RU193559U1

RU193559U1 - Контактное устройство с электродинамической компенсацией

Info

Publication number: RU193559U1
Application number: RU2019109959U
Authority: RU
Inventors: Николай Юрьевич Зайцев; Юрий Михайлович Зайцев; Николай Николаевич Николаев
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2019-11-05

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам и может быть использовано при конструировании контактных устройств с электродинамической компенсацией для автоматических выключателей, контакторов и других коммутационных электрических аппаратов.Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности функционирования контактного устройства с электродинамической компенсацией усилия отталкивания электрических контактов путем более полной компенсации электродинамического усилия отталкивания контактов, а также уменьшение линейных размеров контактного устройства с электродинамической компенсацией.Для достижения этого технического результата в контактном устройстве с электродинамической компенсацией, включающем подвижный контакт с контактной накладкой, и образующие П-образные токовые петли неподвижный и малоподвижный контакты, причем малоподвижный контакт шарнирно электрически соединён своим концом с Г-образным концом неподвижного контакта с образованием П-образной петли, а на другом его конце установлена контактная накладка, П-образные петли неподвижного контакта образованы П-образным расщепленным концом этого контакта и охватывают с двух сторон шарнирно соединенный с ними подпружиненный к подвижному контакту малоподвижный контакт, причем другой конец малоподвижного контакта с расположенной на нем контактной накладкой выполнен с образованием дополнительной П-образной токовой петли для формирования протекающего по ней противоположно направленного относительно токов в петле неподвижного контакта тока.При этом длина конца ветви П-образной петли малоподвижного контакта от вершины петли до оси симметрии токовой накладки может быть равной половине длины от оси шарнира до вершины токовой П-образной петли неподвижного контакта.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, электрическим аппаратам и может быть использовано при конструировании контактных устройств с электродинамической компенсацией для автоматических выключателей, контакторов и других коммутационных электрических аппаратов.

Известны контактные устройства с электродинамической компенсацией, работа которых основана на взаимодействии токов, проходящих по параллельным токоведущим элементам [1]. Так, устройство с одиночной токовой петлей содержит неподвижный контакт и подпружиненный малоподвижный контакт, расположенный параллельно неподвижному контакту и электрически соединенный одним концом посредством оси токопроводящего шарнира с неподвижным контактом, а другим концом посредством контактной накладки осуществляющий коммутацию электрической цепи [Справочник по расчету и конструированию контактных частей сильноточных электрических аппаратов / Н.М. Адоньев, В.В. Афанасьев, Л.Н. Карпенко, Ю.А. Филиппов. Под ред. Афанасьева В.В. - Л.: Энергоатомиздат, 1988, 384 с, рис. 7-10 а, б]. Условие компенсации усилия отталкивания электрических контактов достигается выбором длины малоподвижного контакта и геометрии взаимного расположения электродинамически взаимодействующих ветвей токовой петли, образованной подвижным контактом устройства и малоподвижным контактом. Достижение желаемого результата требует увеличения длины малоподвижного контакта, что приводит к увеличению габаритов контактного узла.

Наиболее близким к заявляемому является контактное устройство с электродинамической компенсацией, включающее малоподвижный контакт, неподвижный контакт, образующие две токовые П-образные петли, одна из которых образована П-образным изгибом неподвижного контакта, а другая - Г-образным изгибом конца неподвижного контакта и шарнирно электрически соединенным с ней концом малоподвижного контакта, причем, на другом конце малоподвижного контакта установлена контактная накладка для взаимодействия с накладкой на подвижном контакте (См. https://studref.com/493309/tehnika/ispolzovanie_elektrodinamicheskih_apparatah).

В коммутационных аппаратах при протекании электрического тока возникают силы отброса контактов. Размыкаемые малоподвижный и подвижный контакты стремятся оттолкнуться друг от друга, образуя при этом электрическую дугу, разрушающую контакты. Силы отброса необходимо скомпенсировать.

В однопетлевом контактном устройстве с электродинамической компенсацией, каким является вышеописанный аналог, между элементами токовых петель, под действием встречно направленных токов возникает электродинамическая сила, стремящаяся оттолкнуть малоподвижный контакт и прижать его к подвижному контакту. Эта сила компенсирует электродинамическую силу отброса контактов.

