Вертикальное контактное устройство для быстродействующей коммутации Советский патент 1986 года по МПК H01H33/662 

Изобретение относится к области электро- техники, конкретнее к быстродействующим коммутаторам для высокочастотных электрических цепей.

Цель изобретения - повышение надежности за счет достижения малого постоянного контактного сопротивления и улучшение теплоотвода..

На фиг. 1 и 2 показано устройство, разрез; на фиг. 3 - то же, вид снизу; иа фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3; -на фнг. 5- устройство, вид снизу; на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5.

Вертикальное контактное устройство (фиг. 1) содержит верхний и нижний токо- проводящие 1 и 2 с выводами, изоляционный корпус 3, подвижный контактный узел 4, верхний контактный узел 5 с рабочей

контактной группой б и. нижний контактный узел 7.

Верхний и нижний контактные узлы 5 и 7 имеют расположенные по кольцу контактные поверхности.

Корпус 3 изготовлен из изоляционного материала (например стеклоэпоксидный компаунд) в виде цилиндрической трубы и расположен между верхним и нижним фланца- . ми 1 и 2 так, что имеет с ними общую вертикальную ось симметрии. Внутри корпуса помещены верхний контактный узел 5 и нижний контактный узел 7 так, что они имеют жестко фиксированное положение относительно нижнего фл;анца, электрически связаны соответственно с верхним и нижним фланцами I и 2, а их контактные поверхности обращены вниз.

Между изоляционным корпусом 3 и кон- тактными группами установлен изоляционный каркас 8 и соединительная контактная группа 9, расположенная на верхнем фланце 1.

В нижний контактный узел 7 введена теплоотводная контактная группа Ю и вторая рабочая контактная группа П.

Каркас 8 (выполнен из стеклоэпоксидного компаунда) в виде цилиндрической трубы с окнами размещен внутри корпуса 3 соосно с ним и механически жестко связан с нижним фланцем 2 и верхним контактным узлом 5. Кроме первой и второй рабочих контактных грулп 6 и 11 верхний и нижний контактные узлы 5 и 7 содержат держатели 12 и 13 и электростатические экраны 14 и 15.

Держатели 12 и 13 выполнены в виде цилиндрической трубы (например, из крас- . ной меди) и закреплены внутри каркаса 8, например, при помощи разъемного винтового соединения, соосно с ним и друг с другом, а к нижней части держателя 12 и верхней части держателя 13 крепятся экраны 14 и 15, а также первая и вторая контактные группы 6 и И таким образом, что поверхности экранов 14 и 15 обращены навстречу друг другу и разнесены друг от друга на расстояние, обеспечивающее достатоную электрическую прочность промежутка между ними.

Держатель 13 имеет окна, через которые обеспечен доступ к элементам второй контактной группы П. Входящие в состав верхнего и нижнего контактных узлов 5 и 7 (фиг. 1) соответственно первая и вторая рабочие контактные группы 6 и II содержат (фиг. 3-6) контактодержатели 16 и 17с размещенными равномерно по окружности подпружиненными контактами (количество по- следиих определяется токовой нагрузкой и требованиями к величине сопротивления контактного перехода).

Контактодержатели 16 и 17 изготовлены из электропроводного материала (например,

из красной .меди) в форме диска и кольца с отверстиями, расположенными равномерно по окружности так, что радиус этой окружности на диске меньще внутреннего радиуса кольца,

.Каждый из расположенных на контакто- держателях 16 и 17 подпружиненных контактов состоит из пластины 18 (изготовленной, например, из набора медной фольги и бериллиевой бронзы) полусферического контакта 19 (или 20) пластинчатой пружины 21 с одним отверстием внизу и двумя отверстиями вверху. Полусферические контакты 19 и 20 выполнены, например из красной меди, в форме цилиндра с шаровым сегментом на одном конце и выступом 22 на другом конце, при этом форма и размеры

ceчeн JЯ выступа соответствуют форме и размерам на нижнем конце пластинчатой пружины 21. Полусферический контакт 19 отличается от полусферического контакта 20 высотой цилиндра, с разницей размеров (20-30)%.

