КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к контакторам с устройствами для гашения электрической дуги и может быть использована в конструкциях вакуумных выключателей и контакторов различных классов напряжения.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является коммутационный аппарат (патент RU 2 656 231 C2, опубл.20.12.2016 Бюл. № 35), имеющий по меньшей мере один электрический вход, по меньшей мере один электрический выход, по меньшей мере один первый коммутационный контакт, один второй коммутационный контакт и один подвижный мостиковый контакт, причем электрическая цепь является электропроводящей от входа  к выходу, когда первый коммутационный контакт и второй коммутационный контакт  соединены проводящим соединением посредством мостикового контакта, при этом коммутационный аппарат постоянного тока имеет также дугогасительную систему, причем дугогасительная система  имеет первую дугогасительную камеру  и вторую дугогасительную камеру, соответственно включающие в себя по несколько гасительных плоских электродов. Недостатком указанного прототипа является отсутствия возможности синхронно управлять сразу тремя фазами переменного тока.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка коммутационного аппарата, обеспечивающего синхронное управление сразу тремя фазами переменного тока.
Техническим результатом заявленной полезной модели является эффективное синхронное управление тремя фазами переменного тока.
Технический результат достигается тем, что коммутационный аппарат, снабженный коммутационными контактами, содержит три закрепленных на оси пружины прижима, три подвижных главных коммутационных контакта, каждый из которых оснащен контактной накладкой и закреплен в диэлектрическом держателе оси и три электромагнитных расцепителя, каждый из которых содержит медесодержащую пластину, размещенную между неподвижной частью электромагнита и подвижной частью электромагнита.
Термин «полюс» означает часть коммутационного аппарата, связанную исключительно с одним электрически независимым токопроводящим путем электрической цепи, за исключением элементов, обеспечивающих крепление и совместное функционирование полюсов.
Термин «главный коммутационный контакт» (главный подвижный коммутационный контакт и/или главный неподвижный коммутационный контакт) означает контакт, включенный в главную цепь контактного коммутационного аппарата и предназначенный для проведения в замкнутом положении тока главной цепи. Ток главной цепи обозначается в маркировке коммутационного аппарата как номинальный рабочий ток Ie (и/или номиальный ток In).Термин «пластина» означает тело, толщина которого мала по сравнению с его другими размерами.
Термин «механически связанный» означает, что детали соединены между собой посредством одной и/или нескольких деталей.
Термин «рычаг» означает приспособление для передачи усилия.
Полезная модель иллюстрируется на фиг.1, где представлен общий вид механизма коммутационного аппарата.
Коммутационный аппарат содержит главные коммутационные контакты, дугогасительную систему и электромагнитные расцепители с медесодержащей пластиной, размещенной между неподвижной и подвижной частями электромагнита. Каждый полюс коммутационного аппарата содержит закрепленные на осях в диэлектрическом держателе   4 три главных коммутационных подвижных контакта 1 с накладками 2, три размещенных на осях пружины 3 прижима контакта, выполненные с возможностью передачи усилия на размещенные на осях медесодержащие главные коммутационные подвижные контакты 1.  Коммутационный аппарат содержит три электромагнитных расцепителя (не показаны на чертеже), каждый из которых содержит медесодержащую пластину, размещенную между неподвижной частью электромагнита и подвижной частью электромагнита.  Также в состав коммутационного аппарата входит  отключающий диэлектрический рычаг 5, общий для трех электромагнитных расцепителей, три пластины 6, снабженные выступами 7 с резьбой, выполненные с возможностью взаимодействия с выступами отключающего диэлектрического рычага 5, токопроводящий металлический рычаг 8, выполненный с возможностью взаимодействия с отключающим диэлектрическим рычагом 5 и выводы 9 для присоединения внешних проводников.
Каждый из трех главных коммутационных подвижных контактов 1 закреплен на оси, на которой закреплена пружина 3 прижима контакта. Ось обеспечивает вращение главных коммутационных подвижных контактов 1 в сторону главных коммутационных неподвижных контактов (не показаны на чертеже), обеспечивая их замыкание, при этом происходит синхронное управление (включение) сразу тремя фазами переменного тока. Три пружины 3 прижима дожимают главные коммутационные подвижные контакты 1, обеспечивая замыкание главных коммутационных контактов (подвижного контакта к неподвижному при замыкании контактов), при этом происходит синхронное управление (включение) сразу тремя фазами переменного тока. В каждом их трех полюсов пружина 3 прижима контакта  давит на главный коммутационный подвижный контакт 1, а главный коммутационный подвижный контакт 1 давит на накладку 2 главного коммутационного подвижного контакта 1, обеспечивая полное прилегание накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта 1 к накладке главного коммутационного неподвижного контакта по всей площади накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта 1, таким образом обеспечивается замыкание контактов в каждом из трех полюсов.
