Электромагнитный контактор для цепей постоянного и переменного тока

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для коммутации силовых цепей, а именно к электромагнитным контакторам. Предлагаемый контактор является поляризованным, но при этом может быть применен в цепях как постоянного, так и переменного тока.
Известен однонаправленно включающий контактор постоянного тока с двойным размыканием см. патент РФ № 2539360 от 20.01.2015. Данный контактор имеет два места контакта, которые имеют по одному неподвижному контакту и по одному подвижному контакту, при этом подвижные контакты расположены на контактной перемычке, и при размыкании мест контакта на каждом из них образуется коммутационная электрическая дуга. Также контактор содержит устройство гашения электрической дуги и вытесняющее устройство для вытеснения по меньшей мере одной коммутационной электрической дуги из соответствующего места контакта. Недостатком данного устройства является то, что оно может работать только с постоянным током.
Наиболее близким устройством является электромагнитный контактор см. патент РФ №2606232 от 10.01.2017. Данный контактор содержит: два неподвижных контакта и два подвижных контакта, размещенные на подвижной перемычке и образующие первое контактное место и второе контактное место, две дугогасительные камеры, нижняя из которых расположена между неподвижными контактами, а верхняя расположена над неподвижным контактом и, соответствующим ему, подвижным контактом, постоянный магнит, выполненный с возможностью выдувания коммутационной дуги, образующейся во втором контактном месте, причем над подвижным контактом, второго контактного места расположен коммутационный рог рядом с верхней дугогасительной камерой, при этом подвижная перемычка и коммутационный рог электрически изолированы друг от друга. Недостатком данного устройства является то, что оно не может работать с переменным током.
Задачу, которая позволяет решить предлагаемый контактор, - это быстрое гашение электрической дуги при работе в цепи переменного тока.
Технический результат - повышение надежности контактора, работающего одновременно в цепях как постоянного, так и переменного тока.
Технический результат достигается тем, что электромагнитный контактор для цепей постоянного и переменного тока содержит:
два неподвижных контакта и два подвижных контакта, размещенные на подвижной перемычке и образующие первое контактное место и второе контактное место,
две дугогасительные камеры, нижняя из которых расположена между неподвижными контактами, а верхняя расположена над вторым контактным местом - неподвижным контактом и, соответствующим ему, подвижным контактом,
постоянный магнит, выполненный с возможностью выдувания коммутационной дуги, образующейся во втором контактном месте.
Причем над подвижным контактом, второго контактного места расположен коммутационный рог рядом с верхней дугогасительной камерой, при этом подвижная перемычка и коммутационный рог электрически изолированы друг от друга.
Также неподвижный контакт и, соответствующий ему, подвижный контакт первого контактного места соединены по потенциалу гибким проводом, и коммутационный рог соединен по потенциалу с неподвижным контактом первого контактного места, таким образом, что верхняя дугогасительная камера, выполнена с возможностью работать при постоянном токе, а нижняя дугогасительная камера, выполнена с возможностью работать при переменном токе в один из полупериодов.
Коммутационный рог также может быть соединен по потенциалу с неподвижным контактом первого контактного места гибким проводом.
Обычно нижняя дугогасительная камера меньше, чем верхняя дугогасительная камера.
Подвижная перемычка приводится в движение электромагнитным приводом.
Предлагаемое техническое решение поясняется фиг. 1-4
На фиг.1 показано устройство предлагаемого электромагнитного контактора.
На фиг.2 показаны токопроводящие элементы и дугогасительные камеры.
На фиг.3 показано распространение дуги при работе контактора при постоянном токе.
На фиг.4 показано распространение дуги при работе контактора при переменном токе.
На фигурах обозначены:
1, 3 - контакт неподвижный;
2, 4 - камера дугогасительная;
5 - постоянный магнит;
6 - коммутационный рог (связан с потенциалом контакта неподвижного поз.1);
7 - электромагнитный привод подвижной перемычки;
8 - держатель подвижной перемычки;
9 - подвижная перемычка с двумя подвижными контактами;
10, 11 - гибкая связь;
12 - каркас контактора;
I - первое контактное место;
II - контактное место.
Главная цепь предлагаемого электромагнитного контактора состоит из двух неподвижных и одного подвижного контакта, имеющего конструкцию мостикового типа. Главной конструктивной особенностью данного контактора является гибкая связь поз. 11, которая шунтирует одну пару контактов первого контактного места I, образованного контактами поз.1 и поз.9. Преимущество данной конструкции в том, что при размыкании электрическая дуга возникает только во втором контактном месте II, образованным контактом поз.3 и контактом поз.9, над этой контактной парой находится дугогасительная камера поз.4.
В цепи постоянного тока контактор работает следующим образом: электромагнит поз.7 приводит в движение подвижный контакт поз.9, закрепленный на держателе поз.8, в момент размыкания контактов (электромагнит отключен) возникшая дуга во втором контактном месте II под действием магнитного дутья постоянного магнита поз.5 движется по кантатам см. фиг.3, приходит на коммутационный рог поз.6 (связанный гибкой связью поз.10 с потенциалом контакта поз.1) и втягивается в дугогасительную камеру поз.4, где растягивается по поверхности дугогасительных пластин, охлаждается и гаснет (дугогасительная камера имеет лабиринтно-щелевую конструкцию).
Конструктивно контакт поз.1 является частью дугогасительной камеры поз.4 и служит для растягивания электрической дуги в объеме камеры.
В цепи переменного тока контактор работает следующим образом: при прохождении тока в период положительной полуволны дуга, возникшая в первом контактном месте I, движется в камеру дугогасительную поз.4 и процесс повторяется, как и при отключении постоянного тока, а в период отрицательной полуволны дуга, возникшая во втором контактном месте II, движется в камеру дугогасительную поз.2 см. фиг 4. Процесс отключения переменного тока проходит легче, это связано с переходом значения тока в цепи через ноль, поэтому дугогасительная камера поз.2 имеет значительно меньшие объемы.
На фиг.2 показаны токопроводящие элементы и дугогасительные камеры. Под одним потенциалом находится контакт поз.1, контакт поз.9 и рог поз.6.
Гибкая связь поз.11 проводит номинальный ток кратковременно только пока электрическая дуга, возникшая в первом контактном месте I, не перейдет на рог поз.6, что составляет несколько миллисекунд, поэтому сечение проводника небольшое, что позволяет сделать конструкцию главных контактов компактной без применения гибкой связи на сечение, рассчитанное на ток главной цепи.
При коммутации контактор не имеет критических токов отключения, так как в системе дугогашения применен постоянный магнит, но при этом контактор для постоянного тока является поляризованным. 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.