RU221747U1 - Контактор - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники. Контактор содержит электромагнит, который включает корпус (1) и размещенные в нем полюс (2), катушку (3) с обмоткой (4), возвратную пружину (5) и якорь (6). Контактор содержит также связанный с электромагнитом снабженный крышкой (7) контактный узел, состоящий из неподвижной части с неподвижными силовыми контактами (9) и подпружиненной подвижной части с подвижными силовыми контактами (10), электрически связанными между собой. Подвижная часть контактного узла содержит верхнее коромысло (12) и нижнее коромысло (13), выполненные каждое в виде П-образного профиля с двумя выступами. В крышке (7) выполнены направляющая с обеспечением возможности перемещения верхнего коромысла (12) по заданной траектории и углубления под соответствующие выступы коромысел (12), (13) с обеспечением возможности поворота коромысел (12) и (13) вокруг образованных углублениями и выступами осей вращения (15) и (16) соответственно. Нижнее коромысло (13) имеет С-образный отгиб (17), на котором установлен снабженный на своем основании кольцевым выступом (18) стакан (19). На верхнем коромысле (12) установлена снабженная на сопрягаемом с верхним коромыслом (13) торце кольцевым выступом (20) втулка (21), выполненная с обеспечением возможности продольного перемещения в полости стакана (19). Между кольцевыми выступами (18) и (20) стакана (19) и втулки (21) соответственно установлена пружина сжатия (22). Подвижные силовые контакты (10) снабжены каждый контактной пружиной (23) и размещены на верхнем коромысле (12). Якорь (6) посредством установленного в нем пальца (26) связан с нижним коромыслом (13). Конструкция контактора обеспечивает повышение его надежности и долговечности за счет уменьшения времени срабатывания. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться в устройствах коммутации силовых электрических цепей постоянного и переменного тока систем электрооборудования, в том числе в транспортных средствах.

Коммутационные устройства являются неотъемлемыми элементами силовой электротехники. Они во многом определяют основные рабочие параметры электрооборудования. Поэтому является актуальным создание контакторов, обладающих высокой надежностью и долговечностью.

Известен, например, контактор, содержащий корпус, сердечник с втягивающей катушкой, якорь, установленный в обойме, амортизаторы, расположенные между обоймой и поверхностью якоря, контактные траверсы, соединенные с обоймой общей осью, подвижные мостиковые контактные узлы, выполненные в виде контактных мостиков с серебросодержащими накладками, установленных на контактных траверсах, колодку с расположенными на ней неподвижными контактными узлами с серебросодержащими контактными накладками и возвратные пружины, при этом серебросодержащие контактные накладки выполнены со скосом контактной поверхности (RU 2170986 С1, 2001). Такой контактор обладает высокой коммутационной износостойкостью, исключается перерасход дорогостоящих материалов. Однако конструкция этого контактора не обеспечивает увеличение быстродействия срабатывания, поэтому он недостаточно надежен и долговечен.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является контактор, содержащий электромагнит, который включает корпус и размещенные в нем полюс, катушку с обмоткой, возвратную пружину и якорь, и связанный с электромагнитом снабженный крышкой контактный узел, состоящий из неподвижной части с неподвижными силовыми контактами и подпружиненной подвижной части с подвижными силовыми контактами, электрически связанными между собой (Контакторы одноцепевые, включающие ТКД501ДОД, ТКС101ДОД, ТКС201ДОД, ТКС401ДОД, ТКС601ДОД. Инструкция по эксплуатации, ООО «ИЦПК», 1972, с. 1-7) (см. https://izpk.ru/files/device-attach/kontaktoryi-tks-101.pdf). B этом контакторе неподвижная часть контактного узла включает панель с опрессованными в ней двумя силовыми винтами, два выводных винта, винт вспомогательного вывода и две неподвижные контактные шины. Подвижная часть контактного узла включает подвижную контактную шину и расположенную на штоке буферную пружину, сжатие которой регулируется шайбами.

В этом контакторе непосредственное крепление мостиковых силовых контактов к прямоходовой подвижной системе электромагнита требует большой тяговой силы от электромагнита, увеличение которой может быть достигнуто только значительным увеличением его размеров и массы. Кроме того, размыкание силовых контактов происходит в момент начала движения якоря электромагнита, а в первые миллисекунды движения электромагнит физически имеет малую тяговую силу и не может обеспечить минимального времени размыкания силовых контактов. Поэтому такой контактор не позволяет достичь малого времени размыкания силовых контактов, обеспечивающего минимальное время горения дуги. Время его срабатывания составляет до 15-35 мс. Это приводит к преждевременному нарушению целостности силовых контактов из-за дуговой эрозии и соответственно к снижению количества полноценных рабочих циклов размыкания/замыкания силовых контактов контактора. Поэтому такой контактор обладает недостаточными надежностью и долговечностью.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, состоит в создании контактора, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении надежности и долговечности контактора за счет уменьшения времени срабатывания.

