Пристрій для комутації електричного кола

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для переключения фаз без тока в цепи. Известно устройство для коммутации электрической цепи [2], в котором каждая группа подвижных контактов с пружинами размещена на отдельной тяге, соединенной с приводом, и один подвижный контакт выполнен с возможностью мгновенного переключения. Недостатком данного устройства является значительное число неподвижных контактов и соединений между ними, значительное число пружин, связанное с необходимостью иметь пружину возле каждого подвижного контакта, что усложняет конструкцию и снижает надежность устройства. Поскольку связь подвижных контактов с тягами осуществляется через пружины, то не обеспечивается надежное переключение устройства в случае "прихватывания" контактов при протекании больших сквозных токов. Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения конструкции. Для достижения требуемого технического результата устройство для коммутации электрической цепи, содержащее два электромагнитных привода, четыре неподвижных контакта и две группы подвижных контактов, содержащих по три контакта с возможностью их перемещения в противоположные стороны друг относительно друга, две тяги, соединенные с электромагнитными приводами, согласно изобретению снабжено двумя рычагами с осями и двумя траверсами с пружинами в каждой группе подвижных контактов, траверсы расположены между собой параллельно, а подвижные контакты размещены между траверсами, при этом два крайних подвижных контакта закреплены на одной - первой траверсе; а средний подвижный контакт закреплен на другой - второй траверсе, траверсы каждой группы подвижных контактов с одного конца связаны между собой посредством указанных пружин с возможностью скачкообразного переключения и взаимодействия с тягой, а под другими концами траверс расположены указанные рычаги с возможностью поворота каждого рычага на оси, при этом один из рычагов одним концом расположен под первой траверсой одной группы подвижных контактов, а вторым концом под первой траверсой другой группы подвижных контактов, а другой рычаг своими концами расположен соответственно под вторыми траверсами каждой из групп подвижных контактов, причем концы рычагов и концы траверс установлены между собой с зазором, два неподвижных контакта выполнены в виде плоских пластин, а два - в виде С-образных скоб, причем расположены они таким образом, что с неподвижными плоскими контактами имеют возможность контактировать обе группы подвижных контактов, а с каждым С-образным неподвижным контактом имеет возможность контактировать только одна группа подвижных контактов. Кроме того, подвижные контакты данного устройства выполнены С-образной формы, а стороны подвижных контактов, контактирующи х с неподвижными контактами, выполнены гофрированными. Предложенная конструкция и рациональное взаиморасположение подвижных и неподвижных контактов относительно друг друга исключает необходимость установки дополнительных токоведущи х перемычек между неподвижными контактами, что обеспечивает не только экономию проводниковых материалов, но и сокращение габаритов устройства, кроме того расположение пружин без непосредственной связи с подвижными контактами в совокупности с введенными и возникшими при этом новыми связями между движущимися элементами устройства дает возможность уменьшить число пружин в 2 раза и упростить конструкцию подвижных контактов, сделать более надежной их связь с траверсами, практически исключить тепловое влияние контактов на свойства пружин в процессе работы, что в конечном счете позволяет оптимизировать размеры устройства и повысить его надежность. При этом упрощение конструкции устройства достигается также за счет совмещения функций. Предложенная С-образная форма подвижного мостикового контакта позволяет обойтись без какихлибо дополнительных деталей при соединении его с траверсой, в связи с чем это соединение получается более простым и надежным. Выполнение гофрированными сторон подвижных контактов, контактирующи х с