ОДНОНАПРАВЛЕННО ВКЛЮЧАЮЩИЙ КОНТАКТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
UNIDIRECTIONAL DIRECT-CURRENT CONTACTOR

Настоящее изобретение относится к однонаправленно включающему контактору постоянного тока с двойным размыканием, содержащему 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, и содержащему устройство гашения электрической дуги и вытесняющее устройство для вытеснения по меньшей мере одной электрической дуги из соответствующего места контакта.
Такие однонаправленно включающие контакторы постоянного тока применяют, например, на железной дороге для коммутации постоянного тока с номинальным напряжением вплоть до 3 кВ.
Контактор с двойным размыканием известен, например, из DE 1 246 851. В этом документе показаны коммутационные устройства постоянного тока с многократным размыканием, например, содержащие контакты в виде перемычек. К каждому месту контакта коммутационных устройств постоянного тока присоединено устройство гашения электрической дуги, содержащее деионизирующие щитки. Кроме того, в коммутационных устройствах постоянного тока предусмотрены постоянные магниты, которые вытесняют образующиеся коммутационные электрические дуги в устройствах гашения электрической дуги. Так как к каждому месту контакта присоединено устройство гашения электрической дуги, этот контактор занимает относительно много места.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание однонаправленно включающего контактора постоянного тока, который является компактным и требует малых затрат на изготовление. Для этого согласно изобретению предусмотрено, что смежно с подвижным контактом первого места контакта расположен шунтирующий щиток, при этом контактная перемычка и шунтирующий щиток электрически изолированы друг от друга, а шунтирующий щиток соединен по потенциалу с неподвижным контактом второго места контакта, так что первая коммутационная электрическая дуга первого места контакта посредством вытеснения при помощи вытесняющего устройства перескакивает с контактной перемычки на шунтирующий щиток, и вследствие этого шунтируется вторая коммутационная электрическая дуга на втором месте контакта.
Таким образом, контактор постоянного тока согласно изобретению отличается очень простым выполнением. Так как вторая коммутационная электрическая дуга на втором месте контакта шунтируется при перескакивании первой коммутационной электрической дуги с контактной перемычки на шунтирующий щиток, то она простым образом гасится. Поэтому остается лишь первая коммутационная электрическая дуга, которая посредством вытесняющего устройства вытесняется в устройство гашения электрической дуги и там гасится. Поэтому должно быть создано лишь одно устройство гашения электрической дуги. Благодаря этому контактор постоянного тока имеет желаемую компактность и малые затраты на изготовление.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения устройство гашения электрической дуги может быть расположено смежно с первым местом контакта. Следовательно, возникающая на первом месте контакта первая коммутационная электрическая дуга должна пройти лишь небольшой путь до устройства гашения электрической дуги и поэтому быстро гасится. При этом можно избежать повреждений контактного материала в контакторе вследствие обгорания.
Чтобы обеспечить возможность очень простого выполнения контактора постоянного тока, может быть предусмотрено, что контактная перемычка и шунтирующий щиток отделены друг от друга воздушным зазором.
Еще в одном варианте реализации изобретения может быть предусмотрено, что шунтирующий щиток выполнен в качестве направляющего щитка электрической дуги и по меньшей мере частично окружает область края устройства гашения электрической дуги. Поэтому одна из точек основания первой коммутационной электрической дуги проводится по этому направляющему щитку электрической дуги вдоль устройства гашения электрической дуги. Вследствие этого первая коммутационная электрическая дуга растягивается и вытесняется по своей длине в устройство гашения электрической дуги. Таким образом, обеспечивается быстрое и надежное гашение остающейся первой коммутационной электрической дуги, и контактор постоянного тока обладает хорошей функцией гашения.
Кроме того, может быть также предусмотрено, что неподвижный контакт первого места контакта соединен со вторым направляющим щитком электрической дуги. Предпочтительно неподвижный контакт лишь удлинен и, таким образом, выполнен как одно целое с направляющим щитком электрической дуги. Вследствие этого вторая точка основания первой коммутационной электрической дуги также проводится вдоль устройства гашения электрической дуги, так что обеспечено дополнительное растягивание и, таким образом, надежное гашение первой коммутационной электрической дуги. Предпочтительно второй направляющий щиток электрической дуги также окружает область края устройства гашения электрической дуги.
