Контактор вакуумный электромагнитный

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к электрическим коммутационным аппаратам, предназначенным для коммутации силовых электрических цепей переменного тока.
Известен контактор вакуумный электромагнитный по патенту на полезную модель RU 164777 (опубл. 20.09.2016), содержащий выполненные из электроизоляционного материала корпус с перегородкой и Г-образный рычаг, имеющий плечи различной длины, по меньшей мере одну вакуумную дугогасительную камеру с подвижным и неподвижным контактами, электромагнитный привод, по меньшей мере из одного электромагнита, содержащего плоский якорь, ярмо, катушку и сердечник, пружину сжатия, предназначенную для размыкания контактов, снабженную средством регулировки величины нагрузки, в котором перегородка корпуса расположена между вакуумной дугогасительной камерой и электромагнитным приводом, оси катушки и сердечника расположены перпендикулярно перегородке корпуса, длинное плечо Г-образного рычага кинематически соединено с подвижным контактом посредством головки штока, а в коротком плече выполнен продольный паз, в котором закреплен плоский якорь, причем при обесточенном электромагните короткое плечо расположено под острым углом к перегородке корпуса таким образом, что удаленная от оси Г-образного рычага часть плоского якоря контактирует с поверхностью перегородки корпуса или закрепленным на ней упором, а при контакте плоского якоря с сердечником между длинным плечом Г-образного рычага и головкой штока имеется зазор.
Данное известное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога полезной модели.
К недостаткам данного известного решения следует отнести следующее: конструкция электромагнитного привода контактора не приспособлена к работе в сети переменного трехфазового тока и не предусматривает его подключение к такой сети.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является создание вакуумного контактора, обеспечивающего возможность его применения для коммутации трехфазного переменного тока.
Техническим результатом является возможность коммутации вакуумным контактором трехфазного переменного тока.
Технический результат достигается тем, что контактор вакуумный электромагнитный, содержащий электромагнитный привод с якорем, катушкой и сердечником, пружину сжатия, согласно полезной модели, он содержит три вакуумных камеры, каждая из которых содержит держатель подвижного контакта, держатель неподвижного контакта и токосъемники, при этом токосъемник подвижного контакта размещен над соединительной пластиной, предназначенной для подведения тока до одной фазы переменного тока, и внутри этого токосъемника размещен держатель подвижного контакта, при этом все три держателя подвижных контактов приводятся в движение общим Г-образным рычагом, на длинной стороне которого закреплен общий для трех фаз якорь, при этом Г-образный рычаг передает усилие через штоки на держатели подвижных контактов, а электромагнитный привод рычага оснащен диодным мостом.
Держатель подвижного контакта может быть выполнен круглого поперечного сечения, а его форма и наружный диаметр соответствует форме и внутреннему диаметру сильфона.
Описанное конструктивное исполнение контактора позволяет одновременно коммутировать три полюса/фазы переменного трехфазного тока.
Конструктивное исполнение контактора с тремя размещенными над соединительными пластинами токосъемниками, внутри которых размещены держатели подвижных контактов, позволяет коммутировать синхронно три фазы переменного трехфазного тока. Каждая из трех соединительных пластин предназначена для подведения тока до одной фазы переменного тока, а все три предназначены для подведения тока трех фаз переменного тока. Размещение над ними трех токосъемников позволяет соединить каждый из трех токосъемников с соответствующей ему соединительной пластиной гибкими соединениями. Таким образом, ток подводится по соединительной пластине и через гибкие соединения поступает на токосъемник в каждой из трех фаз. Такая конструкция позволяет одновременно обеспечить передачу и коммутацию переменного тока трех фаз.
Размещение держателя подвижного контакта внутри токосъемника (токосъемник плотно прилегает к держателю подвижного контакта) в каждой из трех фаз позволяет передать ток в каждой из трех фаз с токосъемника (соединенного посредством гибких соединений с соединительной пластиной) на держатель подвижного контакта, далее на подвижный контакт, а с него на неподвижный контакт. Таким образом, в каждой из трех фаз токосъемники, внутри которых размещены держатели подвижных контактов, обеспечивают синхронную коммутацию трехфазного переменного тока.