В прототипе заявляемой полезной модели, двухпетлевом контактном устройстве с электродинамической компенсацией, электродинамическая сила, компенсирующая силу отброса, значительно увеличивается, так как появляются силы отталкивания в одной токовой петле и силы притяжения в другой токовой петле, действующие на малоподвижный контакт. Между элементами петель под действием токов, направленных в одном направлении, возникает электродинамическая сила, стремящаяся притянуть малоподвижный контакт к неподвижному элементу. Сила прижатия малоподвижного контакта к подвижному контакту усиливается. Эта сила компенсирует электродинамическую силу отброса. Двухпетлевые контактные устройства с электродинамической компенсацией применяются в автоматических выключателях с высокой электродинамической стойкостью.

Известное решение позволяет существенно уменьшить длину активно электродинамически взаимодействующего во время работы устройства участка малоподвижного контакта и, таким образом, длину контактов, и тем самым уменьшить линейные размеры устройства и всего контактного узла.

Однако, на малоподвижный контакт с контактной накладкой действует составляющая электродинамической силы относительно оси вращения токопроводящего шарнира, ухудшающая условия функционирования контактного устройства, что является недостатком.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности функционирования, а также уменьшение линейных размеров контактного устройства с электродинамической компенсацией.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности и эффективности функционирования контактного устройства с электродинамической компенсацией усилия отталкивания электрических контактов путем более полной компенсации электродинамического усилия отталкивания контактов, а также уменьшение линейных размеров контактного устройства с электродинамической компенсацией.

Для достижения этого технического результата контактное устройство с электродинамической компенсацией, включающее подвижный контакт с контактной накладкой, и образующие П-образные токовые петли неподвижный и малоподвижный контакты, причем, малоподвижный контакт шарнирно электрически соединён своим концом с Г-образным концом неподвижного контакта с образованием П-образной петли, а на другом его конце установлена контактная накладка, отличающееся тем, что П-образные петли неподвижного контакта образованы П-образным расщепленным концом этого контакта и охватывают с двух сторон шарнирно соединенный с ними подпружиненный к подвижному контакту малоподвижный контакт, причем, другой конец малоподвижного контакта с расположенной на нем контактной накладкой выполнен с образованием дополнительной П-образной токовой петли для формирования протекающего по ней противоположно направленного относительно токов в петле неподвижного контакта тока.

При этом длина конца ветви П-образной петли малоподвижного контакта от вершины петли до оси симметрии токовой накладки может быть равной половине длины от оси шарнира до вершины токовой П-образной петли неподвижного контакта.

На рис. 1 изображено заявляемое устройство, на рис. 2 - вид сверху, на рис. 3 показано уравновешивание возникающих при работе устройства усилий.

Контактное устройство с электродинамической компенсацией включает подвижный контакт 1, неподвижный контакт 3 и малоподвижный контакт 8. На подвижном контакте установлена контактная накладка 2, П-образные токовые петли неподвижного контакта 3, включающие части: ветвь 4, разделенную на две части 4а и 4б П-образным расщеплением, ветвь 5, также разделенную П-образным расщеплением на две части 5а 5б, их вершины 12 - соответственно 12а и 12б. Г-образные концы токовых ветвей неподвижного контакта электрически соединены с помощью шарнира 6, ось которого выполнена из электропроводного материала, с концом подпружиненного пружиной 7 малоподвижного контакта 8, на другом конце которого установлена контактная накладка 9. При этом П-образные петли неподвижного контакта 3 с П-образным расщепленным концом этого контакта охватывают с двух сторон шарнирно соединенный с ними подпружиненный к подвижному контакту малоподвижный контакт 8. Другой конец малоподвижного контакта с расположенной на нем контактной накладкой выполнен в виде дополнительной П-образной токовой петли с вершиной 10, ветвями 8, 11 для формирования протекающего по ней противоположно направленного относительно токов в петле неподвижного контакта с частями 4а, 4б, 5а 5б тока.

При прохождении тока (путь тока показан пунктирными стрелками) по частям 4а, 4б, 5а 5б, 12а и 12б неподвижного контакта, через токопроводящий шарнир 6 по частям 8, 10, 11 малоподвижного контакта на подвижный контакт 1 и установленную на его конце контактную накладку 9, в замкнутых накладках 9, 2 электрических контактов возникает электродинамическое усилие отталкивания накладок контактов по направлению, показанному на рисунке стрелкой

.

