных и ненамагничиваемых материалов. Кроме того, тяга 9 переключателя установлена в корпусе 8 таким образом, что включение статора 2 обеспечивает возможность скольжения 25 якоря 3 из первого положения во второе в направлении оси тяги 9 переключателя. Как вариант, якорь 3 может быть выполнен с возможностью не только осевого перемещения, но также и вращательного движения из первого положения во второе.

На первом конце 28 тяги 9 переключателя, между якорем 3 и областями 4a и 4b, расположен направляющий участок 12, выполненный с возможностью направления движения тяги 9 переключателя относительно корпуса 8. Для этого боковые поверхности направляющего участка 12 расположены вплотную к корпусу 8, за счет чего направляющий участок выполнен с возможностью движения вдоль корпуса при перемещении из первого положения во второе. Кроме того, на направляющий участок 12 закреплен пружинный элемент 10, обеспечивающий упругое соединение тяги 9 переключателя и областей 4a и 4b контакта. Пружинный элемент 10 с одной стороны содержит цилиндрическую пружину 15, один конец которой расположен вплотную к опорной поверхности направляющего участка 12, а другой конец расположен вплотную к опорной поверхности контактодержателя 11, выполненного с возможностью приема областей 4a и 4b контакта.

Для придания цилиндрической пружине 15 устойчивости пружинный элемент 10 с другой стороны содержит направляющий кулачок 13. Указанный направляющий кулачок 13 расположен в направлении продольной оси цилиндрической пружины 15 и соединен с контактодержателем 11 и направляющим участком 12. На стороне направляющего участка 12 осесимметрично и подвижно размещен направляющий кулачок 13. Как видно из фиг.1 и 2, продольная ось цилиндрической пружины 15 предпочтительно коаксиальна с продольной осью направляющего кулачка 13. Осевое направление движения направляющего участка 12 относительно корпуса 8 соответствует осевым направлениям 25 и 26 движения якоря 3 и тяги 9 переключателя.

Направляющий кулачок 13 конструктивно выполнен в виде жесткого элемента, на первом конце которого выполнен установочный профиль 14, расположенный вплотную к противоположной поверхности направляющего участка 12 при разомкнутом положении контактора 1. Второй конец направляющего кулачка 13, противоположный ее первому концу, жестко соединен с контактодержателем 11, например, посредством резьбового соединения.

Длина направляющего кулачка 13 и геометрия цилиндрической пружины 15 выбраны таким образом, что цилиндрическая пружина 15 отчасти поджата даже в разомкнутом положении и обеспечивает возможность поддержания расстояния между контактодержателем 11 и направляющим участком 12 в разомкнутом положении.

Толкающее устройство 6 также соединено с якорем 3. Как видно из фиг.1 и 2, преобразовательный блок 16 соединен с тягой переключателя 9 и, в свою очередь, соединяет толкающее устройство 6 с якорем 3 с возможностью поворота толкающего устройства 6 относительно якоря 3.

Указанный преобразовательный блок 16 содержит геликоидальную передачу 27, включающую в себя контакт 17, содержащий охватываемую резьбовую часть, именуемую далее внешней резьбой 18, и приемное гнездо 20, содержащее охватывающую резьбовую часть, именуемую далее внутренней резьбой 21. Контакт 17, внешняя резьба 18 которого имеет спиральную конструкцию, предпочтительно защищен от поворота относительно тяги 9 переключателя с помощью болта с шестигранной головкой 19, соединенного с тягой переключателя 9. Внутренняя резьба 21 выполнена с возможностью зацепления с внешней резьбой 18. Как показано на фиг.1 и 2, контакт 17 выполнен таким образом, что перемещение якоря 3 из разомкнутого положения в замкнутое положение обеспечивает возможность его движения в направлении, соответствующем направлению движения якоря 3. Приемная часть 20 имеет осесимметричную деталь, размещенную во фланце 29 с возможностью поворота.

Для расположения приемной части 20 вдоль оси ее установливают во фланце 29 осемметрично относительно корпуса 8 и таким образом исключают возможность перемещения по оси при выполнении операций включения/выключения. Для обеспечения возможности такой установки на поверхности скольжения 22 фланца 8 выполнен выступ 23 с возможностью зацепления с пазом 24 приемной части 20.

Фланец 29 жестко соединен с корпусом 8, в данном случае с нижней частью корпуса 8, крепежными винтами. В настоящем примере осуществления изобретения, фланец 29 прикреплен непосредственно к корпусу с помощью нескольких крепежных винтов. Как вариант и как видно из примера осуществления изобретения, показанного на фиг.3, между корпусом 8 и фланцем 29 дополнительно помещен амортизатор 30. Указанный амортизатор 30 по меньшей мере частично расположен между фланцем 29 и корпусом 8 и таким образом предотвращает непосредственное опирание фланца 29 на корпус 8 в опорных точках.

