КОНТАКТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВОЗМОЖНОСТЬЮ КОММУТАЦИИ ДЛЯ НАГРУЗОК ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ПОЛЯРНОСТИ ПРОТИВ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЯ ТОКА
DIRECT-CURRENT CONTACTOR WITH SWITCHING OPTION FOR AC LOADS AND POLARITY OPPOSITE TO PREFERRED DIRECTION OF CURRENT

Настоящее изобретение относится к контактору постоянного тока с предпочтительным направлением протекания тока в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения. Контактор постоянного тока этого типа имеет двойное прерывание с двумя контактными местами, каждое из которых содержит неподвижный контакт и подвижный контакт. Подвижные контакты размещены на контактной перемычке. Контактор постоянного тока обычного вида кроме того содержит дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, а также устройство для выдувания, выполненное с возможностью выдувания коммутационной дуги, образующейся в первом контактном месте, когда контактные места размыкаются, в дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, когда имеет место переключение в предпочтительном направлении тока. Кроме того, контактор постоянного тока обычного вида содержит коммутационную пластину, размещенную возле подвижного контакта первого контактного места, причем контактная перемычка и коммутационная пластина электрически изолированы друг от друга и коммутационная пластина соединена по потенциалу (= имеет такой же потенциал) с неподвижным контактом второго контактного места, так что, когда имеет место переключение в предпочтительном направлении тока, коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте, перескакивает с контактной перемычки на коммутационной пластину вследствие эффекта, обусловленного устройством для выдувания, шунтируя, таким образом, коммутационную дугу, образующуюся во втором контактном месте.
Контактор постоянного тока обычного вида известен из DE 2010031907 В9. Контактор имеет очень простую конструкцию и применяется, например, на железной дороге для коммутации постоянных токов с номинальным напряжением до 3 кВ. Вследствие того, что при использовании контактора обычного вида вторая коммутационная дуга во втором контактном месте шунтируется, когда первая коммутационная дуга перескакивает с контактной перемычки на коммутационную пластину, вторая коммутационная дуга просто гасится. Остается только первая коммутационная дуга, которая, в свою очередь, выдувается устройством для выдувания в дугогасительное устройство для гашения световой дуги и гасится там.
Требования, которым должны удовлетворять контакторы постоянного тока, используемые в железнодорожной технике, в некоторых случаях являются особенно высокими. В этой области техники иногда необходимо производить переключение по двусторонней нагрузке или нагрузке переменного тока, при этом подлежащая переключению коммутационная двусторонняя нагрузка или нагрузка переменного тока обычно гораздо меньше, чем номинальные коммутационные нагрузки, испытываемые во время работы на постоянном токе, при протекании тока в предпочтительном направлении. Переключение особенно низких нагрузок такого рода также может быть выполнено контактором постоянного тока обычного вида. Требования, которым должны удовлетворять контакторы, используемые в железнодорожной технике, становятся все более строгими. Следовательно существует необходимость в контакторах постоянного тока с улучшенной возможностью коммутации для нагрузок переменного тока и полярности против предпочтительного направления.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание контактора постоянного тока обычного вида с улучшенной возможностью коммутации для нагрузок переменного тока и полярности против предпочтительного направления.
Эта задача решается посредством признаков независимого пункта 1 формулы изобретения. Следовательно, решение в соответствии с настоящим изобретением имеет место, когда контактор постоянного тока содержит вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, а устройство для выдувания выполнено имеющим размеры и таким образом, что вследствие эффекта, обусловленного устройством для выдувания, коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте, когда имеет место переключение в направлении, противоположном предпочтительному направлению тока, перескакивает с контактной перемычки на неподвижный контакт второго контактного места, принуждаемая проходить между двумя неподвижными контактами и во вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги посредством выдувания.
Изобретение предлагает очень простое решение для существенного улучшения возможности коммутации контактора постоянного тока обычного вида для нагрузок переменного тока и полярности против предпочтительного направления. При этом контактор постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением имеет очень простую конструкцию и поэтому может быть изготовлен простым образом и с незначительными затратами.