Еще в одном варианте может быть предусмотрено, что в области второго места контакта расположена защитная облицовка. Благодаря этому защищается окружение второго места контакта в то время, пока вторая коммутационная электрическая дуга находится в этом месте контакта и еще не шунтирована посредством перескакивания первой коммутационной электрической дуги на шунтирующий щиток. Преимущественно может быть предусмотрено, что эта защитная облицовка изготовлена из износостойкой керамики. Однако может быть также применен изолированно подвешенный металлический элемент, например, из нержавеющей стали.
Переход одной точки основания первой коммутационной электрической дуги на первом месте контакта с контактной перемычки на шунтирующий щиток может быть облегчен посредством того, что контактная перемычка на своем конце, обращенном к шунтирующему щитку, отогнута в направлении шунтирующего щитка.
Преимущественно вытесняющее устройство расположено на обращенной от мест контакта стороне контактной перемычки, позади ее отогнутого конца. Благодаря этому обеспечена возможность хорошей защиты вытесняющего устройства.
Для того чтобы достигнуть простой конструкции контактора постоянного тока, может быть дополнительно предусмотрено, что контактор постоянного тока окружен корпусом, который выполнен по двухэлементной оболочечной технологии.
Согласно еще одному варианту реализации может быть предусмотрено, что корпус в области устройства гашения электрической дуги имеет вынимаемую вставку, которая соединена с расположенными в этой области дугогасящими элементами устройства гашения электрической дуги. Вставка вместе с элементом гашения электрической дуги может выниматься простым способом и таким образом обеспечивать возможность доступа к местам контакта контактора, например, с целью осуществления технического обслуживания.
Далее изобретение поясняется подробнее со ссылками на чертежи. На них изображено: фиг.1 - конструкция контактора постоянного тока в перспективном изображении.
Как показано на фиг.1, контактор 1 постоянного тока имеет двойное размыкание и содержит два места 2, 3 контакта. Каждое из мест 2, 3 контакта содержит неподвижный контакт 4, 6 и подвижный контакт 5, 7. Подвижные контакты 5, 7 расположены на общей контактной перемычке 8. Контактная перемычка 8 установлена на подвижном держателе 9 контактов и при помощи приводных механизмов, присоединенных к держателю 9 контактов, она может быть переведена из замкнутого положения, в котором неподвижные контакты 4, 6 и подвижные контакты 5, 7 каждого места 2, 3 контакта соприкасаются друг с другом, в разомкнутое положение, в котором неподвижные контакты 4, 6 и подвижные контакты 5, 7 мест 2, 3 контакта отделены друг от друга.
Неподвижный контакт 4 первого места 2 контакта расположен на первой контактной шине 10. На контактной шине 10 выполнен первый главный контактный присоединительный элемент 11 контактора 1 постоянного тока. Неподвижный контакт 6 второго места 3 контакта расположен на второй контактной шине 12. На этой второй шине 12 выполнен второй главный контактный присоединительный элемент 13.
Смежно с первым местом 2 контакта расположено устройство 14 гашения электрической дуги. Устройство 14 гашения электрической дуги включает в себя элементы 23 гашения электрической дуги, на которых электрическая дуга, образующаяся при размыкании мест 2, 3 контакта, растягивается и гасится. Элементы гашения электрической дуги могут состоять, например, из керамики или металла. Нижний край устройства 14 гашения электрической дуги обращен к первому месту 2 контакта. Обращенная к устройству 14 гашения электрической дуги концевая область 15 контактной перемычки 8 выполнена отогнутой. На расстоянии от этой отогнутой концевой области 15 контактной перемычки 8 расположен шунтирующий щиток. Шунтирующий щиток выполнен в виде первого направляющего щитка 16 электрической дуги. Первый направляющий щиток 16 электрической дуги выполнен L-образным и окружает своей длинной стороной частичную область нижнего края устройства 14 гашения электрической дуги, а своей короткой стороной - часть соответствующей стороны устройства 14 гашения электрической дуги. Расположенная на нижней стороне устройства 14 гашения электрической дуги сторона направляющего щитка 16 электрической дуги имеет такую длину, что в разомкнутом состоянии контактной перемычки 8 она находится напротив отогнутой концевой области 15 контактной перемычки 8, однако не выступает в разомкнутое место 2 контакта.
