ПОДВИЖНЫЙ КОНТАКТНЫЙ УЗЕЛ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к подвижным контактным узлам автоматических выключателей на большие номинальные токи. Известны подвижные контактные узлы автоматических выключателей на большие токи, состоящие из неподвижной шины и шарнирно соединенного с шиной подвижного контактодержателя. Такие контактные узлы применяются в целях исключения электрического соединения неподвижной шины с подвижным контактодержателем посредством гибкой связи, так как при больших токах гибкие соединения получаются очень громоздкими и ведут к увеличению габаритов выключателя. Конструкции шарнирных соединений достаточно подробно описаны, как в технической литературе, так и в патентных материалах, (см. книгу: Кузнецов Р.С. «Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В». Изд. 3-е. М. «Энергия», 1970, стр.281, раздел з); описания к изобретениям CCCP (SU) №279742, Н01Н 1/50, Н01Н 31/28, 1968 г.; №633105, H01R 35/00, 1978 г.; №868899, H01R 35/00, 1981 г.; №1561126, Н01Н 71/43, 77/10, 1990 г.; а также описания к патентам США №4,635,012 от 6.01.1987 г., фиг.5; №4,736,174 от 5.04.1988 г., фиг.12-14). В подвижных контактных узлах с шарнирным соединением ток передается либо через ось, либо через прижатые друг к другу боковые поверхности шины и контактодержателя. Большей токовой нагрузкой обладают узлы, в которых ток передается через прижатые боковые поверхности неподвижной шины и подвижного контактодержателя из-за большей поверхности контактирования и меньшей плотности тока в шарнирном соединении. Однако этим подвижным узлам присущ такой недостаток, как невозможность реализации контактирования подвижного контакта, закрепленного на конце подвижного контактодержателя, с неподвижным контактом автоматического выключателя путем перекатывания с небольшим проскальзыванием. Как известно, (см. Кузнецов Р.С. «Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В». Изд. 3-е. М. «Энергия», 1970, стр.162) перекат контактов с небольшим притиранием облегчает отрыв контактов и препятствует привариванию контактов, что повышает надежность коммутации больших номинальных токов и токов короткого замыкания. Следовательно, для применения подвижных контактных узлов с шарнирным соединением при больших токах требуется подвижному контактодержателю конструктивно придать дополнительную степень свободы, обеспечивающую перекат подвижного контакта с небольшим проскальзыванием.
Наиболее близким по конструктивному устройству к заявляемой полезной модели является подвижный контактный узел автоматического выключателя по авторскому свидетельству CCCP (SU) №1561126, Н01Н 71/43, 77/10, 1990 г. Прототип содержит шину, на которой шарнирно установлены параллельно друг другу контактодержатели с подвижными контактами на конце, контактирующими с неподвижными контактами автоматического выключателя, ось, проходящую через шину и контактодержатели, пружину, поджимающую боковые поверхности контактодержателей к шине, а также приливы-упоры на внутренних боковых поверхностях контактодержателей, направленные навстречу друг другу и размещенные на концах контактодержателей с контактами. Благодаря введенным в конструкцию приливам-упорам решена задача компенсации электродинамических сил отброса, возникающих в соединении между боковыми поверхностями шины и контактодержателей. Компенсация сил отброса производится электродинамическими силами притяжения между боковыми поверхностями контактодержателей, возникающими на участке контактодержателей между шиной и приливами-упорами, как между параллельными проводниками с токами одинакового направления. Однако в прототипе не обеспечивается перекат контактов с небольшим притиранием по неподвижным контактам автоматического выключателя (неподвижные контакты выключателя на рисунках прототипа не показаны), что снижает надежность коммутации токов короткого замыкания, ограничивает диапазон токов короткого замыкания, при котором возможна эксплуатация подвижного контактного узла. Указанный недостаток объясняется тем, что контактодержатель может только вращаться вокруг оси шарнира и не имеет возможности поступательного перемещения в плоскости чертежа (см. фиг.2 описания к изобретению №1561126).
Использование предлагаемой полезной модели в автоматическом выключателе обеспечивает следующий технико-экономический результат:
- повышение надежности коммутации токов короткого замыкания путем обеспечения перекатывания подвижных контактов контактодержателей относительно неподвижных контактов автоматического выключателя;
- расширение диапазона токов короткого замыкания, в котором возможна эксплуатация подвижного контактного узла без приварки контактов;
- снижение трудоемкости изготовления подвижного контактного узла по сравнению с узлами на основе гибкой связи при сохранении их функциональных возможностей в части обеспечения переката контактов с небольшим притиранием.