Контактор вакуумный может содержать также три Г-образных токосъемника, соединенных с держателями неподвижного контакта. Токосъемник, выполненный виде Г-образной изогнутой пластины, необходим для коммутации трехфазного переменного тока в каждой фазе, а три токосъемника, выполненные в виде Г-образных изогнутых пластин, необходимы для коммутаций трех фаз трехфазного переменного тока.
Вакуумный контактор содержит три токосъемника, соединенных с держателем подвижного контакта, три Г-образных токосъемника, соединенных с держателями неподвижного контакта, и три сильфона, приводящих в движение три оборудованных токосъемниками держателя подвижных контактов. Это необходимо для передачи тока от источника тока по соединительной пластине на токосъемник и далее на держатель подвижного контакта, а с подвижного контакта на неподвижный контакт, затем на держатель неподвижного контакта, далее на Г-образный токосъемник, с Г-образного токосъемника по токоведущей шине ток поступает на приемник тока. Таким образом, осуществляется коммутация каждой из трех фаз. Конструкция каждого из трех полюсов идентична. Так три держателя подвижных контактов, приводимые в движение общим рычагом, позволяют одновременно коммутировать три фазы переменного трехфазового тока. Оснащение токосъемниками трех держателей подвижного контакта обеспечивает коммутацию трех фаз трехфазного переменного тока.
Таким образом, контактор содержит три вакуумных камеры, каждая из которых содержит держатель подвижного контакта, держатель неподвижного контакта и два токосъемника - один для держателя подвижного контакта, а другой Г-образный токосъемник для держателя неподвижного контакта. Такая конструкция вакуумной камеры обеспечивает коммутацию каждой из трех фаз коммутируемого тока, а вместе обеспечивает коммутацию трех фаз трехфазного переменного тока.
Сильфон представляет собой гибкую гофрированную тонкостенную оболочку из стали и обеспечивает осевые перемещения подвижного контакта. Каждый сильфон совместно с держателем обеспечивает управление коммутацией одной фазы трехполюсного переменного тока, а три сильфона с тремя держателями управляют коммутацией тремя фазами трехполюсного переменного тока.
Применение в конструкции электромагнитного привода контактора печатной платы с диодным мостом позволяет использовать электромагнитные приводы с цельными сердечниками, выполненными из прутка электротехнической стали, для работы на трехфазный переменный ток. При этом мощность привода, обеспечиваемая таким электромагнитным приводом, достаточна для одновременной коммутации трех полюсов/фаз, проводящих трехфазный переменный ток. Цельные сердечники, выполненные из прутка электротехнической стали, без диодного моста не способны работать на переменный трехфазный ток из-за больших вихревых токов, характерных для переменного тока. Диоды выпрямляют трехфазный переменный ток, и на катушку электромагнитного привода поступает постоянный ток. Таким образом, электромагнитный привод описанной конструкции обеспечивает работу контактора на переменный трехфазный ток.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен частичный разрез контактора вакуумного электромагнитного; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез В-В.
Контактор вакуумный электромагнитный содержит корпус 1, основание 2 электромагнитов, установленные на основании 2 две катушки 3, пружину сжатия (отключающую пружину) 4 с упором 5.
На оси 6, с возможностью совершения качательных движений установочный элемент из электроизоляционного материала для якоря. В предпочтительном варианте исполнении полезной модели установочный элемент выполнен в виде двуплечего Г-образного рычага 7. Г-образный рычаг 7 имеет плечи разной длины - длинное 8 и короткое 9. На длинном плече 8 Г-образного рычага закреплен якорь 10. В отличие от прототипа якорь 10 электромагнитного привода всей поверхностью одной из своих сторон закреплен на длинном плече 8 Г-обратного рычага 7. Так как трехфазное напряжение переменного тока (380-660 В), проходя по обмоткам катушек, создает мощное электромагнитное поле, предложенный в прототипе конструктив, не рассчитан на работу от сети переменного тока, не сможет обеспечить работу контактора. Необходимо более надежное решение для крепления якоря к Г-образному рычагу. Крепление якоря на длинной стороне Г-образного рычага необходимо для лучшего прижатия якоря к неподвижной части электромагнитного привода под действием веса самого рычага. Конструкция заявляемого решения, в котором якорь 10, опираясь всей площадью одной из своих сторон на длинное плечо Г-образного рычага, позволяет осуществлять коммутацию трехфазного переменного тока.