Контактная перемычка 8 и первый направляющий щиток 16 электрической дуги электрически изолированы друг от друга. Для этого между отогнутым концом 15 контактной перемычки 8 и направляющим щитком электрической дуги выполнен воздушный зазор 22. Выполненный в виде первого направляющего щитка 16 электрической дуги шунтирующий щиток соединен по потенциалу с неподвижным контактом 6 второго места 3 контакта. Для этого между направляющим щитком 16 электрической дуги и контактной шиной 12, на которой расположен неподвижный контакт 6 второго места 3 контакта, выполнена соединительная жила 17. Предпочтительно соединительная жила 17 снабжена изоляцией. Разумеется, возможно также другое соединение, с помощью которого обеспечено то, что направляющий щиток 16 электрической дуги и вторая контактная шина 12 имеют один и тот же потенциал. В области второго места 3 контакта расположена защитная облицовка 21. Защитная облицовка 21 служит для защиты расположенных в области второго места 3 контакта элементов контактора от второй коммутационной электрической дуги, образующейся на втором месте контакта при его размыкании. В частности, следует избежать контакта с частями, соединенными с землей. Защитная облицовка 21 может быть изготовлена из износостойкой керамики. Возможно также применение изолированно подвешенного металлического элемента, предпочтительно выполненного из нержавеющей стали или другого износостойкого металла.
На обращенной от мест 2, 3 контакта стороне контактной перемычки 8 расположено вытесняющее устройство. В показанном варианте им является постоянный магнит 18. К постоянному магниту 18 присоединены полюсные пластины 19. На фиг.1 контактор 1 постоянного тока показан в разомкнутом состоянии. Это означает, что над постоянным магнитом 18 расположена дополнительная полюсная пластина, которая не показана и которая перекрывает места контакта. Полюсные пластины 19 выполнены грибкообразными, однако они могут также иметь другую форму. Начиная от постоянного магнита 18, полюсные пластины 19 расширяются вверх и перекрывают первое место 2 контакта, а также по меньшей мере частичные области устройства 14 гашения электрической дуги. В противоположном направлении полюсные пластины 19 сужаются наподобие стебля и перекрывают лишь второе место 3 контакта. Однородное вытесняющее поле создано при помощи полюсных пластин 19 в области мест 2, 3 контакта и в области устройства 14 гашения электрической дуги. При этом постоянный магнит 18 ориентирован таким образом, что он приводит в действие на коммутационную электрическую дугу, образующуюся при коммутации на местах 2, 3 контакта, силой Лоренца, которая вытесняет первую коммутационную электрическую дугу, образующуюся на первом месте 2 контакта, в направлении устройства 14 гашения электрической дуги. Коммутационная электрическая дуга, образующаяся на втором месте 3 контакта, вытесняется в противоположном направлении. Может быть также обеспечено выполнение полюсных пластин таким образом, что они перекрывают лишь первое место контакта и устройство гашения электрической дуги, и не перекрывают второе место контакта.
Первая контактная шина 10, на которой расположен неподвижный контакт 4 первого места 2 контакта, удлинена в направлении устройства 14 гашения электрической дуги, так что образуется второй направляющий щиток 20 электрической дуги. Второй направляющий щиток 20 электрической дуги также окружает частичную область нижней стороны устройства 14 гашения электрической дуги и проходит вверх по направлению стороны устройства 14 гашения электрической дуги, противоположной первому направляющему щитку 16 электрической дуги.
Предпочтительно в контакторе 1 постоянного тока уложена каптоновая пленка, которая отделяет токоведущие элементы от элементов, соединенных с землей.
На фиг.1 показана лишь внутренняя конструкция контактора 1 постоянного тока. Эта внутренняя конструкция окружена корпусом. Корпус выполнен по двухэлементной оболочечной технологии. Контактор 1 имеет очень простую конструкцию, благодаря чему обеспечена возможность малых затрат на изготовление. Так как необходимо выполнение лишь одного устройства гашения электрической дуги, контактор 1 постоянного тока может быть выполнен очень компактным.
