Переключающее устройство с дугогасительным устройством и направлением дуги
SWITCHING DEVICE WITH ARC CONTROL DEVICE AND ARC DIRECTION

Настоящее изобретение относится к переключающему устройству в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения.
Типичное переключающее устройство содержит по меньшей мере одну контактную точку, дугогасительную камеру, относящуюся к указанной контактной точке, и устройство магнитного дутья дуги, относящееся к указанной контактной точке. Дугогасительная камера содержит выходное отверстие, через которое плазма, генерируемая внутри переключающего устройства посредством развития коммутационной дуги при размыкании контактной точки, может выходить из переключающего устройства, причем указанное выходное отверстие имеет размер просвета и задает выходную плоскость. Устройство магнитного дутья дуги выполнено с возможностью генерации магнитного поля дутья, посредством которого развитие коммутационной дуги при размыкании контактной точки выдувается от контактной точки к указанному выходному отверстию. Кроме того, переключающее устройство содержит по меньшей мере одну первую пластину для направления дуги, которая проходит от контактной точки к выходному отверстию, и посредством которой коммутационная дуга направляется и растягивается на пути от контактной точки к выходному отверстию, причем первая пластина для направления дуги содержит первую часть и вторую часть в дугогасительной камере между контактной точкой и выходной плоскостью, первая часть первой пластины для направления дуги расположена вблизи к контактной точки, а вторая часть первой пластины для направления дуги расположена удаленно от контактной точки.
Переключающее устройство в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения известно, например, из ЕР 3048626 А1.
Развитие коммутационной дуги при размыкании контактной точки растягивается внутри переключающего устройства или внутри дугогасительной камеры для надежного гашения коммутационной дуги с использованием гасительных элементов, обычно обеспеченных в выходном отверстии дугогасительной камеры. Обычно для этой цели обеспечены две пластины для направления дуги, которые сильно расходятся начиная от контактной точки для того, чтобы быстро растягивать дугу переключателя. Обычно коммутационная дуга растягивается в переключающем устройстве до размера просвета выходного отверстия дугогасительной камеры. Из-за некоторых конструктивных граничных условий иногда требуется иметь возможность сохранения выходного отверстия меньшим, чем расстояние между концами выходной стороны двух пластин для направления дуги, особенно если одна из этих двух пластин для направления дуги выведена из корпуса переключающего устройства в качестве размыкающего контакта, как это выполнено в случае варианта осуществления изобретения в соответствии с опубликованной заявкой на европейский патент ЕР 3048626 А1. Тем не менее, для того, чтобы не растягивать дугу переключателя внутри переключающего устройства больше, чем размер просвета выходного отверстия, в этом варианте осуществления изобретения пластина для направления дуги, выведенная из корпуса, ступенчато изогнута, что представляет собой затруднение при использовании особенно толстых пластин для направления дуги соответственно мощных переключающих устройств, и возможна только при допущении высоких радиусов изгиба и высоких допусков на изгиб.
Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить переключающее устройство стандартного типа, обеспечивающее возможность надежного гашения коммутационной дуги, и которое может быть произведено простым и недорогим способом.
Указанная задача решена посредством признаков независимого пункта 1 формулы изобретения. Соответственно, в случае переключающего устройства в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения, решение задачи в соответствии с настоящим изобретением существует в том случае, если вторая часть первой пластины для направления дуги проходит за пределы выходного отверстия в направлении, параллельном выходной плоскости, так что коммутационная дуга растягивается второй частью первой пластины для направления дуги по меньшей мере на одном своем конце больше, чем размер просвета выходного отверстия, причем штырь для направления дуги, выступающий от второй части первой пластины для направления дуги, расположен перед выходным отверстием, посредством указанного штыря для направления дуги коммутационная дуга снова укорачивается перед выходным отверстием.
Решение в соответствии с настоящим изобретением предлагает преимущество, состоящее в том, что коммутационная дуга может быть растянута особенно быстро и сильно внутри переключающего устройства, что способствует надежному гашению коммутационной дуги. В то же время, пластина для направления дуги может быть выведена из корпуса переключающего устройства на расстояние от выходного отверстия дугогасительной камеры, что может быть иногда необходимо из-за некоторых конструктивных граничных условий. Решение в соответствии с настоящим изобретением предотвращает нежелательную концентрацию плазмы внутри переключающего устройства. Ровные пластины для направления дуги с большой толщиной материала могут быть изготовлены относительно просто, недорого и точно, поскольку ступенчатый характер формы пластины для направления дуги не является обязательным. Штырь для направления дуги, обеспеченный в соответствии с настоящим изобретением, выполнен из электропроводящего материала, как и пластина для направления дуги. Штырь для направления дуги может быть выполнен из того же материала, что и пластина для направления дуги. Например, пластина для направления дуги и штырь для направления дуги могут быть выполнены из меди.
