FI77746B - Elektromagnetiskt manoevrerad elkopplare. - Google Patents

Description

i 77746 Sähkömagneettisesti ohjattu sähkökytkin

Esillä oleva keksintö kohdistuu sähkömagneettisesti ohjattuun sähkökytkimeen, esim. kontaktoriin, jossa on ohjaus-magneetti, jonka ankkuri sähkökytkintä käytettäessä suorittaa etenevän liikkeen. Ankkuri on kytketty sähkökytkimen liikkuvaan kosketinlaitteeseen siten, että kosketinlaite liikkuu samaan suuntaan kuin ankkuri kytkentä- ja katkaisu-asennon välillä.

Normaalisti suurempien kontaktorien kosketinlaitteet on varustettu liikkuvalla pääkoskettime11a ja yhdellä tai kahdella kiinteällä pääkoskettimella kussakin vaiheessa. Kosketus-hitsausriskin pienentämiseksi ja koskettimen eliniän pidentämiseksi on koskettimet yleensä varustettu kosketinpääl-lysteellä, joka on jotakin hopealejeerinkiä, esim. hopea-kadmiumoksidia. Hopealejeeringit ovat kalliita aineita, ja mainittujen kosketinpäällysteiden kustannukset muodostavat huomattavan osan kontaktorin hinnasta. Sen tähden on toi- .1: vottavaa voida pienentää tarvittavaa hopeamäärää.

"·: Aiemmin on ehdotettu kontaktoreissa käytettäviksi erillisiä ·': liikkuvia pää- ja valokaarikoskettimia, joissa on erilliset jousijär jestelmät (katso esim. saksalaista kuulutus julkaisua 1 237 667 ja ranskalaista patenttijulkaisua 1 431 326). Tällaisessa rakenteessa päävirran sulkee ja katkaisee valo-kaarikosketin, kun taas pääkosketin pääosaksi johtaa virtaa kytketyssä asennossa. Eräs ehdotettujen, kaksoiskosketti-milla varustettujen kontaktorien epäkohta on kuitenkin se, että ne vaativat suhteellisen suuren ohjaustehon kytkentää varten. Tällaiset tunnetut kontaktorit on nimittäin varus-tettu kierukkajousityyppisillä katkaisujousilla, jotka on ' suunnattu magneettiankkurin liikkeen suuntaan. Nämä jouset on sovitettu vaikuttamaan suoraan magneettiankkuriin kiinnitettyyn kosketinjohtimeen magneetin vetovoimaa vastaan vaikuttavalla palautusvoimalla. Tällaisen kontaktorin 2 77746 kytkennän aikana katkaisujouset puristuvat kokoon, jolloin jousista tuleva vastavoima kasvaa magneetin ilmavälin pienetessä. Koska ohjausmagneetin on kytkennän loppuvaiheessa myös voitettava kosketinpainejousista tuleva vastavoima, on tällaisessa rakenteesssa käytettävä suhteellisen voimakasta oh-jausmagneettia. Tämä vaikuttaa epäedullisesti kontaktorin mittoihin, hintaan ja tehon kulutukseen.

On myös tunnettua esim. DE-kuulutusjulkaisusta 1 140 263 ja US-patenttijulkaisusta 3 873 952 sovittaa nämä palautusjouset tavanomaisella kosketinjärjestelmällä varustetussa kontakto-rissa siten, että jousista peräisin oleva palautusvoima pienenee kytkennän aikana.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on voida pienentää säh-kömagneettisesti ohjatussa sähkökytkimessä kosketinjärjestelmässä tarvittavaa hopeamäärää tarvitsematta samanaikaisesti suurentaa sähkökytkimen mittoja. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että kosketussilta käsittää liikkuvan pää-koskettimen ja liikkuvan valokaarikoskettimen, joihin vaikuttavat erilliset kosketuspainejouset, jotka muodostuvat saraa-akselisesti sovitetuista, halkaisijoiltaan erilaisista kierukka jousista, jotka on sovitettu suoraviivaisesti siirrettä-’ / vän kosketinjohtimen sisään.

