ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОНТАКТОР

Полезная модель относится к устройствам для управления двигателем с единственным положением покоя. Полезная модель может использоваться в области электротехники, в устройствах для управления двигателем, в том числе в пускателях и контакторах.
Наиболее близким по технической сущности является устройство электромагнитного контактора (RU 2231159, опубл.: 20.06.2004 Бюл. № 17), предназначенного для использования с пусковым переключателем со звезды на треугольник, выполненным с возможностью пуска трехфазного электродвигателя, чтобы в течение короткого времени обеспечить последующую работу двигателя на его полной скорости. Находящееся в корпусе реле времени выполнено вместе с корпусом. Устройство электромагнитного контактора выполнено с возможностью включения и выключения основного источника питания за счет электронных переключающих операций, осуществляемых электромагнитом главной цепи и вертикально-подвижным элементом главной цепи. Устройство электромагнитного контактора также выполнено с возможностью избирательного осуществления соединения звездой или соединения треугольником согласно переключающей операции электромагнита соединения звезда-треугольник и вертикально-подвижного элемента. Недостатком данного технического решения является недостаточно надежный прижим между соприкасающимися деталями.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение надежного прижима между соприкасающимися деталями.
Данная задача решается за счет того, что электромагнитный контактор, снабженный подвижными и неподвижными контактами, электромагнитный привод содержит не менее двух короткозамкнутых витков и набор пластин, содержащих сквозные отверстия для соединения этих пластин в единую конструкцию посредством жестких крепежных деталей, образующий не менее четырех выемок для размещения в них короткозамкнутых витков.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение надежного прижима между соприкасающимися деталями.
Полезная модель может использоваться в области электротехники в устройствах для управления двигателем, в том числе в контакторах и пускателях.
Термин «электромагнитный привод» означает что сила, необходимая для замыкания главных контактов, обеспечивается электромагнитом.
Термин «короткозамкнутый виток» означает элемент электромагнитного привода коммутационного аппарата, создающий магнитный поток, отстающий от основного потока. Благодаря этому удерживается подвижная часть магнита электромагнитного привода в замкнутом состоянии при прохождении переменного напряжения через нуль.
Термин «катушка» означает совокупность витков эмальпровода на каркасе. Катушка электромагнитного привода согласно данной полезной модели обозначает катушку, входящую в состав электромагнита, работа которого приводит к замыканию главных контактов.
Термин «пластина» означает тело, ограниченное двумя параллельными плоскостями, расстояние между которыми, называемое толщиной пластины, мало по сравнению с его другими размерами.
Термин «набор» означает совокупность деталей.
Термин «электромагнитный привод» означает что сила, необходимая для замыкания главных контактов, обеспечивается электромагнитом. Электромагнитный привод представляет собой совокупность деталей прямо или косвенно задействованных для перемещения главных подвижных контактов, в числе прочих деталей. Электромагнитный привод содержит подвижную и неподвижную части магнитопровода (в том числе их составляющие), катушки (одну или несколько) (в том числе составляющие катушки), траверсу для перемещения контактов, детали для подачи напряжения на электромагнитный привод, элементы крепления и т.д.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - чертеж пластины,
на фиг.2 - набор пластин,
на фиг.3 - набор пластин с размещенными короткозамкнутыми витками.
Электромагнитный привод содержит набор пластин. Пластины покрыты с двух сторон диэлектриком, содержат сквозные отверстия 1, а также выемки 2 для размещения в них короткозамкнутых витков 3. В качестве диэлектрика могут использовать, например, лак, эмаль или любые другие известные науке диэлектрики. Покрытие каждой пластины магнитопровода с двух сторон диэлектриком меняет направление движение магнитного потока, магнитный поток движется направленно по каждой изолированной пластине. Выполнение пластин изолированными создает много направленных потоков, компенсируя вихревые потери возникающего для переменного тока. Вихревыми токами называются электрические токи, возникающие вследствие электромагнитной индукции в проводящей среде (обычно в металле) при изменении пронизывающего ее магнитного потока. Вихревые токи порождают свои собственные магнитные потоки, которые, по правилу Ленца, противодействуют магнитному потоку катушки и ослабляют его. Кроме того, они вызывают нагрев магнитопровода, что является бесполезной тратой энергии и ведёт к ослаблению магнитного потока.