В настоящем примере осуществления изобретения амортизатор 30 имеет по существу цилиндрическую конструкцию, на внешней стороне которой выполнена кольцевая канавка, выполненная с возможностью зацепления с фланцем 29. Кроме того, внутри амортизатора 30 выполнено центральное проходное отверстие, в котором размещен прижимной винт 31, головка которого может быть прижата к амортизатору 30. Указанный прижимной винт 31 выполнен с возможностью зацепления с резьбовой частью контакта во внутренней резьбе корпуса 8. Длина амортизатора 30 предопределена участком стержня прижимного винта 31, проходящим от головки винта до резьбовой части. Передняя поверхность участка стержня прижата к корпусу 8 и поджимает амортизатор 30, предпочтительно состоящий из каучука, на участке между головкой винта прижимного винта 31 и корпусом 8. Этот амортизатор 30, в частности, оказывает амортизирующее действие при остановках якоря 3 в конечных положениях при выполнении операций включения и выключения и таким образом уменьшает механическое напряжение на подшипнике между приемной частью 20 и фланцем 29 и механическое напряжение в геликоидальной передаче 27 между контактом 17 и приемной частью 20. Таким образом, может быть обеспечена возможность значительного уменьшения максимальных усилий.

Как показано далее на фиг.1 и 2, приемная часть 20 предпочтительно прикреплена к маховику 7 толкающего устройства 6 с помощью винтов.

Геликоидальная передача 27 между контактом 17 и приемной частью 20 выполнена, в частности, с учетом шага резьбы, таким образом, что при перемещении якоря 3, его движение - т.е. осевое перемещение якоря 3 в конструкции по настоящему изобретению - может быть преобразовано в поворотное движение маховика 7. При этом геликоидальная передача 27 не является самоблокирующейся и/или имеет шаг резьбы предпочтительно между 25° и 35°, в частности 30°. Резьба предпочтительно может быть однозаходной резьбой.

В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.1 и 2, регулируемая пружина 32, кроме того, может служить дополнительным посадочным отверстием. Первый конец регулируемой пружины 32 прижат к участку корпуса 8, а второй ее конец, противоположный первому концу, прижат к участку якоря 3. В разомкнутом положении контактора 1, показанном на фиг.1, регулируемая пружина 32 выполнена с возможностью прижатия якоря 3, обеспечивая, таким образом, размыкание направляющего участка 12 и областей 4a и 4b. При включении контактора 1 и перемещении якоря 3 вверх в контактное положение регулируемая пружина 32 может быть сжата в значительной степени. За счет сжатия регулируемой пружины 32 во включенном состоянии, при повторном выключении контактора 1 возникает дополнительное усилие пружины, обеспечивающее перевод якоря 3 и направляющего участка 12 вновь в разомкнутое положение, а следовательно, и выполнение операции выключения.

Как показано на фиг.1 и 2 центральные оси геликоидальной передачи 27, а следовательно, внешней резьбы 20 и внутренней резьбы 21, предпочтительно должны быть расположены вдоль аксиальных направлений 25 и 26 движения якоря 3. Кроме того, ось поворота маховика 7 предпочтительно расположена коаксиально центральной оси резьбового соединения 27 и аксиальных направлений движения 25, 26 тяги 9 переключателя, уменьшая, таким образом, боковые усилия. Продольные и центральные оси направляющего кулачка 13 и/или цилиндрической пружины 15 также ориентированы вдоль направлений движения 25 и 26, с возможностью уменьшения боковых усилий цилиндрической пружины 15.

Ниже приведено описание работы конкретного примера осуществления изобретения со ссылкой на Фиг.4 и 5.

При подаче питания на статор 2 при включении контактора 1 за счет силы магнитного поля статора 2 может быть обеспечена возможность перемещения якоря 3 вдоль аксиального направления тяги 9 переключателя в первое направление 25 движения, показанное стрелкой 25. В процессе этого перемещения тяга 9 переключателя, соединенная с якорем 3, обеспечивает возможность поворота маховика 7 толкающего устройства 6 в сторону преобразовательного блока 16 и толкающего устройства 6. При этом направление поворота маховика 7 зависит от конструкции шпинделя контакта 17, т.е. правостороннего или левостороннего выполнения резьбы на шпинделе. Перемещение якоря 3 обеспечивает возможность перемещения областей 4a и 4b в направлении движения 25. При замыкании областей 4a и 4b контакта с областями 5a и 5b цилиндрическая пружина 15 пружинного элемента 10 сжата, а ее тяговое усилие возрастает. При этом направляющий кулачок 13 смещен относительно направляющего участка 12, а его установочный профиль 14 удален от противолежащей поверхности направляющего участка 12. Расстояние между направляющим участком 12 и контактодержателем 11 будет уменьшено.