Указанный технико-экономический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что подвижный контактный узел автоматического выключателя, содержащий шину, на которой шарнирно установлены параллельно друг другу главные и дугогасительные контактодержатели с подвижными контактами, контактирующими с неподвижными контактами автоматического выключателя, а также приливы-упоры на внутренних боковых поверхностях контактодержателей, несущую скобу с двумя осями, первая из которых проходит через шину, а вторая ось - через среднюю часть всех контактодержателей, пружины, поджимающие боковые поверхности контактодержателей к шине и пружины контактного нажатия, помещенные между скобой и контактодежателями напротив контактов, выполнен так, что конец каждого контактодержателя, контактирующий с шиной, снабжен равномерно расположенными по окружности вокруг первой оси глухими отверстиями с профилем в виде усеченного конуса, вершина которого повернута в сторону шины, а также дугообразным пазом, внутри которого свободно, проходит первая ось, причем кривизна дугообразного паза совпадает с дугообразной траекторией движения точки на контакте держателе, совпадающей с центром первой оси, относительно точки контактирования подвижных контактов с неподвижными контактами автоматического выключателя, при этом паз выполнен длиной L не менее величины {παRr/180(R-r)}+d, где: α - задаваемый угол поворота скобы для обеспечения провала контактов, R - радиус вращения точки контактодержателя совпадающей с центром первой оси относительно точки контактирования контактов; r - радиус вращения точки контактодержателя совпадающей с центром второй оси относительно центра первой оси; d - диаметр первой оси. При этом дугогасительный и главный контактодержатели установлены внутри шины глухими отверстиями навстречу друг другу, пружины поджатия размещены в глухих отверстиях контактодержателей, причем угол наклона образующей конусных отверстий к основанию конуса выбран не более минимального угла наклона к основанию конуса образующей цилиндрической пружины поджатия, обусловленного смещением контактодержателей вдоль дугообразного паза на величину заданного провала контактов. Кроме этого, главные контактодержатели снабжены дополнительными приливами-упорами, расположенными вблизи первой оси напротив боковых поверхностей дугогасительных контактодержателей, а дугогасительные и главные контактодержатели смонтированы на шине и скобе таким образом, что зазор между внутренними боковыми поверхностями дугогасительных контактодержателей больше зазора между наружными боковыми поверхностями дугогасительных контактодержателей и смежными боковыми поверхностям главных контактодержателей.
Снабжение конца каждого контактодержателя, контактирующего с шиной, дугообразным пазом, внутри которого свободно проходит первая ось, причем с кривизной дугообразного паза соответствующей дугообразной траектории движения точки на контактодержателе, совпадающей с центром первой оси, относительно точки контактирования подвижных контактов с неподвижными контактами автоматического выключателя, выполнение при этом паза с длиной L не менее величины {TαRr/180(R-r)}+d, позволили реализовать перекатывание подвижного контакта по поверхности неподвижного контакта с небольшим притиранием после касания контактов при включении и вначале размыкания контактов при отключении. Этим достигается повышение надежности коммутации токов короткого замыкания, так как исключаются приварки контактов в более широком диапазоне величин токов.
Оснащением конца каждого контактодержателя, контактирующего с шиной, равномерно расположенными по окружности вокруг первой оси глухими отверстиями с профилем в виде усеченного конуса, вершина которого повернута в сторону шины монтажом попарно дугогасительных: и главных контактодержателей внутри шины глухими отверстиями навстречу друг другу, размещением пружин поджатая в глухих отверстиях контактодержателей, выполнением угла наклона образующей конусных отверстий к основанию конуса величиной не более минимального угла наклона к основанию конуса образующей цилиндрической пружины поджатия, обусловленного смещением контактодержателей вдоль дугообразного паза, создано устройство поджатия боковых поверхностей контактодержателей к поверхностям шины, обеспечивающее требуемое усилие нажатия при взаимном перемещении контактодержателей на величину заданного провала контактов. Установка нескольких пружин поджатия вокруг первой оси позволяет также увеличить величину коммутируемых токов, т.к. большим токам должны соответствовать и большие усилия нажатия. Конусный профиль глухих отверстий исключает влияние меняющегося угла наклона образующей цилиндрической пружины при выборке провалов на работоспособность подвижного контактного узла.
