УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМ РАЗМЫКАНИЕМ Российский патент 2016 года по МПК H01H1/56 

Область техники

Изобретение в целом относится к области электрического оборудования.

Предшествующий уровень техники

Если быть более точным, то изобретение относится к устройству электрического контакта, используемому, в частности, в выключающем контактном прерывателе-разъединителе и содержащему, по меньшей мере, один неподвижный контактный элемент, один подвижный контактный элемент, а также первую и вторую дорожки протекания тока, жесткие и подвижные относительно друг друга; причем подвижный контактный элемент перемещается относительно неподвижного контактного элемента между положением размыкания, препятствующим протеканию электрического тока по первой и второй дорожкам протекания тока, и положением контактного соединения, позволяющим электрическому току протекать по первой и второй дорожкам протекания тока; причем подвижный контактный элемент установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения; причем первая дорожка протекания тока жестко соединена с возможностью вращения вокруг оси вращения с подвижным контактным элементом, а первая и вторая дорожки протекания тока электрически соединены друг с другом с возможностью выдерживать, в случае протекания тока, электромагнитную силу, преобразованную вращением подвижного контактного элемента вокруг оси вращения в опорную силу этого подвижного контактного элемента на неподвижном контактном элементе; причем ось вращения установлена на держателе, подвижном относительно неподвижного контактного элемента, а подвижный контактный элемент перемещается между его положением размыкания и его положением контактного соединения путем перемещения держателя относительно неподвижного контактного элемента.

Устройство данного типа известно, в частности, из заявки на европейский патент EP 1879204.

Использование в таком устройстве электромагнитной силы, образуемой в результате протекания электрического тока, для увеличения усилия, с которым подвижный контактный элемент накладывается на неподвижно установленный контактный элемент, направлено на недопущение, в случае протекания электрического тока большой силы, сваривания неподвижного и подвижного контактных элементов друг с другом в результате воздействия чрезмерной температуры.

Действительно, чем слабее опорная сила подвижного контактного элемента на неподвижный контактный элемент, тем меньше поверхность протекания тока на границе контакта между этими двумя контактными элементами.

Кроме того, чем меньше эта поверхность протекания тока, тем больше электрическое сопротивление границы контакта между этими двумя контактными элементами и, таким образом, тем больше повышается температура этой границы контакта в случае протекания электрического тока.

Таким образом, возрастание опорной силы подвижного контактного элемента на неподвижный контактный элемент, возникающее за счет использования электромагнитной силы, образуемой собственно электрическим током, позволяет увеличить поверхность протекания этого тока на границе контакта между данными контактными элементами и уменьшить, таким образом, электрическое сопротивление этой границы контакта и ограничить в итоге высвобождение теплоты в результате эффекта Джоуля, которая является результатом протекания этого электрического тока, до величины, которая меньше величины, при которой существует опасность сваривания друг с другом неподвижного и подвижного контактных элементов.

Такая технология вместе с тем может обладать оптимальной эффективностью в том случае, если первая и вторая дорожки протекания тока, между которыми формируется электромагнитная сила, используемая для увеличения взаимной опорной силы неподвижного и подвижного контактных элементов, одновременно являются достаточно протяженными и расположены достаточно близко друг от друга.

Однако чем длиннее эти дорожки протекания тока и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньше расстояние, которое разделяет неподвижный контактный элемент от подвижного контактного элемента в положении размыкания.

Кроме того, такие последствия крайне нежелательны, поскольку изоляционное свойство устройства электрического контакта данного типа тем выше, чем больше расстояние, разделяющее неподвижный контактный элемент от подвижного контактного элемента в положении размыкания.

Краткое изложение существа изобретения

В этом контексте задачей изобретения является предложить устройство электрического контакта, которое, используя максимально эффективно электромагнитную силу, создаваемую в результате протекания тока, для увеличения взаимной опорной силы неподвижного и подвижного контактных элементов, обладает улучшенными изоляционными свойствами в положении размыкания подвижного контактного элемента.

Для этого устройство электрического контакта согласно изобретению, которое, кроме того, соответствует видовому определению, приводимому в вышеизложенной преамбуле, в основном отличается тем, что расстояние между дорожками протекания тока остается постоянным во время перемещения подвижного контактного элемента относительно неподвижного контактного элемента.

