УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для управления электрооборудованием, в том числе, в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности.
Из уровня техники (см. WO 2018/006511 от 11.01.2018) известен контактор, имеющий ступенчатую конструкцию стойки с вырезами на двух концах. Ступенчатая конструкция стойки содержит нижнюю ступень, верхнюю ступень и покрыта крышкой, имеющей соответствующую форму. Каждый из двух концов нижней ступени, выступающей из верхней ступени, снабжен первым крепежным пазом, в котором крепятся на некотором расстоянии друг от друга управляющая и силовая клеммы, а крышка снабжена первым монтажным портом, соответствующим управляющей клемме, и вторым монтажным портом, соответствующим силовой клемме. Каждый из двух концов верхней ступени снабжен вторым крепежным пазом, в котором крепится вспомогательная клемма, а крышка снабжена третьим монтажным портом, который является ответным для вспомогательной клеммы, крепящейся во втором крепежном пазу.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и невозможность подключения контрольно-измерительной и сигнальной аппаратуры.
Одним из наиболее близких к заявленной полезной модели технических решений можно считать устройство для управления двигателем с единственным положением покоя, с электромагнитной системой управления, которое снабжено блоком вспомогательных контактов, содержащим траверсу, на которой установлен подвижный контакт, а также пружину сжатия, перемещающую траверсу, размещенную в блоке вспомогательных контактов, при этом подвижный контакт, размещенный на траверсе блока вспомогательных контактов, подпружинен пружиной сжатия (RU 207043 от 07.10.2021).
К недостаткам прототипа можно отнести наличие только одного подвижного контакта в блоке вспомогательных контактов, который предназначен для коммутации вторичных цепей, а также ограниченную область применения и невозможность использования в пожаро- и взрывоопасных условиях.
Техническая проблема, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании простого, технологичного в производстве и использовании устройства, позволяющего дистанционного управлять силовыми электрическими устройствами, в том числе, в пожаро- и взрывоопасных условиях.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении безопасности производственных процессов в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности, обусловленное возможностью подключения контрольно-измерительной и сигнальной аппаратуры, а также цепей управления, как при замкнутых, так и при разомкнутых силовых электрических контактах, а также исключение искрообразования при замыкании и размыкании силовых электрических контактов.
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемое устройство дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей характеризуется наличием вакуумных дугогасительных камер, выполненных с возможностью коммутации силовых цепей, причем каждая из вакуумных дугогасительных камер состоит из металлокерамического корпуса, в котором установлены неподвижный контакт с выводом и подвижный контакт с выводом посредством сильфона, обеспечивающего вакуум внутри дугогасительной камеры, причем подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер кинематически связаны с двухпозиционным рычагом, выполненным с возможностью взаимодействия с подпружиненным подвижным элементом по меньшей мере одного блока вспомогательных контактов, причем на указанном подпружиненном подвижном элементе размешены попарно подпружиненные подвижные мостиковые контакты, установленные с возможностью взаимодействия с неподвижными контактами блока вспомогательных контактов, при этом при изменении положения двухпозиционного рычага 50% подвижных мостиковых контактов размыкается с неподвижными контактами блока вспомогательных контактов, а 50% -замыкается.
Целесообразно, чтобы количество вакуумных дугогасительных камер соответствовало количеству подключаемых фаз.
Коммутация силовых цепей посредством вакуумных дугогасительных камер обеспечивает надежное гашение электрической дуги при первом переходе коммутируемого тока через ноль без теплового, светового и звукового эффектов, что повышает безопасность производственных процессов в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности. Возможность подключения необходимого количества контрольно-измерительной и сигнальной аппаратуры, работающей параллельно и срабатывающей как при замыкании, так и при размыкании силовых контактов, обеспечивает надежный контроль безопасности, своевременное автоматическое подключение аварийных устройств, отключение вспомогательных механизмов и аварийную сигнализацию, что также повышает безопасность производственных процессов в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности.
Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для реализации заявляемым устройством своего назначения и достижения заявленного технического результата.
Далее раскрываются конструкция и особенности функционирования предлагаемой полезной модели со ссылкой на графические материалы, на которых:
- фиг. 1 - принципиальная схема устройства, вид сверху;
- фиг. 2 - принципиальная схема устройства, вид сбоку;
- фиг. 3 - принципиальная схема блока вспомогательных контактов;
- фиг. 4 - подпружиненный подвижный элемент блока вспомогательных контактов с попарно подпружиненными подвижными мостиковыми контактами;
- фиг. 5 - пара подпружиненных подвижных мостиковых контактов.