Как показано на фиг.4, при выполнении операции включения обеспечена возможность замедления движения якоря 3 за счет удара о неподвижные области 5a и 5b при замыкании. При этом может быть обеспечена возможность продолжения поворота маховика 7 с постоянной скоростью в короткой промежуточной области до момента перехода профиля внутренней резьбы 21, соприкасающегося с внешней резьбой 18, к противолежащему профилю резьбы винта. Наряду с этим, за счет запасенной маховиком 7 подводимой энергии может быть обеспечена возможность движения якоря, вызванного инерционной силой вращательной массы. Таким образом, движение якоря может быть усилено в первом направлении 25 движения. Более сильное прижатие областей 4a и 4b к областям 5a и 5b будет обусловлено наличием этой дополнительной силы тяги до момента замедления маховика 7, вызванного усилием пружины, возрастающим по мере сжатия пружинного элемента 10. В результате, области 4a и 4b плотно соединены с областям 5a и 5b и в конечном положении, в котором цилиндрическая пружина 15 сжата силой магнитного поля статора 2, действующей во включенном положении, а якорь 3 удержан в заторможенном положении, отличном от положения в выключенном положении.

Выключение контактора 1 сначала обеспечивает возможность прекращения действия магнитного поля статора 2 вследствие прерывания тока обмотки статора 2. Далее, когда действия силы магнитного поля недостаточно для удержания якоря 3 в заторможенном положении, цилиндрическая пружина 15 пружинного элемента 10, с одной стороны, может быть отведена с возможностью отжатия направляющего участка 12 от контактодержателя 11, обеспечивая вновь, таким образом, посадку установочного профиля 14 направляющего кулачка 13 на противолежащую поверхность направляющего участка 12. При этом отвод пружинного элемента 10 обеспечивает возможность перемещения тяги 9 переключателя и якоря 3 во второе направление 26 движения, противоположное первому направлению 25 движения во время операции выключения/включения. С другой стороны, усилие регулируемой пружины 32 также может действовать в направлении 26 движения с возможностью усиления движения якоря. Отвод цилиндрической пружины 15 и регулируемой пружины 32, в свою очередь, обеспечивает возможность поворота маховика 7 толкающего устройства 6. В этом случае, обеспечена возможность поворота маховика 7 в сторону, противоположную вращению при выполнении операции включения. При отводе цилиндрической пружины 15 на максимальное расстояние, а следовательно по меньшей мере частичном преобразовании запасенной энергии пружины в поворотное движение маховика 7, на этапе размыкания контактных областей момент инерции массы маховика может служить тяговым усилием для движения якоря 3. Отделение областей 4a, 4b от областей 5a и 5b может быть выполнено за счет силы тяги маховика 7, действующей во втором направлении 26 движения якоря 3. Таким образом, маховик 7 также может быть использован для размыкания контактных областей при операции выключения.

При этом, как показано на фиг.5, при переходе из разомкнутого положения в замкнутое энергия маховика 7 может быть преобразована в движение якоря 3, обеспечивая возможность прижатия областей 4a и 4b. Согласно фиг.5 маховик 7 выполнен с возможностью постоянного потребления энергии, полученной при ускорении массы маховика, причем максимум энергии может быть получен непосредственно перед первым замыканием областей 4a и 4b с областями 5a и 5b. После этого первого замыкания областей 4a и 4b с областями 5a и 5b вспомогательное воздействие маховика 7 на области 4a и 4b контакта может быть обеспечено за счет расходования кинетической энергии, запасенной при его вращении, на осевое перемещение якоря 3 с помощью геликоидальной передачи 27. При этом энергия отведена от маховика 7, а якорь 3 и области 4a и 4b прижаты к областям 5a и 5b. После максимального сжатия пружинного элемента 10 и регулируемой пружины 32 и прекращения движения якоря 3 в направлении областей 5a и 5b, вследствие упругости этих систем и приемных элементов, соединенных с областями 5a и 5b, возможен кратковременный обратный ход пружины в направлении, противоположном направлению движения якоря 3, обеспечивающий возможность временной отдачи энергии маховику 7 вплоть до момента достижения якорем 3 устойчивого конечного положения.

Как было сказано выше, статор 2 может быть соединен с экономичным переключателем. Непосредственно после включения такой экономичный переключатель обеспечивает высокую пусковую мощность порядка 200 Вт, которая явно превышает мощность, затрачиваемую на быстрое создание магнитного поля и передачу достаточно высокого усилия ускорения массам соединенных между собой якоря 3 и маховика 7 толкающего устройства 6. После замыкания областей 4a и 4b с областями 5a и 5b может быть обеспечена возможность возврата более низкой удерживающей мощности в связи с необходимостью прижатия только якоря 3 и пружинного элемента 10. Таким образом, может быть дополнительно увеличена эффективность использования энергии.