На обращенной от мест 2, 3 контакта области края устройства 14 гашения электрической дуги в корпусе расположена вынимаемая вставка 24. Вставка 24 перекрывает лишь частичную область устройства 14 гашения электрической дуги. Расположенные в этой частичной области элементы 23 гашения электрической дуги соединены с вставкой 24, например приклеены или нанесены разбрызгиванием. Вставка 24 соединена с корпусом, например, при помощи клипсового соединения, и поэтому может быть вынута простым способом. Так как элементы 23 гашения электрической дуги соединены в этой области с вставкой, то они вынимаются вместе с ней. Благодаря этому обеспечена возможность доступа к местам 2, 3 контакта и к контактным шинам 10, 12, например, с целью осуществления технического обслуживания.
Далее, при помощи фиг.1 подробнее поясняется принцип функционирования контактора 1 постоянного тока.
Контактная перемычка 8 перемещается посредством приводных механизмов (не показаны) контактора 1 постоянного тока и посредством держателя 9 контактов. Таким образом, контактная перемычка 8 может быть переведена из замкнутого положения, в котором места 2, 3 контакта замкнуты, и неподвижные контакты 4, 6 и подвижные контакты 5, 7 обоих мест контакта соприкасаются, в разомкнутое положение. В разомкнутом положении неподвижный контакт 4 и подвижный контакт 5 первого места 2 контакта, и неподвижный контакт 6 так же, как и подвижный контакт 7 второго места 3 контакта отделены друг от друга воздушным зазором. Разумеется, контактная перемычка 8 может возвращаться из разомкнутого положения в замкнутое положение. При размыкании мест 2, 3 контакта на обоих местах 2, 3 контакта между неподвижными контактами 4, 6 и подвижными контактами 5, 7 образуются коммутационные электрические дуги.
Чтобы избежать повреждений в контакторе 1 постоянного тока, эти коммутационные электрические дуги должны быть быстро погашены. Вследствие использования постоянного магнита 18 и соответствующих полюсных пластин 19 на первую коммутационную электрическую дугу на первом месте 2 контакта воздействует сила Лоренца, которая вытесняет первую коммутационную электрическую дугу в направлении устройства 14 гашения электрической дуги. Посредством силы Лоренца вторая коммутационная электрическая дуга на втором месте 3 контакта также вытесняется из места 3 контакта и растягивается. Однако это не является безусловно необходимым.
Так как направление тока второй коммутационной электрической дуги на втором месте 3 контакта противоположно направлению тока первой коммутационной электрической дуги на первом месте 2 контакта, то вторая коммутационная электрическая дуга на фиг.1 вытесняется вниз. Поэтому, чтобы избежать повреждений в контакторе 1 постоянного тока, в области второго места 3 контакта расположена защитная облицовка 21. Защитная облицовка 21 предпочтительно расположена между вторым местом 3 контакта и соединительной жилой 17, чтобы защитить соединительную жилу 17 от второй коммутационной электрической дуги.
Как уже было описано, посредством постоянного магнита 18 и установленных на нем полюсных пластин 19 первая коммутационная электрическая дуга на первом месте 2 контакта вытесняется вверх, то есть, в направлении устройства 14 гашения электрической дуги. При этом правая точка основания первой коммутационной электрической дуги перескакивает с контактной перемычки 8 на направляющий щиток 16 электрической дуги.
Вследствие этого протекание тока в контакторе 1 постоянного тока осуществляется лишь от первого главного контактного присоединительного элемента 11 через первую коммутационную электрическую дугу на направляющий щиток 16 электрической дуги и через соединительную жилу 17 ко второму главному контактному присоединительному элементу 13. Благодаря этому вторая коммутационная электрическая дуга, которая образуется на втором месте 3 контакта, шунтируется и, таким образом, гасится. Посредством постоянного магнита 18 и полюсных пластин 19 первая коммутационная электрическая дуга вытесняется далее в направлении устройства 14 гашения электрической дуги. Точки основания этой первой коммутационной электрической дуги движутся вдоль по направляющим щиткам 16, 20 электрической дуги. Благодаря этому первая коммутационная электрическая дуга расширяется, вытесняется в устройство 14 гашения электрической дуги и там гасится.