Токопроводящий главный коммутационным подвижный контакт 1 и пружина 3 прижима контакта размещены на оси, ось выполнена металлической и токопроводящей, поэтому для  препятствия перехода тока с одной фазы на другую и исключения сбоев в управлении тремя фазами переменного тока (в случае перехода тока с одной фазы на другую это будет препятствовать нормальному замыканию главных коммутационных контактов и нормальному протеканию тока либо приводить к преждевременному отключению), ось закреплена в диэлектрическом держателе 4. Диэлектрический держатель 4 не способен проводить электрический ток и препятствует передаче электрического тока с одной фазы на другую, благодаря этому происходит нормальное синхронное управление сразу тремя фазами переменного тока, при нормальном режиме главные коммутационные контакты остаются замкнутыми, а при аварийных режимах происходит синхронное управление (отключение) сразу тремя фазами переменного тока.
Главный коммутационный подвижный контакт 1 размещен на оси, при этом концы пружины 3 прижима главного коммутационного подвижного контакта 1 упираются в диэлектрический держатель 4. Пружина 3 прижима контакта давит на подвижный контакт 1 и толкает, подкручивая главный коммутационный подвижный контакт 1 вокруг оси, в направлении главного коммутационного неподвижного контакта, стремясь прижать его к главному коммутационному неподвижному контакту. Пружина 3 обеспечивает вращение главного коммутационного подвижного контакта 1 вокруг оси, давление на главный коммутационный подвижный контакт  1 и полное прилегание накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта 1 к накладке главного коммутационного неподвижного контакта по всей площади накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта, таким образом обеспечивается замыкание главных коммутационных контактов и синхронное управление сразу тремя фазами переменного тока.
2
2
2
2
2
2
Свойства меди позволяют увеличить магнитный поток. К материалам, содержащим медь, в данной полезной модели относятся все материалы, в химическом составе которых присутствует медь. Например, возможно использование меди или латуни. Медь обладает малым удельным сопротивлением 0,017-0,018 Ом⋅мм/м по сравнению другими материалами, так, например, удельное сопротивление алюминия 0,0262-0,0295 Ом⋅мм/м, удельное сопротивление цинка около 0,059 Ом⋅мм/м, удельное сопротивление никеля 0,087 Ом⋅мм/м, удельное сопротивление стали около 0,098 Ом⋅мм/м, удельное сопротивление олова 0,12 Ом⋅мм/м. Это свойство меди снижает нагрев деталей.
Магнитный поток Ф пропорционален силе тока I:
Ф=L*I
где L- индуктивность.
Согласно закону Ома, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, чем меньше сопротивление проводника, тем больше магнитный поток. Предпочтительно изготавливать медесодержащую пластину из чистой меди с минимальным количеством примесей или совсем без примесей.
При прохождении по медесодержащей пластине тока, превышающего нормальный ток эксплуатации, создается достаточный магнитный поток, вследствие чего подвижная часть магнита каждого из трех электромагнитных расцепителей под действием магнитного потока, созданного медесодержащей пластиной, размещенной между неподвижной частью магнита  и подвижной частью  магнита, притягивается к неподвижной части магнита, при этом оснащенная толкателем подвижная часть магнита, каждого из трех электромагнитных расцепителей, воздействует на отключающий диэлектрический рычаг 5, размещенный на оси и содержащий выступы для контакта с толкателями подвижной части магнита. Поворачиваясь вокруг оси, на которой он закреплён, отключающий диэлектрический рычаг 5 выступом воздействует на выступ металлического рычага 8, закрепленного на оси, поворачивая его вокруг оси, на которой он закреплён, при этом коммутационный аппарат управляет (отключает) синхронно сразу тремя фазами переменного тока.
