Устройство для переключения электрических цепей

 

Использование: системы с переключателями. Сущность: устройство переключения содержит вспомогательный переключатель и главный переключатель, которые замыкаются один после другого благодаря одновременному перемещению их соответствующих держателей контактов и размыкаются в обратном порядке благодаря наличию освобождаемой муфты, которая освобождается при замыкании и соединяется при размыкании. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к устройству переключения, содержащему по меньшей мере один главный переключатель, который может изменять положение в конце одной переходной фазы размыкания или одной переходной фазы замыкания под действием управляющего органа, и по меньшей мере один вспомогательный переключатель с одним устойчивым положением, сконструированный с возможностью быстрого изменения положения в ходе одной из двух вышеуказанных переходных фаз.

В более общем случае оно применимо для всех систем с использованием переключателя, с помощью которого хотят обнаруживать и в некоторых случаях сообщать о переходных фазах перехода к разомкнутому положению или к замкнутому положению.

Особенно оно применимо для выполнения многополюсных переключателей для питания нагрузочных емкостей, в которых введение зарядных токов осуществляется сначала через ограничительные сопротивления, установленные параллельно на главных переключателях, еще разомкнутых, с помощью вспомогательных переключателей, установленных последовательно с сопротивлениями, причем эти главные переключатели затем, в свою очередь, замыкаются управляющим органом, вызвавшим предыдущее замыкание.

Эти переключатели, которые, в частности, используются в установках, в которых хотят повысить надежность, могут иметь недостатки, связанные с определенным старением контактных деталей.

Соблюдение вышеупомянутой рабочей последовательности обычно достигается благодаря использованию одной управляющей детали, которая соединяется с якорем электромагнита и одновременно приводит в действие подвижные детали этих переключателей. Благодаря изоляционным расстояниям, разделяющим подвижные контактные детали двух комплектов переключателей и соответствующие неподвижные контактные детали, одно и то же движение вызывает вначале закрытие вспомогательных переключателей и затем закрытие главных переключателей, которые подвергаются, таким образом, только воздействию слабых токов и затем постоянного тока, соответствующих установленному режиму.

В момент, когда по причине развозбуждения электромагнита, который включается для отсоединения нагрузочной емкости, управляющей детали сообщается обратное движение, первыми размыкаются главные переключатели, которые, поскольку вспомогательные переключатели еще замкнуты, подвергаются практически ничтожному размыканию. Вспомогательные переключатели выдерживают существенную часть размыкания и, имея меньшие размеры для выполнения этой функции, сокращают срок службы устройства.

Так как неподвижные и подвижные детали этих главных переключателей никогда не находятся в режиме установки или размыкания с полной нагрузкой, они могут иметь только определенную эрозию, вызванную электрическими дугами, и вследствие этого происходит постепенное увеличение загрязнения контактных поверхностей, которое сопровождается аномальным повышением контактного сопротивления и иногда отсутствием электрического замыкания главных полюсов. Повышение сопротивления может в свою очередь вызывать нарушение теплового баланса переключателя, в частности вспомогательного переключателя и сопротивлений.

Целью изобретения является создание устройства переключения, работающего, как указано выше, на замыкание, но функционирующего с обратной последовательностью переключений контактных деталей главных и вспомогательных переключателей при размыкании с целью надежного обеспечения передачи тока от вспомогательных переключателей к главным переключателям.

Для достижения этой цели в изобретении предлагается устройство переключения, содержащее по меньшей мере один главный переключатель, который может переходить от разомкнутого положения к замкнутому положению в ходе переходной фазы замыкания и от замкнутого положения к разомкнутому положению в ходе переходной фазы размыкания, причем эти две фазы управляются соответствующими перемещениями управляющего органа, и по меньшей мере один вспомогательный переключатель, содержащий по меньшей мере один неподвижный контакт и один подвижный контакт, соединенный с указанным управляющим органом посредством механической связи.

Согласно изобретению это устройство отличается тем, что указанная механическая связь содержит сцепную муфту с возможностью перехода от замкнутого положения к разомкнутому положению в ходе одной из указанных переходных фаз с последующим возвращением от указанного разомкнутого положения к замкнутому положению в ходе соответствующего перехода главного переключателя при другой переходной фазе.

