КОНТАКТОР ДЛЯ КОММУТАЦИИ СИЛОВЫХ ЦЕПЕЙ

Контактор предназначен для коммутации силовых цепей и может быть использован для работы на постоянном токе, двунаправленном постоянном токе и переменном токе с возможностью быстрого гашения электрической дуги, включая диапазон критических токов.
Известен контактор, работающий на постоянном и переменном токе, предназначенный для использования, например, в железнодорожных сетях для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями. Контактор для работы на постоянном и переменном токе снабжен по меньшей мере одной контакт-деталью, состоящей из неподвижного контакта и подвижного контакта; по меньшей мере одним постоянным магнитом, размещенным возле контакт-детали и предназначенным для создания постоянного магнитного дугогасящего поля, и по меньшей мере одной катушкой, размещенной возле контакт-детали и предназначенной для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуги, возникающей при размыкании контакт-детали, по меньшей мере в одну дугогасительную камеру. Контактор снабжен также по меньшей мере двумя контакт-деталями, подвижные контакты которых размещены на контактом мостике; по меньшей мере одним постоянным магнитом, размещенным возле каждой контакт-детали, причем постоянные магниты, относящиеся к двум контакт-деталям, поляризованы в противоположных направлениях (патент РФ №2417475; Н01Н9, опубликованный 10.02.2009).
Недостатком известного контактора является то, что при коммутации возникновение электрической дуги происходит непосредственно на главных силовых контактах, что существенно сокращает срок их использования в результате электрической эрозии. Выгорание поверхности контактов приводит к перегреву контактного узла и, как следствие, к выходу контактора из строя. Замена контактов на новые влечет значительные дополнительные расходы.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является контактор, устойчивый к воздействию электрической дуги. Изобретение относится к контактору для работы на постоянном и переменном токе, содержащему по меньшей мере одно контактное место с неподвижным контактом и подвижным контактом, на которых при размыкании контактов образуется электрическая дуга, и дугогасительное устройство для гашения электрической дуги, возле которого расположено улавливающее устройство для обгоревших частиц, образующихся в контакторе вследствие коммутационной электрической дуги, выполненное в виде улавливающей ванны, выступающей по меньшей мере над одним контактным местом, или в виде U-образного отклоняющего щитка, расположенного на контактной перемычке, так что полки U-образного отклоняющего щитка проходят по существу перпендикулярно продольному направлению контактной перемычки. Технический результат - исключение загрязнения контактных мест обгоревшими частицами и повышение срока службы (патент РФ №2451359, Н01Н 33/04 (2006.01); Н01Н 9/30, опубликованный 20.05.2012).
Недостатком известного технического решения является то, что при коммутации возникновение электрической дуги происходит непосредственно на силовых контактах. Это ведет к тому, что в результате электрической эрозии происходит существенное сокращение срока их использования. Выгорание поверхности контактов приводит к перегреву контактного узла и, как следствие, к выходу контактора из строя. Замена контактов на новые влечет значительные дополнительные временные и материальные расходы.
Технический результат заключается в повышении надежности силовых контактов за счет обеспечения их коммутации в бестоковом режиме.
Заявленный технический результат достигается тем, что известный контактор состоит из верхнего и нижнего разъемных модулей, соединяемых поворотными фиксаторами. Контактор содержит по меньшей мере один неподвижный силовой контакт, и подвижный мостиковый контакт. Верхний модуль является дугогасительной камерой, выполненной с функцией растягивания, охлаждения и гашения электрической дуги. В верхнем модуле размещены электромагнитные дугогасительные катушки с закрепленными на них парными большими полюсными пластинами, дугогасительные рога, блок керамических пластин в виде лабиринта для гашения электрической дуги. Нижний модуль содержит электромагнитный привод, соединенный с рычагами и пружинами.
