НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
LOW-VOLTAGE SWITCH

Область техники
Настоящее изобретение относится к низковольтному выключателю, например для бытовых условий эксплуатации.
Предшествующий уровень техники
Известно, что низковольтные выключатели обычно содержат корпус, содержащий один или несколько полюсов, с каждым из которых связана, по меньшей мере, одна пара контактов взаимно сцепляемых и расцепляемых друг с другом. Выключатели предшествующего уровня техники также содержат средство управления, которое вызывает относительное перемещение пар контактов таким образом, чтобы они могли допускать, по меньшей мере, первое положение сцепления (замкнутая цепь) и второе положение расцепления (разомкнутая цепь).
В целом пары взаимно сцепляемых/расцепляемых контактов составлены из первых элементов, по существу, установленных неподвижно (неподвижные контакты) и вторых подвижных элементов (подвижные контакты). Вместо этого, средство управления содержит приводные механизмы, которые оканчиваются, например, главным валом привода, функционально соединенным с подвижными контактами.
Кроме того, по меньшей мере, одна дуговая камера, в целом, связана с каждым полюсом выключателя, то есть, с областью пространства, в частности, приспособленной для облегчения прерывания электрической дуги. Дуговые камеры могут являться простыми областями, создаваемыми в корпусе выключателя, или могут содержать различные модульные элементы, например, структурированные в качестве корпусов, выполненных из диэлектрического материала, обеспеченного пластинами дугогасительной решетки.
Как уже известно, в течение периода нормальной эксплуатации выключателя могут возникать процессы, которые подвергают выключатель и сеть воздействию чрезвычайно тяжелых нагрузок. Это происходит, в первую очередь, если требуется, чтобы выключатель выдерживал, даже на короткие периоды, значения электрического тока, большие номинального. Время, в течение которого выключатель и электрическая сеть подвергаются воздействию тока перегрузки (то есть перегрузке или короткому замыканию), в целом, зависит от времени, требуемого устройствам защиты для эффективного осуществления безопасного отключения, то есть, для прерывания тока перегрузки.
Как уже известно, для ограничения возникновения повреждений, как электрической сети, так и выключателя как такового или его частей (контактных пластин, дугогасительной камеры, управления, диэлектрических элементов), испытывалось и вводилось много способов для создания настолько быстрого и эффективного размыкания, насколько это возможно. Различные решения включают в себя, например, использование соответствующих управляющих пружин и материалов, подходящих для того, чтобы выдерживать тяжелые нагрузки и температуры.
Другие решения предусматривают использование средства газификации и/или материалов, способных выпускать гасящие вещества вблизи области, в которой сформирована электрическая дуга; эти средства и/или материалы, как правило, запускаются посредством температуры достигаемой при возникновении электрической дуги.
Также и другие решения имеют тенденцию к созданию эффективного использования или управления различными способами электромагнитными процессами, которые возникают в области формирования и прерывания электрической дуги.
Решения такого типа, несмотря на их относительную эффективность с функциональной точки зрения, представляют одну или несколько недостатков, связанных со структурной сложностью и/или с недостаточной скоростью размыкания и/или недостаточным управлением явлением электрической дуги.
Краткое изложение существа изобретения
Следовательно, главная задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить выключатель, в частности, низковольтный выключатель, который преодолевает вышеупомянутые недостатки.
В пределах этой задачи, объектом настоящего изобретения является выключатель, в частности, низковольтный выключатель, в котором сочетается относительно простая структура с высокой эффективностью, в плане скорости размыкания и управления явлением электрической дуги.
Другой задачей настоящего изобретения является предоставление выключателя, в частности, низковольтного выключателя, в котором процессы износа, вызванные электрической дугой, в частности, в подвижном контакте, минимизированы.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставление выключателя, в частности, низковольтного выключателя, в котором скорость размыкания подвижного контакта высока.
Не самая последняя по важности задача настоящего изобретения состоит в предоставлении выключателя, в частности, низковольтного выключателя, который является высоконадежным и относительно легким в производстве по конкурентоспособным ценам.