Преимущественно вышеуказанная сцепная муфта является муфтой со снятием нагрузки и выполнена с возможностью получения разъединения, когда управляющее усилие, переданное на вспомогательный переключатель управляющим органом главного переключателя, превышает заранее определенное пороговое значение.

Согласно первому варианту выполнения изобретения вышеуказанная сцепная муфта выполнена в виде упругих средств защелкивания.

Согласно второму варианту выполнения, предназначенному для устранения возможного износа трущихся друг о друга поверхностей при частых соединениях и разъединениях, сцепная муфта имеет по меньшей мере две детали, магнитно соединенные друг с другом.

Наконец, согласно признаку, имеющему преимущества в одном или в другом из этих двух вариантов выполнения, вспомогательный переключатель и соединенная с ним возвратная пружина размещаются в корпусе, независимом от корпуса контактного устройства, содержащего главный переключатель, возвратную пружину якоря, а также электромагнит, на который возлагается функция приведения в действие переключателей двух типов.

Изобретение, а также варианты его выполнения будут лучше поняты из нижеприведенного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 изображает электрическую схему соединительной цепи нагрузочной емкости с трехфазной сетью с использованием устройства согласно изобретению; фиг. 2 изображает схематический вид двух систем переключателей в нерабочем положении; фиг. 3 изображает первый вариант выполнения механической съемной муфты, соединяющей два держателя контактов, размещенных друг за другом; фиг. 4 изображает положение устройства переключения, соответствующее одной рабочей фазе, при которой главные переключатели замкнуты, а вспомогательные переключатели разомкнуты; фиг. 5 изображает второй вариант выполнения магнитной съемной муфты, соединяющей два размещенных напротив держателя контакта.

На фиг. 1 показана соединительная цепь 1 нагрузочной емкости 2, образованной тремя конденсаторами С1, С2, С3 с трехфазной сетью R, S, T.

Тип телеуправляемого устройства, показанный на этом чертеже в качестве примера, для осуществления этого соединения включает в себя, с одной стороны, электромагнитное контактное устройство 3, имеющее в корпусе 26 электромагнит 4, подвижный якорь 5, возвратную пружину 5', имеющую тенденцию к установке якоря в положение выключения, и орган управления 6, который преимущественно может быть выполнен в виде изолирующей скобы или держателя контактов, на котором размещаются подвижные детали комплекта главных трехполюсных переключателей 7, 8, 9; с другой стороны, корпус 11, который механически связан с коробкой 26 и который имеет комплект вспомогательных переключателей 13, 14, 15, приводимый в действие вторым органом управления 12, который также может быть выполнен в виде изолирующей скобы или держателя и может подвергаться воздействию собственной возвратной пружины 12', имеющей тенденцию к размыканию этих переключателей.

Оба органа управления, которые здесь преимущественно, но не обязательно размещаются в линию, связаны друг с другом с помощью освобождающейся муфты 20, работа которой будет уточнена ниже.

Очевидно, что использование контактного устройства следует принимать во внимание только в рамках устройства с дистанционным управлением и что вследствие этого средства ручного управления, замененные электромагнитом, могут применяться в устройстве, выполняющем одну и ту же электромеханическую функцию, в известных случаях, будучи размещены в едином корпусе, приспособленном для этой цели; в этом случае известные механические средства могут размещаться между органом ручного управления и органом управления держателем контактов с целью сообщения последнему достаточно быстрые движения размыкания и замыкания.

Вспомогательные переключатели 13, 14, 15 размещаются последовательно с соответствующими ограничительными сопротивлениями R1, R2, R3, причем каждая из этих последовательных схем размещается параллельно на соответствующем главном переключателе 9, 8, 7.

Каждое сопротивление R1 может разделяться на два последовательных сопротивления R1a, R1b, размещенные по обе стороны соответствующего вспомогательного переключателя 13; сопротивления, которые размещаются здесь снаружи корпусов 26, 11, преимущественно соединяются с наружными клеммами переключателей с помощью их соединительных проводников с целью осуществления хорошего теплового рассеяния и с тем, чтобы конструктору не приходилось модифицировать обычные корпуса, которыми он располагает для приема контактора и блока вспомогательных контактов (см. фиг. 1).