неподвижными, позволит применить еще более тонкий материал без снижения общей жесткости мостика. Контактирование мостика с неподвижным контактом происходит по нескольким линиям, а не по точкам, что улучшает пр ужинящие свойства и усиливает эффект самозачистки. На фиг.1 представлена кинематическая схема устройства в положении, соответствующем прямому чередованию фаз ("вперед"); на фиг.2 - то же, но чередование фаз обратное ("назад"); на фиг.3 конструкция и взаимное расположение неподвижных контактов; на фиг.4 - конструкция устройства в целом в положении "вперед"; на фиг.5 - пример выполнения связи между траверсами через пружины, обеспечивающие скачкообразное переключение устройства; на фиг.6 - пример выполнения С-образных подвижных контактов с гофрированными стенками. Устройство для коммутации электрической цепи содержит первую группу подвижных контактов 1, 2, 3 мостикового типа, закрепленных с возможностью самоустановки на траверсах 4, 5, Подвижные контакты 1, 2, 3 контактируют с неподвижными контактами 6, 7, 8, площадки контактирования которых расположены в двух плоскостях, причем, один из подвижных контактов 2 размещен между указанными плоскостями, а два других 1 и 3 - с внешних сторон от них. Траверсы 4, 5 с одного конца соединены между собой пружинами 9, 10, заключенными в направляющие трубочки 11, 12, и опирающимися на оси 13, 13', 14, 14', установленные соответственно на траверсах 4 и 5. Устройство содержит вторую группу подвижных контактов 15, 16, 17 мостикового типа, закрепленных с возможностью самоустановки на траверсах 18, 19. Подвижные контакты 15, 16, 17 контактируют с неподвижными контактами 7, 8, 20 и размещены по отношению к ним таким же образом как и контакты 1, 2, 3. Траверсы 18,19с одного конца соединены между собой посредством пружин таким же способом, как и траверсы 4, 5. С противоположного конца траверсы 4 и 18 взаимодействуют с рычагом 21, а траверсы 5 и 19 рычагом 22. Рычаги установлены соответственно на осях 23, 24. Устройство снабжено приводным механизмом 25, содержащим, например два электромагнита 26, 27 и передаточные толкатели 28, 29. Электромагниты имеют соответственно обмотки 30, 31, якоря 32, 33 и возвратные пружины 34, 35. Устройство работает следующим образом. В качестве исходного принято положение, показанное на фиг.1, которое соответствует прямому чередованию фаз, т.е. движению управляемого механизма "вперед". В этом положении подвижные контакты 1 и 2 первой группы с двух сторон примыкают к неподвижным контактам 6 и 7, а подвижные контакты 16 и 17 второй группы примыкают к неподвижным контактам 20 и 8. Подвижные контакты 3 и 15 в этом положении в работе не участвуют. Поскольку передаточные толкатели 28, 29 и рычаги 21, 22 по отношению к траверсам 4, 5, и 18, 19 установлены с некоторым зазором, то создаваемые пружинами 9, 10 первой группы контактов усилия, направленные в разные стороны, через траверсы передаются только подвижным контактам, прижимая их с одинаковой силой к неподвижным контактам 6, 7. Эти силы одинаковы, так как в замкнутой кольцевой системе деталей, содержащей пружины, траверсы и контакты, других точек опоры, кроме неподвижных контактов, нет. Аналогично создаваемые усилия пружинами 21 и 22 второй группы прижимают подвижные контакты 16, 17 с одинаковой силой к неподвижным контактам 8 и 20. В первом положении ток IA (фазы A источника питания) от входного зажима 6 через подвижные контакты 1 и 2 течет к вы ходному зажиму 7, а I B (фазы B источника питания) течет от входного зажима 20 через подвижные контакты 16 и 17 к выходному зажиму 8 и далее от выходных зажимов 7 и 8 к нагрузке. В случае необходимости изменить порядок следования фаз в нагрузке на обратный, подают управляющий сигнал в обмотку 31. Якорь 33 притягивается к сердечнику 27 и через передаточный толкатель 29 нажимает на траверсы 5 и 18, в результате чего они движутся вниз. Траверсы 5 и 18 через рычаги 21, 22 нажимают соответственно на траверсы 4, 19 и заставляют их двигаться вверх. Пройдя половину пути, т.