РАЗЪЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И МЕХАНИЗМ ДЛЯ РАЗЪЕДИНЕНИЯ КОНТАКТОРА
DISCONNECTING DEVICE AND MECHANISM FOR DISCONNECTION OF CONTACTOR

Область техники
Раскрытая здесь технология относится, в общем, к области контакторов и разъединителей, используемых в электрических сетях, и, в частности, - к разъединительному устройству и механизму, содержащему контактор и разъединительное устройство дляразмыкания электрической цепи.
Уровень техники
Контактор является электрически управляемый переключателем, используемый для осуществления переключений  электрической цепи или электрического устройства с высокими номинальными токами. Контактор управляется схемой управления, имеющей значительно меньший уровень мощности, чем электрическая цепь или устройство, которое коммутируется этим контактором. Контактор содержит контакты, то есть токопроводящую часть контактора, и механизм (например, электромагнит или катушку) для замыкания и размыкания этих контактов. Контактор обычно является дистанционно управляемым устройством с одним устойчивым состоянием, которое приводится в действие , например, вышеупомянутой схемой управления. Контактор предназначен для выполнения миллионов операций и является очень надежным и устойчивым устройством для этой цели. Однако в контакторе отсутствует средство для обеспечения безопасного разъединения, когда он находится в "открытом" состоянии, то есть в состоянии размыкания цепи электрического питания. Такое безопасное размыкание является требованием для обеспечения того, чтобы контакты контактора не "закрылись" по ошибке или в результате какой-либо неисправности, поскольку это представляло бы угрозу для жизни, например, человека, обслуживающего цепь электропитания, или для устройства, которое коммутируется контактором.
Примером устройства для выполнения такого безопасного размыкания является переключатель-разъединитель. Этот переключатель-разъединитель обычно представляет собой управляемое вручную устройство с двумя устойчивыми состояниями, которое предназначено для выполнения небольшого количества операций. Например, в случае опасности его можно использовать для ручного отключения тока, и, кроме того, оно может обеспечить безопасное размыкание электрической цепи или устройства. Переключатель-разъединитель обычно не обладает механической прочностью и надежностью для выполнения миллионов операций.
Вследствие своих разных характеристик эти два типа устройств, то есть контактор и переключатель-разъединитель часто используются совместно для создания надежной и безопасной установки. Как правило, поэтому коммутационные установки построены с установленными вместе контакторами и переключателями-разъединителями. Контактор используется для коммутации при нормальных токах нагрузки, а переключатель-разъединитель используется для аварийного отключения и безопасного размыкания электрической цепи или устройства.
Однако переключатели-разъединители являются дорогостоящими и могут быть трудными в использовании. Например, если они активируются вручную, они могут требовать достаточно высокого усилия. Если переключатель-разъединитель оснащен средством дистанционного управления, например, в виде электродвигателя, то совместная установка контактора и переключателя-разъединителя становится сложной, а также дорогостоящей.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить или, по крайней мере, смягчить вышеупомянутую проблему.
Задача в соответствии с объектом изобретения решается посредством разъединительного устройство дляразмыкания электрической цепи, в котором электрическая цепь переключается посредством контактора между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием. Разъединительное устройство использует контактор дляразмыкания электрической цепи. Разъединительное устройство содержит средства для блокировки контактора в открытом положении, причем в открытом положении контактора контакты контактора находятся в первом положении, размыкающем электрическую цепь.
Это разъединительное устройство обеспечивает несколько преимуществ. Например, это разъединительное устройство обеспечивает контактор с дополнительным свойством, посредством которого контактор может быть наделен полной функциональностью, действуя как надежный выключатель, а также обеспечен безопасным средством размыкания. Разъединительное устройство в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает более экономически эффективное  решение по сравнению с известными разъединительными устройствами. Кроме того, разъединительное устройство в соответствии с изобретением позволяет обеспечить компактный законченный узел контактора и разъединителя. Это разъединительное устройство может являться как дополнительным устройством, предназначенным для использования в контакторе, так и встроенной конструкцией в контакторах.
В различных вариантах осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит одно или два из средства механической блокировки и средства электрической блокировки. Такие механическое и электрическое средства блокировки могут быть реализованы различными способами.
В одном варианте осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит первое средство для механической блокировки контактора в открытом положении.
В различных вариантах осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит второе средство для препятствования работе схемы управления контактора.
