ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ С УПРАВЛЕНИЕМ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
DC CONTROLLED ELECTROMAGNETIC SWITCHING DEVICE

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроаппаратостроению, и может быть использовано в конструкциях контакторов, пускателей, реле и других коммутационных устройств автоматики, управления и защиты.
Известна конструкция электромагнитного коммутационного аппарата - пускателя ПМЛ-2102С [1], содержащая электромагнит постоянного тока с П-образными шихтованными сердечником и якорем, двухобмоточную опрессованную премиксом включающую катушку, установленную на сердечнике и закрепленную на металлической скобе, колодку с неподвижными контактами (служащую также дугогасительной камерой), закрепленную на корпусе включающей катушки, траверсу с мостиками главных контактов, шарнирно связанную с якорем, устройство управления электромагнитом, установленное с боковой стороны аппарата при помощи металлического угольника и двух винтов. Устройство управления электромагнитом представляет собой однополупериодный выпрямитель с шунтирующим включающую катушку диодом, что обеспечивает питание электромагнита от сети переменного тока.
Недостатком известного устройства является низкая коммутационная способность при повышенных напряжениях 500 и 660 В, сложность конструкции, большие весогабаритные показатели и повышенные производственные затраты при изготовлении аппарата из-за высокой трудоемкости его изготовления и сборки.
Другим недостатком аппарата является невозможность коммутации его контактно-дугогасительной системой электрических нагрузок постоянного тока.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому электромагнитному коммутационному аппарату является пускатель электромагнитный типа ПМ12-045 [2] (схематическое изображение на фиг.1). Пускатель содержит Ш-образную магнитную систему, помещенную в корпус, состоящий из основания 1 и колодки 2 (служащей также дугогасительной камерой), которые соединены между собой двумя винтами 3, траверсу 4, на которой укреплен якорь 5 и установлены мостики главных контактов 6, неподвижные главные контакты 7, установленные в колодке, сердечник 8, закрепленный к основанию при помощи амортизаторов 9, включающую катушку 10 и возвратную пружину 11, установленные на среднем керне сердечника, крышку 12, металлическую скобу 13, к которой винтами 14 закреплено основание и устройство управления электромагнитом 15 с помощью металлического угольника 16 и двух винтов 17.
Недостатками конструкции пускателя [2] являются недостаточная надежность, пониженная коммутационная способность при напряжениях 500 и 660 В, обусловленная тем, что в дугогасительной камере, роль которой выполняет колодка с неподвижными контактами, не предусмотрены меры для выхода ионизированных газов, возникающих при коммутации, за пределы камеры, что приводит к увеличению времени горения дуги и повышенной эрозии (износу) контактов, а в некоторых случаях и к межполюсным коротким замыканиям, что значительно снижает надежность аппарата. Другими недостатками являются также большие габариты и вес аппарата, обусловленные тем, что пускатель в целом и его устройство управления электромагнитом установлены на металлической скобе при помощи винтов и специального угольника, на котором закреплено устройство управления электромагнитом. Это также увеличивает трудоемкость сборки аппарата и производственные затраты, ухудшает условия его обслуживания в эксплуатации. Конструкция пускателя не обеспечивает степень защиты IP20 (защиту от случайного прикосновения к выводам, находящимся под напряжением, и поражения электрическим током). Существенным недостатком является также невозможность коммутации контактно-дугогасительной системой аппарата нагрузок постоянного тока.
Техническим результатом изобретения являются повышение надежности, обеспечение коммутации нагрузок как переменного, так и постоянного тока, упрощение конструкции, обеспечение удобства обслуживания в эксплуатации и защиты подсоединительных выводов степени IP20 по [3], снижение габаритов и веса, а также производственных затрат при изготовлении аппарата.
Технический результат достигается тем, что в электромагнитном коммутационном аппарате (схематическое изображение на фиг.2), содержащем основание 1 и колодку 2, соединенные между собой двумя винтами 3, траверсу 4, на которой укреплен якорь 5 и установлены мостики главных контактов 6, неподвижные главные контакты 7, установленные в колодке, сердечник 8, закрепленный к основанию 1 при помощи амортизаторов 9, включающую катушку 10 и возвратную пружину 11, установленные на среднем керне сердечника 8, крышку 12, устройство управления электромагнитом 15, выполнены в крышке 12 по крайней мере 4 (четыре) отверстия 18 (фиг.2, 3), расположенные по продольной оси симметрии мостиков главных контактов 6 строго над каждым контактным разрывом крайних полюсов попарно, в окнах траверсы 4 установлены по крайней мере 2 (два) постоянных магнита 19 строго симметрично относительно мостиков главных контактов 6 (фиг.4), на боковых сторонах основания 1 аппарата - по два продольных паза-углубления 20 в виде ласточкиного хвоста (фиг.5, 6), в корпусе устройства управления электромагнитом 15 - два выступа 21, имеющие форму и размеры ласточкиного хвоста пазов-углублений (фиг.6, 7), устройство управления электромагнитом 15 установлено и зафиксировано при помощи защелкивающих элементов 22 на крышке 12 аппарата в виде наездника (фиг.2, 5), либо на основании 1 с боковой стороны аппарата при помощи упомянутых выступов 21, заходящих в пазы-углубления 20 основания 1 (фиг.6), на крышке 12 аппарата в ее нижней части напротив каждого его полюса - -образные удлиненные тонкостенные выступы 23, охватывающие колодку 2 и заходящие в ее углубления, в которых расположены подсоединительные (клиентские) зажимы, причем части упомянутых выступов 23 соседних полюсов образуют направляющие каналы 24, в которых устанавливаются межполюсные перегородки (ребра) 25 колодки 2 (фиг.3, 5).
