КОНТАКТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ

Полезная модель относится к электрическим переключателям, в частности, к элементам их конструкции, а именно к устройствам для гашения или предотвращения образования дуги между токонесущими элементами с использованием магнита, выдувающего дугу, и может быть использована, например, в железнодорожных сетях для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями.
Известны различные способы гашения дуги в зависимости от области применения: контактор, работающий на постоянном токе постоянного направления обычно имеет постоянные магнитные дугогасящие поля, которые размещены так, что магнитное поле направлено перпендикулярно дуге. Дугогасящие поля воздействуют на дугу силой Лоренца, которой дуга перемещается в направлении дугогасительной камеры.
При работе на двунаправленном постоянном токе, например, в случае возврата электроэнергии в сеть при трамвайном движении или во внутрисхемных эмуляторах, при использовании нескольких попеременно активных пантографов, а также при работе на переменном токе постоянные магнитные поля использовать нельзя, поскольку направление тока в дугах меняется. В связи с этим в таких случаях обычно используют так называемые дугогасительные катушки, создающие электромагнитное дугогасящее поле, направление которого определяется направлением тока. В результате, на дугу в каждом случае воздействует корректно ориентированная сила независимо от направления тока.
Однако использование катушек имеет ряд недостатков. В результате постоянного протекания через катушку больших токов, как это обычно происходит на железнодорожном транспорте, возникает сильный нагрев. Поэтому, стараются задержать возбуждение катушки до момента отключения. Тем не менее, катушка создает электромагнитное дугогасящее поле с временным запаздыванием (экспоненциальная зависимость), в результате чего время горения дуги в зоне контакта контактора еще более увеличивается.
С другой стороны, при малых токах катушка создает слабое дугогасящее поле. В результате может оказаться, что этого дугогасящего поля будет недостаточно для втягивания дуги в дугогасительную камеру и гашения дуги (диапазон критических токов). Известен одноразрывный выключатель, в котором для создания дугогасящего поля используют постоянный магнит вместе с катушкой индуктивности, (см. патент DE 29823717 по кл. Н01Н 9/44, 9/46, 73/18, з. 13..08.98, оп. 14.10.1999 г. )
Известный выключатель содержит неподвижный контакт, связанный с первым питающим проводом, и подвижный контакт, связанный со вторым питающим проводом через шину. Возле контакт - детали размещены постоянный магнит и дугогасительная катушка, которая соединена с тем же самым питающим проводом, что и подвижный контакт. При размыкании подвижный контакт перемещается в улавливающую колодку, которая электрически связана с катушкой. Возникающая при размыкании дуга втягивается дугогасящим полем, создаваемым постоянным магнитом, в направлении улавливающей колодки и «перепрыгивает» на нее. Поскольку улавливающая колодка электрически связана с катушкой, то катушка при этом возбуждается. Затем она создает электромагнитное дугогасящее поле, посредством которого дуга втягивается в дугогасительную камеру.
Недостатком этого выключателя является необходимость связи подвижного контакта с питающим проводом через гибкую шину, а также большой ход отключения подвижного контакта. Кроме того, улавливающая колодка имеет сложную геометрию и должна окружать подвижный контакт по меньшей мере с двух противоположных сторон. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является контактор, описанный в п. рФ №2417475 по кл. Н01Н 9/44, з. 26.07.2007, оп. 10.02.2009 г.
Известный контактор (1) работает на постоянном и переменном токе и содержит две контакт - детали (2, 3) с неподвижным контактом (4, 5), подвижные контакты (6, 7) которых размещены на контактном мостике (8), по меньшей мере один постоянный магнит (13, 14), размещенный возле каждой контакт - детали (2, 3) и предназначенный для создания постоянного магнитного дугогасящего поля, и по меньшей мере одну катушку (17, 18), размещенную возле контакт - детали (2, 3) и предназначенную для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуги (15, 16), возникающей при размыкании контакт - детали (2, 3), по меньшей мере в одну дугогасительную камеру (24). причем постоянные магниты (13, 14), относящиеся к двум контакт - деталям (2, 3), поляризованы в противоположных направлениях.