Покрытие пластин с двух сторон диэлектриком также необходимо в связи с тем, что пластины с двух сторон контактируют с соседними пластинами магнитопровода. Благодаря содержанию диэлектрика на пластинах с двух сторон обеспечивается необходимая траектория движения магнитного потока, снижение потерь магнитного поля, связанных с вихревыми токами, увеличение магнитного потока, проходящего через магнитопровод, улучшает намагничиваемость магнитопровода, таким образом, обеспечивается надежный прижим между соприкасающимися деталями (подвижной и неподвижной частью магнитопровода).
Через сквозные отверстия 1 набор пластин стягиваются между собой в единую конструкцию посредством жестких крепежных деталей. Таким образом, увеличивается магнитный поток, проходящий через магнитопровод, так как общее магнитное поле при таком конструктиве состоит из множества магнитных полей каждой из пластин. Стягивание пластин между собой исключают зазоры между пластинами. Зазоры между пластинами ослабляют магнитное поле за счет потерь магнитного потока. Жесткое соединение пластин между собой в единую конструкцию, исключающее зазоры, увеличение магнитного потока, проходящего через магнитопровод, улучшает намагничиваемость магнитопровода, таким образом, обеспечивается надежный прижим между соприкасающимися деталями (подвижной и неподвижной частью магнитопровода).
Применение жестких крепежных деталей для соединения пластин в единую конструкцию, в отличие от склеивания, наиболее эффективно для исключения зазоров. Зазоры между пластинами ослабляют магнитное поле за счет потерь магнитного потока. Жесткое соединение пластин снижает потери, увеличивает магнитный поток, проходящий через магнитопровод, улучшает намагничиваемость магнитопровода, таким образом, обеспечивается надежный прижим между соприкасающимися деталями (подвижной и неподвижной частью магнитопровода).
Электромагнитный привод содержит набор пластин, образующих не менее четырех выемок 2 для размещения в них двух короткозамкнутых витков 3. Четыре выемки 2 (фиг. 1) при наборе пластин в ряд и стягивании их в единую конструкцию создают четыре выемки (фиг. 2) для размещения в них двух короткозамкнутых витков 3 (фиг. 3) (в двух выемках размещается один короткозамкнутый виток). Наличие четырех выемок для короткозамкнутых витков позволяют короткозамкнутым виткам, размещенным в пазах магнитопровода электромагнитного привода, создавать магнитный поток в момент перехода переменного тока через ноль. Четыре узких выемки необходимы, чтобы обеспечить нишу для прижатия двух короткозамкнутых витка в наборе пластин и увеличения отстающего магнитного потока, обеспечения электрического контакт между двумя короткозамкнутыми витками и пластинами. Выемки выполнены узкими равными толщине короткозамкнутого витка, два короткозамкнутых витка в этих выемках оказываются хорошо прижаты к пластинам. Четыре выемки, образованные набором пластин, позволяю двум короткозамкнутым виткам выполнять функцию: увеличивать магнитный поток в момент перехода переменного тока через ноль, увеличивать отстающий магнитный поток. Таким образом, набор пластин, образующих не менее четырех выемок для размещения в них не менее двух короткозамкнутых витков, и не менее двух короткозамкнутых витка увеличивают магнитный поток и обеспечивают надежный прижим между соприкасающимися деталями (между подвижной частью магнитопровода и неподвижной частью магнита). Наличие не менее четырех выемок позволяют разместить в них и обеспечить электрический контакт с не менее чем двумя короткозамкнутыми витками, а это существенно для улучшения прижима подвижной части к неподвижной части магнитопровода в момент перехода через ноль.
Короткозамкнутые витки вызывают изменение магнитного потока, создавая магнитный поток, отстающий от основного потока, благодаря этому удерживается якорь при прохождении переменного тока через нуль.
Формула магнитного потока, создаваемого одним витком
Ф=B⋅S⋅cosα, где
Ф - магнитный поток, Вб;
B - магнитная индукция, Тл α
Формула магнитного потока, создаваемого N витками
Ф=N⋅B⋅S⋅cosα, где N-число витков.