Предпочтительно, это устройство электрического контакта содержит корпус, к которому прикреплен неподвижный контактный элемент.

Согласно первому варианту первого способа возможной практической реализации, вторая дорожка протекания тока неподвижна относительно неподвижного контактного элемента, а держатель может быть установлен подвижным с возможностью вращения в корпусе.

Согласно второму варианту первого способа возможной практической реализации, вторая дорожка протекания тока неподвижна относительно неподвижного контактного элемента; причем держатель может быть установлен подвижным с возможностью совершения поступательных движений в корпусе.

Согласно второму варианту возможной практической реализации, предусмотрено, что устройство электрического контакта содержит первый и второй неподвижные контактные элементы, первый и второй подвижные контактные элементы и первый и второй жесткие каналы протекания тока, которые перемещаются относительно друг друга; причем первый и второй подвижные контактные элементы являются перемещаемыми, соответственно, относительно первого и второго неподвижных контактных элементов между положением размыкания, препятствующим протеканию электрического тока по первой и второй дорожкам протекания тока, и положением контактного соединения, позволяющим электрическому току протекать по первой и второй дорожкам протекания тока; причем первый и второй подвижные контактные элементы установлены с возможностью вращения вокруг соответствующих первой и второй осей вращения; причем первая и вторая дорожки протекания тока жестко соединены с возможностью вращения вокруг соответствующих первой и второй осей вращения, соответственно, с первым и вторым подвижными контактными элементами; причем первая и вторая дорожки протекания тока электрически соединены друг с другом в направлении, способном выдерживать в случае протекания тока электромагнитную силу, преобразуемую вращением первого и второго подвижных контактных элементов вокруг соответствующих первой и второй осей вращения в опорную силу первого и второго контактных элементов, соответственно, на первый и второй неподвижные контактные элементы; причем первая и вторая оси вращения установлены на одном и том же держателе, перемещающемся относительно каждого первого и второго неподвижных контактных элементов, и причем первый и второй подвижные контактные элементы одновременно перемещаются между их положением размыкания и их положением контактного соединения путем перемещения держателя относительно первого и второго неподвижных контактных элементов.

В этом случае держатель, предпочтительно, может быть установлен подвижным с возможностью совершать поступательные перемещения в корпусе.

Независимо от варианта практической реализации устройства электрического контакта оно содержит, предпочтительно, гибкую металлическую оплетку, электрически соединяющую первую и вторую дорожки протекания тока.

Кроме того, могло бы быть разумным предусмотреть, чтобы первая и вторая дорожки протекания тока были электрически соединены друг с другом для протекания по ним в обратном направлении того же электрического тока и чтобы в положении контактного соединения подвижного контактного элемента или каждого подвижного контактного элемента эти первая и вторая дорожки протекания тока были по существу параллельны друг другу.

Краткое описание чертежей

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

- фиг. 1 изображает принципиальную схему известного устройства электрического контакта, содержащего единственный подвижный контакт, изображенный в положении размыкания;

- фиг. 2 изображает принципиальную схему, показанную в схематичном виде, устройства электрического контакта, представленного на фиг. 1, единственный подвижный контактный элемент которого изображен в положении контактного соединения;

- фиг. 3 изображает принципиальную схему устройства электрического контакта, согласно первому варианту осуществления первой возможной практической реализации изобретения, содержащего единственный подвижный контакт, представленный в положении размыкания;

- фиг. 4 изображает принципиальную схему устройства электрического контакта, изображенного на фиг. 3, единственный подвижный контактный элемент которого представлен в положении контактного соединения;

- фиг. 5 изображает принципиальную схему устройства электрического контакта, согласно второй возможной практической реализации изобретения, содержащего два подвижных контакта, представленных в положении размыкания;

- фиг. 6 изображает принципиальную схему устройства электрического контакта, изображенного на фиг. 5, два подвижных контакта которого представлены в положении контактного соединения;

- фиг. 7 изображает вид устройства электрического контакта, согласно второму варианту осуществления первой возможной практической реализации изобретения, единственный подвижный контактный элемент которого представлен в положении размыкания;

- фиг. 8 изображает вид устройства электрического контакта, показанного на фиг. 7, единственный подвижный контактный элемент которого представлен в положении контактного соединения;

- фиг. 9 изображает вид устройства электрического контакта, согласно второй возможной практической реализации изобретения, два подвижных контакта которого представлены в положении размыкания;

- фиг. 10 изображает вид устройства электрического контакта, показанного на фиг. 9, два подвижных контакта которого представлены в положении контактного соединения.

Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Как сообщалось ранее, изобретение относится к устройству электрического контакта, в частности, используемого в выключающем контактном прерывателе-разъединителе.

Известное устройство, относящееся к типу, на который направлено изобретение с целью улучшения свойств разъединения, изображено на фиг. 1 и 2.

Такое устройство содержит неподвижный контактный элемент 1, подвижный контактный элемент 2 и две дорожки 31 и 32 протекания тока.

Дорожки 31 и 32 протекания тока, которые установлены таким образом, что они подвижны относительно друг друга, являются жесткими, т.е. они не способны испытывать значительные деформации в процессе нормального применения, которым они подвергаются, в том числе в рамках настоящего изобретения.

Как правило, эти дорожки 31 и 32 протекания тока выполнены в виде жестких металлических проводников, например, из меди.

Подвижный контактный элемент 2 перемещается относительно неподвижного контактного элемента 1 между положением размыкания, которое можно увидеть на фиг. 1 и которое препятствует протеканию электрического тока по дорожкам 31 и 32 протекания тока, и положением контактного соединения, которое можно увидеть на фиг. 2 и которое позволяет электрическому току протекать по этим дорожкам 31 и 32 протекания тока.

Движение подвижного контактного элемента 2 между его положением размыкания и его положением контактного соединения достигается в известном устройстве электрического контакта путем установки одновременно этого подвижного контактного элемента 2 и дорожки 31 протекания тока с возможностью вращения вокруг оси вращения X; причем этот подвижный контактный элемент 2 и эта дорожка 31 протекания тока жестко соединены друг с другом для совершения одних и тех же вращательных движений одновременно.

Кроме того, дорожки 31 и 32 протекания тока электрически соединены друг с другом последовательно, например, посредством гибкой металлической оплетки 6 таким образом, чтобы через них мог проходить один и тот же ток, когда подвижный контактный элемент 2 находится в контакте с неподвижным контактным элементом 1.

Как это разъяснено в вышеупомянутом патенте EP 1879204, оплетка 6 соединяет дорожки 31 и 32 протекания тока таким образом, что эти дорожки протекания тока принимают (в случае протекания тока) электромагнитную силу, соответствующую паре сил, воздействующей (относительно оси вращения X) на дорожку 31 протекания тока, и передают на подвижный контактный элемент 2 в виде опорной силы данного подвижного контактного элемента 2 на неподвижный контактный элемент 1.

Как это показывает одновременное изучение фиг. 1 и 2, чем длиннее и ближе расположены друг к другу дорожки 31 и 32 протекания тока, тем меньше максимальное расстояние между неподвижным 1 и подвижным 2 контактными элементами, тем большая возникает опасность того, что в случае повышенного электрического напряжения устройство электрического контакта будет вести себя как разрядник и более не будет выполнять свою функцию прерывателя в том техническом решении, которое изображено на фиг. 1.

Для устранения этой проблемы в изобретении предлагается, в частности, в первой практической реализации, показанной на фиг. 3, 4, 7 и 8, установить ось вращения X подвижного контактного элемента 2 на держателе 41, подвижном относительно неподвижного контактного элемента 1, и осуществлять перемещение подвижного контактного элемента 2 между его положением размыкания и его положением контактного соединения, перемещая держатель 41 относительно неподвижного контактного элемента 1.

Как это показывает сравнение фиг. 1 и 3, с одной стороны, и фиг. 2 и 4, с другой стороны, изобретение позволяет приблизить дорожки 31 и 32 протекания тока друг к другу, не уменьшая при этом просвет между подвижным контактным элементом 2 и неподвижным контактным элементом 1, или, что является эквивалентным, увеличить этот просвет, сохраняя то же расстояние между дорожками 31 и 32 протекания тока.