В различных вариантах осуществления разъединитель содержит средство для препятствования полному срабатыванию средств для блокировки контактора в открытом положении, если контактор не может принять открытое положение. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что при этом обеспечена повышенная безопасность. Лицо, обслуживающее электрическую сеть или устройство, которое коммутируется этим контактором, тем самым предупреждено о том обстоятельстве, что контактор не разомкнут безопасным образом.
В различных вариантах осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит введенный в корпус контактора второй вал, этот второй вал механически препятствует контактам контактора принять закрытое положение.
В различных вариантах осуществления разъединительное устройство содержит первый вал, выполненный с возможностью управления первым средством, для того чтобы механически блокировать контактор в открытом положении, и вторым средством, для того чтобы препятствовать работе схемы управления контактора.
В развитие  вышеприведенного варианта осуществления первый вал выполнен с возможностью управления первым средством и вторым средством при совершении одного движения. Этот вариант осуществления обеспечивает легкое в эксплуатации  разъединительное устройство.
В различных вариантах осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит шестерню, приводимую от первого вал, причем эта шестерня, когда приводится в движение, перемещает второй вал в блокирующее положение внутри корпуса контактора, в этом положении контактор является заблокированным в открытом положении.
В развитие вышеприведенного варианта осуществления первому валу запрещено полное срабатывание, если контактор не может принять открытое положение, и, тем самым второму валу запрещен прием блокирующего положения.
В различных вариантах осуществления средство для блокировки контактора в открытом положении содержит переключатель, электрически подсоединенный к схеме управления контактора, при этом переключатель во время работы обесточивает схему управления контактора.
Цель в соответствии с объектом изобретения достигнута посредством механизма для размыкания электрической цепи, в котором эта электрическая цепь переключается контактором между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем, разъединительное устройство не участвует ни в переключении, ни в изоляции этой электрической цепи. Данный механизм содержит контактор, выполненный с возможностью переключения электрической цепи между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, и разъединительное устройство по любому из вышеприведенных вариантов его осуществления, выполненное с возможностью размыкания электрической цепи.
Дополнительные признаки и преимущества вариантов воплощения настоящих идей станут более ясными по ознакомлении с нижеследующим описанием и сопроводительными чертежами.
Краткое описание чертежей
Фигура 1 иллюстрирует механизм для безопасного размыкания электрической цепи в соответствии с настоящим изобретением.
Фигура 2 иллюстрирует механизм в соответствии с настоящим изобретением на виде сечения.
Фигура 3 иллюстрирует разъединитель в соответствии с настоящим изобретением на виде сверху в разрезе в замкнутом положении.
Фигура 4 иллюстрирует разъединитель в соответствии с настоящим изобретением на виде сверху в разрезе в разомкнутом положении.
Подробное описание
В нижеследующем описании для целей объяснения, а не ограничения, чтобы обеспечить полное понимание изобретения, изложены его конкретные особенности, такие как конкретные структуры, интерфейсы, способы и т. д. В других же случаях подробные описания широко известных устройств, схем и способов пропущены, чтобы не загромождать данное описание ненужными деталями. По всему описанию одни и те же ссылочные позиции относятся к одним и тем же или к подобным между собой элементам.
Фигура 1 иллюстрирует механизм для безопасного размыкания электрической цепи в соответствии с настоящим изобретением. Механизм 1 содержит контакторное устройство 2, далее называемое также контактором 2, и разъединительное устройство 3, далее называемое разъединителем 3. Как показано на фигуре 1, разъединитель 3 может быть установлен на стороне контактора 2, то есть, может быть прикреплен к его корпусу 5. В разъединителе 3 между схемой управления контактора 2 и переключателем 9 может быть обеспечена электропроводка (на фигуре 1 не показана), тем схема управления контактора 2 может питаться через переключатель разъединителя 3. В соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения такой переключатель, таким образом, может быть использован в качестве средства (отдельно или совместно с механическим средством) для блокировки контактора 2 в "открытом" положении.
Коротко говоря, разъединитель 3 в соответствии с настоящим изобретением содержит средства для блокировки контактора 2 в открытом (непроводящем) положении. Эти средства могут содержать одно или оба из механического средства блокировки и электрического средства блокировки (например, переключатель, как указано выше). В одном варианте осуществления разъединитель 3 содержит первое средство для механической блокировки контактора 2 в открытом положении, например, посредством первого вала 4. Такое первое средство для механической блокировки контактора 2 в открытом положении, например, может содержать шестерню 7 и второй вал 8 (более подробно описаны ниже). В этом варианте осуществления разъединитель 3 также содержит второе средство - для электрического предотвращения включения схемы управления контактора 2
Фигура 2 иллюстрирует механизм 1 в соответствии с настоящим изобретением на виде сечения.