Kun käytetään erillisiä liikkuvia pää- ja valokaarikosket-timia, joissa on erilliset jousijärjestelmät, jolloin valo-kaarikosketin sulkee ja katkaisee päävirran, kun taas pää-kosketin pääosaksi, esim. n. 95-prosenttisesti, johtaa y; virran kytketyssä asennossa, voivat valokaarikoskettimien kosketinpäällysteet muodostua hopeattomasta aineesta, esim. kuparikadmiumoksidista tai kupari-voifrämistä, ja ainoastaan pääkoskettimien tarvitsee olla varustettuja hopeapitoista ainetta olevilla kosketinpäällysteillä. Koska pääkosketimet sulkeutuvat ja avautuvat lähinnä valokaarettomasti, näiden koskettimien kuluminen on vähäistä, minkä vuoksi kosketinpäällysteet voivat olla suhteellisen pieniä. Tällai-

II

3 77746 sen kontaktorin kokonaishopeamäärää voidaan sen tähden pienentää oleellisesti. Käyttämällä lisäksi katkaisujousta, jolla on negatiivinen voimakarakteristiikka, voidaan huolimatta kaksinkertaisista kosketin- ja jousijärjestelmistä tulla toimeen yhdellä ohjausmagneetilla, jolla on verraten pienet mitat, tinkimättä varmaa, yhdessä vaiheessa tapahtuvaa kytkentää koskevasta vaatimuksesta. Tämä merkitsee pienempiä kustannuksia ja pienempää tehon kulutusta.

Keksintöä selitetään lähemmin oheisessa piirustuksessa esitettyyn suoritusesimerkkiin liittyen, jolloin kuvio 1 esittää etukuvana keksinnön mukaisesti toteutettua kontaktoria, kuvio 2 esittää leikkausta kontaktorin läpi kuvion 1 viivaa A-A pitkin, kuvio 3 esittää leikkausta kontaktorin läpi kuvion 2 viivaa B-B pitkin, ja kuvio 4 esittää leikkausta kontaktorin jalustan läpi kuvion 3 viivaa C-C pitkin.

Piirustuksessa esitetty kontaktori on kolminapainen, ja sen nimellisjännite on esim. 660 V. Kontaktorin nimellisvirta voi esim. olla alueella 40-800 A. Kontaktori on koottu pai-nevaletusta kevytmetallista tehdylle jalustalle 1. Jalusta kannattaa muovista tehtyä pidintä 2, jossa on liitoskiskot 3, 4 kontaktorin kytkemiseksi ulkopuoliseen päävirtapiiriin.

Kontaktorin kosketinlaitetta, joka piirustuksessa esitetään irtikytketyssä asennossa, ympäröi muovinen valokaarisuojus 5 (kuvio 2), joka on varustettu sammutuslevyillä 6. Koske-tinlaite käsittää kuhunkin napaan kaksi sähköisesti sarjaan kytkettyä katkaisukohtaa, jotka on kumpikin sovitettu omaan katkaisukammioonsa 7, 8, jotka on muodostettu valokaarisuo-jukseen.

Jokaisessa katkaisukohdassa on kiinteä kosketin 9 ja vastaavasti 10, jotka on kiinnitetty liitoskiskoon 3 ja vastaavas- 4 77746 ti 4. Kiinteät koskettimet on suljetussa kosketinasennossa yhdistetty toisiinsa kosketussillalla, joka käsittää liikkuvan pääkoskettimen 11 ja liikkuvan valokaarikoskettimen 12. Kosketussilta on kiinnitetty aukkoon 13 kosketinjohtimessa 14, joka on kytketty kontaktorin ohjausmagneetin ankkuriin 15. Ohjausmagneetin magneettisydantä ja käämiä merkitään numeroilla 16 ja vastaavasti 17. Ankkuriin 15 vaikuttaa neljä katkaisujousta 18 (kuviot 2-4). Kelan 17 ollessa virraton nämä jouset puristavat ankkurin 15 kuviossa 2 esitettyyn asentoon. Kosketussilta 11, 12 menee kosketinjohtimessa 14 aksiaalisesti liikkuvan U-muotoisen sangan 20 haarojen 19 välistä. Sangan haarojen 19 vapaat päät on yhdistetty tapilla 21. Tämän tapin ja liikkuvan valokaarikoskettimen 12 välissä on lehtijousi 22.

Sankaan 20 on sovitettu kaksi kosketuspainejousta 23, 24, jotka muodostuvat sama-akselisesti sovitetuista, halkaisijaltaan erilaisista kierukkajousista. Jousi 23, jolla on pienempi halkaisija, on kytketty liikkuvaan pääkoskettimeen 11 keskisesti sovitetun tapin 25 välityksellä, kun taas suurempi jousi 24 vaikuttaa liikkuvaan valokaarikoskettimeen 12 sangan 20, tapin 21 ja lehtijousen 22 kautta.

Liikkuva pääkosketin 11 voi sopivasti olla tehty esim. kuparista ja varustettu hopealejeerinkiä, esim. hopeakadmium-oksidia olevalla kosketinpäällysteellä 26 kummassakin päässä sähkökosketustoiminnan suorittamiseksi.