Предлагаемое устройство дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей может быть успешно использовано в пускателях, станциях управления для коммутации токов включения и отключения различных электродвигателей и других приемников электроэнергии в системах дистанционного управления. Основные области применения - горнорудная, металлургическая, нефтегазовая отрасли, железнодорожный транспорт и другие отрасли промышленности, характеризующиеся, в том числе, условиями повышенной пожаро- и взрывоопасности, а также тяжелыми режимами работы электроприводов и других потребителей электроэноргии.
Электроприводы конвейеров, подъемников, погрузочно-разгрузочного и другого рабочего и вспомогательного оборудования, а также силовые электроприводы приточной и вытяжной вентиляции и многих других электромеханизмов, по условиям эксплуатации часто размещаются в местах с повышенной запыленностью, концентрацией горючих и взрывоопасных газов и других веществ. Поэтому чрезвычайно важно надежно исключить искрообразование, возникающее в момент замыкания и размыкания силовых электрических контактов, способное вызвать возгорание или взрывное горение окружающей среды. Помимо этого, чрезвычайно важно иметь возможность в любой момент времени автоматически контролировать рабочий процесс, подключать и отключать те или иные вспомогательные механизмы в зависимости от состояния силового привода, а в случае нештатных и аварийных ситуаций оперативно на них реагировать, исключая возможность возгорания окружающей среды.
Для комплексного решения всех указанных задач в настоящей заявке раскрывается устройство дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей.
Устройство содержит корпус 1, выполненный из диэлектрического материала. В качестве диэлектрического материала могут быть использованы подходящие по прочности пластики, пластмассы, текстолит и т.д.
В корпусе 1 размещены вакуумные дугогасительные камеры 2. Количество вакуумных дугогасительных камер 2 соответствует количеству подключаемых фаз. В предпочтительном варианте исполнения может быть три или две вакуумные дугогасительные камеры.
Вакуумные дугогасительные камеры предназначены для включения и выключения силовой электрической нагрузки (для включения и выключения потребителя энергии), примером которой могут служить силовые электроприводы горностроительного, металлургического, нефтегазового оборудования или силовые приводы транспортных средств.
Каждая из вакуумных дугогасительных камер 2 состоит из металлокерамического корпуса, в котором установлены неподвижный контакт 3 с выводом и подвижный контакт 4 с выводом посредством сильфона, обеспечивающего вакуум внутри дугогасительной камеры. Расположение электрических контактов в вакууме обеспечивает надежное гашение электрической дуги и искрообразование при их замыкании и размыкании.
Подвижные контакты 4 вакуумных дугогасительных камер 2 кинематически, посредством траверсы 5, связаны с двухпозиционным рычагом 6. Траверса 5 выполняется, предпочтительно, из того же материала, что и корпус 1, подвижно закрепляется на корпусе 1, имеет возможность изменять свое положение и воздействовать на двухпозиционный рычаг 6 при замкнутых контактах вакуумных дугогасительных камер 2.
Двухпозиционный рычаг 6 выполняется, предпочтительно, из металла или металлического сплава. Основная задача двухпозиционного рычага 6 -передача возвратно-поступательного движения.
Для осуществления возможности подключения необходимого количества контрольно-измерительных приборов, аварийной сигнализации и вспомогательного оборудования предлагаемое устройство оснащается, по меньшей мере, одним блоком 7 вспомогательных контактов. В зависимости от условий эксплуатации блоков вспомогательных контактов может быть один, два, три или более.
Блок 7 вспомогательных контактов содержит корпус 8, выполненный из диэлектрического материала. В качестве диэлектрического материала могут быть использованы подходящие по прочности пластики или пластмассы.
Корпус 8 может быть закрыт крышкой (не показано). Блок 7 вспомогательных контактов крепится к корпусу 1.
В корпусе 8 блока вспомогательных контактов установлен подпружиненный посредством пружины 9 подвижный элемент 10 из диэлектрического материала, предпочтительно, такого же, как и материал корпуса 8.
Подвижный элемент 10 имеет два рабочих положения, зависящие от состояния силовых контактов вакуумных дугогасительных камер 2.
При замкнутых силовых контактах вакуумных дугогасительных камер 2 траверса 5, кинематически связанная с подвижными контактами 4, взаимодействует с двухпозиционным рычагом 6, кинематически связанным с подвижным элементом 10. Двухпозиционный рычаг 6, воздействуя на подвижный элемент 10, переводит его в первое рабочее положение.