Как упоминалось выше, контактор 2 является электрически управляемым коммутационным устройством, используемым, например, для коммутации сильных электрических токов, и может замыкать, проводить и перерывать электрический ток. Для того чтобы контактор 2 замыкал или размыкал электрический контакт и тем самым включал или переключал (или, что тот же самое, запитывал или обесточивал) электрическое устройство или электрическую цепь, контактор 2 содержит несколько контактов, - например, три контакта в случае трехфазной сети, то есть, один контакт для каждой фазы. В этом контексте заметим, что электрическую цепь коммутирует контактор 2, а не разъединитель 3. Могут быть и другие средства переключения для коммутации электрической цепи, но разъединитель 3 в такой коммутации не участвует. Это один аспект, который позволяет держать разъединитель 3 в соответствии с настоящим изобретением в качестве простого, небольшого устройства с малым техническим обслуживанием, что делает его экономичным и легким в использовании. Разъединитель 3 использует контактор 2 для обеспечения гальванической развязки электрической цепи.
С этой целью контактор 2 содержит исполнительный механизм 12а, 12b для перемещения контактов в закрытое положение, в котором электрическая цепи замкнута, и наоборот, - для перемещения контактов в открытое положение, в котором электрическая цепь разомкнута. Движение исполнительного механизма 12а, 12b управляется схемой управления (не показана). Особенности исполнительного механизма 12а, 12b для настоящего изобретения не важны, и он может приводиться в движение любым известным способом. Например, контактор 2 может быть контактором с электромагнитной активацией. В этом случае его контакты механически присоединены к исполнительному механизму 12а, 12b, а исполнительный механизм 12а, 12b, в свою очередь, содержит часть электромагнитной цепи. В первом конечном положении этот исполнительный механизм 12а, 12b является открытым, и, значит, путь тока разомкнут, а во втором конечном положении механизм срабатывания закрыт, и, значит, закрыт контактор 2, тем самым замыкая электрическую цепь. Перемещение исполнительного механизма 12а, 12b осуществляется посредством запитывания катушки электромагнитной цепи, при этом катушка обычно намотана вокруг части электромагнитной цепи.
Контактор 2, как уже упоминалось, содержит схему управления и при получении управляющего сигнала на размыкание цепи или устройства исполнительный механизм 12 перемещается в открытое положение (первое конечное положение). Соответственно, при получении управляющего сигнала на замыкание исполнительный механизм 12а, 12b перемещается в закрытое положение (второе конечное положение). Следует заметить, что схема управления может содержать различные компоненты, например, электрические и (или) магнитные части, такие как цепь управления, магниты, катушки и т.д.
В некоторых вариантах осуществления контактор 2 может быть имеющимся на рынке контакторным устройством. То есть, при этом существующие контакторные устройства могут использоваться без каких-либо доработок. В других вариантах осуществления могут потребоваться некоторые изменения. Например, если корпус 5 существующего контактора 2 содержит отверстие, то есть, он предназначен для крепления на стенку, то такое отверстие может быть использовано для установки первых средств 7, 8 для механической блокировки разъединителя 3 по настоящему изобретению. В таком случае контактор 2 не нуждается ни в какой доработке, или нуждается лишь в минимальной доработке. Например, может быть необходимо доработать корпус 5, - например, это отверстие надо будет увеличить или удалить, а внутренняя конструкция контактора 2 может быть оставлена без каких-либо изменений.