Основное устройство для гашения электрической дуги контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением, которое будет упоминаться далее как устройство для гашения электрической дуги, используется только при переключении в предпочтительном направлении. Оно предпочтительно размещено возле первого контактного места. Благодаря этому коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте, должна преодолеть только небольшое расстояние до дугогасительного устройства для гашения электрической дуги, и поэтому она быстро гасится. Контактная перемычка и коммутационная пластина в предпочтительном варианте реализации разделены воздушным зазором. Коммутационная пластина в предпочтительном варианте реализации выполнена в виде отклоняющего устройства для электрической дуги и по меньшей мере частично охватывает ограниченную область дугогасительного устройства для гашения электрической дуги. Одно из основных мест коммутационной дуги, образующейся в первом контактном месте, в соответствии с этим вариантом реализации, имеет проводящий канал на отклоняющем устройстве электрической дуги вдоль дугогасительного устройства для гашения электрической дуги. Благодаря этому происходит растягивание коммутационной дуги и ее выдувание в дугогасительное устройство гашения электрической дуги.
Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги размещено между двумя контактными шинами, которые соединяют два неподвижных контакта с соединительными контактами контактора постоянного тока. Этим обеспечивается возможность особенно компактного размещения вспомогательного дугогасительного устройства гашения электрической дуги в контакторе постоянного тока, и таким образом обеспечивается получение компактной конструкции всего контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением. В предпочтительном варианте реализации две контактные шины имеют функцию проведения коммутационной дуги во вспомогательное дугогасительное устройство гашения электрической дуги, и поэтому каждая из них выполнена в виде отклоняющего устройства для электрической дуги. В предпочтительном варианте реализации контактная шина, соединенная с неподвижным контактом первого контактного места, одновременно образует второе отклоняющее устройство электрической дуги для дугогасительного устройства гашения электрической дуги и первое отклоняющее устройство электрической дуги для вспомогательного дугогасительного устройства гашения электрической дуги. В предпочтительном варианте реализации контактная шина, соединенная с неподвижным контактом второго контактного места, образует второе отклоняющее устройство электрической дуги для вспомогательного дугогасительного устройства гашения электрической дуги.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги имеет такие размеры, что оно меньше, чем дугогасительного устройства для гашения электрической дуги. Поскольку обычно контактор постоянного тока должен иметь возможность коммутации для нагрузок переменного тока и полярности против предпочтительного направления только в исключительных случаях и поскольку нагрузки, подлежащие переключению, обычно меньше, чем номинальная коммутационная нагрузка контактора постоянного тока, таким образом обеспечивается получение особенно компактной конструкции. В предпочтительном варианте реализации вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги содержит меньше гасительных элементов, чем дугогасительное устройство для гашения электрической дуги.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, дугогасительное устройство для гашения электрической дуги и/или вспомогательное дугогасительное устройство для гашения электрической дуги содержат множество гасительных элементов, выполненных из керамики. Керамические гасительные элементы оказались пригодными для гашения дуг, возникающих при переключении. По меньшей мере некоторые из гасительных элементов дугогасительного устройства для гашения электрической дуги в предпочтительном варианте реализации комбинируются с образованием вставки, выполненной с возможностью извлечения с наружи с тем, чтобы облегчить доступ к первому контактному месту для проверки и обслуживания. В этом контексте особенно предпочтительным окажется выполнение вставки с возможностью механической фиксации и расфиксации.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, между гасительными элементами образованы проточные каналы, каждый из которых оснащен рассеивающим участком, причем рассеивающие участки соседних проточных каналов выполнены с различными наклонами, так что обеспечено рассеивание и расширение газов, выпускаемых гасительных элементов. Преимущество этого варианта реализации изобретения состоит в возможности особенно быстрого удаления плазмы, образуемой коммутационной дугой. Таким образом, коммутационная дуга гасится за особенно короткий период времени.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, контактная перемычка сужается на конце, обращенном к коммутационной пластине. В предпочтительном варианте реализации, контактная перемычка выполнена на этом конце сходящейся формы. Технический результат от указанного состоит в том, что при протекании тока в предпочтительном направлении тока, коммутационная дуга будет быстро и надежно перескакивать на коммутационную пластину.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, устройство для выдувания включает в себя постоянный магнит, расположенный возле конца контактной перемычки, причем между постоянным магнитом и концом контактной перемычки размещен керамический защитный элемент. Таким образом, постоянный магнит защищен от повреждений коммутационной дугой. Защитный элемент предпочтительно выполнен в форме пластины. Постоянный магнит в предпочтительном варианте реализации размещен на конце контактной перемычки, обращенной к коммутационной пластине.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, коммутационная пластина закрыта, по меньшей мере частично, экранирующим элементом на внешней стороне, обращенной от дугогасительного устройства для гашения электрической дуги. Благодаря этому дополнительные электрические и/или электронные компоненты контактора постоянного тока могут быть размещены в области внешней стороны коммутационной пластины без паразитных проявлений и/или повреждений, вызываемых коммутационной дугой. Электрические или электронные компоненты могут, например, быть частью управляющего устройства контактора постоянного тока, или могут быть блок-контактами.