В состоянии выключения устройства, показанном на этом чертеже, оба комплекта главных и вспомогательных контактов размыкаются благодаря действию возвратных пружин.

Так как держатель контактов 6 и держатель контактов 12 соединены друг с другом с помощью муфты 20, которая является активной в выключенном положении, любое перемещение первого держателя контактов в направлении F вызывает в момент возбуждения электромагнита одновременное перемещение второго держателя контактов.

Для того, чтобы мгновенные зарядные точки, которые имели бы повышенные величины при непосредственном соединении сети и емкости, не циркулировали в основной схеме питания 21, содержащей главные переключатели, уменьшенные зарядные точки отводятся во вспомогательную схему питания 22 в момент этого возбуждения благодаря предварительному замыканию вспомогательных переключателей.

Это замыкание, которое происходит за несколько миллисекунд до замыкания главных переключателей и которое обеспечивает прохождение только уменьшенных исходных токов через три сопротивления, достигается благодаря разнице путей замыкания, свойственных контактным деталям главных переключателей е2 и вспомогательных переключателей е1, причем эти последние являются меньшими.

Заданный результат получают в этом случае путем правильного выбора ходов двух держателей контактов, причем ход с1 вспомогательной скобы делают меньше хода с2 главного держателя контактов путем установки механического упора, удерживающего первый держатель, в то время как второй держатель продолжает свой ход (см. фиг. 2).

Эта разница ходов используется здесь для того, чтобы произошло автоматическое освобождение муфты 20 и, следовательно, двух держателей контактов, позволяя, таким образом, освобождать вспомогательный держатель контактов с возможностью его возвращения в положение выключения, когда главный держатель контактов уже осуществил замыкание соответствующих переключателей.

Для того, чтобы комплексное устройство снова оказалось в положении выключения, идентичном положению, в котором оно находится перед возбуждением электромагнита, будут приняты меры с тем, чтобы возврат главного держателя контактов в положение выключения быстро восстановил сцепление муфты 20 простым действием ее собственной возвратной пружины и исходное замыкание двух держателей контактов 6, 12.

В случае первого типа съемной муфты 20, показанной на фиг. 3 в соединенном состоянии, когда комплексное устройство находится в выключенном положении, используются простые механические средства, которые могут быть сформированы при изготовлении или быть собраны из соответствующих отдельных деталей.

Надставка 16 держателя контактов 6, которая проходит через отверстие 27 коробки 26 контактора и выступает по отношению к одной стороне (например, фронтальная сторона или боковая сторона) 30 корпуса, имеет проход 28, противоположные края 24, 24' которого являются более узкими на входе, чем поперечный размер последующего гнезда 29.

Держатель контактов 12 корпуса вспомогательных контактов 11 содержит надставку в форме вилки 19 с упругими ветвями 17, 18, концы 17', 18' которых являются более широкими, чем предшествующий им участок. Упругость этой вилки, необходимая жесткость которой требует использования упругой металлической вспомогательной детали 23, позволяет ей выходить из гнезда при достаточном продольном натяжении между двумя держателями контактов и позволяет ей входить в гнездо при продольном перемещении держателя контактов 6 в сторону держателя контактов 12.

В положении соединения двух коробок, которое может достигаться с помощью лапок 32, 33, имеющихся на противоположных сторонах 30, 31, и в положении размыкания двух держателей контактов 6, 12 возвратная пружина 12' подводит этот последний держатель к собственному упору 25' корпуса 11, развивая относительно небольшое усилие, а возвратная пружина 5' якоря возвращает в том же направлении держатель контактов 6 в положение размыкания.

Когда держатель контактов 6 перемещается в направлении F после возбуждения электромагнита, первый ход с1, который подает держатель контактов 12 путем сжатия пружины 12', необходим для замыкания переключателей 13, 14, 15 и для создания соответствующего контактного давления. Это перемещение продолжается до момента, когда держатель контактов 12 останавливается, упиревшись в первую опорную поверхность 25 его корпуса 11 (см. фиг. 2).

Так как ход с2 главного держателя контактов выбирается превышающим ход с1, вилка 19 выходит из гнезда 29 и ветвей 24, 24', позволяя, таким образом, возвратной пружине 12' выталкивать в направлении G держатель контактов 12 к упору 25'; ясно, что освобождение муфты 20 и происходящее вследствие этого размыкание вспомогательных переключателей происходят тогда, когда сами главные переключатели находятся в положении замыкания, а контактное давление их подвижных деталей уже достигает достаточной величины (см. фиг. 4).