Выполнение на главных контактодержателях дополнительных приливов-упоров, расположенных вблизи первой оси напротив боковых поверхностей дугогасительных контактодержателей, установка дугогасительных и главных контактодержателей на шине и скобе таким образом, что зазор между внутренними боковыми поверхностями дугогасительных контактодержателей больше зазора между наружными боковыми поверхностями дугогасительных контактодержателей и смежными боковыми поверхностями главных контактодержателей обеспечивают необходимую электродинамическую устойчивость всего шарнирного соединения подвижного контактного узла, а значит и надежность его работы. Благодаря введенным в конструкцию дополнительным приливам-упорам, расположенным вблизи первой оси на главном контактодержателе напротив боковых поверхностей дугогасительных контактодержателей, решена задача компенсации электродинамических сил отброса, возникающих в соединении между боковыми поверхностями шины и боковьми поверхностями главного и дугогасительного контактодержателей. Компенсация сил отброса производится электродинамическими силами притяжения между боковыми поверхностями главного и дугогасительного контактодержателей, возникающими на участке контактодержателей между дополнительными приливами-упорами и контактами, как между параллельными проводниками с токами одинакового направления. При сбросе тока с главных контактов на дугогасительные (при отключении сначала размыкаются главные контакты, а потом дугогасительные; при включении замыкаются сначала дугогасительные, а потом главные) компенсация электродинамических сил отброса, возникающих в соединении между боковыми поверхностями шины и боковыми поверхностями дугогасительных контактодержателей, происходит аналогично прототипу. Так как после сброса тока с главных контактодержателей на дугогасительные, ток, проходящий через дугогасительный контактодержатель, резко увеличивается, то зазор между боковыми поверхностями дугогасительных контактов выбирается пропорционально больше зазора между боковыми поверхностями главного и дугогасительного контактодержателей, чтобы исключить перекомпенсацию сил отброса.
Таким образом, снабжение предлагаемого подвижного контактного узла перечисленными конструктивными элементами с описанной формой, взаимным расположением и взаимодействием обеспечивает надежную работу подвижного контактного узла при больших коммутируемых токах путем введения функции перекатывания контактов.
Предлагаемая полезная модель подвижного контактного узла может использоваться при серийном производстве в составе низковольтных автоматических выключателей на большие номинальные токи, как более надежная по сравнению с прототипом, и менее трудоемкая в изготовлении, по сравнению с подвижным контактным узлом на основе гибкой связи, конструкция.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил прототип, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной конструкции, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».
Конструкция заявляемой полезной модели изображена на рисунках фиг.1-7. На фиг.1 изображен общий аксонометрический вид подвижного контактного узла. На фиг.2 представлен вид сбоку на подвижный контактный узел во включенном положении автоматического выключателя, когда процесс замыкания контактов полностью завершен, а на фиг.3 показано сечение А-А (см. фиг.2) сопряжения боковых поверхностей контактодержателей с шиной. Фиг.4 показывает положение деталей узла в момент касания подвижных контактов с неподвижными контактами автоматического выключателя до поворота скобы на угол в пределах заданного угла α провала контактов. Фиг.5. иллюстрирует подвижный контактный узел в разобранном виде. Фиг.6 поясняет зависимость длины L введенного дугообразного паза от задаваемого угла α поворота скобы, обеспечивающего заданный провал контактов, от радиуса R вращения контактодержателей и от радиуса r вращения скобы. Фиг.7 раскрывает вариант конструкции подвижного контактного узла без глухих конусообразных отверстий, но с выполненными заплечиками в дугообразных пазах, с антифрикционными шайбами и пружинами поджатия, установленными на первой оси.