Согласно первому варианту первого способа практической реализации, изображенному на фиг. 3 и 4, дорожка 32 протекания тока является, предпочтительно, неподвижной относительно неподвижного контактного элемента 1, а держатель 41 может совершать поступательные перемещения в корпусе; причем это движение показано двойной стрелкой, изображенной на фиг.3, между положением, соответствующим положению размыкания тока подвижного контакта, и положением, соответствующим положению протекания тока подвижного контакта.

В целом устройство электрического контакта содержит (фиг. 7 и 8) корпус 5, к которому прикреплен неподвижный контактный элемент 1 таким образом, что держатель 41 может быть подвижно установлен в этом корпусе 5.

Согласно второму варианту осуществления первой практической реализации, изображенному на фиг. 7 и 8, устройство электрического контакта содержит только один подвижный контактный элемент 2.

В этом случае дорожка 32 протекания тока является, предпочтительно, неподвижной относительно неподвижного контактного элемента 1, а держатель 41, например, может быть установлен подвижным с возможностью вращения в корпусе 5 вокруг оси 410.

На фиг. 9 и 10 изображена вторая возможная практическая реализация изобретения, согласно которой устройство электрического контакта содержит два подвижных контактных элемента 21 и 22; причем принцип функционирования этого второго способа практической реализации изображен на фиг. 5 и 6.

Кроме этих двух подвижных контактных элементов 21 и 22, устройство, согласно данной второй практической реализации, содержит два неподвижных контактных элемента 11 и 12 и, согласно первой практической реализации, две дорожки 31 и 32 протекания тока, являющиеся жесткими и подвижными относительно друг друга.

Подвижные контактные элементы 21 и 22 перемещаются соответствующим образом относительно неподвижных контактных элементов 11 и 12, между положением размыкания (фиг. 5 и 9), препятствуя протеканию электрического тока по дорожкам 31 и 32 протекания тока, и положением контактного соединения (фиг. 6 и 10), обеспечивая протекание электрического тока в этих дорожках 31 и 32 протекания тока.

Как и согласно первому способу практической реализации, и подвижный контактный элемент 21, и дорожка 31 протекания тока установлены с возможностью вращения вокруг одной и той же оси вращения X1 и жестко соединены друг с другом таким образом, чтобы они всегда испытывали одни и те же вращательные движения в одно и то же время.

Аналогичным образом и симметрично подвижный контактный элемент 22 и дорожка 32 протекания тока установлены с возможностью вращения вокруг одной и той же оси вращения X2 и жестко соединены друг с другом таким образом, чтобы они всегда испытывали одни и те же вращательные движения в одно и то же время.

Как и согласно первой практической реализации, дорожки 31 и 32 протекания тока электрически соединены друг с другом, например, посредством гибкой металлической оплетки 6 таким образом, чтобы они испытывали в случае протекания тока электромагнитную силу, которая преобразуется вращением вокруг осей вращения, соответственно, X1 и X2 этих дорожек протекания тока и подвижных контактных элементов 21 и 22, с которыми они соответственно соединены, в опорную силу каждого из этих подвижных контактных элементов 21 и 22 на неподвижном контактном элементе 11 или 12, которому он соответствует.

Согласно данной практической реализации, оси вращения X1 и X2 установлены на одном и том же держателе 42, подвижном относительно каждого из неподвижных контактных элементов 11 и 12.

Подвижные контактные элементы 21 и 22, таким образом, могут одновременно перемещаться между их положением размыкания и их положением контактного соединения путем перемещения держателя 42 относительно неподвижных контактных элементов 11 и 12.

На практике и как это показано на фиг. 9 и 10, оси вращения X1 и X2 могут быть соосными.

Как правило, когда устройство электрического контакта содержит корпус 5, к которому прикреплены неподвижные контактные элементы 11 и 12, держатель 42 установлен подвижным в корпусе 5, предпочтительно, совершая поступательные движения, согласно данной второй практической реализации.

Согласно каждой из этих двух практических реализаций, изображенных на фиг. 8 и 10, дорожки 31 и 32 протекания тока по существу параллельны друг другу в конструкции, согласно которой каждый подвижный контактный элемент находится в контакте с соответствующим неподвижным контактным элементом.

Кроме того, согласно каждому из этих двух способов практической реализации, дорожки 31 и 32 протекания тока электрически соединены друг с другом для обеспечения протекания по ним в противоположном направлении одного и того же электрического тока таким образом, чтобы на них воздействовала электромагнитная сила, которая их отталкивает друг от друга.