При разомкнутых силовых контактах вакуумных дугогасительных камер 2 траверса 5 перестает взаимодействовать с двухпозиционным рычагом 6, в следствие чего двухпозиционный рычаг 6 перестает воздействовать на подвижный элемент 10, который посредством пружины 9 перемещается во второе рабочее положение.
В корпусе 8 блока вспомогательных контактов установлены неподвижные контакты 11, скомпонованные, предпочтительно, попарно симметрично относительно подвижного элемента 10.
В подвижном элементе 10 установлены попарно подпружиненные пружиной 12 подвижные мостиковые контакты 13. В зависимости от условий эксплуатации на подвижном элементе 10 может быть установлено несколько пар подвижных мостиковых контактов 13.
Подвижные мостиковые контакты 13 попарно установлены в подвижном элементе 10 таким образом, что при любом рабочем положении подвижного элемента 10 (которое зависит от включенного или выключенного состояния силовой нагрузки и, соответственно, от положения двухпозиционного рычага) только один из пары подпружиненных мостиковых контактов 13 замкнут с соответствующими неподвижными контактами 11, а другой из этой пары - разомкнут. Таким образом, в одном рабочем положении подвижного элемента 10 только 50% подвижных мостиковых контактов 13 замкнуты с неподвижными контактами 11, а 50% - разомкнуты, а в другом рабочем положении подвижного элемента 10 ранее разомкнутые контакты замыкаются, а замкнутые - размыкаются. Такое конструктивное исполнение блока вспомогательных контактов позволяет в любой момент времени контролировать состояние рабочих процессов и подключать или отключать необходимые устройства, приборы и сигнализацию в зависимости от штатных или аварийных включений и выключений предлагаемого устройства дистанционного включения и выключения силовых электрических цепей.
Попарное подпружинивание подвижных мостиковых контактов 13 обусловлено необходимостью надежного контакта с неподвижными контактами 11, что исключает возможность искрообразования и повышает безопасность эксплуатации в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности.
Предлагаемое устройство работает следующим образом (раскрыт один из предпочтительных, но не единственно возможный, вариант).
Включение устройства осуществляется посредством прямоходового электромагнита с подвижным якорем (сердечником), кинематически связанным с подвижными контактами вакуумных дугогасительных камер. При подаче напряжения управления якорь начинает прямолинейное движение и воздействует на подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер, замыкая силовую электрическую цепь. Одновременно с замыканием силовой электрической цепи происходит воздействие на подвижный элемент 10 блока вспомогательных контактов, переводящее его в первое рабочее положение, что приводит, во-первых, к размыканию контактов, посредством которых были подключены необходимые контрольно-измерительные и сигнальные приборы, информирующие об отключенном состоянии силовой нагрузки, а также контролирующие состояние окружающей среды и, в случае необходимости, работу вспомогательных устройств, а во-вторых, к замыканию контактов, посредством которых подключаются необходимые контрольно-измерительные и сигнальные приборы, информирующие о включенном состоянии силовой нагрузки, а также контролирующие состояние окружающей среды и, в случае необходимости, работу вспомогательных устройств.
При отключении напряжения от прямоходового электромагнита его якорь возвращается в исходное положение, переставая оказывать воздействие на подвижные контакты вакуумных дугогасительных камер, размыкая силовую электрическую цепь. Одновременно с размыканием силовой электрической цепи снимается воздействие на подвижный элемент 10 блока вспомогательных контактов, в результате чего подвижный элемент 10 посредством пружины 9 переводится во второе рабочее положение, что приводит, во-первых, к размыканию контактов, посредством которых были подключены необходимые контрольно-измерительные и сигнальные приборы, информирующие о включенном состоянии силовой нагрузки, а также контролирующие состояние окружающей среды и, в случае необходимости, работу вспомогательных устройств, а во-вторых, к замыканию контактов, посредством которых подключаются необходимые контрольно-измерительные и сигнальные приборы, информирующие о выключенном состоянии силовой нагрузки, а также контролирующие состояние окружающей среды и, в случае необходимости, работу вспомогательных устройств.
Таким образом, предложено простое, технологичное в производстве и использовании устройство, позволяющее дистанционно управлять силовыми потребителями электрической энергии, которое позволяет в значительной степени повысить безопасность производственных процессов в условиях повышенной пожаро- и взрывоопасности за счет возможности подключения контрольно-измерительной и сигнальной аппаратуры как при замкнутых, так и при разомкнутых силовых электрических контактах, а также за счет исключения искрообразования при замыкании и размыкании силовых электрических контактов.