УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА
ELECTRIC CURRENT SWITCHING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к устройству коммутации электрического тока.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В выключателе, имеющем привод цилиндрической формы, подвижные контакты часто размещены таким образом, что они проходят через привод. Когда подвижный контакт отрывается от неподвижного контакта, минимальный зазор отрыва, определяющий путь распространения электрической дуги, может проходить вдоль поверхности привода.
Чтобы решить эту проблему, корпус полюса выключателя может быть удлинен так, чтобы дуга формировалась на удалении от привода во избежание появления на нем эффектов эрозии. Один из способов реализации этого состоит в том, чтобы удлинить подвижный контакт и использовать удлиненную ножеподобную форму. Кроме того, неподвижный контакт может быть расположен таким образом, чтобы внутри выключателя его было как можно меньше.
Однако крепление проводов к неподвижному контакту вызывает его напряжение и может повредить этот неподвижный контакт, ухудшая характеристики его работы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечить такой выключатель, чтобы вышеописанные недостатки были устранены. Задача изобретения решается посредством выключателя, который определен в независимом пункте формулы изобретения. В зависимых пунктах раскрыты некоторые варианты осуществления.
Изобретение относится к электрическому выключателю для коммутации электрического тока. Области применения выключателя включают в себя, например, электрические двигатели и солнечные системы.
В выключателе в соответствии с настоящим изобретением обеспечен неподвижный контакт и подвижный контакт, который предназначен для контактирования с неподвижный контактом. Неподвижный контакт содержит контактный участок для контактирования с подвижным контактом и установочный участок для поддержки неподвижного контакта в корпусе модуля выключателя. Установочный участок помещен ближе к центру модуля выключателя, чем контактный участок.
Может быть обеспечена защита и опора для установочного участка. Опора может быть обеспечена введением в выключатель одной или более секций стенок. В одном варианте осуществления опора/защита обеспечена приемным гнездом для приема в себя установочного участка неподвижного контакта.
Эта компоновка означает, что нет необходимости идти ни на какие компромиссы для получения большего расстояния раскрытия между контактами. Соответственно, неподвижный контакт сформирован таким образом, что контактный участок находится между установочным участком и соединительным участком, используемым для внешнего соединения неподвижного контакта.
ЧЕРТЕЖИ
Далее изобретение будет описано более подробно посредством некоторых вариантов осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи, в которых:
фиг. 1 показывает вид варианта осуществления модуля выключателя;
фиг. 2 показывает другой вид варианта осуществления модуля выключателя;
фиг. 3 показывает вид сверху варианта осуществления модуля выключателя;
фиг. 4А-4С показывают вариант осуществления неподвижного контакта под тремя различными углами зрения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Варианты осуществления относятся к выключателю, используемому для коммутации постоянного тока. Области применения выключателя включают в себя, например, электрические двигатели и сборки солнечных панелей.
Чтобы максимизировать коммутирующую эффективность, может быть обеспечен выключатель, имеющий один или более полюсов. Каждый полюс содержит неподвижный контакт (неподвижные контакты) и поворотный контакт, соединяемый с неподвижным контактом (неподвижными контактами). Полюса могут быть соединены посредством проводов или закорачивающих элементов, которые соединяют между собой неподвижные контакты соседних полюсов.
Фиг. 1 показывает некоторые из элементов полюса/модуля выключателя. Полюс имеет нижний корпус 100 модуля и верхний корпус 102 модуля, которые могут быть скреплены вместе для образования одного полюса выключателя. Есть контактная область 104, в которой замыкаются между собой и размыкаются поворотный контакт и неподвижный контакт.
Неподвижный контакт 110 на фиг. 1 показан до его установки в нижний корпус 100. Этот нижний корпус 100 содержит приемное гнездо 114 для приема в себя установочного участка 110А неподвижного контакта. Приемное гнездо обеспечивает опору для неподвижного контакта и защищает его в одном или более направлениях. Прежде всего, приемное гнездо включает в себя нижнюю стенку, на которую установлен неподвижный контакт. Кроме того, приемное гнездо может обеспечивать опору для неподвижного контакта в одном или более направлениях, например слева, на конце и справа.