Данная электромагнитная отталкивающая сила, воздействующая на дорожки 31 и 32 протекания тока, заставляет поворачиваться каждый подвижный контактный элемент 2, 21 или 22 вокруг его оси вращения X, X1 или X2 и накладывает его на неподвижный контактный элемент, соответственно, 1, 11 или 12.

Устройство электрического контакта содержит неподвижный контакт (1), контакт (2), перемещающийся между положением контактного соединения и положением размыкания, и две дорожки (31, 32) протекания тока, жестких и подвижных относительно друг друга. Подвижный контакт установлен вместе с одной из дорожек (31) протекания тока с возможностью вращения вокруг оси вращения (Х) таким образом, что в положении контактного соединения подвижного контакта электрический ток, протекающий по дорожкам протекания тока, создает между этими дорожками электромагнитную силу, преобразованную в опорную силу этого подвижного контакта на неподвижном контакте. Согласно изобретению ось вращения (Х) установлена на держателе (41), подвижном относительно неподвижного контакта (1), а подвижный контакт (2) перемещается между его положением размыкания и его положением контактного соединения путем перемещения держателя (41) относительно неподвижного контакта (1). При этом расстояние между дорожками (31, 32) протекания тока остается постоянным во время перемещения подвижного контактного элемента (2) относительно неподвижного контактного элемента (1). Технический результат - улучшение изоляционных свойств устройства в положении размыкания подвижного контактного элемента. 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство электрического контакта, в частности, используемое в выключающем контактном прерывателе-разъединителе и содержащее, по меньшей мере, один неподвижный контактный элемент (1), один подвижный контактный элемент (2) и первую и вторую дорожки (31, 32) протекания тока, жесткие и подвижные относительно друг друга; причем подвижный контактный элемент (2) перемещается относительно неподвижного контактного элемента (1) между положением размыкания, препятствующим протеканию электрического тока по первой и второй дорожкам (31, 32) протекания тока, и положением контактного соединения, обеспечивающим протекание электрического тока по первой и второй дорожкам (31, 32) протекания тока; причем подвижный контактный элемент (2) установлен вращающимся вокруг оси вращения (X); причем первая дорожка (31) протекания тока жестко соединена с подвижным контактным элементом (2) с возможностью вращения вокруг оси вращения (X), а первая и вторая дорожки (31, 32) протекания тока электрически соединены друг с другом с возможностью выдерживать в случае протекания тока электромагнитную силу, преобразованную вращением подвижного контактного элемента (2) вокруг оси вращения (X) в опорную силу этого подвижного контактного элемента (2) на неподвижном контактном элементе (1); причем ось вращения (X) установлена на держателе (41), подвижном относительно неподвижно установленного контактного элемента (1), а подвижный контактный элемент (2) перемещается между его положением размыкания и его контактным положением путем перемещения держателя (41) относительно неподвижного контактного элемента (1), при этом устройство отличается тем, что расстояние между дорожками (31, 32) протекания тока остается постоянным во время перемещения подвижного контактного элемента (2) относительно неподвижного контактного элемента (1).

2. Устройство электрического контакта по п.1, отличающееся тем, что оно содержит корпус (5), к которому прикреплен неподвижный контактный элемент (1).

3. Устройство электрического контакта по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая дорожка (32) протекания тока зафиксирована относительно неподвижного контактного элемента (1).

4. Устройство электрического контакта по п.2, отличающееся тем, что держатель (41) установлен подвижным с возможностью вращения в корпусе (5).

5. Устройство электрического контакта по п.2, отличающееся тем, что держатель (41) установлен подвижным с возможностью совершения поступательных движений в корпусе (5).

6. Устройство электрического контакта по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит гибкую металлическую оплетку (6), электрически соединенную с первой и второй дорожками (31, 32) протекания тока.

7. Устройство электрического контакта по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая и вторая дорожки (31, 32) протекания тока электрически соединены друг с другом для обеспечения протекания в противоположном направлении одного и того же электрического тока, а также тем, что в положении контактного соединения подвижного контактного элемента (2) эти первая и вторая дорожки (31, 32) протекания тока, по существу, параллельны друг другу.