Вакуумный контактор Российский патент 2023 года по МПК H01H33/666 

Изобретение относится к низковольтным и высоковольтным электрическим управляющим приспособлениям, в частности к вакуумным контакторам, и может найти применение в электрических цепях для дистанционного управления электрическими приводами и сетями.

Известен вакуумный контактор, содержащий изоляционный корпус, по крайней мере одну вакуумную дугогасительную камеру, электромагнитный привод, отключающую пружину, шарнирное соединение и изоляционный поворотный рычаг с установленной на нем пластиной с отверстием для прохода стержня , подвижного токоввода камеры, при этом на нижнем конце стержня закреплен упор, в котором зафиксирован один конец пружины поджатия, отличающийся тем, что другой конец пружины поджатия упирается в нижнюю поверхность пластины, а шарнирное соединение расположено в пространстве между подвижным токовводом и поворотным рычагом, причем отверстие в пластине и шарнирное соединение обеспечивают свободное перемещение стержня вдоль его оси (RU 2273072 С1, H01H 33/62, 27.03.2006 г.).

Наиболее близким аналогом по конструкции является вакуумный контактор, содержащий преимущественно три вакуумные дугогасительные камеры, электромагниты, изоляционный корпус, станину, изоляционный рычаг с якорем электромагнита, ось рычага, ярмо, отключающую пружину, ограничитель хода рычага, блок вспомогательных контактов, отличающийся тем, что отключающая пружина одним концом установлена на ярме посредством регулировочного болта и шайбы, а другим концом закреплена на пробке-изоляторе, установленном в отверстия, выполненные в якоре и рычаге, и упирающимся в изоляционную перегородку корпуса (RU 143543 U1, H01H 33/666, 27.07.2014 г.).

Общим недостатком данных технических решений является низкая механическая прочность корпуса контактора, и как следствие, срок службы не более 2 000 000 циклов включений-отключений.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание вакуумного контактора, не имеющего указанного недостатка известного уровня техники и обеспечивающего возможность создания разнообразных схем управления другими устройствами за счет установки дополнительных блок-контактов с функцией замыкания-размыкания дополнительных контактов.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение механической прочности контактора, а, следовательно, срока службы, что обеспечивает механическую стойкость до 10 000 000 циклов включений-отключений и более, а также повышение удобства монтажа/демонтажа за счет безопасного и удобного подъема и установки контактора.

Технический результат изобретения достигается тем, что вакуумный контактор, содержащий изоляционный корпус, в котором расположены по меньшей мере одна вакуумная дугогасительная камера, электромагнитный привод, состоящий из электромагнитных катушек, изоляционный поворотный рычаг с установленной на нем пластиной, ось рычага и возвратная пружина с направляющим стержнем, согласно изобретению содержит замыкающие-размыкающие контакты, выполненные с возможностью приведения в действие изоляционным поворотным рычагом с установленной на нем пластиной под действием электромагнитного привода, закрепленную на изоляционном корпусе металлическую пластину с полусферическими направляющими, выполняющими функцию полозьев, в которых установлены ручки для монтажа и демонтажа, и блок управления, включающий выпрямитель, выполненный с возможностью преобразования переменного тока на входе в постоянный ток на выходе, регулятор, выполненный с возможностью преобразования поступающего напряжения с выпрямителя в напряжение для управления электромагнитным приводом, и схему управления, при этом стенки изоляционного корпуса выполнены из полиэфирной композиции 3D-печатью, наполненной волокном из Е-стекла или D-стекла, толщиной, обеспечивающей механическую стойкость до 10000000 циклов включений-отключений.

Кроме того, стенки изоляционного корпуса выполнены толщиной, преимущественно 3-12 мм, в зависимости от технических условий эксплуатации и, соответственно, используемого материала.

Кроме того, в качестве полиэфирной композиции использован акрилонитрил-бутадиен-стирол или полиамид РА с наполнением стекловолокном или полиэфиркетоны (PEK) различного химического строения.

Кроме того, в качестве акрилонитрил-бутадиен-стирол использован АБС-пластик.

Кроме того, в качестве PEK использованы полиэфирэфиркетон РЕЕК или полиэфиркетонкетон РЕКК или полиэфиркетонэфиркетонкетон РЕКЕКК.

Кроме того, PEK использованы с добавкой армирующего волокна.

Кроме того, в качестве полиамида использованы РА6 или РА 66 или РА 610, или Р11, или РА 12.

Кроме того, в качестве стекловолокна использовано E-стекло на основе SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO, или D-стекло, на основе SiO₂-B₂O₃-R₂O.

Кроме того, основа SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO Е-стекла использована с добавкой B₂O₃.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 представлен общий вид вакуумного контактора.

На фиг. 2 представлен вид сзади вакуумного контактора.

На фиг. 3 представлен вакуумный контактор в разобранном виде.

На фиг. 4 представлена схема управления вакуумным контактором.