Подвижный контактный узел автоматического выключателя (см. фиг.1) содержит шину 1, на которой между двумя крайними выступами 2 и средним выступом 3 шарнирно установлены попарно и параллельно друг другу главные 4, 5 и дугогасительные 6, 7 контактодержатели с подвижными контактами 8, 9 на концах. Контакты 8, 9 контактируют с неподвижными контактами 10, 11, напаянными на верхний вывод 12 автоматического выключателя. На внутренних боковых поверхностях дугогасительных контактодержателей 6, 7 (см. фиг.3) выполнены приливы-упоры 13 и 14. Контактный узел (см. фиг.1-3) имеет несущую скобу 15 с двумя осями 16 и 17, первая из которых 16 проходит через два крайних 2 и средний 3 выступы шины 1, а вторая ось 17 - через среднюю часть всех четырех контактодержателей 4, 5, 6, 7. Между скобой 15 (см. фиг.2, 4, 5) и концами контактодержателей напротив контактов 8, 9 установлены пружины контактного нажатия 18. Для создания усилий поджатия боковых поверхностей 19, 20 (см. фиг.3 и фиг.1) контактодержателей 4, 5 и боковых поверхностей 21, 22 контактодержателей 6, 7 к боковым поверхностям 23, 24, (см. фиг.1) выступов 2 и к боковым поверхностям 25, 26 выступа 3 на боковых, расположенных напротив друг друга, поверхностях 27, 28 и 29, 30 (см. фиг.3 и фиг.5) контактодержателей выполнены равномерно расположенные по окружности вокруг первой оси 16 глухие отверстия 31 и 32. Глухие отверстия 31, 32 имеют в разрезе профиль в виде усеченных конусов, вершины которых повернуты в сторону выступов 2, 3 шины 1. Внутри отверстий 31, 32 помещены пружины поджатия 33. Для реализации перекатывания подвижных контактов 8, 9 по поверхности неподвижных контактов 10, 11 с небольшим притиранием после касания контактов при включении и вначале размыкания контактов при отключении каждый главный контактодержатель 4, 5 (см. фиг.5) снабжен сквозным дугообразным пазом 34, а каждый дугогасительный контактодержатель 6, 7 - сквозным дугообразным пазом 35 (см. также сечения Б-Б и В-В на фиг.3). Внутри пазов 34, 35 свободно проходит первая ось 16, причем кривизна каждого дугообразного паза совпадает:
1
- с дугообразной траекторией bb (см. фиг.6) движения точки на контактодержателях 4, 5, совпадающей с центром O первой оси 16, относительно точки контактирования К подвижных контактов 8 с неподвижными контактами 10 для паза 34;
1
1
- с дугообразной траекторией движения точки на контактодержателях 6, 7, совпадающей с центром O первой оси 16, но относительно точки контактирования К (см. фиг.2) подвижных контактов 9 с неподвижными контактами 11 для паза 35.
1
1
2
1
1
1
2
2
1
1
1
1
1
1
При этом каждый паз 34, 35 выполнен длиной L не менее величины {παRr/180(R-r)}+d, где: α - задаваемый угол поворота скобы 15 вокруг оси 16 для обеспечения провала контактов, R - радиус вращения точки контактодержателя совпадающей с центром O первой оси 16 относительно точки К контактирования контактов 8, 10 (для паза 34) и относительно точки K контактирования контактов 9, 11 (для паза 35); r - радиус вращения точки контактодержателя совпадающей с центром О второй оси 17 относительно центра первой оси 16; d - диаметр первой оси 16. Зависимость L≥{παRr/180(R-r)}+d получается (см. фиг.6) из следующих геометрических зависимостей. Длина дугообразного паза l, как длина дуги сектора с углом α и радиусом R равна l=πRα/180. Далее определяется зависимость угла α поворота контактодержателя от задаваемого при конструировании для обеспечения функционального провала контактов угла α поворота скобы 15. Определение производится из условия, что путь проходимый точкой, совпадающей с центром О второй оси 17 и принадлежащей скобе 15, равен пути такой же точки, совпадающей с центром O второй оси 17, но принадлежащей каждому из контактодержателей. Из этого условия следует, что длина дуги сектора радиуса r с центром вращения в точке O и углом α может быть приближенно приравнена длине дуги сектора радиуса (R-r) с центром вращения в точке К, так как величиной линейного смещения точки контактирования К неподвижного контакта с подвижным при перекатывании и небольшом скольжении можно пренебречь в виду ее малости по сравнению с радиусами. Из приближенного равенства дуг πrα/180≈π(R-r)α/180 угол α определится как α≈rα/(R-r). Тогда подставив значение угла α≈rα/(R-r) в формулу l=πRα/180 получим зависимость длины дугообразного паза от параметров контактного узла l≈παRr/180(R-r). Реальная длина дугообразного паза должна быть несколько больше и увеличена на величину диаметра d оси 16, т.е. L≥{παRr/180(R-r)}+d. Полученная формула для практических значений радиусов R и r обеспечивает достаточную для инженерных расчетов точность.
