Коммутационное устройство с улучшенным гашением электрической дуги, осуществляемым с использованием постоянных магнитов
Изобретение относится к области электротехники, а именно к коммутационному устройству, включающему устройство для выдувания электрической дуги на основе постоянных магнитов. Техническим результатом является увеличение размеров при обеспечении стабильного характера перемещения электрической дуги. Коммутационное устройство имеет контактную область, дуговыдувающее устройство содержит первую боковую полюсную пластину, вторую боковую полюсную пластину, центральную полюсную пластину, расположенную между ними, и по меньшей мере один первый постоянный магнит для создания выдувающего магнитного поля. Указанный по меньшей мере один первый постоянный магнит размещен и контактирует по меньшей мере с одной из полюсных пластин либо непосредственно, либо через магнитный проводник таким образом, что образуется первая область выдувающего магнитного поля между первой боковой полюсной пластиной и центральной полюсной пластиной, таким образом, что образуется вторая область выдувающего магнитного поля между второй боковой полюсной пластиной и центральной полюсной пластиной. Силовые линии магнитного поля первой области магнитного поля проходят противоположно силовым линиям магнитного поля второй области магнитного поля, и выдувающее поле дополнительно содержит переходную область, которая соединяет первую область магнитного поля и вторую область магнитного поля друг с другом. Силовые линии магнитного поля в переходной области проходят идентично в каждом случае, начиная от первой области магнитного поля и второй области магнитного поля по направлению к контактной области таким образом, что электрическая контактная дуга, возникающая в пределах переходной области при размыкании контактной области, отводится либо в первую область магнитного поля, либо во вторую область магнитного поля в зависимости от направления тока от контактной области и в обоих случаях выдувается в том же самом направлении из контактной области. Технический результат достигается за счет того, что дуговыдувающее устройство содержит по меньшей мере один второй постоянный магнит в качестве вспомогательного магнита, причем вспомогательный магнит (15) расположен в непосредственной близости от контактной области (7.1) таким образом, что по меньшей мере часть магнитного поля (17) вспомогательного магнита (15) усиливает выдувающее поле в переходной области. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
Настоящее изобретение относится к коммутационному устройству в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения.
Типичное коммутационное устройство содержит, по меньшей мере, контактную область и устройство для выдувания электрической дуги на основе постоянных магнитов, связанное с контактной областью. У дуговыдувающего устройства имеется первая боковая полюсная пластина, вторая боковая полюсная пластина, центральная пластина, расположенная между ними, и по меньшей мере первый постоянный магнит для создания выдувающего магнитного поля. Указанный по меньшей мере первый постоянный магнит размещен и контактирует по меньшей мере с одной из полюсных пластин либо непосредственно, либо через магнитный проводник таким образом, что образуется первая область магнитного поля выдувающего магнитного поля между первой боковой полюсной пластиной и центральной полюсной пластиной и таким образом, что образуется вторая область магнитного поля выдувающего магнитного поля между второй боковой полюсной пластиной и центральной полюсной пластиной, причем силовые линии магнитного поля первой области магнитного поля проходят противоположно силовым линиям магнитного поля второй области магнитного поля, и при этом выдувающее поле дополнительно имеет переходную область, которая соединяет первую область магнитного поля и вторую область магнитного поля друг с другом. Силовые линии магнитного поля в переходной области проходят идентично в каждом в случае, начиная с первой области магнитного поля и второй области магнитного поля по направлению к контактной области таким образом, что электрическая контактная дуга, возникающая в пределах переходной области при размыкании контактной области, отводится либо в первую область магнитного поля, либо во вторую область магнитного поля в зависимости от направления тока от контактной области и в обоих случаях выдувается в одном и том же направлении из контактной области.
Указанные три полюсных пластины ориентированы по существу параллельно по отношению к друг к другу. Как правило, используются два первых постоянных магнита, причем оба первых постоянных магнита имеют противоположную полярность по отношению друг к другу. Каждый из обоих первых постоянных магнитов соответствует либо одной из двух боковых полюсных пластин, или иначе они могут быть размещены на противоположных сторонах центральной полюсной пластины. Каждая из обеих боковых полюсных пластин, например, может быть соединена с центральной полюсной пластиной, например, через магнитный проводник или обратное замыкание. Вышеупомянутые первые постоянные магниты могут быть частью этого магнитного соединения или иным образом формировать самостоятельно соединительный элемент между боковой и центральной полюсными пластинами.
