КОНТАКТОР ДЛЯ КОММУТАЦИИ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

Контактор предназначен для коммутации силовых цепей и может быть использован для работы на постоянном токе, двунаправленном постоянном токе и переменном токе с возможностью быстрого гашения электрической дуги, включая диапазон критических токов.
При техническом обслуживании контактора, установленного, например, в высоковольтной камере электровоза, возникает необходимость осмотра, ремонта или замены внутренних узлов и деталей, таких как рабочие контакты, керамические пластины дугогасительного лабиринта и пр. Для этого необходима расстыковка верхнего и нижнего модулей контактора, применение специального инструмента. При этом время на техническое обслуживание, как правило, ограничено.
Известен контактор, работающий на постоянном и переменном токе, предназначенный для использования, например, в железнодорожных сетях для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями. Известный контактор снабжен по меньшей мере одной контакт-деталью, состоящей из неподвижного контакта и подвижного контакта; по меньшей мере одним постоянным магнитом, размещенным возле контакт-детали и предназначенным для создания постоянного магнитного дугогасящего поля, и по меньшей мере одной катушкой, размещенной возле контакт-детали и предназначенной для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуги, возникающей при размыкании контакт-детали, по меньшей мере в одну дугогасительную камеру. Контактор снабжен также по меньшей мере двумя контакт-деталями, подвижные контакты которых размещены на контактом мостике; по меньшей мере одним постоянным магнитом, размещенным возле каждой контакт-детали, причем постоянные магниты, относящиеся к двум контакт-деталям, поляризованы в противоположных направлениях. Технический результат - обеспечение быстрого и надежного размыкания контактов и дугогашения, а также упрощение конструкции и изготовления (патент РФ №2417475; Н01Н 9, опубликованный 10.02.2009).
Недостатком известного контактора является сложное устройство соединения верхнего модуля (дугогасительной камеры) и нижнего модуля, затрудняющее осмотр и/или ремонт узлов и деталей контактора в условиях эксплуатации.
Наиболее близким из уровня техники является контактор по патенту РФ №2451359, Н01Н 33/04 (2006.01); Н01Н 9/30, опубликованный 20.05.2012. Контактор предназначен для работы на постоянном и переменном токе и содержит, по меньшей мере, одно контактное место с неподвижным контактом и подвижным контактом, на которых при размыкании контактов образуется электрическая дуга, и дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, возле которого расположено улавливающее устройство для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги, выполненное в виде улавливающей ванны, выступающей по меньшей мере над одним контактным местом, или в виде U-образного отклоняющего щитка, расположенного на контактной перемычке, так что полки U-образного отклоняющего щитка проходят по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки.
Недостатком известного контактора является то, что в условиях эксплуатации выполнение демонтажа (расстыковки) верхнего и нижнего модулей, например, для целей ремонта затруднено, так как проведение этой процедуры возможно производить только в несколько этапов: 1 этап - отсоединяют токоподводящие медные шины с правого главного контакта, 2 этап - отсоединяют токоподводящие медные шины с левого главного контакта, 3 этап - разблокировка верхнего и нижнего модулей путем перемещения четырех замков фиксаторов, 4 этап - расстыковка верхнего и нижнего модулей контактора. После окончания работ по осмотру, ремонту или замене узлов и деталей необходимо произвести монтаж модулей контактора в обратном порядке. Поскольку в условиях эксплуатации время, отведенное на данные действия, как правило, ограничено, а также ограничено пространство, в котором установлен контактор, например, высоковольтная камера электровоза, то проведение вышеупомянутых работ становится проблемой.
Технический результат заключается в повышении ремонтопригодности контактора за счет устройства соединения/разъединения модулей контактора.
Заявленный технический результат достигается тем, что известный контактор для коммутации силовых цепей состоит из верхнего и нижнего разъемных модулей, соединенных между собой фиксирующими элементами. Контактор содержит, по меньшей мере, один неподвижный силовой контакт и подвижный силовой мостиковый контакт. Верхний модуль является дугогасительной камерой, выполненной с функцией растягивания, охлаждения и гашения электрической дуги. В верхнем модуле размещены электромагнитные дугогасительные катушки с закрепленными на них парными большими полюсными пластинами, дугогасительные рога, блок керамических пластин в виде лабиринта для гашения электрической дуги. Нижний модуль содержит электромагнитный привод, соединенный с рычагами и пружинами.
Новым является то, что подвижный силовой мостиковый контакт и, по меньшей мере, один неподвижный силовой контакт установлены в нижний модуль, который дополнительно содержит вспомогательную электромагнитную дугогасительную катушку. Новым также является то, что верхний модуль дополнительно содержит штыревые контакты, а нижний модуль дополнительно снабжен гнездовыми контактами, образующими электрическую связь со штыревыми контактами верхнего модуля. Штыревые контакты содержат электрическое соединение с дугогасительными рогами, а гнездовые контакты содержат электрическое соединение с силовыми контактами.
Благодаря тому, что штыревые контакты обеспечивают электрическую цепь между дугогасительными катушками и дугогасительными рогами, которые находятся внутри верхнего модуля (дугогасительной камеры), стало возможным разместить в нижнем модуле главные силовые контакты и механизм их привода на основе электромагнита и рычагов. Таким образом, все подвижные компоненты контактора находятся в нижнем модуле и не создают препятствий для замены дугогасительной камеры. В результате такие действия как ревизия, осмотр, замена дугогасительной камеры при необходимости могут быть произведены в максимально сжатые сроки без использования специального инструмента. Для замены верхнего модуля достаточно отсоединить четыре фиксирующих элемента. Для обратной операции (стыковки модулей) необходимо соединить верхний и нижний модуль до упора и закрепить фиксирующие элементы. В качестве фиксирующих элементов могут быть использованы поворотные зажимы. Простота и точность стыковки обеспечиваются тем, что штыревые контакты при сборке образуют электрическую связь с нижним модулем через гнездовые контакты.
Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами.
На фиг. 1 - контактор для коммутации силовых цепей, общий вид;
На фиг. 2 - верхний модуль (дугогасительная камера), общий вид;
На фиг. 3 - нижний модуль, общий вид;
На фиг. 4 - схематическое изображение контактора;
На фиг. 5 - соединение штыревого и гнездового контактов (вид слева);
На фиг. 6 - соединение штыревого и гнездового контактов (вид справа).
Контактор для коммутации силовых цепей (фиг. 1 - фиг. 6) содержит верхний модуль 1 (дугогасительная камера), нижний модуль 2, поворотные зажимы 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, предназначенные для соединения верхнего и нижнего модулей; верхний модуль 1 содержит штыревые контакты 4.1, 4.2, соединенные с дугогасительными рогами 5.1, 5.2, электромагнитные дугогасительные катушки 6.1, 6.2 с закрепленными на них парными большими полюсными пластинами 7.1, 7.2, блок 8 керамических пластин, образующих лабиринт для гашения электрической дуги, парные малые полюсные пластины 9.1, 9.2; нижний модуль 2 содержит неподвижные силовые контакты 10.1, 10.2 с закрепленными на них контактными пластинами 11.1, 11.2, подвижный силовой мостиковый контакт 12 с закрепленными на нем контактными пластинами 13.1, 13.2, вспомогательный неподвижный дугогасительный тугоплавкий контакт 14, вспомогательный подвижный дугогасительный тугоплавкий контакт 15, вспомогательную дугогасительную электромагнитную катушку 16; вспомогательная дугогасительная электромагнитная катушка 16 соединена с вспомогательным неподвижным дугогасительным тугоплавким контактом 14, электромагнитный привод 17 и блок 18 рычагов и пружины, которые соединены с подвижным силовым мостиковым контактом 12 и вспомогательным подвижным дугогасительным тугоплавким контактом 15, гнездовые контакты 19.1 и 19.2, предназначенные для образования электрической связи между верхним и нижним модулями через штыревые контакты 4.1, 4.2.
Контактор работает следующим образом. В процессе сборки в модуле 1 контактора устанавливают штыревые контакты 4.1, 4.2 и соединяют при помощи проводов с дугогасительными рогами 5.1, 5.2. Соответственно местам установки штыревых контактов монтируют гнездовые контакты 19.1, 19.2 в модуле 2 контактора и соединяют их также при помощи проводов с неподвижными силовыми контактами 10.1, 10.2, расположенными также в модуле 2. Так обеспечивают надежное электрическое соединение между модулями 1, 2 контактора. Сборку контактора завершают блокировкой модулей 1, 2 при помощи поворотных зажимов 3.1-3.4. Включение контактора осуществляют через модуль защиты от перенапряжения, оснащенный варистором и восстанавливаемым предохранителем. Подают постоянное (выпрямленное) напряжение 110 V на электромагнитный привод 17, что приводит в действие блок 18 рычагов, выполненных из пластин нержавеющей стали, и пружин, в результате чего происходит кратковременное замыкание вспомогательных дугогасительных тугоплавких контактов 14 и 15 с последующим замыканием силовых неподвижных контактов 10.1, 10.2 и подвижного силового мостикового контакта 12. Вспомогательный подвижный дугогасительный контакт 15 и вспомогательный неподвижный дугогасительный контакт 14 выполняют из тугоплавкого сплава вольфрама и меди в соотношении 80/20. Выполнив коммутацию силовых неподвижных контактов 10.1, 10.2 и подвижного силового мостикового контакта 12 в бестоковом режиме, вспомогательные дугогасительные контакты 14 и 15 размыкаются. С этого момента контактор находится во включенном состоянии. При выключении контактора снимают напряжение с обмоток электромагнита 17. Под воздействием пружин и рычагов 18 первоначально замыкаются вспомогательные дугогасительные тугоплавкие контакты 14, 15 с последующим размыканием силовых неподвижных контактов 10.1, 10.2 и подвижного силового мостикового контакта 12. При этом электрическая дуга между силовыми неподвижными контактами 10.1, 10.2 не зажигается, так как образовавшиеся воздушные промежутки между ними зашунтированы пока еще замкнутыми вспомогательным подвижным дугогасительным тугоплавким контактом 15 и вспомогательным неподвижным дугогасительным тугоплавким контактом 14, по которым кратковременно начинает протекать ток неподвижных силовых контактов 10.1, 10.2. На последующем этапе процесса отключения контактора размыкаются вспомогательные тугоплавкие дугогасительные контакты 14, 15. Между ними возникает электрическая дуга, которая под воздействием магнитного поля вспомогательной дугогасительной электромагнитной катушки 16 и парных малых полюсных пластин 9.1, 9.2 смещается с поверхности вспомогательных дугогасительных контактов на их верхние точки, изгибается и перемещается по дугогасительным рогам 5.1, 5.2 в сторону дугогасительной камеры 1, увеличивая свою длину и сопротивление, что способствует ее быстрому затуханию на керамических пластинах блока 8, после чего контактор находится в выключенном состоянии.