Бездуговое контактное коммутирующее устройство

 

союз со В с0 О П И С А Н И Е (>i) 479168

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 26.03.73 (21) 1896429/24-7 с присоединением заявки №вЂ” (32) Приоритет—

Опубликовано 30,07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 16.06.76. (51) М. Кл. Н Olh 33/44

Государственный комнтет

Соввта Мнннстров СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 621.318.56 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. С. Таев и Е. Г. Акимов (71) Заявитель

Московский ордена Ленина энергетический институт (54) БЕЗДУГОВОЕ КОНТАКТНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

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

Известные бездуговые контактные коммутирующие устройства, содержащие неподвижные 5 и подви>кные главные контакты и шунтирующий их синхронизирующий контур, включающий магнитопровод с неподвижной намагничивающей катушкой, подвижный оперативный элемент и вспомогательные контакты, один из !О которых механически связан с оперативным элементом, имеют недостатки, снижающие надежность работы аппарата.

Изобретение устраняет указанные недостатки благодаря тому, что оперативный элемент !5 выполнен в виде катушки, а в магнитопровод вставлен ферромагнитный сердечник с полюсным наконечником.

Кроме того, в предложенном устройстве магнитопровод дополнительно снабжен по 20 крайней мере одним неподвижным полюсом, располо>кенным на внутренней боковой поверхности магнитопровода, а полюсный наконечник выполнен подвижным.

На фиг. 1 изображен конструктивный ва- 25 риант 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 30 устройства на основе прямоходового контактора; на фиг. 3 — электрические схемы соединения катушек бездугового устройства; на фиг. 4 — конструктивный вариант бездугового контактного коммутирующего устройства с неподвижным 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 неподви>кная намагничивающая катушка 4 с количеством витков Wi.. а в верхней части в воздушном зазоре оь образованном полюсным наконечником 5 и внутренней боковой поверхностью магнитопровода 1, свободно перемещается подвижная оперативная катушка 6.

Подвижная катушка б имеет обмотку 1Го, 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, крепится один пз вспомогательных контактов 9, другой вспомогательный контакт 10 расположен на подвижном главном контакте 11 аппарата.

В сердечнике 3 магнитопровода 1 имеется отверстие 12, в котором расположены контактная 13 и возвратная 14 пружины синхронизирующего устройства, связанные через контактный стержень 7 с подви>кной оперативной катушкой 6.

Таким образом, главные контакты 2 и 11 5 аппарата шунтируются контуром, состоящим пз последовательно соединенных вспомогательных контактов 9 и 10 и подви>кной оперативной катушки 6.

Устройство на основе прямоходового кон- iu тактора выполнено следующим образом (cM. фиг. 2).

Один из подвижных вспомогательных контактов 10, проходящий через изоляционное отверстие 12 сердечника 3 магнитопровода 1, 15 механически соединен с подвижным главным контактом 11 коммутирующего аппарата, который, в свою очередь, электрически связан с одним из неподвижных главных контактов 2.

Во включенном состоянии при срабатывании 20 электромагнитного привода 15 аппарата главные контакты 11 и 2 поджимаются контактной пружиной 16, при этом подвижная оперативная катушка б под действием механически связанного с главным контактом 11, вспомо- )5 гательного контакта 10 переместится по направляющим 17, которые крепятся на полюсном наконечнике 5 сердечника 3. Контактная

13 п возвратная 14 пружины синхронизирующего устройства непосредственно связаны с З0 подвижной оперативной катушкой б и расположены ня тех же направляющих 17.

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

По варианту I главные контакты 2 и 11 ап- 3 парата шунтируются контуром, состоящим из последовательно включенных неподвижной намагничивающей катушки 4, подвижной оперативной катушки 6 и вспомогательных контактов 9 и 10. По варианту II намагничива- -10 ющая неподвижная катушка 4 включена последовательно с главными контактами 2 и 11 аппарата, которые, в свою очередь, зашунтированы контуром, состоящим из последовательно включенных подвижной оперативной 45 катушки 6» вспомогательных контактов 9 н 10.