Коммутационное устройство в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения дает преимущество, состоящее в том, что обеспечивается возможность двунаправленной работы коммутационного устройства при том, что для этого требуется только одно единственное дугогасящее устройство. Электрическая контактная дуга, будучи отклоненной в первую или во вторую область магнитного поля, в зависимости от направления тока, всегда выдувается из контактной области в том же самом направлении, независимо от направления тока таким образом, что электрическая контактная дуга может быть погашена в одном и том же дугогасящем устройстве независимо от направления тока. Требуемое для этого дугогасящее устройство может иметь любое конструктивное исполнение, и оно не является предметом настоящей заявки. Оно может быть, например, обычной дугогасящей камерой с множеством керамических дугогасящих элементов или дугогасящих пластин. Поскольку выдувающее поле создается только за счет использования постоянных магнитов, то никакие гасящие катушки не требуются. Таким образом, типичные коммутационные устройства являются относительно компактными, легкими и, кроме того, являются еще и экономичными.
Типичное коммутационное устройство известно, например, из DE 102015000796 А1, ЕР 3048626 А1 и US 2012145675 А1.
Недостаток существующих типичных коммутационных устройств состоит в том, что надежная работа коммутационного устройства может быть обеспечена только до определенной коммутируемой мощности. С увеличением же коммутируемой мощности коммутационные устройства должны иметь соответствующие большие размеры. В этом случае становится все более трудным управлять электрической контактной дугой и направлять ее в соответствующую правильную область магнитного поля. Применение более мощных постоянных магнитов для создания выдувающего поля в принципе возможно, однако это существенно увеличивает производственные затраты.
Задача настоящего изобретения, в этой связи, состоит в том, чтобы усовершенствовать коммутационное устройство типичной конструкции таким образом, чтобы при соответствующих больших размерах коммутационного устройства мог быть обеспечен стабильный характер перемещения электрической дуги. При этом недорогое изготовление коммутационного устройства должно оставаться по-прежнему возможным.
Настоящее изобретение достигается посредством признаков независимого пункта 1 формулы изобретения. Соответственно, при помощи коммутационного устройства в соответствии с ограничительной частью независимого пункта 1 формулы изобретения задача настоящего изобретения решается, если дугогасящее устройство содержит по меньшей мере один второй постоянный магнит в качестве вспомогательного магнита, при этом вспомогательный магнит размещен в непосредственной близости от контактной области таким образом, что по меньшей мере часть магнитного поля вспомогательного магнита усиливает выдувающее поле в переходной области.
Решение в соответствии с настоящим изобретением позволяет достаточно экономичным образом обеспечить стабильный характер перемещения электрической дуги при соответствующих больших размерах коммутационного устройства.
Следует обратить внимание на то, что вспомогательный магнит выполняет функцию отличную от таковой первого (первых) постоянного магнита (магнитов). Первый (первые) постоянный магнит (магниты) соответствует (соответствуют) по меньшей мере одной из трех полюсных пластин и, таким образом, находится (находятся) либо непосредственно, либо через соответствующее магнитное замыкание в магнитном соединении с соответствующей полюсной пластиной. Что касается вспомогательного магнита, то все обстоит иначе, согласно п.1 формулы изобретения. Вспомогательный магнит не находится в непосредственном контакте ни с одной из этих трех полюсных пластин, а также не соединяется с полюсными пластинами через соответствующий магнитный проводник. Функция вспомогательного магнита заключается в том, чтобы вызывать усиление магнитного поля только в переходной области выдувающего магнитного поля. Это усиление магнитного поля ограничивается переходной областью и не имеет отношение к первой или второй области магнитного поля.
Предпочтительные варианты исполнения настоящего изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения настоящего изобретения, вспомогательный магнит расположен таким образом, что он по отношению к плоскости симметрии дуговыдувающего устройства, задаваемой плоскостью, проходящей через центральную полюсной пластину, является плоскостно-симметричным. Таким образом, в переходной области создается симметричное усиление магнитного поля. Поскольку вспомогательный магнит расположен, так сказать, по центру, в частности по отношению к контактной области и дугогасящему устройству, усиление происходит в наиболее критической области, то есть там, где формируется электрическая дуга.
В данном случае особенно предпочтительно, чтобы направление намагниченности вспомогательного магнита включало в себя прямой угол как по отношению к силовым линиям магнитного поля первой области магнитного поля, так и к силовым линиям магнитного поля второй области магнитного поля.
В наиболее простом случае используется только один единственный вспомогательный магнит. Однако также может быть размещено множество вспомогательных магнитов таким образом, что каждый из них усиливает один участок переходной области выдувающего магнитного поля.