При этом возле каждой контакт - детали (2, 3) размещена направляющая (9, 10) для дуги, изолированная от неподвижных контактов (4, 5), а соответствующая катушка (17, 18) электрически связана с соответствующим неподвижным контактом (4, 5) и соответствующей направляющей (9, 10) для дуги.
Кроме того, возле контакт - деталей (2, 3) размещены полюсные пластины (20, 21), относящиеся к постоянным магнитам (13, 14).
При этом с катушками (17, 18) соотнесены полюсные пластины (22, 23), размещенные возле направляющих (9, 10) для дуги.
Кроме того, возле направляющих (9, 10) для дуги размещена только одна дугогасительная камера.
При этом из чертежей к описанию видно следующее:
- пластины, на которых размещены неподвижные контакты 4, 5, имеют удлиненную прямоугольную форму, как и мостик 8 с подвижными контактами 6 и 7;
- неподвижные контакт - детали (4, 5) и подвижные контакт - детали (6, 7) имеют прямолинейную контактную поверхность.
Недостатки известного технического решения обусловлены его конструкцией и заключаются в следующем.
Выполнение контактора с одной дугогасительной камерой существенно ухудшает условия гашения образующихся при размыкании двух контакт - деталей дуг, (т.к. обе дуги гасятся одной дугогасительной камерой), что снижает эффективность дугогашения.
Наличие всего двух направляющих для образующихся при размыкании контакт - деталей дуг не обеспечивает поглощения тепловой энергии дуги и не дает возможности ослабить ее, чтобы облегчить дугогашение, снижая тем самым эффективность устройства. Хотя в описании и говорится об образовании между основными направляющими направляющего канала 19, он фактически является очень коротким (только между короткими сторонами направляющих 9, 10) и наличие его существенно не влияет на эффективность дугогашения. Кроме того, такая конструкция усиливает возможность эрозии контактов, что снижает срок их службы и тем самым уменьшая надежность устройства.
Таким образом, основным недостатком известного контактора является недостаточная эффективность дугогашения и невысокая надежность работы устройства в целом.
Задачей является повышение эффективности дугогашения при повышении надежности.
Поставленная задача решается тем, что собранный в корпусе контактор, работающий на постоянном токе, и содержащий две контакт-детали с неподвижными и подвижными контактами, два постоянных магнита, размещенных возле каждой из контакт-деталей и предназначенных для создания постоянного магнитного дугогасящего поля, и две катушки, размещенные возле каждой из контакт-деталей и предназначенные для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуг, возникающих при размыкании контакт-деталей, по меньшей мере в одну дугогасительную камеру, при этом подвижные контакты контакт-деталей размещены на контактном мостике, постоянные магниты, относящиеся к двум контакт-деталям, поляризованы в противоположных направлениях, возле каждой контакт-детали размещена направляющая для дуги, изолированная от неподвижных контактов, а соответствующая катушка электрически связана с соответствующим неподвижным контактом и соответствующей направляющей для дуги, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, снабжен второй дугогасительной камерой, расположенной симметрично с первой над второй направляющей для дуги с промежутком между камерами, и третьей направляющей, расположенной вертикально в промежутке между направляющими и между камерами, и выполненной в виде П-образной пластины, доходящей верхней частью до половины высоты камер, при этом корпус контактора выполнен разборным.
Введение в контактор второй дугогасительной камеры улучшает условия гашения дуги, при этом наличие дополнительной, вертикально расположенной между двумя направляющими и между двумя камерами, П-образной направляющей, доходящей по высоте до середины камер, обеспечивает поглощение части тепловой энергии дуги, ослабляя ее и облегчая тем самым дугогашение, обеспечивая в процессе эксплуатации хороший контакт и также влияя на эффективность дугогашения и выполнением неподвижных контактов в виде отдельных площадок обеспечивающим возможность их замены и выполнением корпуса разборным, повышает надежность контактора.
Технический результат - повышение эффективности дугогашения и повышение надежности за счет повышения износостойкости деталей и обеспечения возможности ремонта контактора.