Как уже упоминалось, разъединитель 3 содержит средство для блокировки контактора 2 в открытом положении. Эти средства могут содержать первые средства 7, 8 для механической блокировки контактора 2 в открытом (непроводящем) положении, например, посредством первого вала 4. Такие первые средства 7, 8 могут, например, содержать шестерню 7, например внешнюю шестерню, имеющую зубья, нарезанные на внешней поверхности. Первый вал 4 может иметь ручку 14, которая при повороте приводит в действие шестерню 7. То есть, этим движением ручки 14 первый вал 4 поворачивает шестерню 7. В этом варианте осуществления обеспечен также показанный на фигуре 2 второй вал 8. Второй вал 8 размещен внутри разъединителя 3 и примерно под углом около 90 градусов по отношению к первому валу 4. В этом случае зубья или выступы шестерни 7 могут быть выполнены с возможностью привода в движение второго вала 8 при вращении шестерни 7 и, в частности, - продвижения второго вала 8 сквозь отверстие 11 в корпус 5 контактора и в контактор 2, чтобы тем самым блокировать контактор 2 в открытом положении. Второй вал 8 может, например, войти в отверстие 11 таким образом, что этот второй вал будет при этом препятствовать движению нижней части 12b исполнительного механизма 12а, 12b, а, следовательно, будет препятствовать и движению верхней части 12a. В открытом положении контактора 2 его контакты механически блокированы от замыкания электрической цепи, с возможностью коммутации которой выполнен этот контактор 2.
В других вариантах осуществления с этой же целью могут быть установлены две или более шестерен (не показаны).
1
1
В еще одном варианте исполнения первое средство для механической блокировки контактора 2 в открытом положении может содержать первый вал 4, выполненный с возможностью простого продвижения второго вала 8 в корпус контактора 2 без шестерни, и тем самым - запирания контактора в открытом положении. То есть в этом варианте осуществления не используется никакой шестерни 7. Вместо этого первый вал 7 может быть, например, выполнен с возможностью его перемещения наклонным движением, как показано стрелкой A, а в том случае, когда разъединитель 3 установлен с одной стороны контактора 2, наклонное движение в направлении A от контактора 2 затем проталкивает второй вал 8 в контактор 2 и в механически запорное положение.
Понятно, что существуют некоторые другие способы механической блокировки контактора в открытом положении.
Разъединитель 3 также содержит вторые средства 9, 10 для электрической блокировки работы схемы управления контактора 2. Эти вторые средства 9, 10 могут содержать электрический переключатель 9, электрически соединенный со схемой управления контактора 2, например, посредством электрических проводов, упомянутых при рассмотрении фигуры 1. Переключатель 9 может быть сконфигурирован таким образом, что одновременно с первым валом 4, работающим вместе с шестерней 7, срабатывает и переключатель 9, и при этом работа схемы управления контактора 2 блокируется. При срабатывании переключателя 9 подача питания на контактор 2 прерывается.
Первые средства 7, 8 и вторые средства 9, 10 блокировки и их функционирование далее описаны более подробно со ссылкой на фигуры 3 и 4.
Фигура 3 иллюстрирует разъединитель в соответствии с настоящим изобретением на виде сверху в разрезе в положении «ON» («ВКЛ»). В этом смысле положение «ON» соответствует случаю, когда контактор 2 может переключаться между закрытым и открытым состоянием. Таким образом, в положении «ON» контактор 2 может работать в замкнутом состоянии, при котором контакты контактора 2 могут быть замкнуты для подачи тока в электрическую цепь или в устройство, для коммутации которого он предусмотрен. Шестерня 7 может содержать зубья, входящие в зацепление с зубьями, нарезанными на втором вале 8. Когда, расположенная на первом вале 4 ручка 14 повернута в положение «ON», как показано на фигуре 3, а контактор включен («ON») и работает, то цепь управления контактором может запитываться и обесточиваться посредством дистанционного управления. Такое дистанционное управление может, например, содержать блок управления, выполненный с возможностью приема параметров, относящиеся к устройству, которое переключается контактором 2, и отправки в соответствии с этим сигналов управления в цепь управления контактора 2. Цепь управления также может быть управляемой вручную. Контактами контактора 2 может также управлять исполнительный механизм 12а, 12b контактора.
Разъединитель 3 имеет также разомкнутое положение «OFF» (показано на фигуре 4), соответствующее случаю, когда контактор 2 переключен, то есть, размыкает электрическую цепь.