Отличие заявленной полезной модели состоит в том, что подвижный мостиковый контакт установлен в нижний модуль. Также нижний модуль контактора дополнительно содержит вспомогательные подвижный и неподвижный дугогасительные контакты, выполненные из тугоплавкого сплава. Кроме того, нижний модуль контактора дополнительно содержит вспомогательную электромагнитную дугогасительную катушку с закрепленными на ней парными малыми полюсными пластинами. Электромагнитный привод посредством рычагов и пружин соединен с подвижным мостиковым контактом и вспомогательным подвижным дугогасительным тугоплавким контактом, а вспомогательный неподвижный дугогасительный контакт соединен с вспомогательной электромагнитной дугогасительной катушкой.
Вспомогательные дугогасительные контакты и вспомогательная дугогасительная катушка обеспечивают защиту силовых контактов от негативного воздействия электрической эрозии. При размыкании силовых неподвижных контактов между ними не возникает электрическая дуга, являющаяся основной причиной электрической эрозии, поскольку в этот момент вспомогательные дугогасительные контакты еще остаются замкнутыми. Это способствует образованию шунтирующего воздушного промежутка между силовыми неподвижными контактами, и по вспомогательным тугоплавким дугогасительным контактам кратковременно начинает протекать ток силовых неподвижных контактов. На последующем этапе процесса отключения контактора происходит размыкание уже вспомогательных тугоплавких дугогасительных контактов. Между ними зажигается электрическая дуга. Вспомогательные дугогасительные контакты «берут на себя» негативное воздействие электрической дуги, защищая силовые контакты. Кроме того, вспомогательные дугогасительные контакты выполнены из тугоплавкого материала, например, сплава вольфрама и меди в соотношении 80/20, соответственно, благодаря чему они способны длительное время противостоять электрической эрозии без снижения технических параметров. Электрическая дуга, возникшая на вспомогательных дугогасительных контактах, гасится в два этапа: под воздействием электромагнитного поля вспомогательной электромагнитной дугогасительной катушки и закрепленных на ней малых полюсных пластин, электрическая дуга смещается с поверхности вспомогательных дугогасительных контактов на их верхние точки, изгибается и перемещается по дугогасительным рогам в сторону верхнего модуля (дугогасительной камеры), увеличивая свою длину и сопротивление, охлаждается, что способствует ее быстрому затуханию на блоке керамических пластин, установленных в верхнем модуле. Таким образом, силовые контакты размыкаются в бестоковом режиме, что исключает какое-либо воздействие электрической дуги, вызывающее эрозию, на поверхность неподвижных силовых контактов и существенно повышает их надежность и долговечность. Наличие силового подвижного контакта мостикового типа позволяет вдвое уменьшить рабочий ход привода контактора. Благодаря этому можно отказаться от дорогостоящих и занимающих много места механизмов для увеличения рабочего хода привода с электромагнитной муфтой. Использование парных полюсных пластин в нижнем и верхнем модулях контактора позволяет создавать расширенное электромагнитное дугогасящее поле, которое оказывает воздействие непосредственно на электрическую дугу, образующуюся при размыкании дугогасительных контактов, и способствует быстрому переносу электрической дуги с поверхности дугогасительных контактов в верхний модуль (дугогасительную камеру), сокращает время горения дуги, уменьшая, таким образом, эрозию дугогасительных контактов.
Сущность заявленной полезной модели поясняется представленными графическими материалами.