Заявляемый контактор обладает новизной в сравнении и с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как введение в него второй дугогасительной камеры, расположенной симметрично с первой над второй направляющей для дуги с промежутком между камерами, наличие третьей направляющей, расположенной вертикально в промежутке между направляющими и между камерами, и выполненной в виде П-образной пластины, доходящей верхней частью примерно до половины высоты камер, и выполнение корпуса контактора разборным, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемая полезная модель может найти широкое применение в железнодорожных сетях для отключения нагрузок и размыкания электрических цепей с большими токами или высокими напряжениями, и потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг. 1. - общий вид контактора спереди со снятым корпусом;
- фиг. 2 - вид контактора в корпусе.
Контактор (фиг. 1, 2) работает на постоянном токе. Он собран в корпусе 1 и содержит две контакт-детали 2, 3 с неподвижными контактами 4 и 5 и подвижными контактами 6 и 7. Возле каждой из контакт-деталей 2 и 3 размещены два постоянных магнита 8, 9, предназначенные для создания постоянного магнитного дугогасящего поля, и две катушки 10 и 11, служащие для создания электромагнитного дугогасящего поля для втягивания дуг. Для втягивания дуг, возникающих при размыкании контакт-деталей 2 и 3, служат две дугогасительные камеры 12 и 13, расположенные симметрично друг относительно друга с промежутком 14 между ними. При этом возле каждой контакт-детали 2 и 3 размещена направляющая 15 и 16 для дуги, изолированная от неподвижных контактов 4 и 5. В промежутке 14 между направляющими 15 и 16 и между камерами 12 и 13 вертикально расположена третья направляющая 17, выполненная в виде П-образной пластины, доходящая верхней частью до половины высоты камер 12 и 13. Соответствующие катушки 10 и 11 электрически связаны с соответствующими неподвижными контактами 4 и 5 и соответствующей направляющей 15 и 16 для дуги. Подвижные контакты 6 и 7 контакт-деталей 2 и 3 размещены на контактном мостике 18. Неподвижные контакты 4 и 5 расположены на пластинах 19 и 20, которые выполнены ступенчатыми с наклонным переходом сверху вниз от зоны расположения постоянных магнитов 8, 9 относительно их уровня в зоне катушек 10, 11. Постоянные магниты 8 и 9, относящиеся к двум контакт-деталям 2 и 3, поляризованы в противоположных направлениях. Корпус 1 контактора выполнен разборным.
Контактор работает следующим образом.
При включении контактора электромагнитный привод (на чертежах не показан) поднимает контактный мостик 18 до замыкания контакт-деталей 2 и 3 (неподвижные контакты 4 и 5 соприкасаются с подвижными контактами 6 и 7.)
При выключении контактора возвратная пружина (на чертежах не показана) электромагнитного привода перемещает контактный мостик 18 вниз. При этом на серебряных контактах 4-7 образуются две электрические дуги 21, 22, которые под воздействием силы Лоренца, возникающей от постоянных магнитов 8, 9 начинают движение в одном направлении (в зависимости от направления протекания электрического тока). Дуги 21 и 22 растягиваются, и одна из них перескакивает на направляющую 15 или 16, вследствие чего через соответствующую катушку 10 или 11 начинает протекать электрический ток и катушка 10 или 11 образует электромагнитное поле, втягивающее дугу в камеру 12 или 13, снабженные керамическими рассеивателями 23, 24. Продолжая движение, дуга 21 (22) попадает на направляющую 17 и 16 или 15, вследствие чего во второй катушке (10 или 11) начинает протекать электрический ток и появляется электромагнитное поле, затягивающее дугу во вторую камеру 13 или 12. Направляющая 17 разделяет дугу (21 или 22) на две части и поглощает часть энергии дуги в виде тепла. Электрические дуги 21, 22 под действием силы Лоренца в обеих камерах 12, 13 движутся по направляющим 15 и 16 к керамическим рассеивателям 23, 24, где отдают им остатки энергии в виде тепла и разрываются, тем самым размыкая цепь.
Выполнение корпуса 1 разборным дает возможность замены вышедших в процессе эксплуатации из строя деталей, что увеличивает срок службы контактора, что очень важно при импортозамещении указанного устройства.
В сравнении с прототипом заявляемый контактор является более эффективным в дугогашении и более надежным в работе.