, как показано это на рис. 1, 3 - это результирующее усилие сил, действующих на контактные накладки. направленное вдоль оси симметрии контактных накладок. Это усилие относительно оси токопроводящего шарнира 6 на расстоянии

от точки приложения силы

вдоль оси симметрии токовых накладок до оси токопроводящего шарнира 6 создает вращающий момент

, действующий на малоподвижный контакт по часовой стрелке и стремящийся разомкнуть замкнутые накладки контактов. При протекании электрического тока по частям 4а и 4б, а также расщепленным частям 5а 5б двух П-образных петлей неподвижного контакта на находящийся между ними малоподвижный контакт 8 со стороны расщепленных частей 4а, 4б действует притягивающее электродинамическое усилие, а со стороны расщепленных частей 5а 5б действует отталкивающее электродинамическое усилие. Эти усилия действуют в направлениях, при которых, складываясь, создают результирующее электродинамическое усилие компенсатора

. Результирующее усилие приложено к середине активно электродинамически взаимодействующего участка малоподвижного контакта, фактически на расстоянии

/2, где

- длина ветви 5а 5б неподвижного контакта от оси шарнира до вершин 12 его П-образных петель - 12а и 12б

При этом ввиду симметричного расположения малоподвижного контакта 8 относительно расщепленных частей 4а, 4б и 5а 5б неподвижного контакта 3, составляющие электродинамических усилий со стороны этих частей на малоподвижный контакт в направлении, параллельном оси вращения токопроводящего шарнира 6, взаимно компенсируются и их результирующая сила равна нулю, что создает благоприятные условия для функционирования контактного устройства.

Результирующее электродинамическое усилие в устройстве

приложено на расстоянии от оси шарнира

подпружиненного малоподвижного контакта 8 и создает относительно оси вращения токопроводящего шарнира 6 вращающий момент компенсатора

, действующий на подпружиненный малоподвижный контакт 8 против часовой стрелки и стремящееся сильнее прижимать замкнутые контакты (см. рисунок 3).

Таким образом, вращающие моменты от электродинамического усилия отталкивания контактов

и электродинамического усилия компаратора

направлены встречно и момент

ослабляет отталкивающее действие электродинамического усилия отталкивания контактов

. Причем чем длиннее конец П-образной петли с установленной на ней контактной накладкой малоподвижного контакта, тем меньше расстояние от осевой линии контактных накладок до оси токопроводящего шарнира L, на которое действует электродинамическая сила отталкивания контактов, и, соответственно, меньше момент от электродинамического усилия отталкивания контактов

, а компенсирующее действие в устройстве усиливается.

Условием наиболее полной компенсации электродинамического усилия отталкивания контактов является равенство моментов

, что будет наблюдаться при равенстве расстояния

от оси симметрии контактных накладок до оси токопроводящего шарнира L, равном половине расстояния от оси шарнира до вершин 12 П-образных петель неподвижного контакта (

). При этом создаются условия и для уменьшения габаритов устройства.

Таким образом, в заявляемом контактном устройстве условие компенсации электродинамического усилия отталкивания контактов будет выполняться при меньшей длине активно электродинамически взаимодействующего участка подпружиненного малоподвижного контакта, что способствует повышению эффективности и уменьшению линейных размеров компенсатора и всего контактного узла в целом.

Claims

1. Контактное устройство с электродинамической компенсацией, включающее подвижный контакт с контактной накладкой, и образующие П-образные токовые петли неподвижный и малоподвижный контакты, причем малоподвижный контакт шарнирно электрически соединён своим концом с Г-образным концом неподвижного контакта с образованием П-образной петли, а на другом его конце установлена контактная накладка, отличающееся тем, что П-образные петли неподвижного контакта образованы П-образным расщепленным концом этого контакта и охватывают с двух сторон шарнирно соединенный с ними подпружиненный к подвижному контакту малоподвижный контакт, причем другой конец малоподвижного контакта с расположенной на нем контактной накладкой выполнен с образованием дополнительной П-образной токовой петли для формирования протекающего по ней противоположно направленного относительно токов в петле неподвижного контакта тока.

2. Контактное устройство по п.1, отличающееся тем, что длина конца ветви П-образной петли малоподвижного контакта от вершины петли до оси симметрии токовой накладки равна половине длины от оси шарнира до вершины токовой П-образной петли неподвижного контакта.