Недорогое изготовление коммутационного устройства в соответствии с настоящим изобретением достигается, если для вспомогательного магнита могут быть использованы стандартные компоненты. Предпочтительно, чтобы постоянные магниты имели кубическую или цилиндрическую форму, однако в соответствии с другим вариантом исполнения настоящего изобретения вспомогательный магнит может также представлять собой кольцевой сегмент и быть радиально намагниченным. В данном варианте исполнения изобретения усиление выдувающего магнитного поля возможно на относительно большом участке переходной области при использовании одного единственного вспомогательного магнита. В принципе вспомогательный магнит может также же быть выполнен таким образом, что он усиливает выдувающее магнитное поле во всей переходной области. В этом случае вспомогательный магнит является кольцевым сегментом, охватывающим 180°.
В соответствии с другим, особенно предпочтительным, вариантом исполнения настоящего изобретения имеются два вспомогательных магнита, причем оба вспомогательных магнита расположены симметрично по отношению друг к другу относительно плоскости симметрии дугогасящего устройства, задаваемой плоскостью, проходящей через центральную полюсную пластину. В данном варианте исполнения изобретения относительно большой участок магнитного поля в переходной области может быть усилен посредством использования экономичных стандартных постоянных магнитов.
В особенно предпочтительном исполнении направление намагниченности каждого из этих двух вспомогательных магнитов составляет угол по отношению к плоскости симметрии, величина которого больше 0° и меньше 90°. Еще более предпочтительно, чтобы величина этого угла находилась в диапазоне между 5° и 45°. Особенно предпочтительно, чтобы величина угла находилась в диапазоне между 5° и 30°.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом исполнения настоящего изобретения, контактная область включает в себя первый контакт и второй контакт, где первый и второй контакты могут входить в контакт друг с другом при приведении в действие коммутационного устройства, и вспомогательный магнит размещен на той стороне первого или второго контакта, которая обращена в сторону от соответствующего другого контакта. В данном варианте исполнения изобретения вспомогательный магнит может быть расположен таким образом, что часть его магнитного поля усиливает выдувающее поле в переходной области, в то время как оставшаяся часть магнитного поля вспомогательного магнита не оказывает отрицательного влияния на выдувающее поле. Указанные контакты предпочтительно состоят из немагнитного металла, предпочтительно из меди. Они, таким образом, вообще не оказывают никакого влияния на магнитное поле вспомогательного магнита.
В соответствии с другим вариантом исполнения настоящего изобретения, вспомогательный магнит может быть легко прикреплен к соответствующему контакту. Например, вспомогательный магнит может быть прикреплен к соответствующему контакту посредством клеевого или резьбового соединения. В особенно предпочтительном исполнении, вспомогательный магнит закреплен, однако, в соответствующем углублении корпуса коммутационного устройства. Корпус может состоять, например, из пластмассы.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом исполнения настоящего изобретения, вспомогательный магнит является редкоземельным магнитом.
Примеры исполнения настоящего изобретения будут проиллюстрированы более детально ниже со ссылкой на чертежи. На чертежах:
На ФИГ. 1 показан вид в косоугольной проекции коммутационного устройства в соответствии с настоящим изобретением,
На ФИГ. 2 показано коммутационное устройство, в соответствии с настоящим изобретением, показанное на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии II разреза, указанной на ФИГ. 1 (вид сбоку в разрезе),
На ФИГ. 3 показано коммутационное устройство, в соответствии с настоящим изобретением, показанное на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии III разреза, указанной на ФИГ. 1 (продольное сечение),
На ФИГ. 4 показано коммутационное устройство, в соответствии с настоящим изобретением, показанное на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии IV разреза, указанной на ФИГ. 1 (вид сверху в разрезе),
На ФИГ. 5 показан детальный вид первой контактной области коммутационного устройства, показанного на ФИГ. 2, в соответствии с настоящим изобретением, где представлен вспомогательный магнит в соответствии с настоящим изобретением в соответствии с первым приведенным в качестве примера вариантом исполнения изобретения,
На ФИГ. 6 показан виду сверху неподвижного контакта контактной области, показанной детально на ФИГ. 5,
На ФИГ. 7 показан вид сбоку, соответствующий виду сверху, показанному на ФИГ. 6,
На ФИГ. 8 показана модификация вида, показанного на ФИГ. 7, где вспомогательный магнит закреплен в углублении корпуса коммутационного устройства,
На ФИГ. 9 показан виду сверху неподвижного контакта, сходный в видом, показанным на ФИГ. 6, в соответствии со вторым примером исполнения настоящего изобретения, и
На ФИГ. 10 показан вид сверху неподвижного контакта, сходный с видами, показанными на ФИГ. 6 и ФИГ. 9, в соответствии с третьим примером исполнения настоящего изобретения.