Диаметр пружин поджатия 33 выбран равным или ненамного меньшим диаметра вершины усеченного конуса, а угол наклона β образующей конусных отверстий к основанию конуса (см. фиг.3, выносной элемент I) выбран не более минимального угла наклона γ (см. фиг.3 выносной элемент Iа) образующей цилиндрической пружины поджатия к основанию усеченнного конуса. Максимальный угол наклона γ определяется угловым смещением (при вращений вокруг точки К) одного из контактодержателей в любой из пар контактодержателей 4, 6 или 5, 7 относительно другого из своей же пары на величину, заданного углом α, провала контактов. Конусный уклон под углом β предназначен для исключения влияния пружин поджатая на взаимное перемещение контактодержателей в любой паре при износе одной из пар серебросодержащих контактов или при неравномерном износе в обеих парах контактов 8, 10, и 9, 11.
1
1
Кроме этого, главные контактодержатели 4, 5 (см. фиг.3 и фиг.5) снабжены дополнительными приливами-упорами 36, 37, расположенными вблизи первой оси 16 напротив дугогасительных контактодержателей 6, 7, а дугогасительные и главные контактодержатели смонтированы на шине 1 и скобе 15 таким образом, что зазор δ между внутренними боковыми поверхностями 38, 39 дугогасительных контактодержателей больше зазоров δ между наружными боковыми поверхностями 28, 29 дугогасительных контактодержателей и смежными с ними боковыми поверхностям 27, 30 главных контактодержателей. Такое соотношение зазоров δ и δ необходимо для обеспечения компенсации электродинамических сил отброса в шарнирном соединении при сбросе тока с главных контактов на дугогасительные без значительного увеличения сил трения в парах дугогасительный контактодержатель-шина. Привод скобы 15, а значит и всего подвижного контактного узла, производится тягой 40 (см. фиг.1), соединенной с механизмом свободного расцепления выключателя (на рисунках не показан).
Если не требуется большое усилие поджатия (когда токи небольшие) может быть применен вариант конструкции подвижного узла без глухих конусообразных отверстий 31, 32. Для этого (см. фиг.7) сквозной дугообразный паз выполняется ступенчатым с дугообразными заплечиками 41, 42. На дугообразные заплечики укладываются шайбы 43, 44 из антифрикционного материала, например из текстолита. Шайбы монтируются на оси 16. Между шайбами на оси 16 устанавливаются пружины поджатия 45. Пружины 45 передают усилия на контактодержатели, поджимая их к выступам 2, 3 шины 1. Одновременно обеспечивается движение контактодержателей в направлении f с уменьшенным усилием трения между торцами пружин 45 и поверхностями заплечиков 41, 42 за счет антифрикционных шайб.
Работает подвижный контактный узел следующим образом.
