Бездуговое контактное коммутирующее устройство Советский патент 1975 года по МПК H01H33/44 

Изобретение относится к области электроаппаратостроения н может быть использовано в коммутационных аппаратах переменного тока.

Известные бездуговые контактные коммутирующие устройства, содержащие неподвижные и подвижные главные контакты и щунтируюШ.1Ш их синхронизирующий контур, включающий магнитопровод с неподвижной намагничивающей катушкой, подвижный оперативный элемент и вспомогательные контакты, один из которых механически связан с оперативным элементом, имеют недостатки, снижающие надежность работы аппарата.

Изобретение устраняет указанные недостатки благодаря тому, что оперативный элемент выполнен в виде катущки, а в магнитопровод вставлен ферромагнитный сердечник с полюсным наконечником.

Кроме того, в предложенном устройстве магнитопровод дополнительно снабжен по крайней мере одним неподвижным полюсом, расположенным на внутренней боковой поверхности магнитопровода, а полюсный наконечник выполнен подвил ным.

На фиг. 1 13ображен конструктивный вариант коммутирующего устройства на основе контактора поворотного типа (а - во включенном состоянии; б - в процессе отключения, в - в отключенном состоянии); на фиг. 2 - конструктивный вариант коммутирующего

устройства на основе прямоходового контактора; на фиг. 3 - электрические схемы соединения катущек бездугового устройства; на фиг. 4 - конструктивный вариант бездугового контактного коммутирующего устройства с неподвил ным полюсом и подвижным полюсным наконечником.

Устройство выполнено следующим образом.

Синхронизирующий узел содержит магнитопровод 1 цилиндрической или Ш-образной формы, укрепленный на неподвижном главном контакте 2 аппарата. На сердечнике 3 магнитопровода 1 в нижней части расположена неподвижная намагничивающая катушка 4 с количеством витков W/ , а в верхней части в воздушном зазоре о,, образованном полюсным наконечником 5 и внутренней боковой поверхностью магнитопровода 1, свободно перемен;ается подвижная оперативная катушка 6. Подвижная катушка б имеет обмотку о, один конец которой соединен с контактным стержнем 7, проходящим через изоляционное отверстие 8 в неподвижном контакте 2, а другой конец электрически связан с контактом 2. На контактном стержне 7 крепится один из вспомогательных контактов 9, другой вспомогательный контакт 10 расположен на подвижном главном контакте 11 аппарата.

В сердечнике 3 магнитопровода 1 и.меется отверстие 12, в котором расположены контактная 13 и возвратная 14 пружины синхроннзирующего устройства, связанные через контактный стержень 7 с подвижной оперативной катушкой 6.

Таким образом, главные контакты 2 и 11 аппарата шунтируются контуром, состоящим из последовательно соединенных вспомогательных контактов 9 и 10 и подвижной оперативной катушки 6.

Устройство на основе прямоходового контактора выполнено следуюш,им образом (см. фиг. 2).

Один из подвижных вспомогательных контактов 10, проходяш;ий через изоляционное отверстие 12 сердечника 3 магнитопровода 1, механически соединен с подвижным главным контактом И коммутируюш,его аппарата, который, в свою очередь, электрически связап с одним из неподвижных главных контактов 2. Во включенном состоянии при срабатывании электромагнитного привода 15 аппарата главные контакты 11 и 2 поджимаются контактной пружиной 16, при этом подвижная оперативная катушка 6 под действием механически связанного с главным контактом 11, вспомогательного контакта 10 переместится по направляющим 17, которые крепятся на полюсном наконечнике 5 сердеча-шка 3. Контактная 13 н возвратная 14 пружипы синхронизирующего устройства непосредственно связаны с подвижной оперативной катушкой 6 и расположены на тех же направляющих 17.

Электрическая схема соединения катушек бездугового устройства приведена на фиг. 3.

По варианту I главные контакты 2 и 11 аппарата шунтируются контуром, состоящим из последовательно включенных неподвижной намагничивающей катушки 4, подвижной оперативной катущки 6 и вспомогательных контактов 9 и 10. По варианту II намагничивающая неподвижная катушка 4 включена носледовательно с главными контактами 2 и 11 аппарата, которые, в свою очередь, зашунтированы контуром, состоящим из последовательно включенных подвижной оперативной катушки 6 и вспомогательных контактов 9 п 10.

Устройство с неподвижными полюсами и подвижным полюсным наконечником выполнено следующим образом (см. фиг. 4).

На сердечнике 3 магнитопровода 1 расположен подвижный полюсный наконечник 5 и противодействующая пружина 18, которая препятствует перемещению полюсного наконечника 5 вниз до замыкания с неподвижными полюсами 19. При этом в воздушном зазоре 2, образованном полюсным наконечником 5 п Нбнодвижйыми полюсами 19, возникает электромагнитная сила, которая стремится переместить полюсный наконечник 5 вниз.

