Коммутационный аппарат Советский патент 1992 года по МПК H01H33/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратостроению. и может быть использовано в качестве выключателя в электротехнических устройствах преобразования и распределения больших токов.

Известны коммутационные аппараты силовых цепей, основными конструктивными элементами которых являются токоведу- щие шины, соединяющие их контакты, и разъединитель из диэлектрического материала. Для выключения электрического тока разъединитель вводят между токоведущими шинами и, изолируя их друг от друга, разрывают электрическую силовую цепь.

В известных коммутационных аппаратах введение диэлектрического разъединителя между токоведущими шинами связано с преодолением значительной механической нагрузки, обусловленной контактным нажатием между токоведущими деталями коммутационного аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является коммутационный аппарат, содержащий корпус, в котором на изоляционной детали размещены токоведущие шины и подпружиненный к ним контактный мостик, привод, установленный на основании корпуса и кинематически связанный с твердым изолятором, установленным с возможностью перемещения между указанными токоведущими шинами и контактным мостиком. Твердый изолятор выполнен в виде цилиндра, расположенного на стержне и имеющего коническую поверхность со стороны, обращенной к контактному мостику.

При срабатывании коммутационного аппарата привод осуществляет внедрение конический части диэлектрических цилиндров между токоведущими шинами и контактным мостиком, вследствие чего последний отрывается от токоведущих шин, что обеспечивает разрыв электрической силовой цепи.

Поскольку внедрение твердого изолятора с&язано с преодолением значительного контактного нажатия и обусловленного

VJ

О

XI

О N О

этим трения, то это вызывает ускоренный износ деталей коммутационного аппарата.

Кроме того, электрическая прочности коммутационного аппарата в разомкнутом состоянии пропорциональна длине конусной части диэлектрического цилиндра, а это влечет за собой увеличение расстояния между токоведущими шинами и длины контактного мостика, т.е. рост габаритов и тепловых потерь соответственно.

Цель изобретения - повышение электрической прочности и износостойкости коммутационного аппарата.

Поставленная цель достигается тем, что в известном коммутационном аппарате, содержащем корпус, в котором на изоляционной детали размещены токоведущие шины и подпружиненный к ним контактный мостик, привод, установленный на основании корпуса и кинематически связанный с твердым изолятором, установленным с возможностью перемещения между указанными токоведущими шинами и контактным мостиком, указанный привод выполнен в виде двух электромагнитов, установленных на противоположных концах основания корпуса, двух якорей выполненных в виде плечих рычагов, шарнирно соединенных посредством передаточных звеньев с противоположными сторонами упомянутого твердого изоляторэ, выполненного е виде двух симметричных уголков, обойденных друг к другу нар-; ,г.ыми сторонами, расположенными с заэ рсм между ними, и с двумя другими стсронзми, соединенными между собой перемычкой, и толкателя, выполненного из изоляционного материала. один конец которого уписается в свободные плечи упомянутых рычагов, а второй конец трлкателя проходит через указанный зазос между уголками изолятора и упивается в контактный мсстик

Кроме того, твердый изолятор выполнен с П-обрззным буртиком на сторонах угогков. соединенных между собой перемычкой.

Указанные признаки коммутационного аппарата обеспечивают разрыв электрической силовой цепи путем отрыва контактного мостика от токоведущих шин при взаимодействии толкателя с контактным мостиком, которое происходит во время вертикального перемещения толкателя.

Одновременно с этим в освободившееся пространство между токоведущими шинами свободно, практически без трения, вдвигается твердый изолятор, надежно изолирующий токоведущие детали коммутационного аппарата друг от друга.

Благодаря этому удается повысить электрическую прочность и износостойкость коммутационного аппарата.

На фиг. 1 дано устройство, общий вид;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 - то же, силовая цепь замкнута; на фиг. 4 - аппарат, вид сверху; на фиг. 5 - твердый изолятор; на фиг. 6-9 - схемы управления коммутационным аппаратом, соответствующие различным фазам его работы.

Коммутационный аппарат содержит корпус 1, в котором на изоляционной детали 2 размещены токоведущие шины 3 и 4, к которым подпружинен контактный мостик

5.