Контактор также содержит три дугогасительные вакуумные камеры 11 и контактную систему. Контактная система состоит из расположенных в вакуумных дугогасительных камерах неподвижных 12 и подвижных 13 контактов.
Короткое плечо 9 Г-образного рычага 7 кинематически связано с подвижным контактом 13 посредством штока 14, установленным в отверстии плеча Г-образного рычага. При повороте Г-образного рычага 7 шток 14 передает усилие пружины сжатия (отключающей пружины) на подвижный контакт 13.
Электромагнитный привод вакуумного контактора содержит печатную плату 15 с электронными компонентами: диодами 16 и конденсатором 17. Печатная плата - элемент, предназначенный для электрического и/или механического соединения различных электронных компонентов. Применение диодов 16 позволяет использовать электромагнитные приводы с цельными сердечниками, выполненными из прутка электротехнической стали, для работы на трехфазный переменный ток. Предложенная в прототипе конструкция не способна удерживать электромагнитный привод в замкнутом положении (в рабочем положении) при переходе через ноль, такая конструкция не предусматривает короткозамкнутого витка, не способна гасить скачки напряжения. В заявляемом решении диоды выпрямляют трехфазный переменный ток, и на катушку электромагнитного привода поступает постоянный ток. Таким образом, электромагнитный привод описанной конструкции обеспечивает работу контактора на переменный трехфазный ток. Выводы 18 катушек 3 выводятся на клеммную колодку 19 печатной платы 15 и электрически соединяются с диодами 16, закрепленными на печатной плате 15. Конденсатор 17 гасит скачки напряжения, возникающие при эксплуатации электромагнитного привода на переменный ток.
Г-образный рычаг 7 передает усилие пружины сжатия 4 через штоки 14 на держатели 20 подвижного контакта 13. Для этого в каждом из трех держателей 20 подвижных контактов 13 выполнено углубление 21, снабженное резьбой. Штоки 14 толкают держатели 20 подвижного контакта 13, снабженные сильфонами 22, к неподвижным контактам 12. Каждый держатель 20 подвижного контакта 13 содержит сильфон 22, участвующий в движении держателей 20 подвижных контактов 13. Сильфон представляет собой гибкую гофрированную тонкостенную оболочку из стали и обеспечивает осевые перемещения подвижного контакта.
Держатель 20 выполнен круглого поперечного сечения. Форма и наружный диаметр держателя 20 соответствует форме и внутреннему диаметру сильфона 22. Внутренний диаметр сильфона 22 равен или лишь незначительно больше наружного диаметра держателя 20 подвижного контакта 13.
Контактор вакуумный выполнен трехполюсным и содержит три держателя подвижных контактов и три сильфона. Конструктивное исполнение каждой дугогасительной камеры, каждого держателя подвижного контакта с сильфоном одинаковое для всех трех фаз.
Длина каждого сильфона 22 больше его внутреннего диаметра. Такое соотношение размеров необходимо для увеличения давления воздуха снаружи на сильфон: увеличение длины при небольшом диаметре сильфонов обеспечивает достаточное давление воздуха для одновременной коммутации трех фаз переменного тока. Под действием этого давления воздуха каждый из трех сильфонов приводит в движение держатель 20 подвижного контакта, на котором он установлен. Давление воздуха будет прямо пропорционально длине сильфона и обратно пропорционально диаметру сильфона.
Каждый сильфон совместно с держателем обеспечивает управление коммутацией одной фазы/полюса трехфазного переменного тока, а три сильфона с тремя держателями управляют коммутацией тремя фазами/полюсами трехфазного переменного тока.
Все три держателя 20 подвижных контактов 13 приводятся в движение общим Г-образным рычагом 7, на длинной стороне которого закреплен якорь 10.