Общий для трех электромагнитных расцепителей отключающий диэлектрический размещенный на оси рычаг 5, содержащий выступы с одной стороны контактирует с металлическими токопроводящими содержащими резьбу выступами 7, а с другой контактирует с металлическим токопроводящим металлическим рычагом 8, закрепленным на оси, это обуславливает необходимость выполнения отключающего рычага 5 диэлектрическим. Это необходимо для предотвращения перехода тока с одной фазы на другую и исключения сбоев в управлении тремя фазами переменного тока (в случае перехода тока с одной фазы на другую это будет препятствовать нормальному замыканию главных коммутационных контактов и нормальному протеканию тока либо приводить к преждевременному отключению). Благодаря этому происходит нормальное синхронное управление сразу тремя фазами переменного тока, при нормальном режиме главные коммутационные контакты остаются замкнутыми, а при аварийных режимах происходит синхронное управление (отключение) сразу тремя фазами переменного тока.
Устройство работает следующим образом.
При переводе рукоятки из положения «выключено» в положение «включено» главные коммутационные подвижные контакты 1 замыкаются с главными коммутационными неподвижными контактами. Главный коммутационный подвижный контакт 1 давит на накладку2  подвижного контакта 1, обеспечивая полное прилегание накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта к главному коммутационному неподвижному контакту по всей площади накладки 2 главного коммутационного подвижного контакта 1. При замыкании главных коммутационных подвижного и неподвижного контактов с главного коммутационного подвижного контакта 1 ток переходит на главный коммутационный неподвижный контакт, пружина 3 дополнительно дожимает главный коммутационный подвижный контакт 1 к главному коммутационному неподвижному контакту, пружина 3 обеспечивает вращение главного коммутационного подвижного контакта вокруг оси. Таким образом, обеспечивается замыкание контактов трех полюсов. При размыкании контактов электрическая дуга мгновенно гаснет благодаря дугогасительным камерам. Ток протекает от источника к потребителю по токоведущим деталям коммутационного аппарата (в том числе по главному коммутационному подвижному, главному коммутационному неподвижному контакту, накладкам главных коммутационных подвижного и неподвижного контактов, а также по медесодержащей пластине, размещенной между неподвижной частью электромагнита  и подпружиненной подвижной частью электромагнита). В случае короткого замыкания по медесодержащей пластине, размещенной между неподвижной частью электромагнита  и подпружиненной подвижной частью электромагнита протекает ток, многократно превышающий номинальный, вокруг  медесодержащей пластины возникает магнитное поле. Подвижная часть электромагнита притягивается к неподвижной части электромагнита, при этом толкатель подвижной части электромагнита толкает общий для трех электромагнитных расцепителей отключающий диэлектрический размещенный на оси рычаг 5, поворачивая его вокруг оси, на которой он закреплён. Отключающий диэлектрический рычаг 5, поворачиваясь вокруг оси, на которой он закреплён выступом воздействует на выступ металлического рычага 8, поворачивая его вокруг оси, на которой он закреплён, при этом коммутационный аппарат отключает синхронно сразу три фазы переменного тока.
Коммутационный аппарат содержит три пластины 6, каждая из которых оснащена выступом 7 с резьбой. Резьба выступа 7 каждой из трех пластин 6 необходима чтобы обеспечить нужную длину выступа, обеспечивающую возможность взаимодействия с отключающим диэлектрическим рычагом 5. Проворачивая резьбу, выступ  7 можно сделать более длинным или более коротким в зависимости от расстояния,  предусмотренного в конкретном коммутационном аппарате. Резьба выступа 7 и пластины 6, оснащенные выступом 7 необходимы для обеспечения синхронного управления (отключения) сразу тремя фазами переменного тока. Если выступ 7 будет слишком коротким, его длины не хватит для взаимодействия с отключающим диэлектрическим рычагом 5, а слишком длинный выступ 7 будет мешать нормальному управлению (включению/отключению) тремя фазами переменного тока, упираясь в отключающий диэлектрический рычаг 5, содержащий выступы для контакта с тремя содержащими резьбу выступами 7. В случае если по токоведущим частям коммутационного аппарата протекает ток, превышающий допустимые номинальные значения, пластины 6, оснащенные выступом 7 с резьбой, перегреваются и изгибаются, воздействуя при этом на отключающий диэлектрический рычаг.
Коммутационный аппарат содержит выводы 9 для присоединения внешних проводников с током, при этом выводы 9 в каждом полюсе имеют механическую связь с медесодержащими пластинами.