Пластина 18 имеет на одном конце от- верстия для крепления полусферического контакта 19 (или 20). В отверстие пружины 21 входит выступ 22 одного из полусферических контактов, а в отверстия на ее втором конце продеты обращенные вниз выступы 23 втулок 24, закрепленных на стойке 25 первой контактной группы 6 и стойке 26 второй контактной группы И.

Количество втулок 24 в составе каждой контактной группы по крайней мере вдвое

больще количества полусферических контактов в cocTaiee этой контактной группы. Стойка 26 нижней контактной группы выполнена в виде фланца, внутренний диаметр которого равен внутреннему диаметру кольца контактодержателя 17. Неподвижные контактные узлы 5 и 7-закреплены внутри изоляционного карк аса 8 так, что контактная noBepXHOctb верхнего контактного узла расположена выще . контактной поверхности нижнего контактного узла.

Подвижный контактный узел 4 помещен

внутри держателя 13 нижнего контактного узла и выполнен в виде опрокинутого стакана с отбортовкой, причем обращенные вверх поверхности дна и борта стакана и обраЩен

пая вниз поверхность борта являются соответственно первой и второй контактными noBepXHocfflMH 27 и 28 и теплоотводной поверхностью 29 подвижного контактного узла. Первая и вторая контактные поверхности 27 и 28 подвижного контактлого узла 4 параллельны и находятся друг от друга на расстоянии, обеспечивающем в верхнем положении подвижного контактного узла 4 соединение с контактными поверхностями верхнего и нижнего контактных узлов 5 и 7, а в нижнем положении- соединение под: виж«ого контактного узла (его теплоотвод- ной поверхности 29) с теплоотводной контактной группой 10 {фиг. 1).

Теплоотводная контактная группа состоит из контактодержателя 30 и закрепленных Иа нем равномерно по окружности подпру- жийенных контактов (количество последнитс определяется массой подвижного контактного узла 4, величиной пропускаемого тока, частотой коммутации). Контактодержатель 30 выполнен в форме кольца, внешний диаметр которого равен внутреннему диаметру держателя 13 нижнего контактного узла. Каждый из подпружиненных контактов состоит из пружины 31 с полусферическим контактом 32 на одном, направленном к цент- ру контактодержателя, конце, другие KOtmbi пружин 31 закреплены на контактодержа- теле 30 равномерно по окружности, таким образом, что пружиной 31 контакты 32 прижаты к теплоотводной поверхности 29 подвижного контактного узла 4 (находящегося в нижнем положении). Пружина 31 выполнена из набора медной фольги и бериллие- вой бронзы.

Соединительная контактная группа 9 (фиг. 1) состоит из контактодержателя 33 (фиг. 2) и расположенных на нем равномерно по окружности подпружиненных соединительных контактов, каждый из которых содержит пластинчатую пружину 34 с полусферическим контактом 35 на одном ее конце, при -этом вторые концы пружин закреплены на контактодёржателе 33 так, что контактные поверхности полусферических контактов 35 прижаты пластинчатыми пружинами 34 к внешней поверхности держателя 12.

Продольная и радиальная изоляции уст- ройства могут быть вакуумной, элигазоврй и воздущной и др.

Устройство работает следующим образом. Приводной механизм перемещает вверх (фиг: 1) подвижный контактный узел 4 до положения «Замкнуто (пунктирные линии) при этом контактные поверхности 27 и 28 подвижного, контрактного узла не соприкасаются с контактными поверхностями первой и второй контактных групп 6 и 11, входящих в состав верхнего и нижнего неподвижных контактных узлов 5 и 7. При дальнейшем перемещении контактного узла 4 вверх происходит касание его контактных поверхностей 27 и 28 сначала с «удлиненными полусферическими контактами 20 (фиг. 3, 4 и

Ю

JQ 25 30

5

5

0

0

5

фиг. 5, 6) первой и. второй рабочих контактных групп. Полусферические KOFiTdKTbi 20 благодаря креплению на гибких пластинах 18 перемещаются вверх, преодолевая сопротивление пластинчатой пружины 21, что замедляет движение подвижного контактного узла 4 и обеспечивает соприкосновение егб с «короткими контактами при меньшей скорости. Одновременно с перемещением вверх полусферические контакты 19 и 20 осуществляют небольшое вращательное движение, которое способствует притиранию их контактной поверхности к контактном поверхностям 27 и 28 подвижного контактного узла 4, что вместе с прижимающим действием пластинчатых пружин 21 обеспечивают при достижении подвижным контактным узлом 4 крайнего верхнего положения (на фиг. 2 -- пунктир) надежный электрический контакт в цепи..