Фиг. 1 показывает также опорный элемент 116 верхнего корпуса, который придерживает неподвижный контакт сверху, когда эти корпуса собраны вместе, и неподвижный контакт введен в приемное гнездо. В одном варианте осуществления размеры опорного элемента 116 таковы, что он тоже заходит в приемное гнездо и заполняет часть приемного гнезда 114, которая не заполнена установочным участком 110А неподвижного контакта 110. Поэтому, когда верхний и нижний корпуса собраны вместе, неподвижный контакт прижат и плотно удерживается в приемном гнезде.
Фиг. 2 показывает положение, в котором неподвижный контакт размещен в приемном гнезде нижнего корпуса.
Можно видеть, что большая часть, то есть соединительный участок 110С неподвижного контакта, находится снаружи нижнего корпуса 100 выключателя. Этот соединительный участок содержит отверстие 110D для приема болта и гайки, используемых при креплении провода к соединительному участку неподвижного контакта. Поскольку соединительный участок 110С и отверстие 110D расположены относительно далеко снаружи корпуса 100, то когда к соединительному участку 110С неподвижного контакта 110 присоединен провод, к этому неподвижному контакту 110 прикладывается большой вращающий момент.
Неподвижный контакт 110 содержит также контактный участок 110В, который расположен как можно ближе к концу корпуса, там, где неподвижный контакт выходит из корпуса, чтобы получить как можно большее расстояние раскрытия между контактами. Тем самым электрическая дуга, обусловленная разъединением контактов, наводится далеко от привода выключателя, так что при этом распространение дуги вдоль привода исключено.
Фиг. 2 показывает также установочный участок 110А неподвижного контакта 110. Этот установочный участок помещен в приемное гнездо 114, которое выполнено с возможностью приема в себя установочного участка с большим натягом. В одном варианте осуществления установочный участок 110А имеет по существу прямоугольную форму.
На фиг. 2 можно видеть, что установочный участок 110А заполняет приемное гнездо только частично, так что остаток приемного гнезда может быть заполнен опорным участком верхней крышки корпуса полюса. Когда модули корпуса собраны вместе, установочный участок становится полностью закрытым и окруженным изолирующим материалом, обеспеченным приемным гнездом 114 и опорным участком второго модуля корпуса. Тем самым нет никакого риска, что дуга будет распространяться в направлении установочного участка 110А.
Фиг. 2 показывает также корпус для привода 118 или поворотный контакт, который будет контактировать с контактным участком 110В неподвижного контакта. Можно видеть, что установочный участок 110А наклонен под углом по отношению к контактному участку 110В и/или к соединительному участку 110С. Эффект такого наклона состоит в том, что установочный участок 110А может быть размещен в стороне от корпуса и рядом с корпусом для поворотного контакта 118. Соединительный участок 110С и/или контактный участок 110В могут быть направлены по существу в сторону корпуса 118 поворотного контакта.
Можно видеть, что неподвижный контакт 110 построен таким образом, что соединительный участок 110В лежит между установочным участком 110А и контактным участком 110С. Таким образом, контактный участок 110В может быть размещен близко к краю корпуса, где неподвижный контакт выходит из корпуса, чтобы максимизировать расстояние раскрытия, образованного между этими контактами.
Приемное гнездо для установочного участка защищает установочный участок 110А от изгиба во время крепления контактов кабеля к соединительному участку 110С. Кроме того, приемное гнездо обеспечивает контактному участку 110В опору, такую, что этот контактный участок во время соединения и отсоединения контактов плотно удерживается на своем месте, тем самым обеспечивая надежность успешного коммутационного события.
Фиг. 3 показывает вид варианта осуществления нижнего корпуса 100 полюса, оснащенного частями модуля выключателя.