В нижеследующих исполнениях одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций. Если чертеж содержит номера ссылочных позиций, которые не объяснены подробно в приложенном описании чертежей, в таком случае сделана ссылка на предшествующее или нижеследующее описание чертежей.
На ФИГ. 1 показан вид в косоугольной проекции коммутационного устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением. Коммутационное устройство представляет собой однополюсный контактор. На ФИГ. 2 показан коммутатор в соответствии с настоящим изобретением, показанный на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии II разреза, указанной на ФИГ. 1. На ФИГ. 3 показано коммутационное устройство в соответствии с настоящим изобретением, показанное на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии III разреза, указанной на ФИГ. 1. На ФИГ. 4 показан коммутационное устройство в соответствии с настоящим изобретением, показанное на ФИГ. 1, в разрезе, проходящем по линии IV разреза, указанной на ФИГ. 1.
У контактора 1 имеется два неподвижных контакта 7.1 и 7.2, каждый из которых образует электрическое соединение с соответствующими внешними контактами 8.1, 8.2. Оба неподвижных контакта 7.1 и 7.2 могут соединяться друг с другом посредством контактной перемычки 10, образуя тем самым электропроводное соединение. Контактная перемычка 10 приводится в движение посредством якоря электромагнитного привода 19 и содержит два подвижных контакта 9.1, 9.2. При замыкании контактов первый подвижный контакт 9.1 упирается в первый неподвижный контакт 7.1. Второй подвижный контакт 9.2 входит в контакт со вторым неподвижным контактом 7.2. Станина 20 коммутационного устройства, к которой крепится электромагнитный привод, обозначена на чертежах ссылочной позицией 20.
При размыкании контактов образуется по одной электрической контактной дуге между первым неподвижным контактом 7.1 и первым подвижным контактом 9.1 и между вторым неподвижным контактом 7.2 и вторым подвижным контактом 9.2.
Для защиты коммутационного устройства от повреждения вследствие формирования электрических контактных дуг последние должны быть отведены от зоны контакта и погашены. В дальнейшем образование контактной пары между первым неподвижным контактом 7.1 и первым подвижным контактом 9.1 будет обозначено как первая контактная область. Образование контактной пары между вторым контактом 7.2 и вторым подвижным контактом 9.2 будет обозначено как вторая контактная область. Коммутационное устройство включает в себя дуговыдувающее устройство для каждой из этих двух контактных областей для выдувания электрической контактной дуги из контактной области. Каждое из этих двух средств выдувания электрической дуги соответствует одному из дугогасящих устройств 5.1 или 5.2, соответственно. Эти два дугогасящих устройства 5.1 и 5.2 расположены на противоположных сторонах корпуса. Первое дугогасящее устройство 5.1 соответствует первой контактной области 7.1/9.1. Второе дугогасящее устройство 5.2 соответствует второй контактной области 7.2/9.2. Кроме того, в верхней части корпуса расположено третье дугогасящее устройство 5.3, которое соответствует как первой, так и второй контактным областям. Посредством третьего дугогасящего устройства потенциальная возможность гашения при необходимости может быть увеличена. Части корпуса, расположенные между дугогасящими устройствами, могут быть защищены от электрической дуги посредством соответствующих медных пластин 32. У каждого из трех дугогасящих устройств 5.1, 5.2 и 5.3 имеется множество гасящих элементов, которые размещены чередующимся образом друг за другом в ряд. Гасящие элементы изготовлены из керамики. Альтернативно они могут быть также выполнены как гасящие пластины.
