Герсиконовый контактор с бездуговой коммутацией

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЫ:ТВУ 1, 553694

Юоюа Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.05.75 (21) 2138170/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 05.04.77. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 06.06.77 (51) М, Кл. Н 01Н 51/28."осударственный комитет

Савета Министров СССР (53) УДК 621.3.064.43:

:621.316.53 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕРСИКОНОВЫЙ КОНТАКТОР С БЕЗДУГОВОЙ

КОММУТАЦИ ЕЙ

Изобретение относится к электрическим аппаратам, предназначенным для коммутации силовых электрических цепей, а именно к устройствам, базирующимся на герметичных контактах, управляемых внешним магнитным полем.

Известны контакторы с бездуговой коммутацией при отключении переменного тока, содержащие бесконтактные управляемые элементы или бесконтактные управляемые элементы в сочетании с контактами, а также электромагнитные устройства с синхронным размыканием контактов, в том числе базирующиеся на использовании герконов.

Недостатки известных устройств заключаются в черезмерных габаритах, высокой стоимости и отсутствии гальванической развязки электрических цепей за счет применения силовых полупроводниковых вентилей, в необходимости устройств для охлаждения вентилей, а при отсутствии охлаждающих устройств — в контакторах для шунтировки вентилей, увеличение переходного сопротивления которых из-за отсутствия герметизации может привести к выходу из строя вентилей.

Электромагнитные устройства с синхронным размыканием контактов, базирующиеся на применении герконов, также требуют применения полупроводниковых вентилей и не пригодны для работы в силовых цепях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является герсиконовый контактор с бездуговой коммутацией при отключении переменного тока, содержащий герсиконы, например, типа

КМГ-12, с П-образным магнитопроводом и расположенной на нем обмоткой постоянного тока, В этом контакторе длительное протекание тока в основном происходит по главным контактам, а коммутация осуществляется вспомогательными контактами, которые расходятся при снижении выпрямленного тока в токовой обмотке, размещенной на том же магнитопро15 воде, что и втягивающая катушка, благодаря чему обеспечивается гальваническая развязка цепей. Недостаток такого устройства заключается в том, что для обеспечения бездуговой коммутации в каждом полюсе контактора по20 мимо герсикона, выполняющего функции главного контакта, необходимо иметь дополнительные герсиконы, выполняющие функции коммутирующих контактов, включенные последовательно с вентилями, что предопределя25 ет большие габариты и сложность устройства.

Цель изобретения — обеспечение бездуговой коммутации в те моменты времени, при котором мгновенное значение тока нагрузки

30 приближается к нулевому значению.

553694

Указанная цель достигается тем, чтов герсиконовый контактор с бездуговой коммутацией при отключении переменного тока, содержащий герсиконы, например, типа КМГ-12 с П-образным магнитопроводом и расположенной на нем обмоткой постоянного тока, установлены дополнительный Г-образный магнитопровод и обмотка переменного тока, включенная последовательно с контактами, причем магнитопровод охватывает П-образный магнитопровод и одним торцом скреплен с ним, а другим введен в герсикон, а обмотка переменного тока может быть расположена на Г-образном магнитопроводе или на полюсе

П-образного магнитопровода, жестко скрепленного с пружиной подвижного контакта.

Это позволяет получить участок магнитной цепи, разветвленный на две параллельные ветви. На одной ветви размещается обмотка управления, а на другой — обмотка, включенная последовательно с главным контактом.

Торцы параллельных ветвей у рабочего зазора расположены рядом и при включенной обмотке управления удерживают якорь в притянутом положении под воздействием совместно создаваемого ими результирующего пульсирующего электромагнитного усилия, не проходящего через нулевое значение. После отключения обмотки управления якорь удерживается в притянутом положении до тех пор, пока мгновенное значение тока, протекающего по контактам и, следовательно, по токовой обмотке, не приблизится к нулевому значению.

Поскольку величина электромагнитного усилия, удерживающего якорь, зависит от потока в магнитопроводе, который из-за наличия вихревых токов может отставать от тока в катушке, устройство наиболее эффективно для магнитопроводов, имеющих относительно небольшие габариты, например, также, как у герсиконов КМГ-12, обладающих большим быстродействием (полное время отключения около 1МС). В этом случае сдвига между током и потоком практически не будет и расхождение контактов начнется до прохождения тока через естественное нулевое значение, когда мгновенное значение электромагнитного усилия станет равным противодействующему.

При применении массивных магнитопроводов вихревые токи возрастают, величина запаздывания потока относительно тока увеличивается и может появляться затяжка электрической дуги после прохождения тока через нулевое значение.

Размещение катушек относительно полюсов магнитопровода может быть различным. В частности, обмотка, включенная последовательно с главным контактом, может быть размещена не только на одной из параллельных ветвей, но и на полюсе магнитопровода, относительно которого крепится пружина якоря, несущая подвижный контакт.