В соответствии еще с одним предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения, контактные места и коммутационная пластина изолированы посредством изоляционной пленки, по меньшей мере в некоторых своих областях, от привода и/или управляющего устройства контактора постоянного тока. Таким образом, может быть получена более компактная конструкция с должным учетом необходимых воздушных зазоров и путей утечки. Чтобы предотвратить выжигание изоляционной пленки в области второго контактного места, в предпочтительном варианте реализации между изоляционной пленкой и вторым контактным местом размещено защитное покрытие. Это защитное покрытие предпочтительно выполнено из стали в форме пластины.
Далее предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения будет объяснен более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
на Фиг. 1 показана аксонометрическая проекция контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением,
на Фиг. 2 показан контактор постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением согласно Фиг. 1 в частично разомкнутом состоянии корпуса, и
на Фиг. 3 показан подробный вид одного из гасительных элементов контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением согласно Фиг. 1 и 2.
В нижеследующем раскрытии одинаковые части обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Если чертеж содержит ссылочные позиции, которые не раскрыты подробно в соответствующем описании указанного чертежа, делается ссылка на предшествующие или последующие описания фигур чертежей.
На Фиг. 1 показана аксонометрическая проекция контактора 1 постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением. Внутренняя конструкция контактора 1 постоянного тока показана на Фиг. 2. Контактор 1 постоянного тока включает в себя двойное прерывание с двумя контактными местами 2 и 3. Первое контактное место состоит из неподвижного контакта 4 и подвижного контакта 5, второе контактное место 3 содержит неподвижный контакт 6 и соответствующий подвижный контакт 7. Два подвижных контакта 5 и 7 размещены на контактной перемычке 8. Контактная перемычка 8 приводится в действие электромагнитным приводом 25, управляемым посредством управляющего устройства 23. В данном случае управляющее устройство 23 размещено снаружи корпуса 31 контактора 1 постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением и поэтому также видно на Фиг. 1. Каждый из двух неподвижных контактов 4 и 6 соединен с соответствующим соединительным контактом 27 контактора постоянного тока через контактную шину 14 и 15, соответственно.
При размыкании контактных мест образуется коммутационная дуга, которая должна быть погашена по возможности быстро, чтобы избежать повреждения контактов или других компонентов контактора постоянного тока. Для этого контактор 1 постоянного тока оснащен дугогасительным устройством 9 гашения электрической дуги, а также устройством 10 для выдува, образованного по существу постоянным магнитом. Магнитное поле постоянного магнита 10 ориентировано так, что коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте 2 при протекании тока в предпочтительном направлении тока, вытесняется в дугогасительное устройство 9 для гашения электрической дуги. Для обеспечения образования магнитного поля в критических местах, по обеим сторонам корпуса размещены полюсные пластины 30, известные из уровня техники. Одна из двух полюсных пластин показана на Фиг. 1.
Контактор 1 постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением оснащен так называемой коммутационной пластиной 11, которая начинает замыкаться первым контактным местом 2 и которая упирается наподобие кулачка в левую ограниченную область дугогасительного устройства 9 гашения электрической дуги. Коммутационная пластина 11 соединена по потенциалу с неподвижным контактом 6 второго контактного места через соединительный провод 12. При протекании тока в предпочтительном направлении, коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте, перескакивает, вследствие эффекта, обусловленного магнитным полем, с контактной перемычки 8 на коммутационную пластину 11, шунтируя, таким образом, коммутационную дугу, которая образуется во втором контактном месте. Коммутационная пластина 11 и контактная шина 14, соединенные с первым неподвижным контактом 4, в результате действуют в качестве отклоняющих устройств для электрической дуги. Посредством этих отклоняющих устройств для электрической дуги коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте 2, растягивается и при этом она выдувается в дугогасительное устройство 9 для гашения электрической дуги посредством постоянного магнита 10. Таким образом достигается быстрое и надежное гашение коммутационной дуги.