Далее будет пояснена конструкция дуговыдувающего устройства для первой контактной области, состоящей из первого неподвижного контакта 7.1 и первого подвижного контакта 9.1. Пояснение может быть осуществлено главным образом со ссылкой только на одну ФИГ. 4. Выдувающее поле, создаваемое посредством дуговыдувающего устройства, создается исключительно посредством использования постоянных магнитов в коммутационном устройстве в соответствии с настоящим изобретением. Никакие дуговыдувающие катушки с электроприводом не требуются. Два постоянных магнита 2.1 и 2.2, показанные на ФИГ. 4, образуют первые постоянные магниты в соответствии с формулой изобретения. Они расположены между первой контактной областью и дугогасящим устройством 5.1, соответствующем первой контактной области. Первый постоянный магнит 2.1 находится в непосредственном контакте с первой боковой полюсной пластиной 6.1, расположенной в области боковой стенки корпуса коммутатора, показанного на ФИГ. 1. Второй постоянный магнит 2.2 находится также же в непосредственном контакте со второй боковой полюсной пластиной 6.2, которая расположена в области противоположной стороны корпуса и показана на ФИГ. 1. Между двумя боковыми полюсными пластинами 6.1 и 6.2 имеется центральная полюсная пластина 6.3, протягивающаяся параллельно двум боковым полюсным пластинам 6.1, 6.2, которая представлена на ФИГ. 4. Между каждым из указанных двух постоянных магнитов и центральной полюсной пластиной 6.3 возникает магнитное замыкание. Как магнитной замыкание, так и постоянные магниты имеют цилиндрическую конфигурацию.
Два постоянных магнита 2.1 и 2.2 имеют противоположную полярность. Северный полюс расположен снаружи каждой первой полюсной пластины 6.1 и второй полюсной пластины 6.2, соответственно. Общий Южный полюс расположен в области центральной полюсной пластины 6.3. Противоположная полярность заставляет магнитное поле, которое образуется между второй боковой полюсной пластиной 6.2 (справа) и центральной полюсной пластиной 6.3, ориентироваться противоположно магнитному полю, которое образуется между первой полюсной пластиной 6.1 (слева) и центральной полюсной пластиной 6.3. Все происходящее также же является очевидным из силовых линий 23 магнитного поля изображенных на ФИГ. 4.
Полюсные пластины образуют два канала между ними, каждый из которых, начинаясь в первой контактной области, заканчивается в дугогасящем устройстве 5.1. При этом первый канал 4.1 образуется между первой боковой полюсной пластиной 6.1 и центральной полюсной пластиной 6.3. Между второй боковой полюсной пластиной 6.2 и центральной полюсной пластиной 6.3 образуется второй канал 4.2. В эти два канала вклинивается одно из двух магнитных полей противоположной полярности, каждое из которых направлено поперечно к продольной протяженности указанных каналов. Две боковые полюсные пластины 6.1, 6.2 протягиваются сбоку рядом с контактной областью, а центральная полюсная пластина 6.3 является несколько более короткой и заканчивается перед контактной областью. В результате образуется переходная область выдувающего магнитного поля в контактной области. Приблизительно в центре неподвижного контакта 7.1 или подвижного контакт 9.1, соответственно, силовые линии магнитного поля простираются перпендикулярно силовым линиям магнитного поля двух магнитных полей в каналах 4.1 и 4.2. В переходной области силовые линии магнитного поля квази рассеиваются в пределах угла 180°. Направление магнитного поля в канале 4.1, таким образом, изменяется в переходной области в противоположную сторону до тех пор, пока оно наконец не будет соответствовать направлению магнитного поля в канале 4.2.
Таким образом, если первый внешний контакт 8.1 соединен с положительной клеммой источника напряжения, при размыкании контактов образуется электрическая контактная дуга 3.1 в первой контактной области, и она вначале отклоняется вправо посредством выдувающего магнитного поля, изображенного на ФИГ. 4 (на ФИГ. 4 электрическая контактная дуга расположена под плоскостью проекции), и затем поступает в канал 4.2 между второй боковой полюсной пластиной 6.2 и центральной полюсной пластиной 6.3. Направление движения электрической контактной дуги 3.1 для этого случая проиллюстрировано стрелкой 24. Если первый внешний контакт 8.1 соединен с отрицательной клеммой источника напряжения, электрическая контактная дуга вначале отклоняется влево в противоположном направлении. Затем она поступает в левый канал 4.1 между первой боковой полюсной пластиной 6.1 и центральной полюсной пластиной 6.3 по траектории, проиллюстрированной стрелкой 25. В обоих случаях электрическая контактная дуга в последующем направляется в дугогасящее устройство 5.1 посредством выдувающего магнитного поля. Центральная полюсная пластина 6.3 несколько короче, чем две боковые полюсные пластины 6.1, 6.2 также на противоположном конце, обращенном к дугогасящему устройству 5.1. Вследствие этого выдувающее магнитное поле также имеет переходную область на небольшом расстоянии перед дугогасящем устройством 5.1, которое отводит электрическую контактную дугу в центр дугогасящего устройства 5.1. Таким образом, может обеспечиваться компактность дугогасящего устройства 5.1.
