Электромагнитный коммутационный аппарат

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к коммутационным аппаратам, предназначенным для защиты электрических цепей при перегрузках и коротких замыканиях, проведения тока в нормальном режиме и для включения и отключения приемников электрической энергии и может быть применена в магнитных пускателях.
Требования, предъявляемые к электромагнитным коммутационным аппаратам, зависят от назначения и условий эксплуатации аппаратов. Эти требования направлены, в первую очередь, на обеспечение надежной работы и большого срока службы аппарата, а также на обеспечение малых материальных затрат при изготовлении, монтаже и эксплуатации аппаратов. К основным требованиям относятся требования высокой механической и электрической износостойкости.
Известен электромагнитный коммутационный аппарат по патенту на полезную модель № 144843 (опубл. 10.09.2014), содержащий корпус, П-образную магнитную систему с сердечником и якорем, катушку, размещенную на сердечнике, установленном в корпусе на пластинчатый амортизатор, неподвижные и подвижные контакты с возвратными пружинами, дугогасительные скобы, траверсу и крышку, причем якорь соединен с траверсой посредством изогнутой пластины, корпус состоит из нижней и верхней частей, в канавках сердечника размещены боковые амортизаторы и сердечник зафиксирован относительно нижней части корпуса с пластинчатым амортизатором и боковых амортизаторов посредством прижимов, катушка установлена на ступенчатых Г-образных амортизаторах, размещенных в пазах нижней части корпуса, и прижата к ним посредством амортизаторов, установленных в стойках верхней части корпуса, причем между изогнутой пластиной и якорем расположен пластинчатый амортизатор, а пластина жестко связана с траверсой.
Данное известное решение выбрано заявителем в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Недостатком известного решения является то, что пары контактов не изолированы друг от друга. При замыкании и размыкании цепи между контактами возникает дуговой или тлеющий разряд. Проскакивание искры и горение дуги являются причинами износа контактов (электрической эрозии), их залипания, что повышает вероятность возникновения аварийных ситуаций, снижает электрическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.
В сильноточных аппаратах и при коротких замыканиях больших величин могут достигать электродинамические силы. Это механические силы, возникающие в контуре с электрическим током или между несколькими контурами с токами. Они, в частности, зависят от величины тока и взаимного расположения токоведущих элементов аппарата.
При использовании ближайшего аналога для высоких параметров нагрузочного тока  и напряжения из-за недостаточно надежного фиксирования положения катушки и других токоведущих элементов аппарата  относительно корпуса повышается вероятность взаимного перемещения элементов конструкции и появление явления дребезжания, приводящие к повышенному износу элементов конструкции, разрушению аппаратов при аварийных режимах (коротких замыканиях), что снижает механическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении полезной модели, является создание простого по конструкции электромагнитного коммутационного аппарата, обеспечивающего его надежную работу во всех возможных режимах работы.
Технический результат: повышение износостойкости аппарата и надежности его работы.
Для достижения технического результата электромагнитный коммутационный аппарат содержит корпус, состоящий из основания, подставки для размещения неподвижных контактов и крышки, электромагнитную систему, состоящую из последовательно установленных в основании корпуса сердечника, катушки и траверсы с якорем, подвижные контакты, неподвижные контакты, при этом согласно полезной модели, на верхней поверхности подставки с обеих сторон вдоль мест размещения каждой пары неподвижных контактов выполнены продольные бортики, образующие пазы прямоугольного профиля, ответные по форме и размещению перегородкам, выполненным в крышке, а со стороны нижней поверхности подставки выполнены четыре цилиндрических упора с эластичными амортизаторами на концах.
Соединительная конструкция элементов корпуса коммутационного аппарата с образованием межфазных перегородок между парами контактов позволяет исключить проскакивание дуги  между фазами и залипание контактов при работе коммутационного аппарата, что значительно повышает электрическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата. Кроме того, это снижает вероятность возникновения аварийных ситуаций и способствует повышению безопасности обслуживания аппарата.
Кроме того, наличие перегородок придает крышке дополнительную жесткость и прочность, повышая механическую износостойкость всей конструкции.
Наличие упоров, размещенных со стороны нижней поверхности подставки, фиксирующих положение катушки, а следовательно, и сердечника, относительно основания корпуса через расположенные на их концах эластичные амортизаторы, обеспечивает предотвращение вибраций, снижает вероятность взаимного перемещения элементов конструкции и устранение дребезжания, что повышает механическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами:
на фиг.1 изображена подставка для неподвижных контактов (вид спереди);
на фиг.2 изображена подставка для неподвижных контактов (вид сверху);
на фиг.3 изображена подставка для неподвижных контактов (вид снизу).
