Электромагнитный коммутационный аппарат

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электромагнитным коммутационным аппаратам, предназначенным для коммутации силовых электрических цепей переменного трехфазного тока.
Известен электромагнитный коммутационный аппарат (варианты) по патенту на изобретение RU 2339113 (опубликовано 27.04.2008, бюл. №12). Аппарат по варианту 1 содержит корпус, сердечник с включающей катушкой, якорь, амортизаторы, расположенные между сердечником и корпусом, камеру с расположенными в ней неподвижными контактными узлами, траверсу, соединенную с якорем, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде мостиков с серебросодержащими контакт-деталями, установленные в траверсе, короткозамкнутые витки, установленные в пазах крайних кернов сердечника, возвратную пружину. При этом амортизаторы выполнены U-образной формы, повторяющей контур сердечника, и в крайних ответвлениях которых со стороны рабочих частей кернов сердечника выполнены углубления (пазы) и отверстия для установки и фиксации короткозамкнутых витков.
Данное известное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога полезной модели.
К недостаткам данного известного решения следует отнести невозможность безопасной коммутации трех цепей переменного трехфазного тока. Под коммутацией цепи понимается замыкание и/или размыкание и/или проведение переменного тока.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является создание электромагнитного коммутационного аппарата, обеспечивающего безопасную коммутацию трех цепей переменного трехфазного тока.
Техническим результатом является возможность выдерживания при коммутации контактов повышенной нагрузки по напряжению в цепи переменного трехфазного тока.
Технический результат достигается тем, что электромагнитный коммутационный аппарат, содержащий корпус, неподвижные контакты, траверсу, соединенную с якорем, согласно полезной модели, содержит не менее трех управляемых общим электромагнитом медесодержащих подвижных контактных мостиков, оснащенных медесодержащими контакт-деталями.
Конструктивное исполнение электромагнитного коммутационного аппарата с тремя подвижными контактными мостиками обеспечивает одновременную коммутацию трех цепей переменного трехфазного тока. Каждый из трех подвижных контактных мостиков коммутирует свою отдельную цепь переменного трехфазного тока, а три (по числу цепей) обеспечивают безопасную коммутацию трех цепей переменного трехфазного тока.
Выполнение подвижных контактных мостиков медесодержащими и их оснащение медесодержащими контакт-деталями существенно для достижения технического результата ввиду следующего.
Согласно таблице удельных сопротивлений проводников:
меди
ρ=1,68⋅10-8 [Ом⋅м];
алюминия
ρ=2,7⋅10-8 [Ом⋅м];
железа
ρ=9,9⋅10-8 [Ом⋅м].
Поскольку электропроводность обратно пропорциональна сопротивлению, чистая медь по электропроводности обладает наивысшей проводимостью среди всех известных недрагоценных проводников (вывод подтвержден приведенными выше значениями удельных сопротивлений). Электропроводность - это мера того, насколько хорошо материал переносит электрический заряд, насколько применение данного материала эффективно для коммутации (проведения тока). Так как электропроводность обратно пропорциональна сопротивлению, можно сделать вывод, что медесодержащий материал лучше всех среди приведенных примеров подходит для коммутации тока. Это обеспечивает возможность выдерживания при коммутации повышенной нагрузки, связанной с прохождением (коммутацией) трехфазного переменного тока (380 В-660 В).
Так, в сравнении с однофазным током трехфазный переменный ток имеет большее значение напряжения, и на каждый проводник приходится большая нагрузка. Именно поэтому использование медесодержащих проводников необходимо для безопасной коммутации одновременно трех цепей переменного трехфазного тока.
Таким образом, из приведенных значений удельных сопротивлений следует, что изготовление отдельных токоведущих деталей электромагнитного коммутационного аппарата (подвижных контактных мостиков, контакт-деталей) из медесодержащих материалов необходимо для безопасной коммутации переменного трехфазного тока.
Каждый из трех медесодержащих подвижных контактных мостиков обеспечивает коммутацию одной цепи переменного трехфазного тока, а три (по числу цепей) медесодержащих подвижных контактных мостика обеспечивают безопасную коммутацию трех цепей переменного трехфазного тока.
Место контакта подвижного контактного мостика и неподвижного контакта наиболее подвержено перегреву, так как при размыкании контактов образуется дуга. Согласно предлагаемому конструктивному решению на подвижном контактном мостике в месте его контакта с неподвижным контактом закреплены медесодержащие контакт-детали. Это усиливает место контакта и обеспечивает возможность выдерживания повышенной нагрузки, связанной с прохождением (коммутацией) трехфазного переменного тока (380 В-660 В).