Размер просвета выходного отверстия дугогасительной камеры измеряется в направлении продольного удлинения коммутационной дуги, проецируемого на выходную плоскость. На стороне, противоположной первой пластине для направления дуги, коммутационная дуга также не должна быть обязательно растянута больше, чем размер выходного отверстия. Для целей настоящей заявки растягивание коммутационной дуги больше, чем размер просвета выходного отверстия следует понимать также, как такой случай, в котором коммутационная дуга растягивается до такой степени только на стороне первой пластины для направления дуги, так что она, так сказать, не проходит через выходное отверстие на этой стороне.
Преимущественные варианты осуществления настоящего изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.
Штырь для направления дуги может быть изготовлен особенно легко и недорого, если он представляет собой простой цилиндрический болт. Однако штырь для направления дуги также может иметь различные другие формы. Например, также может быть использован болт, имеющий шестиугольное поперечное сечение. Такие болты доступны на рынке как стандартные детали и, следовательно, также являются недорогими. Например, в качестве штыря для направления дуги также может быть использована удлиненная металлическая полоса. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения штырь для направления дуги представляет собой скобу, проходящую перпендикулярно первой пластине для направления дуги, свободные концы скобы прикреплены к указанной первой пластине для направления дуги. Предпочтительно, скоба имеет U-образную форму. Оба свободных конца скобы, например, могут быть привинчены к первой пластине для направления дуги. Скоба проходит предпочтительно перпендикулярно первой пластине для направления дуги по меньшей мере на протяжении 50% ширины первой пластины для направления дуги.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения штырь для направления дуги выступает перпендикулярно от второй части первой пластины для направления дуги. Этот вариант осуществления изобретения приводит к простой конструкции и эффективному укорачиванию коммутационной дуги прямо перед тем, как коммутационная дуга выдувается в выходное отверстие.
В соответствии с другим особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения штырь для направления дуги заканчивается в направлении, параллельном выходной плоскости, приблизительно на уровне выходного отверстия таким образом, что коммутационная дуга укорачивается штырем для направления дуги до размера просвета выходного отверстия. В этом варианте осуществления изобретения нежелательная концентрация плазмы внутри переключающего устройства наиболее эффективно избегается, причем, тем не менее, коммутационная дуга оптимально растягивается или остается оптимально растянутой до входа в выходное отверстие.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения штырь для направления дуги содержит конец стороны направляющей пластины с резьбовой частью, причем резьбовая часть привинчивается к соответствующей внутренней резьбе в отверстии первой пластины для направления дуги. Этот вариант осуществления приводит к особенно простому и эффективному с точки зрения затрат производству или сборке.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения штырь для направления дуги на своем конце, обращенном от первой пластины для направления дуги, содержит фаску. Фаска предохраняет штырь для направления дуги на верхнем конце от разрушения коммутационной дугой или от того, чтобы подвергаться преждевременному износу. В этом варианте осуществления изобретения штырь для направления дуги предпочтительно выполнен в виде болта, также предпочтительно в виде простого цилиндрического болта.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения дугогасительная камера содержит множество гасительных элементов, каждый из которых расположен на расстоянии друг от друга в выходном отверстии, причем плазма, генерируемая коммутационной дугой внутри переключающего устройства, может выходить из выходного отверстия между этими гасительными элементами и сквозь них. Этот вариант осуществления изобретения гарантирует особенно надежное гашение коммутационной дуги. В этом моменте следует отметить, что выходное отверстие не является бесконечно малым относительно основного направления перемещения коммутационной дуги и, так сказать, ограничено выходной плоскостью, но имеет некоторую глубину, соответствующую длине гасительных элементов.