Устройство с неподви>кными полюса ми и подвижным полюсным наконечником выполнено следующим образом (см. фиг. 4). 50

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 55 полюсами 19. При этом в воздушном зазоре

2, образованном полюсным наконечником 5 н неподвижными полюсами 19, возникает электромагнитная сила, которая стремится переместить полюсный наконечник 5 вниз. 60

Во включенном состоянии аппарата (фиг.

1, а) ток проходит по главным контактам 2 и

11, так как сопротивление шунтирующего контура несоизмеримо больше переходного сопротивления главных контактов 2 и 11. В про- 55 цессе отключения (фиг. 1, б), когда переходное сопротивление главных контактов возрастает, ток начинает переходить в шунтирующий контур, состоящий из последовательно включенных неподвижной намагничивающей катушки 4, подви>кной оперативной катушки 6 и вспомогательных контактов 9 и 10. При этом вспомогательные 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 ь который пронизывает витки с током подвижной оперативной катушки 6. В результате на катушку 6 будет действовать электродинамическяя сила, определяемая, как

F,t = К .В l i, где

Âi — индукция в воздушном зазоре магнитопровода;

lt — длина активной части витков подвижной катушки, определяемая как

lt = lp Wp, где

lit — длина одного витка;

W< — число витков оперативной катушки;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

При этом эта сила будет больше электродинамических усилий, возникающих в синхронизирующем устройстве с одной оперативной пластиной, так как значительно увели шваетется длина активной части, кроме того, возникают дополнительные усилия, определяемые взаимодействием оперативной катушки 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 замкнутом состоянии, преодолевая силу возвратной пружины 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 подвижной катушкой 6. Другой же вспомогательный контакт 10, закрепленный ня подвижном главном контакте 11, продол>кая свое движение, разомкнет цепь тока около нуля. Дальнейшее увеличение ме>кконтактного расстояния происходит как за счет дви>кения подвижного главного контакта 11, так и за счет движения вспомогательного контакта 9 под действием возвратной пружины 14 (фиг.

1, в).

Работа устройства с прямоходовой контактной системой (фиг. 2) аналогична ранее описанной. Подви>кная оперативная катушка б в данном случае работает на втягивание, oc) ществляя механическое слежение за подвижным вспомогательным контактом 10, проходящим через изоляционное отверстие !2 сердечника 3 и жестко связанным с подви>кным главным контактом 11.

Описанные варианты конструкций бездуго479168

20

40 вых коммутационных аппаратов могут работать 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 перехода тока в шуптирующий 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 этом 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 катушки 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 н а конеч ником (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 rJ. возникают достаточные электромагнитные силы, которые, преодолевая силу противодействующей пружины 18, перемещают подвижный полюсный наконечник 5 вниз. При этом, вопервых, уменьшается активная часть витков оперативной катушки 6, так как часть витков выходит за пределы воздушного зазора, и не пронизывается магнитным потоком р1, а, во-вторых, уменьшается сам поток в воздушном зазоре 5ь за счет ответвления некоторой части потока в подвижный полюсный наконечник 5 через дополнительные полюса 19, Таким образом, с ростом тока i уменьшается активная длина витков l и индукции Bi в воздушном зазоре оь электродинамическая же сила F,, определяемая произведением этих величин, остается постоянной.

Предмет изобретения

1. Бездуговое контактное коммутирующее 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 НВКонечник выполнен подвижным.

8пр van m 1L

Вариаi а! I уу Ю(4 со с

Фиг 3

Составитсль С. Гордон

Текред Л. Казачкова

Рсдактор В. Левятов

1(оррсктор Л. Котова

Череповецкая городская типография

Заки 2552 Изд. ¹ 1741 Гираьк 833 Подппснос

11НИИПИ Государственного комитсз» Совста Мииистров СССР по делам изобретении и открьгп и

113035, Москва, )1(-35, Раушская наб., д. -1,5