Следовательно, объектом настоящего изобретения является низковольтный выключатель, содержащий первый корпус, вмещающий: по меньшей мере, один неподвижный контакт и соответствующий подвижный контакт, сцепляемый и расцепляемый с неподвижным контактом между первым замкнутым положением и вторым разомкнутым положением; приводной механизм функционально связанный с подвижным контактом; по меньшей мере, первую и вторую клеммы электрически соединенные соответственно с неподвижным контактом и с подвижным контактом; дуговую камеру. Выключатель, в соответствии с изобретением, характеризуется тем, что дуговая камера установлена между неподвижным контактом и проводящим элементом, первый конец которого электрически подключен ко второй клемме, а второй конец оканчивается нижней стороной, причем дуговая камера, содержит множество формованных проводящих пластин, вставленных между неподвижным контактом и вторым концом проводящего элемента, выключатель, характеризуется тем, что основная часть, содержащая второй изолирующий корпус, который вмещает элемент, выполненный из ферромагнитного материала, установлен рядом с множеством формованных проводящих пластин, причем основная часть, определяет пространство для прохождения подвижного контакта во время его перемещения между вышеупомянутым первым замкнутым положением и вторым разомкнутым положением.
Таким образом, в соответствии с механизмами, которые будут более полно описаны ниже, скорость размыкания выключателя (то есть скорость, с которой подвижный контакт перемещается из первого замкнутого положения во второе разомкнутое положение) повышается вследствие электромагнитных эффектов, генерируемых посредством элемента, выполненного из ферромагнитного материала (подобных эффектам, генерируемым посредством полюсов). Кроме того, конкретная установка дуговой камеры между неподвижным контактом и проводящим элементом предоставляет предпочтительный путь для электрической дуги, перемещая ее от подвижного контакта и, таким образом, ограничивая его потенциальные повреждения.
Предпочтительно, формованные проводящие пластины, по существу, являются взаимно параллельными; в частности, формованные проводящие пластины, предпочтительно, представляют собой практически прямоугольную поверхность, с первой основной стороной и второй верхней стороной, обращенной к первой стороне, с выемкой, выполненной в верхней стороне, причем нижние точки выемок каждой формованной проводящей пластины, лежат в одной и той же плоскости, ортогонально к плоскостям, в которых лежат проводящие пластины. Еще более предпочтительно, чтобы нижние точки выемок каждой формованной проводящей пластины были соединены посредством пунктирной линии.
Предпочтительно, формованные проводящие пластины содержат первое множество формованных проводящих пластин, основные стороны которых лежат в одной и той же нижней плоскости, и второе множество формованных проводящих пластин, нижние стороны которых расположены масштабировано относительно нижней плоскости в направлении основной стороны второго конца проводящего элемента. Более предпочтительно, верхние стороны формованных проводящих пластин первого множества пластин лежат в одной и той же верхней плоскости параллельно нижней плоскости, причем верхние стороны формованных проводящих пластин второго множества пластин, располагаются масштабировано относительно верхней плоскости в направлении нижней стороны второго конца проводящего элемента. Таким образом, удаление электрической дуги от подвижного контакта значительно упрощается.
Предпочтительно, в первом корпусе определено основание для установки дуговой камеры, причем основание, имеющее стенку основания с первой поверхностью, смежной с неподвижным контактом и второй поверхностью, смежной с первой поверхностью и наклоненной по отношению к ней в направлении нижней стороны второго конца проводящего элемента.
Предпочтительно, по меньшей мере, в первом корпусе определен один канал, который расположен внутри корпуса с соединением с внешней частью, с расположенной рядом со вторым концом проводящего элемента впускной секцией канала.
Предпочтительно, основная часть, содержащая выполненный из ферромагнитного материала элемент, является, по существу, U-образной, с взаимно параллельными первым и вторым плечами, соединенными посредством третьего перпендикулярного к ним плеча, с пространством для прохождения подвижного контакта, определенным между первым и вторым плечами, и являющимся открытым в направлении неподвижного контакта, в то время как третье плечо находится напротив проводящего элемента. Предпочтительно, основная часть, содержащая выполненный из ферромагнитного материала элемент, представляет собой опорную поверхность для поддержки на верхней стороне, по меньшей мере, некоторых из формованных проводящих пластин, причем опорные поверхности, представляют собой выступ, подходящий для его вставки в пространство, определенное посредством углублений, выполненных в верхних сторонах формованных проводящих пластин.