На фиг. 3 корпус привода оснащен приводом 120, который имеет прикрепленный к нему поворотный контакт. Поворотные контакты представляют собой удлиненные пластины (лезвия), подобные ножу, которые проходят через привод в направлении обоих концов полюса.
Контактный участок 110В неподвижного контакта предназначен для контакта посредством пластин поворотного контакта 122. Когда в контактной области 104 установлен контакт, эти пластины могут иметь конструкцию сэндвича, имеющую две пластины, расположенные внутри контактного участка 110В. На фиг. 3 выключатель показан в полностью разомкнутом положении, когда контактная пластина 122 относительно далека от контактного участка 110В.
Можно видеть, что установочный участок 110А расположен ближе к центру модуля 100 выключателя, чем контактный участок 110В. Этот контактный участок 110В может быть размещен по существу на полпути между внешним краем привода 120 и краем модуля выключателя. Центр модуля выключателя может совпадать с осью вращения привода 120 подвижного/поворотного контакта. Поскольку установочный участок ближе к центру модуля, чем контактный участок 110В, то неподвижный контакт может быть эффективно защищен от повреждающих воздействий, когда соединительный участок 110С неподвижного контакта присоединен к внешним кабелям. То есть, установочный участок расположен далеко от соединительного участка 110С и выходного паза неподвижного контакта из корпуса, и поэтому обеспечивает большой вращающий момент против изгиба неподвижного контакта.
Может быть обеспечена защита установочного участка 110В от нарастания электрической дуги, когда пластины поворотного контакта 122 отделяются от контактного участка 110В неподвижного контакта. Кроме того, эта защита обеспечивает защиту также и в ситуации, когда на поверхности привода образуется электропроводящая сажа. В такой ситуации дуга может попытаться загореться на поверхности привода через установочный участок. Защита установочного участка может быть обеспечена наличием вокруг установочного участка одной или более секций изолирующей стенки. Одна такая секция стенки, предпочтительно, расположена по существу между установочным участком и дуговой камерой, содержащей дугогасящие пластины 124.
Как показывает чертеж, контактная область 104 и, соответственно, область разъединения, имеющая дугогасящие пластины 124, расположена на расстоянии от привода 120. Тем самым исключено, чтобы поверхность привода образовывала для дуги контактный мостик. Недостатком удаления контактной области подальше от привода является то, что при этом контактный участок 110В располагается практически достаточно близко к краю корпуса выключателя. Крепление внешних контактов к соединительному участку 110С может вызвать скручивание неподвижного контакта 110.
Вариант осуществления по фиг. 3 решает эту проблему обеспечением приемного гнезда 114 для приема в себя установочного участка 110А неподвижного контакта. Неподвижный контакт поддерживается по меньшей мере в двух точках, - приемным гнездом 114 и выходным отверстием в корпусе 100, в точке, где этот неподвижный контакт выходит из корпуса. Установочный участок 110А захвачен приемным гнездом снизу и с трех сторон, а опорный участок верхней крышки может заполнить остальную часть приемного гнезда. Таким образом, установочный участок полностью покрыт, а поскольку и приемное гнездо, и опорный участок выполнены из электрически изолирующего материала, то установочный участок электрически изолирован, и нет никакого риска, что этот установочный участок 110А будет функционировать в качестве контактного мостика.
Фиг. 3 показывает также останавливающий элемент 126 привода 120. Можно видеть, что привод имеет круговой цилиндрический участок основания, а один или более останавливающих элементов выполнены в виде крыльев, выступающих из этого цилиндрического участка основания. Боковая сторона останавливающего элемента, которая направлена в направлении размыкания, может выступать по существу перпендикулярно из цилиндрического участка основания. На фиг. 3 есть два останавливающих элемента 126 по противоположным сторонам цилиндрического участка основания привода.