Это достигается тем, что в контакторе, содержащем электромагнит, который включает корпус и размещенные в нем полюс, катушку с обмоткой, возвратную пружину и якорь, и связанный с электромагнитом снабженный крышкой контактный узел, состоящий из неподвижной части с неподвижными силовыми контактами и подпружиненной подвижной части с подвижными силовыми контактами, электрически связанными между собой, подвижная часть контактного узла содержит верхнее коромысло и нижнее коромысло, выполненные каждое в виде П-образного профиля с двумя выступами, в крышке выполнены направляющая с обеспечением возможности перемещения верхнего коромысла по заданной траектории и углубления под соответствующие выступы коромысел с обеспечением возможности поворота коромысел вокруг образованных углублениями и выступами осей вращения, нижнее коромысло имеет С-образный отгиб, на котором установлен снабженный на своем основании кольцевым выступом стакан, на верхнем коромысле установлена снабженная на сопрягаемом с верхним коромыслом торце кольцевым выступом втулка, выполненная с обеспечением возможности продольного перемещения в полости стакана, между кольцевыми выступами стакана и втулки установлена пружина сжатия, подвижные силовые контакты снабжены каждый контактной пружиной и размещены на верхнем коромысле, а якорь посредством установленного в нем пальца связан с нижним коромыслом.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков, представленной в формуле полезной модели, каждый признак которой необходим, а вместе они достаточны для решения указанной технической проблемы и для достижения указанного технического результата. Заявленный контактор представляет собой одно устройство, конструктивные элементы которого, характеризуемые соответствующими существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны (находятся в конструктивно-функциональном единстве). Их совместное использование привело к созданию нового устройства с указанным техническим результатом. Все конструктивные элементы устройства объединены в единую конструкцию и при его изготовлении соединяются между собой сборочными операциями на предприятии-изготовителе.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез контактора в его исходном положении, вид спереди. На фиг. 2 показан вертикальный разрез контактора в его исходном положении, вид сбоку. На фиг. 3 показан вертикальный разрез контактора в его рабочем положении, вид спереди. На фиг. 4 показан вертикальный разрез контактора в его рабочем положении, вид сбоку.

Контактор содержит электромагнит, который включает корпус 1 и размещенные в нем полюс 2, катушку 3 с обмоткой 4, возвратную пружину 5 и якорь 6. Корпус 1 может быть выполнен преимущественно цилиндрическим. Контактор содержит также снабженный крышкой 7 контактный узел. В крышке 7 выполнено отверстие, в котором установлена сопряженная с якорем 6 направляющая втулка 8. Контактный узел состоит из неподвижной части с неподвижными силовыми контактами 9 и подпружиненной подвижной части с подвижными силовыми контактами 10. Контактный узел содержит преимущественно два неподвижных 9 и два подвижных 10 контакта. Каждый из неподвижных силовых контактов 9 может быть установлен, например, посредством пайки на силовой шине 11, закрепленной, например, посредством заклепок на крышке 7. В качестве материала силовых контактов 9, 10 может быть использован, например, сплав на основе серебра СОМ8. Подвижная часть контактного узла содержит верхнее коромысло 12 и нижнее коромысло 13. Каждое из них выполнено в виде П-образного профиля с двумя выступами. В каждом коромысле 12, 13 выступы размещены симметрично с двух сторон коромысла 12, 13. В крышке 7 выполнена направляющая 14 с обеспечением возможности перемещения верхнего коромысла 12 по заданной траектории. В крышке 7 выполнены также углубления под соответствующие выступы коромысел 12, 13 с обеспечением возможности поворота верхнего коромысла 12 и нижнего коромысла 13 вокруг образованных этими углублениями и выступами осей вращения 15 и 16 соответственно. Нижнее коромысло 13 имеет С-образный отгиб 17, на котором установлен снабженный на своем основании кольцевым выступом 18 стакан 19. На верхнем коромысле 12 установлена снабженная на сопрягаемым с верхним коромыслом торце кольцевым выступом 20 втулка 21. Втулка 21 выполнена с обеспечением возможности продольного перемещения в полости стакана 19. Между кольцевыми выступами 18 и 20 стакана 19 и втулки 21 соответственно установлена пружина 22 сжатия. Подвижные силовые контакты 10 снабжены каждый контактной пружиной 23 и размещены на верхнем коромысле 12. Электрическая связь подвижных силовых контактов 10 между собой может быть выполнена, например, посредством изолированного от верхнего коромысла с помощью изолятора 24 контактного моста 25, к которому припаяны силовые контакты 10. Связь электромагнита с контактным узлом осуществлена за счет связи якоря 6 посредством установленного в нем пальца 26 с нижним коромыслом 13. Палец 26 может быть установлен, например, с помощью диэлектрической втулки 27 в выполненном в якоре 6 отверстии. Контактор может быть снабжен датчиком 28 тока на основе эффекта Холла, закрепленным на одной из силовых шин 11. Контактор может быть снабжен также вспомогательным узлом, включающим неподвижный 29 и подвижный 30 вспомогательные контакты и установленный в нижней части якоря 6 шток 31 с обеспечением возможности замыкания вспомогательных контактов 29, 30 при перемещении якоря 6 в крайнее нижнее положение. Контактор может содержать дополнительные вспомогательные неподвижный и подвижный контакты, аналогичные вспомогательным контактам 29, 30, размещенные внутри крышки 7 (на чертежах не показаны).