Развозбуждение электромагнита контактного устройства, которое позволяет держателю контактов 6 вернуться в положение размыкания в направлении G благодаря возвратной пружине 5', приводит края прохода 28 в контакт с вилкой 19, сообщая ей поперечное зажатие, которое позволяет ей проникать со скольжением в гнездо 29 таким образом, что снова происходит освобождение муфты 20 в ожидании нового рабочего цикла (см. фиг. 2).

Для того, чтобы это соединение осуществлялось без продольного зазора, без чего могла быть нарушена цепь последовательных замыканий переключателей, в гнезде 29 можно размешать упругую пластинку 29', которая обеспечивает вилке заданное проникновение и зажим и в продольном направлении вследствие этого обеспечивает относительно точные расположения двух держателей контактов.

Вышеописанные средства дают полную эффективность линии в случае правильного выбора кривой силы притяжения электромагнита с тем, чтобы не были слишком значительными замедления, вызванные, с одной стороны, расходом энергии, необходимым для освобождения муфты 20, и, с другой стороны, сжатием пружины 12'.

Кроме того, энергия, развиваемая при спуске возвратной пружины 5' якоря, должна быть достаточной для того, чтобы было обеспечено проникновение вилки в гнездо независимо от направления устройства в пространстве.

Согласно второму варианту выполнения съемной муфты 40, показанной на фиг. 5, оба держателя контактов 38, 39 соединяются с использованием сцепления намагниченных и намагничиваемых деталей 37 и 36, например, из феррита и мягкой стали.

Для удовлетворения требованиям, определенным условиями изготовления или снижением стоимости, можно размещать намагничиваемую деталь и постоянный магнит на одном или на другом из держателей контактов.

Существенным является требование обеспечения равномерного усилия соединения от одной операции к другой. Так, например, можно придать по меньшей мере одной из деталей 36, 37 способность к ориентированию в пространстве, например, с использованием для их удерживания эластомерных материалов или с их прикреплением на отдельных сформованных участках держателя или держателей контактов.

Очевидно, что положения размыкания двух держателей контактов будут достаточно близкими для исключения материального контакта на постоянных магнитах с обеспечением достаточной близости для автоматического магнитного соединения.

Положения упорных поверхностей, которые необходимы для отвода намагниченной и намагничиваемой деталей при возбуждении электромагнита, регулируются здесь, исходя из соображений, аналогичных соображениям, которые превалируют для механического соединения.

Другие типы освобождаемых соединений могут заменять вышеописанные типы.

Формула изобретения

1. Устройство для переключения электрических цепей, содержащее главный электромеханический переключатель и вспомогательный переключатель, в котором вспомогательный замыкается до главного благодаря одновременному перемещению держателей контактов, а размыкаются оба переключателя в обратном порядке, при этом главный электромеханический переключатель имеет орган управления и контактодержатель, связанный с контактодержателем вспомогательного переключателя механически, а контактодержатель вспомогательного переключателя несет по меньшей мере один подвижный контакт, предназначенный для взаимодействия с неподвижным, отличающееся тем, что механическая связь включает в себя сцепную муфту, которая выполнена с возможностью расцепления, когда величина управляющего усилия, переданного на контактодержатель вспомогательного переключателя органом управления главного переключателя, превышает заранее заданное пороговое значение.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижный контакт вспомогательного переключателя выполнен подпружиненным.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сцепная муфта выполнена в виде упругих средств с защелкой.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сцепная муфта содержит две магнитно соединенные детали, одна из которых соединена с органом управления главного переключателя, а вторая с подвижным контактом дополнительного переключателя.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оба переключателя размещены в одном корпусе, причем орган управления имеет ручное управление.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что главный и дополнительный переключатели являются многополюсными, причем механическая связь, содержащая сцепную муфту, соединяет подвижные контакты обоих переключателей.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве органа управления главного переключателя использован электромагнит.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно содержит два корпуса, причем главный переключатель размещен во втором корпусе, который механически соединен с первым корпусом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5