В соответствии с другим особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения первая пластина для направления дуги содержит третью часть, следующую за второй частью, которая выведена из корпуса переключающего устройства и в то же время образует первый размыкающий контакт этого переключающего устройства. Соединительный болт первого размыкающего контакта, видимый в направлении, параллельном выходной плоскости, предпочтительно расположен между первой пластиной для направления дуги и выходным отверстием. Этот вариант осуществления изобретения характеризует переключающее устройство в соответствии с настоящим изобретением с особенно компактной конструкцией. Соединительный болт предпочтительно расположен под гасительными элементами, которые находятся в расположенном сбоку выходном отверстии переключающего устройства.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения неподвижный контакт контактной точки является частью первой пластины для направления дуги, причем первая часть первой пластины для направления дуги непосредственно примыкает к указанному неподвижному контакту и расположена под углом относительно него таким образом, что коммутационная дуга растягивается этой первой частью, а по меньшей мере часть второй части первой пластины для направления дуги снова расположена под углом относительно первой части и проходит по существу параллельно указанному неподвижному контакту. Этот вариант осуществления изобретения приводит к особенно простой конструкции и эффективной с точки зрения затрат конструкции переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением, в частности, с помощью пластины для направления дуги, выполненной за одно целое с неподвижным контактом. «По существу параллельно» в этом контексте означает максимальное отклонение в размере плюс или минут 5%. Это является особенно преимущественным в том случае, когда пластина для направления дуги имеет только два изгиба. Дополнительно предпочтительно, пластина для направления дуги имеет толщину более 10 мм и, также предпочтительно, ширину более 30 мм. В этом варианте осуществления изобретения особенно преимущественно, если пластина для направления дуги должна быть изогнута только дважды.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения переключающее устройство также содержит вторую пластину для направления дуги, причем первая и вторая пластины для направления дуги расходятся начиная от контактной точки таким образом, что коммутационная дуга сперва растягивается до длины, которая больше размера просвета выходного отверстия, причем коммутационная дуга перед выходным отверстием снова укорачивается из-за штыря для направления дуги.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут более подробно объяснены ниже со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 показан схематический косой вид переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением в соответствии с его первым вариантом осуществления с корпусом, в целях иллюстрации показанным в открытом состоянии.
На фиг. 2 показано переключающее устройство в соответствии с настоящим изобретением, показанное на фиг. 1, на виде сбоку.
На фиг. 3 показан детальный вид первой пластины для направления дуги переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1 и 2, с отвинченным штырем для направления дуги.
На фиг. 4 показана модификация переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1-3, на виде сбоку, и
На фиг. 5 показан детальный вид, показанный на фиг. 3, с альтернативным штырем для направления дуги.
На фиг. 1 показано переключающее устройство 1 в соответствии с настоящим изобретением в соответствии с его первым вариантом осуществления на косом виде. Сторона корпуса 20 переключающего устройства 1, обращенная к наблюдателю, для обеспечения изображения внутреннего механизма переключающего устройства 1 не показана.
Контактная точка 2 переключающего устройства 1 расположена внутри корпуса 20. Контактная точка 2 содержит неподвижный контакт 18 и подвижный контакт 21, который расположен на контактном мосту и может быть приведен в контакт с неподвижным контактом 18 посредством привода (не показан) переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением. Из привода переключающего устройства в данном представлении показан только анкерный стержень 22, присоединенный к контактному мосту.
Контактная точка 2 связана с дугогасительной камерой, которая на левой стороне корпуса содержит выходное отверстие 3, через которое плазма, генерируемая внутри переключающего устройства посредством развития коммутационной дуги при размыкании контактной точки, может выходить из переключающего устройства. На фиг. 2, на которой показан вид сбоку переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением, можно видеть, что выходное отверстие имеет размер 5 просвета и задает выходную плоскость 6. Дугогасительная камера содержит множество гасительных элементов 13, каждый из которых расположен на расстоянии друг от друга в выходном отверстии таким образом, что плазма, генерируемая коммутационной дугой внутри переключающего устройства, может выходить из выходного отверстия 3 между гасительными элементами 13 и через них. Как показано на фиг. 1 и 2, дугогасящая камера может содержать дополнительное выходное отверстие на верхней стороне переключающего устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, причем в этом дополнительном выходном отверстии также расположены соответствующие гасительные элементы. В иллюстрированном варианте осуществления изобретения это выходное отверстие на верхней стороне корпуса связано с контактной точкой 2, показанной на чертеже, и со второй контактной точкой, не показанной на чертеже и расположенной на правой стороне контактного моста.
Контактная точка 2 дополнительно связана с устройством магнитного дутья для генерации магнитного поля дутья, посредством которого развитие коммутационной дуги при размыкании контактной точки выдувается от контактной точки 2 к выходному отверстию 3. Устройство магнитного дутья дуги содержит магнит 7 дутья, показанный на фиг.1 и 2, и две полярные пластины, расположенные параллельно друг другу, а также параллельно плоскости изображения фиг.2.