В исходном положении (фиг. 1, фиг. 2) контактор обесточен, якорь 6 находится в верхнем положении. При подаче электрического напряжения (фиг. 3, фиг. 4) на обмотку 4 электромагнита якорь 6 притягивается, возвратная пружина 5 сжимается. В контактном узле якорь 6 начинает тянуть нижнее коромысло 13, которое начинает поворачиваться в углублении 16 (ось вращения), что приводит в движение верхнее коромысло 12, которое начинает поворачиваться в оси вращения 15. Пружина 22 сжатия сжимается. Втулка 21 и стакан 19 обеспечивают устойчивость пружины 22 сжатия. При прохождении верхнего коромысла 12 через плоскость нижнего коромысла 13, за счет сжатия пружины 22 сжатия происходит резкий бросок вниз верхнего коромысла 12, обеспечивая высокое быстродействие замыкания силовой цепи. Силовые контакты 9 и 10 замыкаются. При прекращении подачи электрического напряжения на обмотку 4 электромагнита, возвратная пружина 5 начинает разжиматься, якорь 6 перемещается вверх и перемещает нижнее коромысло 13, которое сжимает пружину 22 сжатия и, проходя через плоскость верхнего коромысла 12, осуществляет резкий бросок вверх. При этом силовые контакты 9 и 10 размыкаются. До момента перехода нижнего коромысла 13 через плоскость верхнего коромысла 12 силовые контакты 9 и 10 остаются замкнуты. Такая конструкция обеспечивает повышенное быстродействие размыкания и замыкания за счет механизма «мгновенного действия», когда происходит исключительно быстрое переключение устройства из одного положения в другое. Кроме того, наличие двух рычагов в виде коромысел 12, 13 позволяет более эффективно использовать тяговое усилие электромагнита. Выполнение коромысел 12, 13 в виде П-образного профиля обеспечивает их необходимую жесткость и является наиболее оптимальным с точки зрения обеспечения работоспособности контактного узла. Закрепленный на одной из силовых шин 11 датчик 28 тока на основе эффекта Холла защищает контактор при скачкообразном повышении тока в коммутируемой цепи, при этом срабатывает микроконтроллер датчика 28 тока на основе эффекта Холла, после чего силовая цепь отключается и контактор возвращается в исходное положение. Вспомогательные контакты 29, 30 замыкаются/размыкаются одновременно с замыканием/размыканием силовых контактов 9, 10, что может использоваться для контроля срабатывания контактора.

Пример осуществления. Изготовлен опытный образец контактора в соответствии с описанием полезной модели. Номинальное напряжение в коммутируемой цепи и цепи управления составило 27 В. По результатам натурных испытаний значение времени срабатывания составило при включении 10 мс, а при отключении 9 мс.

Контактор, выполненный в соответствии с полезной моделью, обладает более высокими надежностью и долговечностью по сравнению с известными аналогичными за счет повышения быстродействия срабатывания. Уменьшение времени горения дуги обеспечивает длительное сохранение свойств материала силовых контактов 9, 10 и их механической целостности, что позволяет получить большее количество циклов надежного размыкания/замыкания. Контактор имеет небольшие габариты и удобен в монтаже.

Claims (1)

1. Контактор, содержащий электромагнит, который включает корпус и размещенные в нем полюс, катушку с обмоткой, возвратную пружину и якорь, и связанный с электромагнитом снабженный крышкой контактный узел, состоящий из неподвижной части с неподвижными силовыми контактами и подпружиненной подвижной части с подвижными силовыми контактами, электрически связанными между собой, отличающийся тем, что подвижная часть контактного узла содержит верхнее коромысло и нижнее коромысло, выполненные каждое в виде П-образного профиля с двумя выступами, в крышке выполнены направляющая с обеспечением возможности перемещения верхнего коромысла по заданной траектории и углубления под соответствующие выступы коромысел с обеспечением возможности поворота коромысел вокруг образованных углублениями и выступами осей вращения, нижнее коромысло имеет С-образный отгиб, на котором установлен снабженный на своем основании кольцевым выступом стакан, на верхнем коромысле установлена снабженная на сопрягаемом с верхним коромыслом торце кольцевым выступом втулка, выполненная с обеспечением возможности продольного перемещения в полости стакана, между кольцевыми выступами стакана и втулки установлена пружина сжатия, подвижные силовые контакты снабжены каждый контактной пружиной и размещены на верхнем коромысле, а якорь посредством установленного в нем пальца связан с нижним коромыслом.