Первое средство разъединителя 3 для механического блокировки контактора 2 показано также на фигуре 3 более подробно. На показанном варианте осуществления первый вал 4 приведен в механический контакт с центральной точкой шестерни 7. К шестерне 7 своим первым концом крепится узел 13 пружины сжатия, которая вторым концом поворотно прикреплена к корпусу разъединителя 3. Этот узел 13 пружины сжатия, например, может содержать две втулки и пружину сжатия и предназначенную для удержания шестерни 7 в двух соответствующих конечных положениях. При повороте ручки 14 между ее разомкнутымм и включенным положениями первый вал 4 поворачивает шестерню 7, которая, в свою очередь, перемещает узел 13 пружины сжатия между двумя конечными точками поворотного движения, которое совершает этот узел 13 пружины сжатия. По мере перемещения узла 13 пружины сжатия второй вал 8 либо входит в контактор 2, либо извлекается из него, при этом в одном из конечных положений узла 13 пружины сжатия второй вал 8 находится в положении, при котором контактор 2 механически заблокирован в открытом положении (размыкание), а в другом конечном положении второй вал 8 полностью втянут в разъединитель 3. Последний случай проиллюстрирован на фигуре 3.
В качестве дополнительного признака - ручка 14 может быть заблокирована от полного поворота в положение «OFF», если по какой-либо причине контактор 2 не может разомкнуться, то есть, если переключенная контактором 2 электрическая цепь или устройство не разомкнулось безопасным образом. Тем самым оператор, то есть, техник, обслуживающий линию электропитания или устройство, которое переключается контактором 2, предупрежден о том факте, что контактор 2 безопасно не отключен. Например, отверстие 11 в корпусе 5 контактора 2 может быть расположено таким образом, что если контакты контактора 2 находятся не в полностью открытом положении, а, например, в положении, открытом лишь наполовину, то второй вал 8 не может войти в это отверстие 11, поскольку, например этому входу мешают контакты или исполнительный механизм 12а, 12b.
Переключатель 9 разъединителя 3 может быть также установлен с управлением от ручки 14. Как показано на фигуре 2, переключатель 9 может быть механически соединен со вторым валом посредством, например, полоски 10, провода или чего-нибудь подобного. Возвращаясь к фигуре 3, - по мере того, как перемещается узел 13 пружины сжатия и, тем самым, также и второй вал 8, перемещается также и полоска 10. Эта полоска 10 перемещается из положения, в котором схема управления контактора 2 запитывается через переключатель 9, в положение, в котором это питание отключено. Поэтому, когда ручку 14 поворачивают, первые средства 7, 8 (механической) блокировки разъединителя 3, а также вторые его средства 9, 10 (электрической) блокировки срабатывают по существу одновременно. В других вариантах осуществления второе средство содержит простой выключатель типа " включено-выключено", который управляется вручную.
Фигура 4 иллюстрирует разъединитель в соответствии с настоящим изобретением на виде сверху в разрезе в разомкнутом («OFF») положении. Положение «OFF» в этом отношении означает, что контактор 2 заблокирован в своем открытом положении, то есть, контакты контактора 2 не приводят ток в электрическую цепь или в устройство, для коммутации которого он используется. Когда ручка 14 повернута в положение «OFF», первые средства 7, 8 и вторые средства 9, 10 блокировки сработали. При этом вторые средства 9, 10 обеспечивают разомкнутое состояние электрической цепи, а контактор 2 обесточен независимо от какого-либо сигнала управления и будет открыт. Первые средства 7, 8 обеспечивают вхождение второго вала 8 в контактор 2, так чтобы механически заблокировать контакты контактора 2. Таким образом, когда ручка 14 находится в положении «OFF», контактор 2 становится заблокированным не только электрически, но и механически.
Для того чтобы еще больше повысить безопасность, ручка 14 может быть оснащена средством для ее блокировки в положении «OFF». Такое средств может содержать, например, встроенное блокировочное устройство. В других вариантах исполнения ручка 14 может быть заблокирована в положении «OFF», например, посредством навесного замка. В таких вариантах осуществления ручка 14 может быть оснащена средствами для навески замка таким образом, чтобы предотвратить поворот ручки 14.
Описанный выше со ссылками на фигуры 3 и 4 вариант исполнения содержит линейно перемещающийся второй вал 8, который соединен с первым валом 4, который вращается при повороте ручки 14, однако и как было указано, можно представить и некоторые другие конструктивные варианты.
Предусмотрено также устройство 1, включающее в себя, как это было описано, контактор 2 и разъединитель 3. То есть разъединитель 3, составляя собой механизм 1, является встроенной структурой в усовершенствованном контакторе.
Изобретение было описано здесь главным образом со ссылкой на несколько вариантов осуществления. Однако, как будет понятно специалисту в данной области, в рамках объема изобретения, в том виде, как оно определено приложенными пунктами формулы изобретения, помимо тех конкретных, которые раскрыты в настоящем описании, возможны и другие варианты осуществления.