Чтобы способствовать перескакиванию коммутационной дуги с контактной перемычки 8 на коммутационной пластину 11, конец 20 контактной перемычки, расположенный в контактном месте 2, выполнен сходящимся. Для предотвращения сквозного прохода коммутационной дуги с контактной перемычки 8 на постоянный магнит 10, размещенный возле нее, между концом 20 контактной перемычки 8 и постоянным магнитом 10 размещен выполненный наподобие пластины керамический защитный элемент 21.
Когда к неподвижным контактам контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением прикладывается напряжение, имеющее полюсность в направлении, противоположном предпочтительному направлению, коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте 2 не может быть погашена посредством дугогасительного устройства 9 гашения электрической дуги. В этом случае магнитное поле постоянного магнита 10 обеспечивает выдувание коммутационной дуги, образующейся в первом контактном месте 2, вниз от дугогасительного устройства 9 гашения электрической дуги. Для обеспечения надежного гашения коммутационной дуги и в этом случае, контактор постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением оснащен вспомогательным дугогасительным устройством 13 гашения электрической дуги. Устройство 13 размещено между двумя контактными шинами 14 и 15 двух неподвижных контактов 4 и 6. Вследствие эффекта, обусловленного магнитным полем, коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте 2, вытесняется вдоль контактной перемычки 8 от подвижного контакта 5 первого контактного места в направлении подвижного контакта 7 второго контактного места, и в течение этого процесса она перескакивает на соседний неподвижный контакт 6 второго контактного места и сливается с коммутационной дугой, образующейся во втором контактном месте 3. Коммутационная дуга, образующаяся во втором контактном месте 3, гасится в любом случае, как только коммутационная дуга, образующаяся в первом контактном месте, перескакивает с контактной перемычки 8 на неподвижный контакт 6 второго контактного места 3. Далее с этого момента, две контактные шины 14 и 15 действуют в качестве отклоняющих устройств для электрической дуги. Благодаря эффекту выдувания, создаваемому постоянным магнитом 10, коммутационная дуга вытесняется вдоль этих двух отклоняющих устройств для электрической дуги во вспомогательное дугогасительное устройство 13 для гашения электрической дуги, где она гасится. Следовательно, контактор постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением является также подходящим для отключения токов, протекающих в направлении, противоположном предпочтительному направлению, и нагрузок переменного тока безопасно и надежно до определенного уровня. Для получения компактной конструкции контактные места и коммутационная пластина изолированы изоляционной пленкой 24 от блока привода и управляющего устройства. Чтобы предотвратить выжигание изоляционной пленки в области второго контактного места 3 вследствие коммутационной дуги, образующейся в контактном месте 3, указанная изоляционная пленка 24 в этой области покрыта защитным покрытием в форме небольшой стальной пластины 26. Для защиты управляющего устройства 23 от паразитных воздействий между управляющим устройством 23 и коммутационной пластиной 11 и дугогасительным устройством 9 для гашения электрической дуги размещен соответственно экранирующий элемент 22.
Дугогасительное устройство 9 для гашения электрической дуги и вспомогательное дугогасительное устройство 13 гашения электрической дуги состоят из множества керамических гасительных элементов 16. Один из гасительных элементов подробно показан на Фиг. 3. Как ясно видно из Фиг. 3, два соответствующих соседних гасительных элемента имеют образованный между ними проточный канал 17, через который наружу выводится плазма, образуемая коммутационной дугой. По направлению к выпускному концу 19 проточный канал включает в себя рассеивающий участок 18, причем рассеивающие участки соседних проточных каналов выполнены с различными наклонами, так что обеспечено рассеивание и расширение газов, выпускаемых гасительных элементов. Таким образом, плазма, образуемая коммутационной дугой, может быть удалена быстрее, а коммутационная дуга в результате этого может быть погашена за более короткий период времени.
Для осмотра и технического обслуживания некоторые из гасительных элементов дугогасительного устройства 9 для гашения электрической дуги могут быть извлечены без необходимости разборки корпуса 31 контактора постоянного тока в соответствии с настоящим изобретением. Выполненные с возможностью извлечения гасительные элементы комбинируются посредством зажимов 28, показанных на Фиг. 1 и 2, с образованием вставки, выполненной с возможностью извлечения. Вставка может быть зафиксирована и расфиксирована посредством защелки 29, показанной на Фиг. 1. Вставка содержит гасительные элементы, которыми скрывается первое контактное место 2. При извлечении вставки может быть обеспечена надлежащая проверка контактов.