На фиг. 1 - общий вид контактора для коммутации силовых цепей;
На фиг. 2 - схематическое изображение контактора на фиг. 1;
Контактор для коммутации силовых цепей (фиг. 1 - фиг. 2) содержит верхний модуль 1 (дугогасительная камера, которая предназначена для растягивания и гашения возникающей при коммутации электрической дуги), нижний модуль 2, поворотные фиксаторы 3.1, (3.2. не показан), 3.3, 3.4, предназначенные для соединения верхнего и нижнего модулей; верхний модуль 1 содержит дугогасительные электромагнитные катушки 4.1, 4.2 с парными большими полюсными пластинами 5.1, 5.2, дугогасительные рога 6.1, 6.2, блок 7 керамических пластин, образующих лабиринт для гашения электрической дуги; нижний модуль содержит неподвижные силовые контакты 8.1, 8.2 с закрепленными на них контактными пластинами 9.1, 9.2, подвижный мостиковый контакт 10 с закрепленными на нем контактными пластинами 11.1, 11.2, вспомогательный неподвижный дугогасительный тугоплавкий контакт 12, вспомогательный подвижный дугогасительный тугоплавкий контакт 13, вспомогательную дугогасительную электромагнитную катушку 14 с парными малыми полюсными пластинами 15.1, 15.2; вспомогательная дугогасительная электромагнитная катушка 14 соединена с вспомогательным неподвижным дугогасительным тугоплавким контактом 12, электромагнитный привод 16 и блок 17 рычагов и пружин, соединены с подвижным мостиковым контактом 10 и вспомогательным подвижным дугогасительным тугоплавким контактом 13.
Контактор работает следующим образом. Включение контактора осуществляют через модуль защиты от перенапряжения, оснащенный варистором и восстанавливаемым предохранителем. Подают постоянное (выпрямленное) напряжение 110 В на электромагнитный привод 16, что приводит в действие блок 17 рычагов, выполненных из пластин нержавеющей стали, и пружин, в результате чего происходит кратковременное замыкание вспомогательных дугогасительных тугоплавких контактов 12 и 13 с последующим замыканием силовых неподвижных контактов 8.1, 8.2 и подвижного мостикового контакта 10. Вспомогательный подвижный дугогасительный контакт 12 и вспомогательный неподвижный дугогасительный контакт 13 выполняют из тугоплавкого сплава вольфрама и меди в соотношении 80/20. Выполнив коммутацию силовых неподвижных контактов 8.1, 8.2 и подвижного мостикового контакта 10 в бестоковом режиме вспомогательные дугогасительные контакты 12 и 13 размыкаются. С этого момента контактор находится в рабочем (включенном) состоянии. При выключении контактора снимают напряжение с обмоток электромагнита 16. Под воздействием пружин и рычагов 17 первоначально замыкаются вспомогательные дугогасительные тугоплавкие контакты 12, 13 с последующим размыканием силовых неподвижных контактов 8.1, 8.2 и подвижного мостикового контакта 10. При этом электрическая дуга между силовыми неподвижными контактами 8.1, 8.2 не зажигается, так как образовавшиеся воздушные промежутки между ними зашунтированы пока еще замкнутыми вспомогательным подвижным дугогасительным тугоплавким контактом 13 и вспомогательным неподвижным дугогасительным тугоплавким контактом 12, по которым кратковременно начинает протекать ток неподвижных силовых контактов 8.1, 8.2. На последующем этапе процесса отключения контактора размыкаются вспомогательные тугоплавкие дугогасительные контакты 12, 13. Между ними зажигается электрическая дуга, которая под воздействием магнитного поля вспомогательной дугогасительной электромагнитной катушки 14 и малых полюсных пластин 15.1, 15.2 смещается с поверхности вспомогательных дугогасительных контактов на их верхние точки, изгибается и перемещается по дугогасительным рогам 6.1, 6.2 в сторону дугогасительной камеры 1, увеличивая свою длину и сопротивление, что способствует ее быстрому затуханию на керамических пластинах блока 7, после чего контактор находится в нерабочем (выключенном) состоянии.
Таким образом, неподвижные силовые контакты контактора замыкаются и размыкаются в бестоковом режиме, что исключает какое-либо негативное воздействие электрической дуги на их поверхность. Отсутствие электрической эрозии этих деталей контактора позволяет увеличить количество циклов коммутации контактора без снижения технических параметров, существенно повышая их надежность.