Liikkuva valokaarikosketin 12 voi sopivasti olla tehty esim.

. . teräksestä ja varustettu kummassakin päässä kosketinpäällys teellä 27, joka on hopeatonta kosketinainetta, esim. kupa-rikadmiumoksidia tai kupari-volfrämiä.

Kiinteät koskettimet 9, 10 voivat sopivasti olla tehtyjä kuparista ja kumpikin varustettu kahdella kosketinpäällysteellä 28, 29, jotka on sovitettu eri tasoihin. Kosketin-päällysteet 28 on sovitettu toimimaan yhdessä liikkuvan pääkoskettimen 11 kosketinpäällysteiden 26 kanssa, ja ne on ii 5 77746 tehty samasta hopealejeeringistä kuin nämä. Kiinteiden koskettamien muut kosketinpäällysteet 29 toimivat yhdessä va-lokaarikoskettimen 12 kosketinpäällysteiden 27 kanssa, ja ne on tehty samasta hopeattomasta aineesta kuin nämä. Kiinteät koskettimet 9, 10 on lisäksi varustettu valokaarisar-vella 30.

Katkaisujouset 18 (kuviot 2-4) muodostuvat kierukkajousista , jotka on kukin sovitettu omalle tukitapilleen 31, joka on suunnattu vinosti kosketinjohtimen 14 liikkeen suunnan suhteen. Tappi 31 on toisesta päästään ohjattu laakerointi-pesän 33 reiässä 32 ja toisesta päästään laakeroitu kiertyvästä palautustapin 34 laakerointikohtaan 35. Tukitappi 31 puristetaan laakerointikohtaa 35 vasten jousen 10 avulla, joka tukeutuu ilaakerointipesään 33 ja tappien 31 ja 34 välityksellä vaikuttaa kosketinjohtimeen 14 kosketinta avaa-vassa suunnassa. Kontaktorissa on kaksi palautusjousta 34, jotka on kumpikin sovitettu omalle puolelleen ohjausmagneet-tia 16, 17. Kumpaankin tällaiseen palautustappiin vaikuttaa kaksi V-muotoisesti sovitettua katkaisujousta 18 (kuvio 4), jotka on sovitettu tapin 34 vastakkaisille puolille.

Kun kontaktori kytketään, magneetin vetovoima kasvaa sitä mukaa kuin magneetin ilmaväli pienenee. Kytkennän ensimmäi-. . sen osan aikana magneettivoimaa vastaan vaikuttavat ainoas taan Katkaisujouset 18, joiden kulma-asento muuttuu palau-tusjousien 34 siirtyessä, jolloin magneettivoimaa vastaan vaikuttava jousivoiman komponentti pienenee. Liikkuva kos-ketmlaite kiihtyy tällöin nopeasti. Kytkennän loppuvaiheessa kokonaisvastavoima kasvaa hyppäyksittäin kahdessa vaiheessa, kun ensin tapahtuu valokaarikoskettimien 12 ja sen : : jälkeen pääkoskettimien 11 sulkeminen. Magneetin täytyy tällöin katkaisu jousista 18 tulevan vastavoiman lisäksi myös voittaa kosketinpainejousista 24 ja 23 tulevat vastavoimat. Koska tässä asennossa katkaisujousien vastavoima kuitenkin on pienempi kuin kontaktorin irtikytkentäasennos-sa, voidaan selviytyä pienemmällä magneetin vetovoimalla 6 77746 ja niin ollen pienemmällä kontaktorimagneetilla kuin tavanomaisessa jousisovitelmassa.

Kytkettäessä sulkeutuvat valokaarikosketuskohdat 27, 29 ennen pääkosketuskohtia 26, 28, kun taas katkaistaessa valo-kaarikosketinkohdat avautuvat pääkosketinkohtien jälkeen. Tällöin päästään siihen, että pääkoskettimet sulkeutuvat ja avautuvat lähinnä valokaarettomasti, jolloin näihin koskettimiin kohdistuva kuluminen on vähäistä. Kosketinpääl-lysteet 26, 28 voivat sen tähden olla pieniä, esim. pienemmät kuin kolmasosa valokaarikoskettimien kosketinpäällys-teiden 27, 29 tilavuudesta. Tarvittava hopeamäärä muodostuu niin ollen verraten pieneksi, minkä ansiosta kontaktorin kustannukset pienenevät huomattavasti.