1
Во время отключения, при воздействии через тягу 40 (фиг.1) на скобу 15 механизма свободного расцепления автоматического выключателя, скоба поворачивается по часовой стрелке вокруг первой оси 16 на большой угол раствора контактов, обеспечивая видимый разрыв между подвижными 8, 9 и неподвижными 10, 11 контактами величиной 20-25 мм. При этом механизм свободного расцепления, как и в прототипе, преодолевает силы трения между боковыми поверхностями 19-22, контактодержателей 4-7 (см. фиг.3) и боковыми поверхностями 23-26 выступов 2, 3 шины 1, создаваемые пружинами поджатия 33. При включении, до касания и в момент касания подвижных контактов 8, 9 с неподвижными контактами 10, 11, главные 4, 5 и дугогасительные контактодержатели 6, 7 находятся в положении, при котором нижние концы дугообразных пазов 34, 35 прижаты к первой оси 16 (фиг.4 и 6). Прижатие производят пружины контактного нажатия 18, создающие на контактодержателях вращательный момент относительно второй оси 17, направленный против часовой стрелки. После касания контактов, при дальнейшем вращении скобы 15 против часовой стрелки вокруг оси 16, т.е. в сторону завершения процесса замыкания контактов, ось 17 вместе со всеми контактодержателями 4-7 также повернется против часовой стрелки вокруг оси 16. Поскольку концы всех контактодержателей с подвижными контактами 8, 9 уже опираются на неподвижные контакты 10, 11, то при вращении скобы против часовой стрелки вокруг оси 16, концы главных и дугогасительных контактодержателей с дугообразными пазами 34, 35 начнут вращение по часовой стрелке относительно точек контактирования соответственно К, и K (см. фиг.6 и фиг.2). При этом дугообразные пазы 34, 35 переместятся по траекториям bb с радиусами R (см. фиг.6) и окажутся у оси 16 уже своими верхними концами, не касаясь самой оси, (см. фиг.2). Во время вращения скобы 15 на угол α подвижные контакты 8, 9 будут перекатываться своими цилиндрическими поверхностями по поверхности неподвижных контактов 10, 11 с небольшим притиранием (проскальзыванием). При размыкании контактов все происходит в обратном направлении. Небольшое притирание в процессе замыкания очищает поверхности серебросодержащих контактов от окисных пленок и уменьшает переходное сопротивление контактного соединения, что уменьшает тепловые потери в выключателе. Перекатывание контактов при размыкании цепей с большими токами короткого замыкания облегчает отрыв подвижного контакта от неподвижного в случае возникновения процесса приварки контактов. Это повышает надежность работы контактного узла и расширяет диапазон отключаемых токов короткого замыкания. Так подвижный контактный узел с шарнирным электрическим соединением без гибкой связи, благодаря введению дугообразных пазов 34, 35, длиной не менее L≥{παRr/180(R-r)}+d приобрел свойства контактного узла с гибкой связью в части перекатывания контактов с притиранием.
В предложенном контактном узле вокруг оси 16 расположено несколько пружин поджатия 33, которые вместе создают большее усилие прижатия между контактирующими боковыми поверхностями по сравнению с прототипом, что позволяет увеличить пропускаемые через шарнирное соединение токи при сохранении его электродинамической стойкости.
При износе пары контактов, например 9, 11 на дугогасительном контактодержателе 6 (см. фиг.1), но при отсутствии износа пары контактов 8, 10 на главном контактодержателе 4, дугогасительный контактодержатель 6 проворачивается относительно главного контактодержателя вокруг оси 17 против часовой стрелки на угол пропорциональный величине износа. Глухие конусообразные отверстия 31, 32, с углом наклона β образующей к основанию конуса, в этой паре контактодержателей 4, 6 сместятся относительно друг друга согласно сечению в выносном элементе Iа (см. фиг.3), а цилиндрические пружины 33 приобретут угол наклона γ к основанию конуса. Благодаря конусности отверстий, при которой β≤γ исключено влияние пружин поджатия 33 на выборку провалов в многоламельном контактном узле (узле, содержащем много параллельных контактодержателей) при компактной компоновке пружин в конструкции узла.
1
1
Выполнение на боковых поверхностях 27, 30 главных контактодержателем 4, 5 дополнительных приливов-упоров 36, 37 (см. фиг.3 и 5), расположенных вблизи первой оси 16 напротив боковых поверхностей 28, 29 дугогасительных контактодержателей 6, 7, обеспечивает компенсацию электродинамических сил отброса, возникающих между боковыми поверхностями 20, 22 контактдержателей 5, 7 и боковыми поверхностями 23, 26 верхнего выступа 2 и среднего выступа 3 шины 1 (аналогично возникающих между боковыми поверхностями 19, 21 контактдержателей 4, 6 и боковыми поверхностями 24, 25, нижнего выступа 2 и среднего выступа 3) необходимую электродинамическую устойчивость в каждой паре шарнирно соединенных дугогасительных и главных контактодержателях подвижного контактного узла. Компенсацию сил отброса производят электродинамические силы притяжения, возникающие между боковыми поверхностями 27, 28 и 29, 30 на участках между приливами-упорами 36, 37 и контактами 8, 9, как силы притяжения между двумя параллельными проводниками с токами одного направления. Такая компенсация исключает отбросы контактодержателей и вероятность их приварки при токах короткого замыкания, а значит, повышает надежность работы подвижного контактного узла. В многоламельных контактных узлах с дугогасительными контактами обеспечивается режим работы, когда при отключении сначала размыкаются главные контакты, а потом дугогасительные, т.