Во второй контактной области, которую образуют второй неподвижный контакт 7.2 и второй подвижный контакт 9.2, также имеется дуговыдувающее устройство, который сконструирован идентично дуговыдувающему устройству в первой контактной области. Две электрические контактные дуги 3.1 и 3.2, образующиеся в контактных областях 7.1/9.1 и 7.2/9.2, согласно изображению, представленному на ФИГ. 4, в зависимости от направления тока вначале отклоняются обе либо вправо или влево, а затем выдуваются в соответствующее дугогасящее устройство 5.1 или 5.2, и после этого также выдуваются в третье дугогасящее устройство 5.3. В зависимости от направления тока электрические контактные дуги 3.1 и 3.2, таким образом, направляются в дугогасящие устройства либо через каналы 4.1 или, как показано на ФИГ. 2, через каналы 4.2.
Из ФИГ. 2 можно видеть, что различные так называемые защитные экраны от электрической дуги используются, с одной стороны, чтобы направлять электрическую контактную дугу и, с другой стороны, чтобы рассеивать на пути в дугогасящие устройства. Первый неподвижный контакт 7.1 соответствует первому защитному экрану 11 от электрической дуги, а второй неподвижный контакт 7.2 соответствует второму защитному экрану 12 от электрической дуги. Первый защитный экран 11 от электрической дуги и второй защитный экран 12 от электрической дуги протягиваются между соответствующими неподвижными контактами 7.1 и 7.2 и соответствующими дугогасящими устройствами 5.1 или 5.2, соответственно. Каждый из них соединяет неподвижный контакт 7.1 или 7.2 с соответствующим внешним контактом 8.1 или 8.2, соответственно. Первый защитный экран 11 от электрической дуги и второй защитный экран 12 от электрической дуги расположены под соответствующей центральной полюсной пластиной 6.3 и проходят по ширине как через первый канал 4.1, так и через параллельный второй канал 4.2 соответствующего дуговыдувающего устройства. Кроме того, имеется третий защитный экран 13 от электрической дуги и четвертый защитный экран 14 от электрической дуги. Третий защитный экран 13 от электрической дуги и четвертый защитный экран 14 от электрической дуги каждый протягивается в виде дуги от первого подвижного контакта 9.1 ко второму подвижному контакту 9.2, таким образом, что третий защитный экран 13 от электрической дуги и четвертый защитный экран 14 от электрической дуги каждый из них образуют почти замкнутый контур вместе с контактной перемычкой 10. Как показано на ФИГ. 2, каждая из центральных полюсных пластин 6.3 первого и второго дуговыдувающего устройств расположена между третьим защитным экраном 13 от электрической дуги и четвертым защитным экраном 14 от электрической дуги. Третий защитный экран 13 от электрической дуги расположен, как показано на ФИГ. 2, позади двух центральных полюсных пластин 6.3 и в связи с этим показан пунктирной линией на данной иллюстрации.
Концы третьего защитного экрана 13 от электрической дуги и четвертого защитного экрана 14 от электрической дуги каждый из них расположен на небольшом расстоянии от концов контактной перемычки 10 таким образом, что контактную перемычку 10 можно перемещать относительно третьего и четвертого защитных экранов от электрической дуги. Точка основания электрической контактной дуги перескакивает с контактной перемычки на третий или четвертый защитный экран от электрической дуги, соответственно, если электрическая контактная дуга выдувается из контактной области. Углы контактной перемычки являются предпочтительно закругленными, чтобы увеличить срок службы.
Первый выдувающий магнит 2.1 первого дуговыдувающего устройства и первый выдувающий магнит 2.1 второго дуговыдувающего устройства расположены в пределах контура, образуемого третьим защитным экраном 13 от электрической дуги и контактной перемычкой 10, причем второй выдувающий магнит 2.2 первого дуговыдувающего устройства и второй выдувающий магнит 2.2 второго дуговыдувающего устройства расположены в пределах контура, образуемого четвертым защитным экраном 14 от электрической дуги и контактной перемычкой 10. Таким образом, простым способом выдувающие магниты экранированы от электрической дуги. Защитное покрытие выдувающих магнитов из керамики или т.п.не требуется.
Как можно видеть из ФИГ. 2, контактная перемычка 10 с двумя подвижными контактами 9.1 и 9.2 расположена выше двух неподвижных контактов 7.1 и 7.2. Электромагнитный привод 19 расположен ниже этих двух контактных областей. Это имеет преимущество, состоящее в том, что верхняя часть корпуса может быть полностью извлечена для технического обслуживания, обеспечивая возможность свободного доступа к контактам. Крепление верхних частей корпуса осуществляется посредством фиксатора 26, показанного на ФИГ. 1.