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е. чем больше площадь поперечного сечения, тем сопротивление меньше, и это обеспечивает возможность выдерживания повышенной нагрузки, связанной с прохождением (коммутацией) трехфазного переменного тока (380 В-660 В).
Перемещение трех подвижных контактных мостиков (каждый контактный мостик отвечает за коммутацию одной из трех цепей перемеренного тока) управляется общим электромагнитом, содержащим включающую катушку с обмоткой. Это позволяет плотно прижать подвижные контактные мостики к неподвижным контактам, которые они замыкают, и удерживать их в этом состоянии в процессе работы, что обеспечивает безопасную коммутацию переменного трехфазного тока.
Также, согласно полезной модели, электромагнитный коммутационный аппарат содержит не менее двух межполюсных диэлектрических перегородок, размещенных между местами контакта подвижных контактных мостиков и неподвижных контактов двух смежных полюсов аппарата. Первая перегородка разделяет первый и второй полюс аппарата, коммутирующие соответственно первую и вторую фазы трехфазного переменного тока, а вторая перегородка разделяет второй и третий полюс аппарата, коммутирующие соответственно вторую и третью фазы трехфазного переменного тока.
Как было указано, место контакта подвижного контактного мостика и неподвижного контакта наиболее подвержено перегреву, так как при размыкании контактов образуется дуга. Две межполюсных диэлектрических перегородки внутри аппарата формируют три камеры (по числу фаз переменного тока). Внутри каждой из камер располагаются детали одного из полюсов, коммутирующие одну фазу переменного тока. Так внутри каждой камеры коммутируется одна фаза трехфазного переменного тока.
Место контакта подвижного контактного мостика и неподвижного контакта - это место смыкания контакт-детали подвижного контактного мостика и контакт-детали неподвижного контакта в замкнутом положении контактов. Согласно полезной модели, электромагнитный коммутационный аппарат выполнен с двумя межполюсными диэлектрическими перегородками. Эти перегородки создают преграду, благодаря свойствам диэлектрика, исключая заброс тока с одного полюса аппарата, коммутирующего ток одной фазы, на другой полюс, коммутирующий ток другой фазы трехфазного переменного тока, и позволяет каждому полюсу безопасно и без перегрузки коммутировать свою фазу трехфазного переменного тока.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид электромагнитного коммутационного аппарата.
Электромагнитный коммутационный аппарат содержит корпус 2, обмотку катушки 1, контакт-детали 3, подвижные контактные мостики 4, неподвижные контакты 7, вспомогательные подвижные контактные мостики 5, вспомогательные неподвижные контакты 6 (фиг. 1). Место контакта соответствует месту смыкания контакт-деталей 3 подвижного контактного мостика 4 и неподвижного контакта 7 при замыкании контактов.
Траверса 8 соединена с якорем 9 электромагнита, снабженного катушкой с обмоткой.
Электромагнитный коммутационный аппарат содержит не менее двух межполюсных диэлектрических перегородок 11, каждая из которых размещена между местами контакта подвижных контактных мостиков 4 и неподвижных контактов 7 двух смежных полюсов аппарата. Диэлектрические перегородки 11 могут быть выполнены в подставке, на которой установлены неподвижные контакты, или они могут быть образованы при смыкании крышки корпуса аппарата и упомянутой подставки, на которой установлены неподвижные контакты.
Перемещение подвижных мостиковых контактных узлов 4 управляется электромагнитом, содержащим катушку с обмоткой.
Электромагнитный коммутационный аппарат работает следующим образом.
При подаче тока на обмотку катушки 1 вокруг обмотки возникает электромагнитное поле, которое притягивает якорь 9 электромагнита к сердечнику 10. Траверса 8, соединенная с якорем 9 электромагнита, приходит в движение. За счет перемещения траверсы 8 подвижные мостиковые контакты 4 замыкаются с неподвижными контактами 7. При отключении питания от катушки якорь 9 возвращается в исходное положение. Подвижные мостиковые контакты 4 размыкают цепь. Таким образом, замкнутое положение контактов (подвижных мостиковых контактов 4 и неподвижных контактов 7) соответствует замкнутому положению якоря 9 и сердечника 10 электромагнита (во включенном состоянии контактора). Отключенное состояние контактов (подвижных мостиковых контактов 4 и неподвижных контактов 7) соответствует разомкнутому положению якоря 9 и сердечника 10 электромагнита (в отключенном состоянии контактора).
Заявляемый аппарат обеспечивает возможность выдерживания при коммутации контактов повышенной нагрузки по напряжению в цепи переменного трехфазного тока.