При прочих равных условиях формула магнитного потока, создаваемого двумя короткозамкнутыми витками
Ф=2⋅B⋅S⋅cosα, то есть магнитный поток, создаваемый двумя короткозамкнутыми витками, будет в 2 раза больше чем одним.
На основании вышесказанного, увеличение отстающего магнитного потока, обеспечивающего надёжный прижим подвижной части магнитопровода к неподвижной части магнитопровода электромагнитного привода в момент перехода через ноль обеспечивается благодаря наличию не менее чем двух короткозамкнутых витков, размещенных в четырех выемках пластин, так же увеличивает намагничиваемость магнитопровода в момент перехода через ноль.
Устройство работает следующим образом.
При подаче питания на катушку магнита электромагнитного привода подвижная часть электромагнитного привода приходит в движение. Под действием электромагнитного привода приходят в движения шесть подвижных контакт деталей, связанных с подвижной частью электромагнитного привода. Шесть подвижных контакт деталей двигаются до замыкания с шестью неподвижными контакт-деталями. В замкнутом положении контакт-деталей ток поступает от источника к потребителю по токоведущим частям устройства для управления двигателем. Наличие двух короткозамкнутых витков обеспечивают достаточный отстающий магнитный поток в момент перехода переменного тока через ноль, увеличивают отстающий магнитный поток и увеличивают мощность привода в момент перехода через ноль. Короткозамкнутые витки изготавливают из металлов, благодаря их свойствам хорошо намагничиваться. Два короткозамкнутых витка размещают в выемках магнитопровода в двух местах контакта подвижной и неподвижной частей магнитопровода, это наиболее эффективно, так как магнитный поток создается в том месте, где необходимо намагнитить подвижную часть и притянуть её к неподвижной части магнитопровода. Таким образом, в момент перехода переменного тока через ноль в нужном месте увеличивается магнитный поток и увеличивается мощность электромагнитного привода. Для достижения увеличения мощности магнита электромагнитный привод содержит десять и/или более покрытых слоем диэлектрика пластин, содержащих сквозные отверстия, а также содержит десять и/или более покрытых слоем диэлектрика пластин, содержащих выемки для размещения в них короткозамкнутых витков. Суммарный магнитный поток состоит из магнитных потоков каждой из пластин, таким образом, использование десяти пластин в составе электромагнитного привода увеличивает мощность магнитного привода путем увеличения магнитного потока.
Электромагнитный привод заявленной полезной модели имеет возможность управлять коммутацией контакт-деталей. Коммутация контакт-деталей осуществляется под действием электромагнитного привода. Подвижная часть магнитопровода электромагнитного привода намагничивается и притягивается к намагниченной неподвижной части магнитопровода, прижим осуществляется тем надежнее, чем сильнее намагничиваются части магнитопровода электромагнитного привода. Электромагнитный привод управляет подвижными контактами, жесткая связь посредством крепежных деталей и траверсы подвижных контактов и подвижной части электромагнитного привода позволяет управлять подвижными контакт-деталями. Подвижные контакт-детали прижимаются к неподвижным тем сильнее и надежнее, чем сильнее и надежнее прижимается подвижная часть магнитопровода электромагнитного привода к неподвижной части электромагнитного привода. Подвижные контакт-детали прижимаются к неподвижным контакт-деталям, таким образом, обеспечивается надежный прижим между соприкасающимися деталями (контакт-деталями).
При подаче напряжения на катушку электромагнитного привода ток, проходя по виткам катушки, создает электромагнитные поля, подвижная и неподвижная части магнитопровода намагничиваются, при этом подвижная часть магнитопровода примагничивается (притягивается, при этом перемещается) к неподвижной части магнитопровода электромагнитного привода. Неподвижная часть электромагнитного привода остается неподвижной в процессе работы контактора. Опытным путем в процессе испытания образцов (в зависимости от размеров) к описанным двум короткозамкнутым виткам может быть добавлен еще один или несколько короткозамкнутых витков, в таком случае количество предусмотренных выемок для размещения в них короткозамкнутых витков увеличится для достижения оптимальной работы магнитопровода электромагнитного привода. Четыре это минимальное количество образованных выемок для двух короткозамкнутых витков.