Центральные полюсные пластины 6.3 первого и второго дуговыдувающих устройств имеют электроизоляционное покрытие. Контактная перемычка 10 размещена на контактодержателе 27, выполненном из электроизоляционного материала. Как показано на ФИГ. 3, контактодержатель 27 расположен между первой контактной областью и второй контактной областью по внутренней ширине корпуса коммутационного устройства. Контактодержатель погружен в соответствующие углубления корпуса на обеих его сторонах таким образом, что образуется барьер лабиринтого типа для плазмы, создаваемой электрической дугой. Кроме того, под контактодержателем 27 размещен гофрированный элемент 28, предотвращающий замыкание на землю, которое в противном случае будет иметь место вследствие образования плазмы электрической дугой при дуговом пробое на коромысло привода коммутационного устройства при прохождении соответственно больших нагрузок.
На данном этапе следует отметить, что в дополнение к двум продемонстрированным расположениям полюсных пластин, каждое из которых образует пару с одним из двух дугогасящих устройств 5.1 и 5.2 и каждое из которых состоит из полюсных пластин 6.1, 6.2 и 6.3, преимущественно может быть использовано по меньшей мере одно дополнительное расположение полюсных пластин, которое соответствует третьему дугогасящему устройству 5.3 и может дополнительно также соответствовать областям двух боковых дугогасящих устройств 5.1 и 5.2. Полюсные пластины указанного дополнительного расположения полюсных пластин предпочтительно протягиваются почти на полную длину третьего дугогасящего устройства 5.3. Полюсные пластины 6.1, 6.2 и 6.3 в данном варианте исполнения изобретения несколько короче или заканчиваются несколько ниже третьего дугогасящего устройства. Выталкивающие магниты дополнительного расположения полюсных пластин могут быть расположены по центру в области третьего дугогасящего устройства.
На ФИГ. 5 показан детальный вид первой контактной области, показанной на ФИГ. 2, коммутатора в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на изображении, в непосредственной близости от контактной области размещен вспомогательный магнит 15, используемый в соответствии с настоящим изобретением, который усиливает выдувающее магнитное поле в переходной области. Вспомогательный магнит 15 расположен на нижней стороне неподвижного контакта 7.1 и обращен в сторону от подвижного контакта 9.1. Силовые линии магнитного поля, создаваемого вспомогательным магнитом, обозначены ссылочной позицией 17. Как следует из иллюстрации, представленной на ФИГ. 5 и в особенности из иллюстрации, представленной на ФИГ. 7, только верхняя часть магнитного поля на самом деле является действительно значимой, поскольку только эта часть магнитного поля оказывает влияние на электрическую контактную дугу 3.1, возникающую в первой контактной области 7.1/9.1.
Как показано на ФИГ. 6, вспомогательный магнит 15 расположен таким образом, что он является плоскостно-симметричным по отношению к плоскости 16 симметрии дуговыдувающего устройства, задаваемой плоскостью, проходящей через центральную полюсную пластину 6.3. Направление намагниченности вспомогательного магнита 15 включает в себя прямой угол по отношению к силовым линиям магнитного поля первой области 4.1 магнитного поля и к силовым линиям магнитного поля второй области 4.2 магнитного поля.
Вспомогательный магнит 15 может быть прикреплен к неподвижному контакту 7.1/11. Например, возможно клеевое или резьбовое соединение. На ФИГ. 8 показана модификация, в которой вспомогательный магнит 15 размещен и закреплен простым способом в углублении 21 корпуса 18 коммутационного устройства в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 9 показан второй пример исполнения изобретения, в котором используются два вспомогательных магнита 15 для одной контактной области. Эти два вспомогательных магнита расположены симметрично по отношению к плоскости 16 симметрии дуговыдувающего устройства. Направление намагниченности этих двух вспомогательных магнитов 15 включает в себя угол α по отношению к плоскости 16 симметрии, который составляет приблизительно 20°.