Останавливающий элемент может быть литым и являться интегральной частью привода. Когда контакт размыкается, для того, чтобы контакт размыкался как можно быстрее, могут быть использованы пружины или другие элементы передачи усилия. Быстрое размыкание контакта устанавливает высокие требования к остановке поворота размыкания привода. В варианте осуществления по фиг. 3 приемное гнездо выполнено таким образом, что оно работает в качестве останавливающего упора останавливающего элемента 126 привода. Можно видеть, что когда привод находится в разомкнутом положении, останавливающий элемент имеет секцию стенки, которая устанавливается напротив параллельной секции стенки приемного гнезда.
Фиг. 3 показывает корпус 128 сквозного отверстия для приема болта, который соединяет и скрепляет вместе нижний корпус и верхний корпус одного или более полюсов. Как можно видеть, корпус сквозного отверстия расположен позади приемного гнезда таким образом, что обеспечивает еще большую опору приемному гнезду против усилий, обусловленных останавливающим элементом 126 вследствие размыкания контактов.
Как можно видеть, неподвижный контакт наклонен от точки внутри корпуса 100, которая находится вблизи к краю корпуса. Этот неподвижный контакт имеет удлиненную конструкцию основания, которая расположена под углом по отношению к соединительному участку 110С. Поэтому общая длина неподвижного контакта внутри модуля может быть максимизирована, тем самым максимизируя опору, обеспеченную приемным гнездом.
Контактный участок 110В выполнен между соединительным участком 110С и установочным участком 110А. Этот контактный участок может быть выполнен как выступ, выступающий по существу перпендикулярно из конструкции основания неподвижного контакта. Контактный участок может содержать участок основания, выступающий из основания неподвижного контакта, и часть, похожую на крыло, расположенную под углом из участка основания контактного участка.
В варианте осуществления по фиг. 3 неподвижный контакт, таким образом, в "удлиненном" направлении имеет два участка, - соединительный участок 110С и участок основания, отогнутый от соединительного участка. Установочный участок 110А и контактный участок выполнены на одной и той же удлиненной конструкции участка основания. Установочный участок можно рассматривать как продолжение неподвижного контакта в направлении внутренней части модуля выключателя.
Фиг. 4А-4С показывают вариант осуществления неподвижного контакта 110, как он виден под разными направлениями.
Фиг. 4А подчеркивает удлиненную конструкцию неподвижного контакта 110. Как можно видеть, контактный участок лежит между установочным участком 110А и соединительным участком 110С в продольном направлении контакта 110. Контактный участок содержит участок 100ВА основания, который присоединяет контактный участок к удлиненному телу неподвижного контакта. Этот участок основания может быть выполнен как выступ, по существу перпендикулярный по отношению к телу неподвижного контакта, а установочный участок выполнен как продолжение неподвижного контакта из точки, где контактный участок выступает из неподвижного контакта. Контактный участок может включать в себя также приводной участок 110ВВ, который практически активирует контакт с поворотным контактом.
Фиг. 4В показывает примеры различных углов неподвижного контакта. В качестве примера, угол между соединительным участком 110С и остальной частью основного тела неподвижного контакта может быть, например, около 15 градусов. В других вариантах осуществления этот угол может составлять, например, от 5 до 45 градусов. В контактном участке угол между участком 100ВА основания и приводным участком 110ВВ, может быть, например, около 45 градусов. Фиг. 4В показывает также, что длина соединительного участка 110С, большая часть которого после установки находится снаружи корпуса, составляет приблизительно половину общей длины тела неподвижного контакта 110.
Фиг. 4С показывает неподвижный контакт сзади, откуда может быть видно, что установочный участок 100А выполнен несколько ниже, чем соединительный участок 110С. Специалистам в данной области будет ясно, что по мере совершенствования технологии обладающая новизной концепция может быть воплощена различными способами. Настоящее изобретение и его варианты осуществления не сводятся к вышеописанным примерам, а могут изменяться в рамках объема пунктов формулы изобретения.