Якорь 10, являющийся подвижной частью электромагнитного привода, закреплен на длинном плече 8 Г-образного рычага 7, а короткое плечо 9 Г-образного рычага кинематически соединено с тремя держателями 20 подвижных контактов 13 посредством штоков 14, воздействующих на держатели подвижных контактов. Такая конструкция позволяет одновременно коммутировать три полюса/фазы переменного трехфазного тока. Якорь, закрепленный на длинном плече Г-образного рычага, является общим для трех полюсов/фаз, что позволяет ему одновременно коммутировать (управлять) тремя держателями подвижных контактов с подвижными контактами. Крепление якоря на длинной стороне Г-образного рычага необходимо для лучшего прижатия якоря к неподвижной части электромагнитного привода под действием веса самого рычага. Такая конструкция позволяет осуществлять одновременно коммутацию трех полюсов/фаз переменного трехфазного тока, так как обеспечивает большее усилие (по сравнению с прототипом), толкающее три держателя подвижных контактов. Конструкция Г-образного рычага 7 с якорем 10 обеспечивает достаточное усилие для коммутации трех полюсов/фаз переменного трехфазного тока.
Каждая вакуумная камера содержит два токосъемника - один 23 для держателя 20 подвижного контакта 13, а другой 24 для держателя 25 неподвижного контакта 12. Таким образом, три вакуумные камеры контактора оснащены шестью токосъемниками (тремя токосъемниками 23 и тремя токосъемниками 24). Токосъемники 23 размещены над соединительными пластинами 26.
Внутри трех токосъемников 23 размещены держатели 20 подвижного контакта, оснащенные сильфоном 22. Три токосъемника 24, соединенные с держателями неподвижного контакта, выполнены в виде Г-образной изогнутой пластины, соединенных с частью корпуса вакуумной камеры. Это позволяет отводить ток с части корпуса, соединенной с держателем неподвижного контакта, к приемнику трехфазного переменного тока. Неподвижный контакт может быть закреплен непосредственно на корпусе, тогда токосъемник 24 снимает ток с части корпуса, соединенной с неподвижным контактом.
Конструктивное исполнение контактора с тремя, размещенными над соединительными пластинами 26, токосъемниками 23, внутри которых размещены держатели подвижных контактов 20, оснащенные сильфонами 22, позволяет коммутировать синхронно три фазы переменного трехфазного тока. Каждая из трех соединительных пластин 26 предназначена для подведения тока до одной фазы переменного тока, а все три предназначены для подведения тока трех фаз переменного тока. Размещение над ними трех токосъемников позволяет соединить каждый из трех токосъемников с соответствующей ему соединительной пластиной 26 гибкими соединениями 27.
Таким образом, токосъемник, выполненный виде Г-образной изогнутой пластины, необходим для коммутации трехфазного переменного тока в каждой фазе, а три токосъемника, выполненные в виде Г-образных изогнутых пластин, необходимы для коммутаций трех фаз трехфазного переменного тока.
На основании 1 установлен также блок 28 вспомогательных контактов, содержащий установленный в направляющих подпружиненный ползун с закрепленными на нем подвижными контактами и закрепленные неподвижно неподвижные контакты.
Размеры, пропорции (кроме сильфонов), радиусы углов прочих деталей и самого вакуумного контактора, могут быть любым в зависимости от типоразмера.
Контактор вакуумный электромагнитный работает следующим образом. При подаче напряжения на катушки 3 электромагнита якорь 10 притягивается к сердечнику. Связанный с якорем 10 Г-образный рычаг 7 поворачивается вокруг оси 6 и воздействует на шток 14, связанный с подвижным контактом дугогасительной камеры 11. Пружина 4 сжимается, и подвижные контакты 13 под действием давления воздуха снаружи вакуумной дугогасительной камеры перемещаются вместе с плечом 9 Г-образного рычага 7 в направлении неподвижных контактов 12 до замыкания. Г-образный рычаг 7 поворачивается на оси 6 до контакта нижней поверхности якоря 10 с плоской поверхностью сердечника 29 катушки 3.
При отключении электромагнита под воздействием отключающей пружины 4 установочный элемент 7 в виде Г-образного рычага поворачивается вокруг оси 6 до упора якоря в стенку корпуса. Подвижные контакты 13 перемещаются вместе со вторым плечом 9 Г-образного рычага и размыкаются с неподвижными контактами 12.
Таким образом, контактор вакуумный электромагнитный согласно данной полезной модели обеспечивает коммутацию трехфазного переменного тока. Он отличается стабильностью и надежностью работы. Предлагаемое решение, кроме того, расширяет арсенал вакуумных контакторов.