Развитие коммутационной дуги при размыкании контактной точки показано на фиг.2 и отмечено ссылочным обозначением 4. Для того чтобы направлять и растягивать дугу переключателя на пути от контактной точки 2 к выходному отверстию 3, переключающее устройство содержит первую пластину 8 для направления дуги и вторую пластину 19 для направления дуги. Две пластины 8 и 19 для направления дуги расходятся начиная от контактной точки для того, чтобы осуществлять растягивание коммутационной дуги. Первая пластина 8 для направления дуги выполнена в виде единой детали с неподвижным контактом 18 и соединяет его с размыкающим контактом переключающего устройства 1. Она содержит первую часть 9, непосредственно примыкающую к неподвижному контакту 18, вторую часть 10, непосредственно примыкающую к первой части 9, и третью часть 11, непосредственно примыкающую ко второй части 10. Часть 11 выведена из корпуса 20 переключающего устройства в соответствии с настоящим изобретением и в то же время образует размыкающий контакт этого переключающего устройства. Она содержит выступающий вверх соединительный болт, расположенный прямо под выходным отверстием 3 или под гасительными элементами 13, расположенными в выходном отверстии 3. Соединительный болт 17 направлен вверх, потому что под третьей частью 11 первой пластины 8 для направления дуги должно быть предусмотрено пространство из-за конструкции для соответствующих крепежных приспособлений переключающего устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением. Следовательно, выходное отверстие 3 не проходит вниз к третьей части пластины 8 для направления дуги, но заканчивается на некотором расстоянии чуть выше соединительного болта 17.
На фиг. 2 показано, что первая часть 9 первой пластины 8 для направления дуги находится под углом относительно неподвижного контакта 18 таким образом, что дуга 4 переключателя может быть растянута на пути от контактной точки к выходному отверстию. Первая часть 10.1 второй части 10 первой пластины 8 для направления дуги образует, так сказать, чистое удлинение первой части 9. Коммутационная дуга растягивается вниз посредством первой части 10.1 второй части больше, чем размер 8 просвета выходного отверстия. Это растянутое состояние коммутационной дуги отмечено на фиг. 2 ссылочным обозначением 4'. Вторая часть 10.2 второй части 10 первой пластины 8 для направления расположена под углом относительно первой части 10.1 или относительно первой части 9 и проходит под прямым углом к выходной плоскости 6. Таким образом, вторая часть 10.2 второй части 10 проходит параллельно неподвижному контакту 18. Нижняя базовая точка коммутационной дуги направляется по второй части 10.2 второй части 10 первой пластины 8 для направления дуги до места непосредственно перед выходным отверстием. Непосредственно перед выходным отверстием расположен штырь 12 для направления дуги, выступающий от второй части 10.2, который снова укорачивает дугу переключателя до выходного отверстия. Нижняя базовая точка коммутационной дуги перемещается на конец штыря 12 для направления дуги и останавливается здесь, когда коммутационная дуга направляется в гасительные элементы 13. Положение коммутационной дуги прямо перед гасительными элементами 13 отмечено на фиг. 2 посредством ссылочного обозначения 4''. Как показано на чертежах, штырь 12 для направления дуги заканчивается в направлении, параллельном выходной плоскости 6, приблизительно на уровне нижнего предела выходного отверстия таким образом, что коммутационная дуга на нижнем участке укорачивается штырем для направления дуги до размера просвета выходного отверстия.
Штырь 12 для направления дуги выполнен в виде простого цилиндрического болта. На фиг 3 показано, что штырь 12 для направления дуги имеет конец стороны направляющей пластины с резьбовой частью 14, которая может быть привинчена к первой пластине 8 для направления дуги с помощью соответствующей внутренней резьбы в отверстии 15. Следовательно, штырь 12 для направления дуги может быть легко привинчен к первой пластине 8 для направления дуги. На своем верхнем конце, обращенном от первой пластины 8 для направления дуги, штырь 12 для направления дуги содержит фаску 16 для предотвращения потерь при плавке верхнего конца штыря 12 для направления дуги, вызываемых коммутационной дугой.
На фиг. 4 показана модификация переключающего устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, показанного на фиг. 1-3, на виде сбоку, соответствующем фиг. 2. В этом варианте осуществления не предусмотрено верхнее выходное отверстие. Первая пластина 8 для направления дуги и вторая пластина 19 для направления дуги окружают боковое выходное отверстие подобно тискам, причем первая пластина 8 для направления дуги расположена на расстоянии от нижнего конца выходного отверстия, как и в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1 и 2, а вторая пластина 19 для направления дуги проходит прямо к верхнему концу выходного отверстия. Здесь также коммутационная дуга, растянутая внутри переключающего устройства, укорачивается до размера 5 просвета выходного отверстия непосредственно перед входом в гасительные элементы.
На фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления штыря 12 для направления дуги. Альтернативный вариант осуществления штыря для направления дуги может использоваться с обоими ранее описанными вариантами осуществления настоящего изобретения. Альтернативный штырь 12 для направления дуги, показанный на фиг. 5, имеет U-образную форму и проходит перпендикулярно первой пластине 8 для направления дуги, свободные концы скобы прикреплены к этой пластине. Оба свободных конца скобы на конец стороны направляющей пластины штыря 12 для направления дуги, например, могут быть привинчены к первой пластине для направления дуги. Скоба проходит предпочтительно перпендикулярно первой пластине для направления дуги по меньшей мере на протяжении 50% ширины первой пластины для направления дуги.