Сущность изобретения заключается в том, что выполнение в крышке аппарата сквозных отверстий над каждым контактным разрывом крайних полюсов попарно, расположенных по продольной оси симметрии мостиков главных контактов, позволяет обеспечить вылет ионизированных газов, возникающих при коммутации электрических нагрузок, за пределы колодки под воздействием электродинамических усилий (ЭДУ), создаваемых контактно-дугогасительной системой аппарата, выполненной в соответствии с [4]. Это позволяет значительно снизить время горения дуги и эрозию контактов, повысить надежность аппарата в целом.
Установка постоянных магнитов на траверсе под мостиками главных контактов строго симметрично относительно мостиков главных контактов позволяет обеспечить наиболее эффективное магнитное дутье и надежную коммутацию электрических нагрузок постоянного тока.
Выполнение на боковых сторонах основания аппарата продольных пазов-углублений в виде ласточкиного хвоста, а в корпусе устройства управления электромагнитом выступов, имеющих форму и размеры упомянутых пазов-углублений, позволяет установить устройство управления электромагнитом на одной из боковых сторон аппарата без применения дополнительных крепежных элементов, вставив в натяг упомянутые выступы в пазы-углубления (фиг.6). Это также обеспечивает снижение габаритов, веса, трудоемкости сборки аппарата, удобство обслуживания в эксплуатации, т.к. обеспечены легкий съем и установка устройства управления электромагнитом.
Установка устройства управления электромагнитом на крышке аппарата в виде наездника при помощи защелкивающих элементов также обеспечивает легкий съем и установку его в эксплуатации, удобство обслуживания при сохранении свободного доступа к выводам всего аппарата. При этом ширина аппарата уменьшается на величину толщины устройства управления электромагнитом (фиг.5).
Выполнение на крышке аппарата ∩-образных удлиненных тонкостенных выступов, охватывающих колодку и заходящих в ее углубления, в которых расположены подсоединительные зажимы, позволяет создать частями упомянутых выступов соседних полюсов направляющие каналы для движения по ним межполюсных перегородок (ребер) колодки при установке крышки, обеспечивая фиксацию крышки от боковых перемещений и защиту подсоединительных выводов степени IP20 (фиг.3, 5).
Предлагаемый коммутационный аппарат работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала во входную цепь устройства управления электромагнитом на включающую катушку подается импульс напряжения, равный напряжению питания. Электромагнит форсированно срабатывает. Далее на включающую катушку подаются прямоугольные импульсы с требуемой частотой и скважностью, обеспечивающие надежное удержание якоря аппарата и уменьшение потребляемого из сети тока. При срабатывании электромагнита замыкаются контакты аппарата, обеспечивая включение управляемого им устройства, например пуск электродвигателя.
Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить коммутационную способность и износостойкость аппарата, обеспечить удобство обслуживания в эксплуатации и защиту подсоединительных выводов степени IP20, уменьшить габариты, вес и материалоемкость, снизить производственные затраты.
Конструкция предлагаемого аппарата поясняется чертежами, где на
фиг.1 - вид пускателя электромагнитного типа ПМ12-045 (прототипа);
фиг.2 - вид предлагаемого аппарата;
фиг.3 - вид крышки предлагаемого аппарата;
фиг.4 - вид траверсы с установленными постоянными магнитами;
фиг.5 - общий вид предлагаемого аппарата с устройством управления электромагнитом, установленным на крышке аппарата;
фиг.6 - общий вид предлагаемого аппарата с устройством управления электромагнитом, установленным с боковой стороны аппарата;
фиг.7 - вид корпуса устройства управления электромагнитом,
где приняты следующие обозначения:
1 - основание;
2 - колодка;
3 - винт;
4 - траверса;
5 - якорь;
6 - мостики главных контактов;
7 - неподвижные главные контакты;
8 - сердечник;
9 - амортизатор;
10 - включающая катушка;
11 - пружина возвратная;
12 - крышка;
13 - скоба металлическая;
14 - винт;
15 - устройство управления электромагнитом;
16 - угольник;
17 - винт;
18 - отверстия;
19 - постоянные магниты;
20 - пазы-углубления;
21 - выступы;
22 - защелкивающие элементы;
23 - ∩-образные удлиненные тонкостенные выступы;
24 - направляющие каналы;
25 - межполюсные перегородки (ребра) колодки.
Источники информации
1. Пускатели электромагнитные серий ПМЛ-1000, ПМЛ-2000, ПМЛ-3000, ПМЛ-4000. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗРЕ.640.392.ТО. 1978 г. НПО «Этал», г. Александрия (Украина).
2. Пускатели электромагнитные типа ПМ12-045 на номинальный ток 45А. Руководство по эксплуатации ГЛЦИ.644236.014 РЭ. 1999 г. ОАО «ВНИИР», г. Чебоксары (Россия).
3. ГОСТ 14254-96 Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP).
4. Патент на изобретение RU 2235381 С2 «Контактно-дугогасительное устройство». Опубликовано 27.08.2004 г.