Изобретение относится к электрическому контактору для использования на железных дорогах. Техническим результатом является уменьшение механических напряжений, вызванных образованием электрической дуги в областях контакта контакторов и опасности обгорания и приваривания. Предложен электрический контактор, содержащий статор и якорь, выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе при выполнении операции включения и/или выключения контактора и соединенный с контактной областью, соединенной в свою очередь по меньшей мере в одном из указанных положений с противоположной контактной областью для обеспечения возможности замыкания цепи. Якорь соединен с толкающим устройством, выполненным с возможностью поворота относительно якоря и по меньшей мере временного дополнительного толкания якоря при перемещении из первого положения во второе. Изобретение также относится к способу включения/выключения контактора, при котором перемещают якорь посредством включения и/или выключения статора, ускоряют поворот толкающего устройства, соединенного с якорем, и обеспечивают передачу по меньшей мере части кинетической энергии толкающего устройства якорю на этапе выполнения указанных операций, при которой область контакта, соединенная с якорем, замкнута с противоположной контактной областью или разомкнута с ней для обеспечения возможности движения якоря. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электрический контактор (1), в частности, для использования на железных дорогах, содержащий статор (2) и якорь (3), соединенный с контактной областью (4а, 4b) и выполненный с возможностью перемещения из первого положения во второе при выполнении операции включения или операции выключения контактора, причем контактная область (4а, 4b) по меньшей мере в одном из указанных положений соединена с противоположной контактной областью (5а, 5b) для замыкания электрической цепи, отличающийся тем, что якорь (3) выполнен с возможностью перемещения в аксиальном направлении якоря (3) из первого положения во второе во время выполнения операции включения или операции выключения и соединен с толкающим устройством (6), выполненным с возможностью поворота относительно якоря (3) и с возможностью по меньшей мере временного дополнительного толкания якоря (3) при перемещении из первого положения во второе.

2. Электрический контактор (1) по п. 1, отличающийся тем, что толкающее устройство (6) выполнено с возможностью приведения в движение якорем (3) на первом этапе выполнения операции включения или выключения и поддержки движения якоря (3) на втором этапе выполнения операции включения и выключения при замыкании или размыкании контактной области (4а, 4b) и противоположной контактной области (5а, 5b).

3. Электрический контактор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что толкающее устройство (6) содержит маховик (7).

4. Электрический контактор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что якорь (3) и толкающее устройство (6) соединены с помощью преобразовательного блока (16), выполненного с возможностью преобразования движения якоря (3) в поворотное движение толкающего устройства (6).

5. Электрический контактор по п. 4, отличающийся тем, что преобразовательный блок содержит геликоидальную передачу (27) с охватываемой и охватывающей резьбовыми частями (17, 20), одна из которых соединена с якорем (3), а другая соединена с толкающим устройством (6).

6. Электрический контактор по п. 5, отличающийся тем, что резьбовая часть (17, 20) преобразовательного блока (16), соединенная с толкающим устройством (6), расположена осесимметрично относительно корпуса (8) контактора (1).

7. Электрический контактор (1) по одному из пп. 5 и 6, отличающийся тем, что геликоидальная передача (27) преобразовательного блока (16) не выполнена самоблокирующейся.

8. Электрический контактор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что якорь (3) имеет упругое соединение с контактной областью (4а, 4b) с помощью пружинного элемента (10).

9. Электрический контактор (1) по п. 8, отличающийся тем, что пружинный элемент (10) сжат по меньшей мере в одном из первого или второго положений.

10. Электрический контактор (1) по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что якорь (3) соединен с толкающим устройством (6) посредством тяги (9) переключателя, при этом толкающее устройство (6) выполнено с возможностью поворота относительно тяги (9) переключателя.

11. Электрический контактор (1) по п. 10, отличающийся тем, что направление (25, 26) движения якоря (3) между первым и вторым положениями соответствует осевому направлению тяги (9) переключателя.

12. Способ переключения состояния электрического контактора (1), согласно которому:
а) перемещают якорь (3) в аксиальном направлении якоря (3) посредством приведения статора (2) в активное состояние или выведения его из активного состояния;
б) ускоряют поворот толкающего устройства (6), соединенного с якорем (3), и
с) обеспечивают возможность передачи по меньшей мере части кинетической энергии толкающего устройства (6) якорю (3) при выполнении операции включения или выключения, во время которой контактная область (4а, 4b), соединенная с якорем (3), замкнута с противоположной контактной областью (5а, 5b) или разомкнута с ней, для поддержки движения якоря.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что на этапе б) якорь передает кинетическую энергию толкающему устройству (6), а на этапе с) толкающее устройство (6) передает кинетическую энергию якорю.