. На основании корпуса 1 размещен при-, вод, выполненный в виде двух электромагнитов б и 7, установленных на противоположных концах основания корпуса 1, и

двух якорей, выполненных в виде двухпле- чих рычэгое В и 9.

Короткие плечи рычагов 8 и 9 размещены под нижним концом толкателя 10, а про- тизоположный конец толкателя 10

упирается в i онтактный мостик 5. Длинные плечи ры--: оь 8 и 9 шарнирно соединены посредстьом передаточных звеньев 11 и 12 и пружин 12 и 14 с противоположными кон- цэ /и твердого изолятора 15.

Ме#ду токоведущими шинами 3 и 4 имеется промежуток 16, Твердый изолятор 15 выполнен в виде двух симметричных угол- коь 17. обращенных друг к Другу наружными сторонами расположенными с зэзорсм 18,

превышающим толщину толкателя 10 который проходит через зазор 18. Две другие стороны уголков 17 соединены между собой с одной стороны перемычкой 19.

Твердый изолятор 15 установлен с еоэможностью перемещения между токоведущими шинами 3 и 4 и контактным мостиком 5 в промежутке 15.

Конта лы 20-22 (фиг. 6-9) относятся к схеме управления коммутационным аппаратом.

Твердый изолятор 15 выполнен с П-об- рэзным буртиком 23 на сторонах уголков 17, соединенных между собой перемычкой 19. Контактные детали 20-22 являются унифицированнь м изделием, используемым в различных электротехнических устройствах. Они имеют вид корпуса из изоляционного материала, в котором смонтированы собственно контакты и механизм их переключения. а в самом корпусе выполнены отверстия, позволяющие-крепить его на элементах конструкции любого электротехнического устройства, в том числе и предлагаемого коммутационного аппарата.

Коммутационный аппарат работает следующим образом.

Во включенном положении, которому соответствует замкнутое состояние силовой цепи (фиг. 6). токоведущие шины 3 и 4 замкнуты контактным мостиком 5, который подпружинен и прижат к шинам 3 и 4 (фиг. 3).

Оппозитно расположенные электромагниты б и 7 обесточены, так как цепь управления разомкнута (фиг. 6). Поэтому толкатель 10 находится в крайнем нижнем положении, а твердый изолятор 15 - вне промежутка 16 между токоведущими шинами 3 и 4, например, в крайнем правом положении.

При нажатии кнопки Выкл (фиг. 7) через ее замкнутые контакты образуется цепь питания электромагнитов6 и7: полюс(нижний на фиг. 7) источника тока, замкнутые контакты кнопки Выкл. замкнутые контакты 20, электромагнит 7, второй (верхний) полюс источника тока и параплельно после контактов 20 через замкнутые контакты 21 и левую пару контактов 22 в электромагнит 6.

Электромагниты 6 и 7 срабатывают и их якоря 8 и 9 притягиваются к сердечникам своих электромагнитов. При этом якоря 8 и 9,поворачиваясь вокруг своих осей,взаимодействуют с нижним концом толкателя 10, перемещая его вверх.

Приведенный в движение усилиями двух электромагнитов 6 и 7. толкатель 10 открывает контактный мостик 5 от токонесу- щих шин 3 и 4 и перемещает его вверх. Таким образом, силовая цепь приводится в разомкнутое состояние

Одновременно с этим электромагниты 6 и 7 посредством передаточных звеньев 11 и 12 и связанных с ними пружин 13 и 14 воздействуют на противоположные концы твердого изолятора 15. Поэтому до определенного момента действие пружин 13 и 14 на твердый изолятор 15 уравновешено и твердый изолятор 15 остается в прежнем положении.

Такое равновесное положение сохраняется лишь до того момента, пока якорь 9, закончив свое перемещение в направлении к сердечнику своего электромагнита 7, не заставит сработать (разомкнуться) контакты 21 схемы управления (фиг. 8) и обесточить электромагнит 6.