Перечень позиций: 1 - изоляционный корпус, 2 - вакуумные дугогасительные камеры, 3 - электромагнитный привод, состоящий из электромагнитных катушек, 4 - возвратная пружина с направляющим стержнем, 5 - изоляционный поворотный рычаг с установленной на нем пластиной (крышка-рычаг), 6 - токоподводящие - токоотводящие контакты, 7 - ручки, 8 - металлическая пластина, 9 - замыкающие-размыкающие контакты, 10 - полусферические направляющие.

Вакуумный контактор, приведенный на фиг. 1-3, содержит изоляционный корпус 1, по меньшей мере одну вакуумную дугогасительную камеру 2, электромагнитный привод 3, шарнирное соединение и изоляционный поворотный рычаг 5 с якорем и установленной на нем пластиной, ось рычага, возвратную 4 пружину с направляющим стержнем. Также содержит замыкающие-размыкающие контакты 9, приводимые в действие изоляционным поворотным рычагом 5 с установленной на нем пластиной, под действием электромагнитного привода 3. Электромагнитный привод 3 состоит из электромагнитных катушек. Вакуумный контактор содержит закрепленную на изоляционном корпусе 1 металлическую пластину 8 с полусферическими направляющими 10, выполняющими функцию полозьев, в которых установлены ручки 7 для монтажа и демонтажа. Указанная конструкция направляющих 10 с ручками 7 на металлической пластине 8 предназначена для более удобной установки контактора и его замены в готовом большом изделии. Металлическая пластина 8 с полусферическими направляющими 10 крепится к корпусу контактора шурупами.

Стенки изоляционного корпуса выполнены из полиэфирной смолы 3D-печатью, наполненной волокном из Е и D-стекла, толщиной 8-12мм.

Все конструктивные части изолированного корпуса 1 представляют собой изделия, напечатанные методом 3D-печати, из полиэфирной композиции, наполненные стекловолокном с высокими диэлектрическими характеристиками, например, из E-стекла (E-glass) на основе SiO2-Al2O3-CaO-MgO с добавкой или без B2O3 или из D-стекла (D-glass), на основе системы SiO2-B2O3-R2O, что обеспечивает механическую износостойкость до 10 000 000 циклов.

В зависимости от требования условий эксплуатации, в качестве полиэфирной основы применяются (по возрастанию стоимости): акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС-пластик/ABS-plastic), полиамид (РА - нейлон, например, РА6, либо полиамиды РА 66, РА 610, РА 11, РА12 с более высоким пределом прочности при растяжении и сжатии, улучшенной износостойкостью), полиэфиркетоны (PEK) различного химического строения.

Степень наполнения основы стекловолокном, различного класса составляет от 4 до 60%, известны торговые марки таких компаундов: AQUAMID 66 G30, VERTON RV00 AES, SILAMID 13.01 ESV30, SCHULAMID 6 GF35, ZYTEL 70 G30, HSL BK039B, DURAMID TH7G12.0 S 9207, ПА СВ30-ЭМ-1, ПА 66-КС.

При этом стенки изоляционного корпуса 1 выполнены толщиной, преимущественно 3-12 мм в зависимости от технических условий эксплуатации и используемого материала.

При этом, если изготавливать стенки корпуса толщиной менее 3 мм, то теряются свойства механической прочности, либо требуется применение материала значительно более высокой стоимости и более сложных условий изготовления и оборудования, увеличение толщины более 12 мм не приводит к существенному увеличению механической прочности корпуса, однако увеличивается общий вес изделия, перерасход материалов на его изготовление и, как следствие, увеличивается себестоимость.

Контактор также содержит блок управления, содержащий выпрямитель и регулятор. Блок управления контактором (БУК) должен обеспечивать режимы работы электромагнитного привода вакуумного контактора, такие как, режим форсировки от момента включения до момента полного замыкания магнитной системы и режим сброса мощности.

В состав БУК входят следующие функциональные блоки:

- выпрямитель, который преобразует переменный ток на входе в постоянный ток на выходе;

- регулятор, который преобразует поступающее напряжение с выпрямителя в напряжение с необходимыми параметрами для управления магнитной системой контактора;

- схема управления (фиг.4) выполняет функции управления БУК во всех режимах работы.

БУК обеспечивает следующие режимы работы магнитной системы контактора:

- режим форсажа, на катушки электромагнитов подается выпрямленное, не регулируемое сетевое напряжение;

- режим удержания, на катушки подается напряжение удержания (ток удержания);

- режим ограничения минимального напряжения, при входном напряжении меньше минимально необходимого с катушек магнитной системы снимается напряжение удержания (отключение контактора).

Работа контактора

Принцип работы контактора основан на гашении в вакууме электрической дуги, возникающей при размыкании контактов. Благодаря высокой электрической прочности вакуумного промежутка и отсутствия среды, поддерживающей горение дуги, электрическая дуга распадается и гаснет.

Вакуумный контактор состоит из корпуса 1, вакуумных дугогасительных камер 2, крышки-рычага 5, электромагнитных катушек 3, токоподводящих - токовыводящих контактов 6, крепежных элементов, панели управления (фиг. 4), замыкающих-размыкающих контактов 9.

