КОНТАКТНЫЙ УЗЕЛ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
CONTACT UNIT OF FAST-ACTING CIRCUIT BREAKER

Изобретение относится к электротехнике, а именно к быстродействующим автоматическим выключателям постоянного тока, и может применяться в конструкциях выключателей, имеющих дугогасительный контакт.
Наличие дугогасительного контакта в контактных системах быстродействующих выключателей обычно связано с тем, что при больших номинальных токах применяются контакты с серебряными напайками, а серебро под действием дуги быстро выгорает. Поэтому применяются контактные системы, содержащие подвижный контакт, выполненный из серебра и дугогасительный контакт, выполненный из тугоплавкого материала (металлокерамика). При размыкании сначала происходит размыкание главного контакта, при этом весь ток перетекает в дугогасительный контакт, а затем размыкается дугогасительный контакт, на котором и образуется дуга.
Такие контактные системы известны из следующих источников:
1. Патент RU №2273912, Н01Н 1/48, 2004 г.
2. Силовое оборудование тяговых подстанций железных дорог (сборник справочных материалов). ОАО «Российские железные дороги», филиал «Проектно-конструкторское бюро по электрификации железных дорог». М.: Трансиздат, 2004 г., стр.241, рис.7.36.
3. Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. М.-Л.: Энергия, 1964 г., стр.156-157.
4. Учебно-методическое пособие по дисциплинам «Тяговые и трансформаторные подстанции» и «Городской электрический транспорт» для студентов специальности 101800 - «Электроснабжение железных дорог». - Самара: СамИИТ, 2001 г., стр.21, рис.8 и стр.30, рис.13.
Наиболее близким аналогом может служить контактная система быстродействующего выключателя по последнему источнику. Контактные системы этих выключателей содержат подвижный контакт, установленный на оси, неподвижный контакт, дугогасительный контакт, пружину дугогасительного контакта и ограничитель движения подвижного контакта. Пружина дугогасительного контакта расположена между дугогасительным контактом и подвижным контактом, а сам дугогасительный контакт закреплен на дополнительной оси подвижного контакта с возможностью вращательного движения относительно подвижного контакта.
При включении контактной системы сначала происходит замыкание дугогасительного контакта, затем подвижного контакта. При отключении сначала размыкается подвижный контакт, при этом весь ток перетекает в дугогасительный контакт, затем после выбора провала дугогасительного контакта, размыкается дугогасительный контакт, поворачиваясь вокруг оси. На дугогасительном контакте возникает электрическая дуга, которая гасится в дугогасительной камере выключателя. За счет больших коммутируемых токов происходит значительный износ дугогасительного контакта, поэтому для обеспечения его гарантированного замыкания приходится делать достаточно большой провал, что увеличивает собственное время размыкания выключателя. Кроме того, в процессе отключения дугогасительный контакт совершает дополнительное вращательное движение вокруг оси, что способствует затягиванию отключения во времени.
Изобретение направлено на создание контактного узла быстродействующего выключателя, простого по конструкции и обеспечивающего малое потребление мощности приводного устройства.
Технический результат, который создается изобретением, состоит в уменьшении потребляемой мощности при включении привода быстродействующего выключателя и повышении быстродействия.
Это достигается тем, что контактный узел быстродействующего выключателя дополнительно содержит промежуточный контакт, установленный между главными контактами и закрепленный на тяге прямоходового действия, связанной с приводом и пружиной отключения, кроме того все контакты выполнены из серебра с напайками из тугоплавкого токопроводящего материала, которые закреплены на верхней поверхности главных контактов и на нижней поверхности промежуточного контакта.
При таком выполнении конструкции применение дугогасительного контакта исключается, а его функцию выполняет напайка на главном контакте, выполненная из дугостойкого материала. При этом при отключении выключателя исключается время движения дугогасительного контакта, а следовательно, требуется меньше времени на отключение. Кроме того, положение промежуточного контакта обеспечивает включенное или отключенное положение выключателя, а за контактное нажатие отвечают усилия пружин главных контактов, поэтому мощность привода, обеспечивающего движение промежуточного контакта требуется минимальная. А меньшая мощность привода и малая масса подвижных частей (промежуточного контакта) при отключении сокращают время отключения выключателя.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан патентуемый контактный узел быстродействующего выключателя во включенном положении; на фиг.2 - то же самое в отключенном положении; на фиг.3 - то же самое в исходном положении; на фиг.4 показаны контакты выключателя.
Контактный узел быстродействующего выключателя содержит первый главный контакт 1, закрепленный на первой оси 2, второй главный контакт 3, закрепленный на второй оси 4 и приводные механизмы 5, 6 с пружинами 7, 8 контактного нажатия. Между главными контактами 1 и 3 размещен промежуточный контакт 9, закрепленный на тяге 10 прямоходового действия. Прямоходовое движение тяги 10 обеспечивается приводом 11 и пружиной 12 отключения. Контакты выполнены из серебра. К верхней поверхности главных контактов 1 и 3 и к нижней поверхности промежуточного контакта 9 прикреплены напайки 13, 14, 15 и 16 из тугоплавкого токопроводящего материала.
Контактный узел быстродействующего выключателя работает следующим образом.
При подаче сигнала на включение главные контакты 1 и 3 под действием приводных механизмов 5, 6 поворачиваются вокруг осей 2 и 4, промежуточный контакт 9 переводится в крайнее нижнее положение и механизм занимает положение, изображенное на фиг.3. После этого приводные механизмы 5 и 6 перестают действовать, контактная цепь-цепь замыкается с обеспечением контактного нажатия усилиями пружин 7 и 8. Контакты 1-9 и 9-3 соприкасаются между собой рабочими поверхностями, выполненными из серебра. Выключатель включен (фиг.1).
При протекании тока короткого замыкания в момент включения выключателя промежуточный контакт 9 под действием привода 11 и пружины 12 незамедлительно переводится в отключенное положение.
При подаче сигнала на отключение в момент короткого замыкания или оперативного отключения промежуточный контакт 9, закрепленный на тяге 10 прямоходового действия, движется вертикально вверх под действием привода 11 и усилий пружины отключения 12 в сторону отключенного положения (фиг.2). При этом происходит последовательный переход с серебряных контактных поверхностей на тугоплавкий металлокерамический материал 13, 14, 15, 16 (фиг.4). Таким образом, дуга отключения образуется на тугоплавких напайках, а рабочая поверхность серебряного контакта защищена от обгара. Дуга гасится в дугогасительном устройстве выключателя (не изображена).
Таким образом, достигнуто быстродействие выключателя и обеспечена минимальная потребляемая мощность привода при включении быстродействующего выключателя.