После этого на твердый изолятор 15 будет действовать усилие только пружины 14, связанной с предаточным звеном 12. Поэтому твердый изолятор 15 переместится в промежуток 16 между токоведущими шинами 3 и 4, изолируя их друг от друга и от контактного мостика 5. При этом толкатель 10 не препятствует перемещению твердого изолятора 15, так как он попадает в зазор 18 между уголками 17, образующими твердый изолятор 15.

С началом движения твердого изолято- 5 ра 15 происходит переключение контактов 22: левые контакты 22 размыкаются, а правые - замыкаются и подготавливают цепь включения электромагнита 6 через кнопку Вкл.

0 В процессе перемещения твердого изолятора его Г-образные элементы скользят практически без трения по поверхности то- коведущих шин 3 и 4, изолируя их друг от друга и от контактного мостика 5.

5 В конце своего перемещения твердый изолятор 15 размыкает контакты 20 и обесточивает электромагнит 7 (фиг. 9).

Теперь ничто не удерживает толкатель 10 в верхнем положении. Поэтому он опу0 стит контактный мостик 5, который разместится на горизонтальных частях уголков 17 твердого изолятора 15.

В итоге создается надежная изоляция токозедущих частей 3-5 коммутационного

5 аппарата друг от друга, которая усилена за счет развитой поверхности твердого изолятора 15, в частности, за счет выполнения П-образного буртика 23 на сторонах уголков 17, соединенных между собой перемычкой,

0 что увеличивает сопротивление току утечки в силовой цепи.

В обоих функциональных состояниях коммутационного аппарата Вкл и Выкл привод аппарата отключен, так как его электро5 магниты обесточены, что повышает

надежность коммутационного аппарата и

безопасность обслуживающего персонала.

Включение коммутационного аппарата,

т.е. замыкание силовой цепи, происходит в

0 обратной последовательности.

В сравнении с известным предлагаемый коммутационный аппарат характеризуется следующими преимуществами.

Процесс размыкания силовой цепи про5 исходит практически без трения при свободном перемещении деталей аппарата, что замедляет их износ и увеличивает срок службы коммутационного аппарата.

Развитая поверхность твердого изоля0 тора, с помощью которого осуществляется размыкание силовой цепи, полученная за счет его формы, существенно повышает сопротивление для токов утечки и предотвращает возможность электрического пробоя

5 между токонесущими частями в разомкнутом состоянии и не связана с необходимостью увеличения для этой цели размеров коммутационного аппарата, Это позволяет повысить надежность аппарата и безопасность работы с ним при минимальных размерах коммутационного аппарата.

Конструкция аппарата позволяет упростить схему управления, так как она основана на использовании электромагнитного привода, который в отличие от известного электродинамического, не нуждается в на1 копительных устройствах, обеспечивающих работу индуктора.

Форму л а иэо бретен и я 1. Коммутационный аппарат, содержащий корпус, в котором на изоляционной детали размещены токоведущие шины и подпружиненный к ним контактный мостик, привод, установленный на основании корпуса и кинематически связанный с твердым изолятором, установленным с возможностью перемещения между токоведущими шинами и контактным мостиком, отличающийся тем. что, с целью повышения электрической прочности и износостойкости, привод выполнен в виде двух электромагнитов, установленных на противоположных концах основания корпуса, двух якорей, выполненных в виде двухплечих рычагов,

шарнирно соединенных посредством передаточных звеньев с противоположными сторонами твердого изолятора, выполненного в виде двух симметричных уголков, обращенных друг к другу наружными поверхностями одних из сторон, расположенных с зазором между ними, а двумя другими сторонами соединенных между собой перемычкой, и толкателя, выполненного из изоляционного материала, один конец которого упирается в свободные плечи упомянутых рычагов, а второй конец толкателя проходит через зазор между уголками изолятора и упирается в контактный мостик. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся

тем, что изолятор выполнен с П-обрззным буртиком на сторонах уголков, соединенных между собой перемычкой.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение электрической прочности и износостойкости. Привод аппарата выполнен в виде двух электромагнитов с якорями в виде двухпле- чих рычагов и толкателя из изоляционного материала, один конец которого упирается в свободные плечи указанных рычагов. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

г

Фиг.-/

00

гча

СП

ОТ)

Фиг.

Фиг. 5

1

I