При отключении подвижный контактный узел 4 перемещается вниз, при этом происходит его размыкание сначала «короткими полусферическими контактами 19, а затем с «удлиненными полусферическими контактами 20. В этом состоянии в каждом подпружиненном контакте первой и второй рабо- t4HX контактных групп (фиг. 3, 4 н фиг. 5, 6) : происходит при каТие пластины 18 действием пластинчатых пружлн 21 к поверхности соответствующего контактодержателя 16 и 17, при этом увеличивается площадь касания пластин 18 к поверхности соответствующего контактодержателя 16 и 17, что улучшает отвод тепла.от полусферических контактов 19 и 20, через пластины 18, контактодержате- ли 16 и 17, держатели 12 и 13 (фиг. 2) и фланцы 1 и 2, При дальнейшем перемещений вниз подвижного контактного узла 4 происходит касание его теплоотводной поверхности 29 с полусферическими контактами 32, входящими в состав теплоотводной контактной группы 10 (фиг. 1), через которые происходит отдача тепла от подвижного контактного узла 4 через пружину 3 (фиг. 2), контактодержатель 30, держатель 13 нижнего контактного узла, нижний фланец 2. В крайнем нижнем положении подвижного контактного узла 4 (на фиг. 2 - сплошная линия) надежное соединение между ним . и теплоотводной контактной группой обеспечивается действием пружины 31. прижимаю- ш,ей полусферический контакт 32 к теплоотводной поверхности 29 подвижного контактного узла 4.

Введение дополнительных рабочей контактной грулпы, соединительной пластинЬ и теплоотводной групп позволит устранить «дребезг контактов, увеличить теплоотвод . и, тем самым, повысить надежность устройства.

, . . t .

Формула изобретени}1.

1. Вертикальное контактное устройство для быстродействующей коммутации, содержащее изоляционйый корпус, верчений и нижний фланцы, верхний и нижний неподвижные контактные узлы, электрически связанные с соответствующими ф-ланцами, подвижный контактный узел, установленный в нижнем контактном узле, содержащем рабочую контактную группу, состоящую из контактодер- жателя с размещенными на нем подпружиненными контактами, приводной механизм, отлинающееся теы, что, с целью повышения его надежности за счет достижения малого постоянного контактного сопротивления и улучщения теплоотвода, в него дополнительно введены изоляционный каркас с окнами, установленный между корпусом и KOHTaKTj ными узлами и жестко связанный с одной стороны с нижним фланцем, а с другой -

с верхним неподвижным контактным узлом, соединительная контактная группа, установленная между верхним фланцем и верхним неподвижным контактным узлом, вторая рабочая контактная группа, установленная в верхнем неподвижном контактном узле, теплоотводная контактная труппа, установленная в нижнем неподвижном контактном узле. - - , . : ;

2. Устройство по п. I, отличающееся тш, что каждый подпружиненный контакт рабочих контактных групп выполнен в виде набора пластинмедной фольги и бериллиевой бронзы, закрепленного одним концом на кон- тактодержателе, при этом другой конец с полусферическим контактом соединен с пластинчатой пружиной.

Фиг. 2

Фиг. 3

Изобретение относится к быстродействующим, коммутаторам для высокочастотных электрических цепей. Цель изобретения - повышение иадёжности за счет достижения малого постоянного контактного сопротивления и улучшение теплротвода. Цель достигается за счет того, что в вертикальное контактное устройство для быстродействующей коммутации введены вторая рабочая контактная группа II, установленная в верхнем неподвижном контактном узле 5. тепло- дтводная контактная группа 10, установленная в нижнем неподвижном контактном узле 7, и соединительная контактная группа 9, установленная между верхним фланцем 1 и верхним неподвижным контактнь|1м узлол 5, а между корпусом 3 и контактными узлами установлен изоляционный каркас 8 с окнами. 1 3. п. ф-лы.. 6 ил. to 1чЭ СО 00 4 СО

fS

25 Р 22

Фиг.

Фиг. 6