Предпочтительно, подвижный контакт в первом замкнутом положении расположен в положении, являющимся самым близким относительно множества формованных проводящих пластин и относительно неподвижного контакта, и во втором разомкнутом положении расположен в положении, уделенном относительно множества формованных проводящих пластин и относительно неподвижного контакта. Другими словами, в соответствии с этим вариантом осуществления, подвижный контакт при его перемещении между первым замкнутым положением и вторым разомкнутым положением, имеет тенденцию к перемещению, как от подвижного контакта, так и от формованных проводящих пластин дуговой камеры, уменьшая риск предоставления предпочтительного пути для электрической дуги.
Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из описания предпочтительных, но не исключительных, вариантов осуществления настоящего изобретения, изображенного посредством неограничивающего примера в сопроводительных чертежах.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает общий вид в разрезе части низковольтного выключателя в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 изображает общий вид компонентов дуговой камеры выключателя на Фиг.1;
Фиг.3 более подробно изображает общий вид компонентов на Фиг.2;
Фиг.4 более подробно изображает общий вид компонентов на Фиг.3.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Ниже, со ссылкой на сопроводительные чертежи будет описан вариант осуществления низковольтного выключателя 1 в соответствии с изобретением.
Как показано на фиг.1, выключатель 1 содержит первый корпус 10, в котором установлен, по меньшей мере, один неподвижный контакт 20 и соответствующий ему подвижный контакт (не показан), сцепляемый и расцепляемый с неподвижным контактом 20 между первым замкнутым положением и вторым разомкнутым положением, и приводной механизм (не показан), функционально соединенный с подвижным контактом. Приводной механизм может иметь тип, обычно используемый в этой области применения, и, следовательно, ниже подробно описываться не будет.
Кроме того, в корпусе установлены, по меньшей мере, первая клемма (не показана), электрического подключённая к неподвижному контакту 20, например, через клемму 21 неподвижного контакта 20, и вторая клемма 30, электрически подключённая к подвижному контакту.
Один из специфических параметров выключателя 1 в соответствии с изобретением состоит в том, что он содержит дуговую камеру 40, которая установлена между неподвижным контактом 20 и проводящим элементом 50 (элементом, направляющим дугу), имеющим первый конец 51, подключённый с помощью электрического соединения ко второй клемме 30 и второй конец 52, оканчивающийся нижней стороной 53. Как будет более очевидно ниже, проводящий элемент 50 формирует предпочтительный элемент цепи для электрической дуги, препятствующий замыканию дуги на подвижном контакте во время этапа размыкания.
Дуговая камера 40 содержит множество формованных проводящих пластин 41, которые вставлены между неподвижным контактом 20 и вторым концом 52 проводящего элемента 50. Выключатель 1, в соответствии с настоящим изобретением, также представляет собой основную часть 60, содержащую второй изолирующий корпус 61, который вмещает полюса, выполненные из ферромагнитного материала (не показанные, поскольку они заключены в корпусе 61). Основная часть 60 установлена рядом с множеством формованных проводящих пластин 41 и определяет пространство 65 для прохождения подвижного контакта во время его перемещения между первым замкнутым положением и вторым разомкнутым положением.
На практике, подвижный контакт во время его перемещения между замкнутым положением и разомкнутым положением (и наоборот), перемещается в пространстве 65. В условиях замыкания цепи или при наличии электрической дуги, электромагнитный эффект, вследствие электрического тока, который протекает в схеме, и наличия полюсов (ферромагнитного элемента основной части 60) притягивает подвижный контакт к разомкнутому положению, тем самым способствуя ускорению операции размыкания.
Как изображено на фиг.3 и 4, формованные проводящие пластины 41 предпочтительно являются, по существу, взаимно параллельными. Более предпочтительно, в соответствии с изображенным вариантом осуществления, формованные проводящие пластины 41 представляют, по существу, четырехугольную плоскость с первой основной стороной 411 и второй верхней стороной 412, которая находится напротив первой стороны 411. Выемка 413, которая в изображенном на чертеже варианте осуществления является, по существу, V-образной, предпочтительно выполнена в верхней стороне 412.