Во включенном состоянии аннарата (фиг. 1,а) ток проходит по главным контактам 2 п II, так как сопротивление шунтирующего контура несоизмеримо больше переходпого сопротивления главных контактов 2 и 11. В процессе отключения (фиг. 1,6), когда переходное сопротивление главных контактов возрастает, ток начинает переходить в шунтирующий контур, состоящий из последовательно включенных неподвижной намагничивающей катушки 4, подвижной оперативной катушки 6 и вспомогательных контактов 9 и 10. При этом вспомогательпые контакты 9 и 10 за счет силы контактной пружины 13, остаются замкнутыми. По мере протекания тока по намагничивающей катушке 4 в воздушном зазоре о, возникает магнитный поток cpi, который пронизывает витки с током подвижной оперативной катущки 6. В результате на катушку 6 будет действовать электродинамическая сила, определяемая, как

Fgi Ki-Bi-l-i, где Si - индукция в воздушном зазоре Oj

магнитопровода;

/1 - длина активной части витков подвижной катушки, определяемая как /1 to-Wo, где /о - длина одного витка; Wo - число витков оперативной катушки; /Ci - коэффициент пропорциональности. При этом эта сила будет больше электродинамических усилий, возникающих в синхронизирующем устройстве с одной оперативной пластиной, так как значительно увеличиваетется длина активной части, кроме того, возникают дополнительные усилия, определяемые взаимодействием оперативной катушкп 6 с магнитной системой.

Таким образом, до тех пор, пока ток проходит по синхронизирующему контуру, возникающие электродинамические усилия будут удерживать вспомогательные контакты 9 и 10 в замкнуто.м состоянии, преодолевая силу возвратпой пру}кины 14. Главный контакт. 11 аппарата при этом продолжает свое движение. При подходе тока к нулевому значению электродинамические силы уменьшаются, и когда они становятся равными силе возвратной пружины 14, происходит замедление и остановка вспомогательного контакта 9, связанного с подвижпой катушкой 6. Другой же вспомогательный контакт 10, закрепленный на подвижном главном контакте 11, продолжая свое движение, разомкнет цепь тока около нуля. Дальнейшее увеличение межконтактного расстояния происходит как за счет движения подвижного главного контакта 11, так и за счет движения всномогательного контакта 9 под действием возвратной нружины 14 (фиг. I, в).

Работа устройства с нрямоходовой контактной системой (фиг. 2) аналогична ранее описанной. Подвижная оперативная катушка 6 в данном случае работает на втягивание, осуществляя механическое слежение за подвижным вспомогательным контактом 10, проходящим через изоляционное отверстие 12 сердечника 3 и жестко связанным с подвижным главным контактом 11. Описанные варианты конструкций бездуговых коммутационных аппаратов могут раоотать в различных схемах соединения элементов синхронизирующего контура (фиг. 3). В схеме варианта I неподвижная намагничивающая катушка 4 обтекается током цепи лишь в процессе отключения главных контактов 2 и 11. Однако в этом случае возникают трудности, связанные с условиями церехода тока в шунтирующий контур, которые в основном обусловлены наличием индуктивности в этом контуре. В схеме варианта II неподвижная намагничивающая катушка 4 вынесена за пределы контура, что значительно облегчает условия перехода тока, однако в STOiM случае сама катушка постоянно обтекается током, что вызывает дополнительные потери. Второй вариант схемы соединения может быть рекомендован для построения аппарата на большие отключаемые токи, когда число витков неподвижной намагничивающей катущки 4 не превышает числа витков катушки последовательного магнитного дутья в современных контакторах. Кроме того, схема по варианту II может быть применена в конструктивных вариантах бездугового устройства с дополнительными полюсами и подвижным полюсным наконечником (фиг. 4).

При изменении отключаемого тока меняются электродинамические усилия, действующие в устройстве, в то время как характер изменения силы возвратной пружины 14 остается прежним. Это приводит к различным моментам размыкания вспомогательных контактов 9 и 10 перед нулем тока и к снижению надежности работы аппарата в целом.

Чтобы стабилизировать момент размыкания вспомогательных контактов 9 и 10, необходимо поддерживать величину электродинамических усилий перед нулем тока на одном уровне. С этой целью полюсный наконечник 5 выполнен подвижным, а ход его ограничен дополнительными полюсами 19, расположенными на внутренней боковой поверхности магнитопровода 1 (фиг. 4). При увеличении коммутируемого тока, в воздушном зазоре 5., возникают достаточные электромагнитные силы, которые, преодолевая силу противодействующей пружины 18, перемещают подвил ный полюсный наконечник 5 вниз. При этом, вопервых, уменьшается активная часть витков оперативной катушки 6, так как часть витков выходит за пределы воздушного зазора 3, и не пронизывается магнитным потоком fi, а, во-вторых, уменьшается сам поток в воздушном зазоре 3|, за счет ответвления некоторой части потока -р2 в подвижный полюсный наконечник 5 через дополнительные полюса 19.

Таким образом, с ростом тока i уменьшается активная длина витков /i и индукции .б в воздушном зазоре 5|, электродинамическая же сила /эь определяемая произведением этих величин, остается постоянной.

Предмет изобретения

1.Бездуговое контактное колгмутирующее устройство, содержащее неподвижные и подвижные главные контакты и шунтирующий их синхронизирующий контур, включающий магнитопровод с неподвижной намагничивающей катушкой, подвижный оперативный элемент и вспомогательные контакты, один из которых механически связан с оперативным элементом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оперативный элемент выполнен в виде катушки, а в магнитопровод вставлен ферромагнитный сердечник с полюсным наконечником.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитопровод дополнительно снабжен по крайней мере одинм неподвижным полюсом, расположенным на внутренней боковой поверхности магнитопровода, а полюсный наконечник выполнен подвижным.

Вариангп I W.6К