е. при отключении идет сброс тока с главных контактодержателей на дугогасительные и ток через дугогасительные контакты увеличивается, например, для данной конструкции полезной модели приблизительно в два раза. Это означает, что пропорционально квадрату этого тока возрастут электродинамические силы отброса, возникающие между боковыми контактирующими поверхностями 21, 22 дугогасительных контактодержателей 6, 7 и соответствующими боковыми поверхностями 25, 26 выступа 3, а также электродинамические силы притяжения, возникающие между поверхностями 38, 39 дугогасительных контактодержателей. В паре двух дугогасительных контактодержателей сила притяжения преобладает над силой отброса. Объясняется это тем, что силы притяжения между дугогасительными контактодержателями больше, т.к. больше длина контактодержателей по сравнению с главными, а из-за большой площади контактирования силы отброса не столь велики по сравнению с точечным или линейными контактированием. Выбор зазора δ больше зазора δ уменьшает влияния преобладания сил притяжения над силами отброса, не позволяет излишне перекомпенсировать силы отброса и излишне увеличивать момент трения в узле. Также увеличенный зазор δ уменьшает влияние сил притяжения между двумя дугогасительными контактодержателями на силы притяжения между каждым дугогасительным контактодержателем и каждым главными во время, когда ток короткого замыкания еще проходит по всем четырем контакте держателям. Конкретные значения зазоров δ и δ и высота приливов-упоров рассчитываются исходя из заданных величин токов, геометрических размеров контактодержателей, распределения магнитных полей токов в контактном узле и уточняются при испытаниях.
Подвижный узел, в котором вместо глухих конусообразных отверстий 31, 32 в каждом контактодержателе дугообразный паз выполнен с дугообразными заплечиками 41, 42 (см. фиг.7), а заплечики снабжены антифрикционными шайбами 43, 44, которые вместе с пружинами 45 смонтированы на первой оси 16, работает аналогичным образом. Отличие состоит в способе передачи поджимающих усилий на боковые поверхности контакте держателей. В таком узле поджимающие пружины 45 установлены на оси 16 и передают свои усилия через шайбы 43, 44 на дугообразные заплечики 41, 42. Шайбы из антифрикционного материала облегчают взаимное перемещение контактодержателей при выборке провалов. Узел, изображенный на фиг.7, может применяться при не очень больших токах короткого замыкания, когда не требуется больших усилий поджатия.
1
Таким образом, выполнение подвижного контактного узла автоматического выключателя на большие номинальные токи в заявленом виде с новыми конструктивными элементами на контактодержателях, а именно с дугообразными пазами 34, 35, внутри которых свободно проходит первая ось 16, имеющими описанную кривизну дуг и длины дуг L не менее величины {παRr/180(R-r)}+d, a также с равномерно расположенными по окружности вокруг первой оси 16 глухими отверстиями 31, 32 с профилем в виде усеченного конуса и с дополнительными приливами упорами 36, 37 на главных контактодержателях, в описанной взаимосвязи и взаимном положении с соблюдением указанных соотношений между углами β≤γ и зазорами δ≥δ позволило достичь в предлагаемой полезной модели и в автоматическом выключателе с применением описанной модели:
- повышения надежности коммутации токов короткого замыкания по сравнению с прототипом за счет обеспечения перекатывания подвижных контактов контактодержателей относительно неподвижных контактов автоматического выключателя аналогично узлам с гибкой связью;
- расширения диапазона токов короткого замыкания, в котором возможна эксплуатация подвижного контактного узла без приварки контактов;
- снижения трудоемкости изготовления подвижного шарнирного контактного узла по сравнению с узлами на основе гибкой связи при сохранении их функциональных возможностей в части обеспечения перекатывания контактов с небольшим притиранием.
Описанная конструкция полезной модели и описание ее работы свидетельствуют о соответствии заявленной полезной модели следующей совокупности условий:
- устройство, воплощающее заявленную модель, при его осуществлении предназначено для использования в составе низковольтных автоматических выключателей на большие номинальные токи в качестве подвижного контактного узла без гибкой связи и относится к электротехнике;
- для заявленной конструкции в том виде, как она охарактеризована в изложенной формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств;
- устройство, воплощающее заявленную полезную модель, при осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».