Il

Claims (9)

1. Sähkömagneettisesti ohjattu sähkökytkin, jossa on kaksi välimatkan päähän toisistaan sovitettua, kiinteää kos-ketinta (9, 10) ja kiinteiden koskettimien yhdistämistä varten sovitettu kosketussilta (11, 12), ja ohjausmagneetti (16, 17), jonka ankkuri (15) sähkökytkintä käytettäessä suorittaa etenevän liikkeen ja on kytketty kosketussiltaan (11, 12) siten, että kosketussilta liikkuu samassa suunnassa kuin ankkuri kytkentä- ja katkaisuasennon välillä, jolloin sähkökytkin on varustettu ainakin yhdellä katkaisujousena toimivalla, pitkänomaisella painejousella (18), joka jatkuvasti vaikuttaa ankkuriin (15) magneetin vetovoimaa vastaan vaikuttavalla palautusvoimalla, jolloin katkaisujousi (18) on sovitettu siten, että sen pituusakseli on suunnattu vinosti ankkurin liikkeen suunnan suhteen, ja kiristetty kahden laakerointi-kohdan (33, 35) väliin, joista toinen (33) on kiinteä, kun taas toinen (35) on sovitettu sähkökytkintä käytettäessä siirtymään yhdessä ankkurin (15) kanssa samaan suuntaan kuin tämä, jolloin jousen (18) pituusakselin ja ankkurin (15) liikkeen suunnan välinen kulma muuttuu siten, että jousen palautusvoima pienenee magneetin ilmavälin pienetessä, tunnettu siitä, että kosketussilta käsittää liikkuvan pääkos-kettimen (11) ja liikkuvan valokaarikoskettimen (12), joihin vaikuttavat erilli-set kosketuspainejouset (23, 24), jotka muodostuvat sama-akselisesti sovitetuista, halkaisijoiltaan erilaisista kierukkajousista, jotka on sovitettu suoraviivaisesti siirrettävän kosketinjohtimen (14) sisään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että liikkuva valokaarikosketin (12) on pitempi kuin liikkuva pääkosketin (11) ja että nämä koskettimet (11, 12) on sovitettu yhdensuuntaisesti toistensa viereen, niin että valokaarikosketin (12) työntyy esiin pääkoskettimen (11) molempien päiden ulkopuolelle, ja ne on varustettu eri kosketus-ainetta olevilla kosketinpäällysteillä (26, 27), ja että kumpikin kiinteä kosketin (9, 10) on varustettu kahdella eri ta- 77746 8 soon sovitetulla kosketinpäällysteel1ä (28, 29), jotka ovat eri kosketusainetta, jotka vastaavat liikkuvien koskettimien (11, 12) kosketinpäällysteitä (26, 27).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että pääkoskettimen kosketinpäällysteen (26) tilavuus on pienempi kuin kolmasosa valokaarikoskettimen kosketi npääl lysteen (27) tilavuudesta ja että pääkoskettimen kosketinpäällyste (26) muodostuu hopea!ejeeringistä, kun taas valokaarikoskettimen kosketinpäällyste (27) edullisesti muodostuu hopeattomasta aineesta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että pienemmän halkaisijan omaava jousi (23) on kytketty liikkuvaan pääkoskettimeen (11) keskisesti sovitetulla tapilla (25), kun taas suuremman halkaisijan omaava jousi (24) on kytketty liikkuvaan valokaarikoskettimeen (12) kosketus-siltaa (11, 12) ympäröivän sangan (20) välityksellä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että katkaisujousi (18) muodostuu kierukkajousesta, joka on varustettu jousen (18) ympäröimällä tuk i tap111a (31), joka jousen kiinteässä 1aakerointikohdassa (33) kulkee ohjaus-laakeroinnissa (32) ja jousen siirreitävässä laakeroi nti kohdassa (35) on varustettu kiertolaakeroiηηΐ11 a, jolloin tuki-tappi (31) on sovitettu siten, että jousi (18) painaa sitä aksiaalisesti mainittua kiertolaakerointia (35) kohti.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sähkö-kytkin, tunnettu siitä, että jousen (18) siirrettävä laake-rointikohta (35) on sovitettu ankkurin (15) liikkeen suunnassa siirtyvästi sovitetulle palautustapi11 e (34).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että palau tus tappi i n (34 ) vaikuttaa kaksi tapin (34 ) vastakkaisilla puolilla sijaitsevaa, V-muotoisesti sovitettua katkaisujousta (18). Il 9 77746

7 77746

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että katkaisujouset (18) painavat palautustappia (34) magneetti ankkuriin kytkettyä kosketinjohdinta (14) kohti.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen sähkökytkin, tunnettu siitä, että kaksi palautustappia (34), joihin kumpaankin vaikuttaa kaksi katkaisujousta (18), on sovitettu kumpikin omalle puolelleen ohjausmagneettia (16, 17).