Вспомогательные магниты, показанные на ФИГ. 5-9, могут быть выполнены в виде постоянных магнитов, имеющих простую кубическую или цилиндрическую форму, предпочтительно являющихся редкоземельными магнитами. На ФИГ. 10, напротив, показан другой пример исполнения, в котором вспомогательный магнит 15 представляет собой кольцевой сегмент и является радиально намагниченным. В этом примере исполнения переходная область выдувающего поля может быть усилена на относительно широком участке посредством одного единственного вспомогательного магнита. Вспомогательный магнит 15 в соответствии с примером исполнения, показанном на ФИГ. 10, однако, является более сложным и, в связи с этим, более дорогостоящим в изготовлении, чем стандартные магниты, используемые в примерах исполнения, показанных на ФИГ. 5-9.
1. Коммутационное устройство (1), содержащее по меньшей мере контактную область и дуговыдувающее устройство для выдувания электрической дуги на основе постоянных магнитов, связанное с контактной областью,
причем дуговыдувающее устройство содержит первую боковую полюсную пластину (6.1), вторую боковую полюсную пластину (6.2), центральную полюсную пластину (6.3), расположенную между ними, и по меньшей мере один первый постоянный магнит (2.1, 2.2) для создания выдувающего магнитного поля,
причем указанный по меньшей мере один первый постоянный магнит (2.1, 2.2) размещен и контактирует по меньшей мере с одной из полюсных пластин (6.1, 6.2, 6.3) либо непосредственно, либо через магнитный проводник таким образом, что образована первая область выдувающего магнитного поля между первой боковой полюсной пластиной (6.1) и центральной полюсной пластиной (6.3), и таким образом, что образована вторая область выдувающего магнитного поля между второй боковой полюсной пластиной (6.2) и центральной полюсной пластиной (6.3),
причем силовые линии (23) магнитного поля первой области магнитного поля проходят противоположно силовым линиям (23) магнитного поля второй области магнитного поля, выдувающее поле дополнительно имеет переходную область, которая соединяет первую область магнитного поля и вторую область магнитного поля друг с другом,
силовые линии (23) магнитного поля в переходной области проходят идентично в каждом случае, начиная от первой области магнитного поля и второй области магнитного поля, по направлению к контактной области таким образом, что электрическая контактная дуга (3.1, 3.2), возникающая в пределах переходной области при размыкании контактной области, отводится либо в первую область магнитного поля, либо во вторую область магнитного поля в зависимости от направления тока от контактной области и в обоих случаях выдувается в одном и том же направлении из контактной области,
отличающееся тем, что
дуговыдувающее устройство содержит по меньшей мере один второй постоянный магнит в качестве вспомогательного магнита (15),
причем вспомогательный магнит (15) расположен в непосредственной близости от контактной области таким образом, что по меньшей мере часть магнитного поля вспомогательного магнита (15) усиливает выдувающее поле в переходной области.
2. Коммутационное устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что вспомогательный магнит (15) расположен таким образом, что он является плоскостно-симметричным по отношению к плоскости (16) симметрии дуговыдувающего устройства, задаваемой плоскостью, проходящей через центральную полюсную пластину (6.3).
3. Коммутационное устройство (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что направление намагниченности вспомогательного магнита (15) включает в себя прямой угол как по отношению к силовым линиям магнитного поля первой области магнитного поля, так и к силовым линиям магнитного поля второй области магнитного поля.
4. Коммутационное устройство (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что вспомогательный магнит (15) представляет собой кольцевой сегмент и является радиально намагниченным.
5. Коммутационное устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрены два вспомогательных магнита (15), причем оба вспомогательных магнита (15) расположены симметрично по отношению друг к другу относительно плоскости (16) симметрии дуговыдувающего устройства, задаваемой плоскостью, проходящей через центральную полюсную пластину (6.3).
6. Коммутационное устройство (1) по п. 5, отличающееся тем, что направление намагниченности каждого из обоих вспомогательных магнитов (15) составляет угол α по отношению к плоскости (16) симметрии, величина которого составляет больше 0° и меньше 90°.
7. Коммутационное устройство (1) по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что контактная область содержит первый контакт (7.1, 7.2) и второй контакт (9.1, 9.2),
причем первый и второй контакты выполнены с возможностью контактирования друг с другом при приведении в действие коммутационного устройства, а вспомогательный магнит (15) размещен на той стороне первого или второго контакта, которая обращена в сторону от соответствующего другого контакта.
8. Коммутационное устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что вспомогательный магнит (15) прикреплен к соответствующему контакту (7.1, 7.2, 9.1, 9.2).
9. Коммутационное устройство (1) по п. 7, отличающееся тем, что вспомогательный магнит (15) закреплен в углублении (21) корпуса (18) коммутационного устройства (1).
10. Коммутационное устройство (1) по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что вспомогательный магнит (15) является редкоземельным магнитом.