Конфигурация выемок 413 в проводящих пластинах различной формы 41 такова, что, предпочтительно, нижняя точка 414 выемок 413 каждой формованной проводящей пластины 41 лежит в одной и той же ортогональной плоскости, на которой лежат формованные проводящие пластины 41. Другими словами, в случае, когда выемки 413 являются V-образными, все нижние вершины V-образных выемок, независимо от проема и глубины выемки, лежат в одной и той же плоскости, которая является ортогональной к плоскости, в которой лежат пластины 41.
Как показано на фиг.1 и 2, установка пластин и/или глубина выемок, предпочтительно, являются такими, чтобы все нижние точки 414 выемок 413 каждой формованной проводящей пластины 41, не находились на прямой линии, но соединялись посредством пунктирной линии. Как может быть видно из сопроводительных чертежей, эта пунктирная линия является нисходящей, в том смысле, что, по меньшей мере, от определенной точки по направлению вперед, нижние точки 414 выемок 413 располагаются все дальше вдоль первого направления (расстояния, соответствующего шагу, с которым установлены формованные проводящие пластины 41), и расположены все дальше вдоль второго направления, ортогонально к первому направлению.
Это может быть достигнуто посредством изменения глубины выемок 413 и/или относительного положения формованных проводящих пластин 41. Как показано на сопроводительных чертежах, в этом последнем случае, в частности предпочтительном, формованные проводящие пластины 41, содержат первое множество формованных проводящих пластин 41a, основные стороны 411 которых лежат в одной и той же основной плоскости, и второе множество формованных проводящих пластин 41b, основные стороны 411 которых располагаются масштабировано относительно основной плоскости в направлении нижней стороны 53 второго конца 52 проводящего элемента 50. Предпочтительно, также и верхние стороны 412 формованных проводящих пластин первого множества пластин 41a лежат на одной и той же верхней пластине, параллельной основной пластине, в то время как верхние стороны 412 формованных проводящих пластин второго множества пластин 41b расположены пропорционально относительно верхней плоскости в направлении нижней стороны 53 второго конца 52 проводящего элемента 50.
С практической точки зрения это может быть достигнуто при использовании для первого множества пластин 41a формованных проводящих пластин (идентичных друг с другом по размерам), установленных по очереди при одинаковом взаимном расположении, а для второго множества пластин 41b, формованных проводящих пластин, установленных с постоянным шагом, но на различных высотах, то есть расположенных в масштабе вдоль одного и того же направления.
Например, как показано на сопроводительных чертежах, начиная с наиболее близкого к неподвижному контакту 20 положения, первый под-комплект пластин 41 (например, первые три пластины 41) первого множества пластин 41a имеет одинаковые размеры и форму (включая размеры и форму выемки 413). За ним следует второй под-комплект пластин 41 (то есть, следующих четырех пластин 41) первого множества пластин 41a, которые имеют одинаковые размеры, но различную форму, то есть, с все более и более глубокими выемками 413. И наконец, за ними следуют пластины из второго множества пластин 41b (например, три пластины), которые расположены на различных высотах, то есть, масштабированы относительно расстояния все ближе к нижней стороне 53 от второго конца 52 проводящего элемента 50.
Таким образом, начиная с подвижного контакта 20, пространство в формованных проводящих пластинах 41, определенное посредством выемки 413, все больше изгибается в направлении нижней стороны 53 от второго конца 52 проводящего элемента 50. Фактически, как можно заметить из фиг. 1 и 2, подвижный контакт 20 и оконечная часть (нижняя сторона 53) второго конца 52 проводящего элемента 50 установлены на различных высотах относительно поперечного представления выключателя 1. Это значительно способствует предоставлению предпочтительного пути для электрической дуги, препятствуя ее замыканию на подвижном контакте с последующими проблемами его износа.
Традиционно, пластины 41 предварительно собираются вместе через их укладку между первой 45 и второй 46 изолирующими пластинами, предоставленными первым средством соединения (например, отверстиями), допускающим соединение с соответствующим вторым средством соединения (например, выступами) установленным напротив боковых границ формованных проводящих пластин 41. Однако, также возможны и другие виды сборки.