Каждая вакуумная дугогасительная камера 2 неподвижно закреплена на изоляционном корпусе контактора 1 с токоподводящим контактом при помощи болтового соединения (фиг. 3).

Второй контакт камеры 2 своим штоком связан с токовыводящим контактом 6 гибкой связью при помощи шпильки/болта и гайки. Рычаг - крышка 5 закреплен в изоляционном корпусе 1 с помощью оси, изоляционный поворотный рычаг 5 свободно вращается относительно изоляционного корпуса 1.

Вакуумный контактор осуществляет операции включения - отключения приемников электрической энергии в режимах нормальных и редких коммутаций.

Включение контактора осуществляется при подаче напряжения через блок управления со схемой на фиг. 4 на включающие катушки электромагнита 3. При этом рычаг - крышка 5 с помощью закрепленной на ней через диэлектрические шайбы пластиной притягивается к сердечникам электромагнитных катушек и переводит рычаг во включенное положение.

Крышка - рычаг 5 через направляющий шток с возвратной пружиной 7, перемещается вниз, контакты камеры замыкаются, при этом происходит замыкание - размыкание электрических цепей через замыкающие-размыкающие контакты 9 в соответствии с требуемой электрической схемой управления другими устройствами.

Изобретение относится к низковольтным и высоковольтным электрическим управляющим приспособлениям, в частности к вакуумным контакторам. Технический результат заключается в повышении механической прочности контактора, а следовательно, срока службы, а также повышение удобства монтажа/демонтажа. Вакуумный контактор содержит изоляционный корпус, в котором расположены по меньшей мере одна вакуумная дугогасительная камера, электромагнитный привод, состоящий из электромагнитных катушек, изоляционный поворотный рычаг с установленной на нем пластиной, ось рычага и возвратная пружина с направляющим стержнем. Также содержит замыкающие-размыкающие контакты, выполненные с возможностью приведения в действие изоляционным поворотным рычагом с установленной на нем пластиной под действием электромагнитного привода, закрепленную на изоляционном корпусе металлическую пластину с полусферическими направляющими, выполняющими функцию полозьев, в которых установлены ручки для монтажа и демонтажа, и блок управления, включающий выпрямитель, выполненный с возможностью преобразования переменного тока на входе в постоянный ток на выходе, регулятор, выполненный с возможностью преобразования поступающего напряжения с выпрямителя в напряжение для управления электромагнитным приводом, и схему управления, при этом стенки изоляционного корпуса выполнены из полиэфирной композиции 3D-печатью, наполненной волокном из Е-стекла или D-стекла, при этом толщина стенок изоляционного корпуса составляет 3-12 мм, а степень наполнения полиэфирной композиции стекловолокном составляет от 4 до 60%, что обеспечивает механическую стойкость до 10000000 рабочих циклов. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вакуумный контактор, содержащий изоляционный корпус, в котором расположены по меньшей мере одна вакуумная дугогасительная камера, электромагнитный привод, состоящий из электромагнитных катушек, изоляционный поворотный рычаг с установленной на нем пластиной, ось рычага и возвратная пружина с направляющим стержнем, отличающийся тем, что содержит замыкающие-размыкающие контакты, выполненные с возможностью приведения в действие изоляционным поворотным рычагом с установленной на нем пластиной под действием электромагнитного привода, закрепленную на изоляционном корпусе металлическую пластину с полусферическими направляющими, выполняющими функцию полозьев, в которых установлены ручки для монтажа и демонтажа, и блок управления, включающий выпрямитель, выполненный с возможностью преобразования переменного тока на входе в постоянный ток на выходе, регулятор, выполненный с возможностью преобразования поступающего напряжения с выпрямителя в напряжение для управления электромагнитным приводом, и схему управления, при этом стенки изоляционного корпуса выполнены из полиэфирной композиции 3D-печатью, наполненной волокном из Е-стекла или D-стекла, при этом толщина стенок изоляционного корпуса составляет 3-12 мм, а степень наполнения полиэфирной композиции стекловолокном составляет от 4 до 60%.

2. Контактор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве основы полиэфирной композиции использован акрилонитрил-бутадиен-стирол или полиамид РА с наполнением стекловолокном или полиэфиркетоны (PEK) различного химического строения.

3. Контактор по п. 2, отличающийся тем, что в качестве акрилонитрил-бутадиен-стирол использован АБС-пластик.

4. Контактор по п. 2, отличающийся тем, что в качестве PEK использованы полиэфирэфиркетон РЕЕК или полиэфиркетонкетон РЕКК или полиэфиркетонэфиркетонкетон РЕКЕКК.

5. Контактор по п. 2, отличающийся тем, что PEK использованы с добавкой армирующего волокна.

6. Контактор по п. 2, отличающийся тем, что в качестве полиамида использованы РА6 или РА 66 или РА 610, или РА11, или РА 12.

7. Контактор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве стекловолокна использовано E-стекло на основе SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO или D-стекло на основе SiO₂-B₂O₃-R₂O.

8. Контактор по п. 7, отличающийся тем, что основа SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO Е-стекла использована с добавкой B₂O₃.