Контактор электромагнитный быстродействующий

Полезная модель относится к контактору, работающему на постоянном токе, и может найти широкое применение в городском электротранспорте и электрических сетях, железнодорожных сетях и локомотивах для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями. Известен контактор, патент [1], в котором для быстрого отключения имеется разблокирующее устройство посредством которого обеспечивается возможность разъединения для соединения между якорем и держателем контактов при втянутом якоре, так что держатель контактов выполнен с возможностью перевода независимо от якоря из замкнутого положения в разомкнутое положение; также контактор оборудован обычным устройством гашения дуги и быстродействующим исполнительным устройством, основанном на принципе индукции вихревых токов, которые образуются в алюминиевом диске, используемом в качестве исполнительного якоря; также имеет исполнительную катушку с банком конденсаторов для ее питания: также включает в себя управляющую электронику для регистрации характеристики тока в силовой электрической цепи и для срабатывания разблокирующего устройства при достижении определенной пороговой силы тока.
Недостатки известного технического решения обусловлены его конструкцией и заключаются в следующем: использование обычного устройства гашения дуги, установка в едином конструктиве управляющей электроники, которая может отказать при попадании под высокое напряжение. Применяется один тип быстродействующего исполнительного устройства.
Известен контактор, патент [2], для работы на постоянном и переменном токе, снабженный по крайней 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, размещенным 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, причем постоянные магниты относящиеся к двум контакт-деталям, поляризованы в противоположных направлениях. При этом возле каждой контакт-детали размещена направляющая для дуги, изолированная от неподвижных контактов, а соответствующая электрически связана с соответствующим неподвижным контактом и соответствующей направляющей для дуги.
Недостатки известного технического решения обусловлены его конструкцией и заключаются в следующем: отсутствуют шток внутри якоря электромагнитного привода и разблокирующее устройство с быстродействующим исполнительным устройством. При этом выполнение контактора с одной дугогасительной камерой существенно ухудшает условия гашения образующихся при размыкании двух контакт-деталей, т.к. обе дуги гасятся одной дугогасительной камерой, что снижает эффективность дугогашения.
Таким образом, основным недостатком известного контактора является недостаточная эффективность дугогашения и невысокая надежность работы устройства в целом.
Задачей полезной модели является повышение быстродействия отключения контактора и возможность использования быстродействующих исполнительным устройством различного типа, снизить тепловыделение в процессе дугогашения, что положительно скажется на эффективности дугогашения и быстродействии отключения и надежности контактора.
Технический результат - обеспечение быстрого размыкания силовой электрической цепи, повышение эффективности дугогашения и повышение надежности за счет уменьшения времени размыкания, снижения тепловыделения в процессе дугогашения в камере дугогасительной, что в свою очередь влияет на износостойкость деталей контактора и как следствие на надежность работы контактора.
Поставленная задача решается тем, что контактор электромагнитный высоковольтный, работающий на постоянном токе, собранный в корпусе и содержащий по меньшей мере две контакт-детали с неподвижными и подвижными контактами, два постоянных магнита, размещенных возле каждой из контакт-деталей и создающие магнитное дугогасящее поле, и две катушки, размещенные возле каждой из контакт-деталей и предназначенные для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуг, возникающих при размыкании контакт-деталей, возле каждой контакт-детали размещена направляющая для дуги, изолированная от неподвижных контактов, а соответствующая катушка электрически связана с неподвижным контактом и направляющей для дуги, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, электромагнитный привод содержит якорь, перемещающийся из нижнего положения в верхнее при включении и назад при отключении, внутри которого размещен шток и разблокирующее устройство с помощью которого обеспечивается возможность разъединения соединения между якорем и штоком с держателем контактов, размыкание при верхнем положении якоря, так что держатель контактов выполнен с возможностью перевода независимо от якоря из замкнутого положения в разомкнутое положение за более короткое время.