Как показано на фиг.1, пространство для вмещения дуговой камеры 40, предпочтительно, определено в первом корпусе 10, пространство, представляющее нижнюю стенку с первой поверхностью (не видимую, поскольку она скрыта посредством изолирующей пластины 45), смежной с неподвижным контактом и второй поверхностью 12, смежной с первой поверхностью, и имеющей наклон относительно направления нижней стороны 53 от второго конца 52 проводящего элемента 50. Это обеспечивает предпочтительную и удобную установку формованных проводящих пластин 41 в основании кожуха.
Кроме того, в первом корпусе 10 предпочтительно обозначен, по меньшей мере, один канал 15, связывающий внутреннюю часть корпуса с внешней стороной, впускной секцией 16 канала 15, располагаемой рядом со вторым концом 52 проводящего элемента 50. Таким образом, газы, которые распространяются после возникновения электрических дуг, легко выпускаются за пределы корпуса 10, уменьшая риски повреждения выключателя 1, и на устройства, размещенные в корпусе 10.
Как показано на фиг. 3, основная часть 60, предпочтительно, является, по существу, U-образной, с взаимно параллельными первым 63 и вторым 62 плечами, соединенными посредством третьего, перпендикулярного к ним плеча 64. Следовательно, в этом корпусе пространство 65 для прохождения подвижного контакта обозначено между вышеупомянутыми первым 63 и вторым 62 плечами является открытым в направлении неподвижного контакта 20, в то время как третье плечо 64 находится напротив проводящего элемента 50.
Кроме того, основная часть 60, предпочтительно, представляет собой опорную поверхность 66 для поддержки на верхней стороне 412, по меньшей мере, нескольких формованных проводящих пластин 41; опорная поверхность 66 традиционно представляет собой выступающую часть 67, подходящую для вставки в пространство, определенное посредством выемки 413, произведенный в верхних сторонах 412 формованных проводящих пластин 41.
Фактически, экспериментально было обнаружено, что эта структура, в частности, эффективна в плане скорости размыкания подвижного контакта, вследствие описанных ранее электромагнитных эффектов.
С точки зрения эксплуатации, подвижный контакт в первом положении замыкания расположен в положении, являющимся самым близким, как относительно множества формованных проводящих пластин 41, так и относительно неподвижного контакта 20, в то время как во втором положении размыкания он расположен в положении, удаленном как относительно множества формованных проводящих пластин 41, так и относительно вышеупомянутого неподвижного контакта 20. Другими словами, во время перемещения для размыкания (то есть прохождения из первого положения замыкания ко второму положению размыкания), подвижный контакт перемещается, как от неподвижного контакта 20, так и от множества формованных проводящих пластин, по существу, в соответствии с направлением стрелки 100 из фиг. 1. Поскольку конкретная структура дуговой камеры (форма, размеры и установка формованных проводящих пластин 41) и взаимная установка неподвижного контакта 20 и второго конца 52 проводящего элемента 50 имеют тенденцию к проведению электрической дуги в противоположном относительно направления стрелки 100 направлении, дополнительно уменьшаются риски замыкания электрической дуги на подвижном контакте.
Как может быть замечено из вышеупомянутого описания, низковольтный выключатель в соответствии с настоящим изобретением полностью достигает намеченной цели и задач.
В частности, наличие основной части 60, содержащей ферромагнитный элемент, позволяет ускорять перемещение для размыкания контактов. Риски замыкания дуги на подвижном контакте, и его последовательно возрастающего или немедленного повреждения минимизируются посредством структуры дуговой камеры 40 и посредством формы и установки ее компонентов.
Также следует подчеркнуть, что система, по существу, составлена из серии под-комплектов (основная часть 60; формованные проводящие пластины 41 и изоляционные пластины 45 и 46; неподвижный контакт 20 и подвижный контакт; проводящий элемент 50), которые являются относительно простыми для производства и монтажа.
На основе предоставленного описания, для специалистов в данной области техники возможны и очевидны и другие параметры, модификации или усовершенствования. Следовательно, эти параметры, модификации и усовершенствования следует считать частью настоящей модели. На практике, могут применяться любые используемые материалы и пропорциональные размеры и формы в соответствии с требованиями и существующим уровнем техники.