На фиг. 1 показан предлагаемый герсиконовый контактор; на фиг. 2 — схема направления магнитных потоков в магнитопроводе при

4 установке дополнительной токовой катушки на правой (разветвленной) части магнитопровода; на фиг. 3 — схема направления магнитных потоков в магнитопроводе при установке дополнительной токовой катушки на левой (не разветвленной) части магнитопровода.

Магнитопровод герсикона состоит из ферромагнитных сердечников 1, 2 и 3, торцовые поверхности которых введены внутрь герметич10 ной оболочки 4 и якоря 5, выполненного из пружинящего ферромагнитного материала (набранного из отдельных пластин), который жестко прикреплен к полюсу сердечника 1, сердечника 6, а также Г-образной ферромаг15 нитной детали 7. Ферромагнитная Г-образная деталь для удобства изготовления выполняется составной (линия разъема на фиг. 1 показана пунктиром).

На сердечнике б расположена управляющая

20 катушка 8 постоянного тока. На сердечнике 3

Г-образной детали 7 расположена токовая катушка 9 переменного тока, соединенная последовательно с контактами 10 и 11 с помощью проводника 12. Подвод тока к главной цепи

25 осуществляется к выводу токовой катушки 13 и к выводу 14, соединенному с контактом 11 с помощью гибкого шунта 15.

Герсиконовый контактор работает следующим образом.

30 При подключении втягивающей катушки 8 якорь 5 подтягивается к торцу сердечника 2.

Контакты 10 и 11 замыкаются и по катушке 9 начинает протекать ток, величина которого определяется характером нагрузки главной

Ç5 цепи. На фиг. 2 показано имеющееся при этом распределение магнитных потоков в магнитопроводе при питании катушки 8 постоянным током и катушки 9 переменным током главной цепи.

40 В сердечнике 2 катушкой 8 возбуждается постоянный магнитный поток Ф„, а в сердечнике 3 катушкой 9 возбуждается переменный магнитный поток Ф;.

Поскольку в магнитопроводе имеются па45 раллельные ветви, поток Ф„, выходя из полюса сердечника 2, частично проходит через полюс сердечника 1 и частично через полюс сердечника 3, а поток Ф;, выходя из полюса сердечника 3, частично проходит через полюс сердечника 1 и частично через полюс сердечника 2, как это стрелками показано на фиг. 2 (и для измененного расположения катушек на фиг. 3).

В этом случае суммарный поток, проходящий по сердечнику 2, создает пульсирующее электромагнитное усилие F>, а суммарный поток, проходящий по сердечнику 3, будет создавать пульсирующее электромагнитное усилие F .

6р Поскольку усилия F, и Рз сдвинуты относительно друг друга не только во времени, но и в пространстве, результирующее пульсирующее электромагнитное усилие F„=Fz+Fa, при протекании тока по обеим катушкам не будет

65 проходить через нулевое значение. Его мини553694

ivIBJIbH0e значение при соответствующем выборе параметров обмоток всегда будет больше противодействующего усилия Р,р.

Только после отключения управляющей катушки 8 постоянная составляющая потоков Ф и Фз исчезает и минимальное значение результирующего электромагнитного усилия становится равным нулю, При этом в процессе уменьшения результирующего электромагнитного усилия, когда его значение станет равным противодействующему усилию, якорь отпадает.

Благодаря применению дополнительного магнитопровода с установленной на нем токовой обмоткой обеспечивается практически бездуговое отключение контактов, что повышает их коммутационную износостойкость до уровня, близкого к имеющему место в бездуговых контакторах, базирующихся на управляемых полупроводниковых вентилях. При этом резко уменьшаются габариты устройства и обеспечивается полная гальваническая развязка электрических цепей, так как отпадает необходимость в вентилях и связанных с их применением дополнительных устройствах (блоках управления, блоках защиты и др.), а наличие герметизированных контактов, в отличие от известных, где применяются негерметизированные контакты, делает их работу не зависящей от условий окружающей среды, 5 Формула изобретения

1. Герсиконовый контактор с бездуговой коммутацией, содержащий герсиконы, П-образный магнитопровод и расположенную в

Ip нем обмотку постоянного тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения бездуговой коммутации, контактор снабжен дополнительным Г-образным магнитопроводом и обмоткой переменного тока, включенной по15 следовательно с контактами, причем магнитопровод охватывает П-образный магнитопровод и одним торцом скреплен с ним, а другим введен в герсикон.

2. Герсиконовый контактор по п. 1, о тл и2О ч а ю шийся тем, что обмотка переменного тока расположена на Г-образном магнитопроводе.

3. Герсиконовый контактор по п. 1, о тл ич а ю шийся тем, что обмотка переменного

25 тока расположена на полюсе П-образного магнитопровода, жестко скрепленного с пружиной подвижного контакта.

553694

Риг .1

Составитель А. Пучков

Техред И. Карандашова

Корректор 3. Тарасова

Редактор В. Фельдман типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1068/11 Изд. № 29 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5