Заявляемый контактор обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками: электромагнитный привод выполнен со штоком внутри якоря и разблокирующим устройством, с помощью которого обеспечивается возможность разъединения соединения между якорем и держателем контактов посредством штока при втянутом якоре - в верхнем положении якоря, так что держатель контактов выполнен с возможностью перевода независимо от якоря из замкнутого положения в разомкнутое положение. Повышается надежность за счет уменьшения времени размыкания и, как следствие, уменьшения времени воздействия высокотемпературных электрических дуг, отсутствует конкретное быстродействующее устройство, что позволяет использовать быстродействующие исполнительные устройств разных типов (и принципов работы). Тип и принцип работы быстродействующего исполнительного устройства определяет потребитель исходя из условий эксплуатации.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в городском электротранспорте и электросетях, железнодорожных сетях и локомотивах для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями, и потому соответствует критерию «промышленная применяемость».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:
Фиг. 1 - общий вид контактора в сборе;
Фиг. 2 - вид контактора спереди со снятыми боковинами электромагнитного привода и неподвижными контактами камеры дугогашения.
На фиг. 1 показано изображение предложенного в полезной модели контактора электромагнитного быстродействующегося. Предложенный в полезной модели контактор электромагнитный быстродействующий состоит из камеры дугогашения 1 (до 2 шт.) с двумя неподвижными контактами 3 и привода в сборе электромагнитного 2 с катушкой 5 и якорем 4.
На фиг. 2 показано изображение в сечении привода электромагнитного, предложенного в полезной модели контактора. Контактор электромагнитный быстродействующий содержит якорь 4 со штоком 6 находится в нижнем положении, при этом разомкнут самоустанавливающийся за счет пружины 15, подвижный контакт 14, закрепленный на держателе 7, и два неподвижных контакта 3 электрически изолированных друг от друга и расположенных в камере дугогашения. Шток 6, на верхней части которого отпрессован держатель 7 с фланцем 8 из изоляционного материала, а в нижней части выполнена проточка меньшего диаметра 9 которой шток опирается на площадку 13 блокирующего элемента 12, с пружиной 16 помещен в якорь 4 с возможностью перемещения, но под действием пружин 10 поджат к площадке 13 блокирующего элемента 12 с отверстием 11. Блокирующий элемент размещен с возможностью перемещения в отверстии якоря 4, выполненном в нижней части его, перпендикулярно общей оси штока и якоря. В верхней части привода электромагнитного имеется упор 17 для якоря 4.
Контактор электромагнитный быстродействующий работает следующим образом. При включении контактора срабатывает катушка 5, якорь 4 со штоком 6 перемещается в верхнее положение до упора 17 и замыкает закрепленный на держателе 7 самоустанавливающийся, за счет пружины сжатия 15, подвижный контакт 14 на два неподвижных контакта 3 электрически изолированных друг от друга до замыкания и расположенных в камере дугогашения, при этом пружины 10 дополнительно сжимаются.
Отключение контактора может производится двумя способами. При первом способе отключается питание катушки привода в сборе электромагнитного, при этом между отключением привода и размыканием контактов возникает небольшая задержка по времени из-за индуцирования токов в катушке и возникновения электрической дуги при размыкании контактора под токовой нагрузкой. В итоге якорь вернется из верхнего положения в нижнее положение и разомкнет контакты 3 и 15.
При втором способе размыкание контактов происходит после перемещения блокирующего элемента 12 вправо под действием быстродействующего исполнительного устройства (на фиг. 2 не показано, выбирается потребителем), при этом шток 6 нижней проточкой меньшего диаметра 9 пройдет через поперечное отверстие 11, выполненное в блокирующем элементе 12 и разомкнет главные контакты за максимально короткое время, по сравнению с первым способом.
Возможен случай, что даже после отключения питания катушки привода электромагнитного и механического размыкания контактов, с появлением зазора, нет электрического размыкания контактов из-за возникновения электрической дуги при размыкании контакторов под токовой нагрузкой. Как только магнитное поле индуцирования токов в катушке уменьшится настолько, что возвратное усилие пружин будет больше, контакторы размыкаются, якорь вернется в нижнее положение. Пружина 16 обеспечивает перемещение влево блокирующего элемента 12, назад в блокирующее положение, при котором шток 6 опирается на площадку 13 проточкой меньшего диаметра 9 и таким образом якорь 4 автоматически соединяется со штоком 6.
В сравнении с прототипом заявленный контактор является более эффективным в дугогашении и более надежным в работе.
Источники информации:
1. Патент RU №2599380, МПК Н01Н 50/64, дата подачи заявки 04.08.2015, дата публикации 10.10.2016.
2. Патент RU №2417475, МПК Н01Н 9/44, дата подачи заявки 26.07.2007, дата публикации 27.04.2011.