Дополнительно сущность заявляемого технического решения поясняется фотографиями:
на фиг.4 изображены основание корпуса и подставка для неподвижных контактов (вид спереди);
на фиг.5 изображены токоведущие элементы аппарата (вид спереди);
на фиг.6 изображено основание корпуса с установленной в нем электромагнитной системой (вид сверху);
на фиг.7 изображена подставка для неподвижных контактов (вид спереди);
на фиг.8 изображен электромагнитный коммутационный аппарат в сборе (без крышки) (вид сверху);
на фиг.9 изображена крышка (вид снизу).
Электромагнитный коммутационный аппарат (фиг. 1-9) содержит корпус, состоящий из основания 1, подставки 2 для неподвижных контактов и крышки 3, выполненных из электроизоляционного материала, электромагнитную систему, состоящую из сердечника 4, катушки 5, якоря 6, работа которого управляет траверсой 7.
Сердечник 4 установлен в углублении основания 1 корпуса. На кернах сердечника  установлена включающая катушка 5. Траверса 7 выполнена с выступами 8, на которых установлены направляющие, а на внутренних боковых сторонах основания 2 корпуса образованы ответные пазы 9. На траверсе  закреплены подвижные мостиковые контакты 10. Якорь 6 электромагнита жестко связан с траверсой 7.
На основании 1 установлена подставка 2 для неподвижных контактов 11. В центральной части подставки 2 между парами неподвижных контактов 11 выполнены квадратные отверстия 12, позволяющие свободно перемещаться внутри них траверсе 7.
Подставка 2 снабжена четырьмя цилиндрическими упорами 13, размещенными со стороны ее нижней поверхности и выполненными с эластичными амортизаторами 14 на концах. Подставка 2 для неподвижных контактов установлена на основании 1 корпуса так, что упоры 13 опираются на каркас включающей катушки 5 через расположенные на их концах эластичные амортизаторы 14. Катушка прижимается к сердечнику, а вместе они оказываются надежно зафиксированными относительно основания корпуса. Это обеспечивает предотвращение вибраций при работе аппарата, снижает вероятность взаимного перемещения элементов конструкции и устранение дребезжания, что предотвращает износ элементов конструкции и повышает механическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата.
На верхней поверхности подставки 2 размещены пары неподвижных контактов 11. С обеих сторон вдоль мест размещения каждой пары неподвижных контактов 11 на верхней поверхности подставки 2 сформированы продольные бортики 15, образующие два паза 16 прямоугольного профиля, ответных по форме и размещению перегородкам 17, выполненным в крышке 3. Расположение и длина крайних продольных бортиков позволяет установить крышку 3 на верхней поверхности подставки 2.
Крышка 3 корпуса разделена перегородками 17 на секции, выполненными зацело с ней на всю ее высоту. Расположение и форма перегородок 17 обеспечивают возможность их размещения при сборке коммутационного аппарата в ответных пазах 16  подставки 2. Кроме того, наличие перегородок 17 придает крышке дополнительную жесткость и прочность, повышая механическую износостойкость всей конструкции.
При сборке коммутационного аппарата крышка 3 устанавливается на верхней поверхности подставки 2, при этом перегородки 17 крышки 3 вставляются в пазы 16 подставки 2, образуя надежные межфазные перегородки. Крышка жестко фиксируется к подставке крепежными элементами. Такая конструкция элементов корпуса коммутационного аппарата с образованием межфазных перегородок между смежных парами контактов позволяет исключить проскакивание дуги  между фазами и залипание контактов при работе коммутационного аппарата, что значительно повышает электрическую износостойкость, и как следствие надежность работы аппарата. Кроме того, снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций и повышается безопасность обслуживания аппарата.
Кроме того, такая соединительная конструкция подставки 2 и крышки 3 обеспечивает надежную продольную и поперечную фиксацию этих элементов друг относительно друга, что повышает прочность конструкции и также способствует повышению надежности работы.
На уступах подставки 2, примыкая к боковым сторонам крышки 3, установлены блоки дополнительных контактов 18.
Выполнение подставки 2 для неподвижных контактов 11 в виде отдельного узла коммутационного аппарата обеспечивает возможность установки на ней предварительно собранных контактов, что повышает технологичность монтажа и эксплуатации аппарата.
Электромагнитный коммутационный аппарат работает следующим образом.
При подаче питания на включающую катушку 5 якорь 6 притягивается к сердечнику 4, подвижные мостиковые контакты 10 замыкаются с неподвижными контактами 11 за счет перемещения траверсы 7. При отключении питания от катушки 5 якорь 6 возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины (на чертежах не показана). Подвижные мостиковые контакты 10 размыкают цепь.