е. половину расстояния между разомкнутыми контактами, движущиеся навстречу друг др угу траверсы, проходят среднее положение, когда оси-упоры пружин находятся на одной линии, и в дальнейшем движутся уже под действием разжимающихся пружин до замыкания новой группы контактов. На этом участке участие электромагнита в перемещении траверс и контактов не требуется и он может быть отключен. После замыкания новой группы контактов устройство занимает второе устойчивое положение (фиг.2), при котором ток IA от входного зажима 6 течет уже к выходному зажиму 8, а от входного зажима 20 - к выходному зажиму 7, т.е. порядок чередования фаз в нагрузке меняется на обратный. В этом положении траверсы 5 и 18 остаются в нижнем положении, а траверсы 4 и 19 в верхнем, готовые к восприятию переключающего усилия от второго электромагнита 26. Для возвращения устройства в первое положение подают управляющий сигнал в обмотку 30, якорь 32, притягиваясь к сердечнику 26, через передаточный толкатель 28 нажимает на траверсы 4, 19, которые в свою очередь через рычаги 21, 22 передают усилие на траверсы 5, 18, в результате чего устройство возвращается в первое положение, показанное на рис.1. Предложена простая и рациональная форма и взаимное расположение неподвижных контактов (фиг.3). Два контакта 6 и 20 имеют форму Собразных скоб, с параллельными полочками которых контактируют подвижные контакты. Одна из полочек длиннее второй и имеет отверстие или другое приспособление для присоединения внешних монтажных проводов. Указанные два контакта расположены в устройстве таким образом, что данные полочки для присоединения внешних проводов находятся на разных уровнях и направлены в разные стороны, причем, короткая полочка одного из них находится в одной плоскости с длинной полочкой другого и наоборот. Вторая пара контактов 7 и 8 выполнена в виде полос, один конец которых имеет отверстие или иное приспособление для присоединения внешних проводов. Эти полосы располагаются на тех же уровнях, что и полочки С-образных контактов, а их участки для присоединения внешних проводов направлены в те же стороны, что и аналогичные участки С-образных контактов на соответствующем уровне. При таком расположении и конструкции неподвижных контактов с С-образными контактами в любом положении устройства входит в контакт только одна группа подвижных контактов (с 6 контактируют подвижные контакты 1, 2, 3, с 20 - 15, 16 и 17), ас плоскими - обе группы подвижных контактов (с 7 контактируют подвижные контакты 1, 2 в первом положении, или 15, 16 во втором положении, с 8 контактируют 16, 17 - в первом положении, или 2, 3 во втором положении). Исходя из этого С-образные неподвижные контакты являются входными и к ним подключается источник, а плоские контакты 7 и 8 являются выходными и к ним подключается нагрузка. Один из практических вариантов соединения двух траверс посредством пружин с возможностью скачкообразного переключения из одного положения в другое показан на фиг.4 и 5. На траверсах имеются поперечные расширения (перекладины), на концах которых жестко вмонтированы оси-упоры для пружин, направленные на встречу друг др угу в область пространства между траверсами, причем на одной траверсе перекладина длиннее, на другой короче. Длина перекладины или расстояния между осямиупорами 13, 14 и 13', 14' разных траверс 4 и 5 (фиг.5) определяется условием, чтобы пружины в среднем положении траверс, когда все оси-упоры выстраиваются в одну линию, были сжаты без соприкосновения витков. Для придания пружинам устойчивости при движении траверс, они заключены в тр убчатые направляющие, имеющие на одном конце отверстия, а на другом овальный вырез, в которые входят соответствующие оси. Пружины при этом размещаются внутри трубочек 11, 12 и упираются концами в оси-упоры 14, 13 и 14', 13'. Предложенная конструкция и рациональное взаимное расположение подвижных и неподвижных контактов относительно друг друга исключает необходимость установки дополнительных токоведущи х перемычек между неподвижными контактами, что обеспечивает не только экономию проводниковых материалов, но и сокращение габаритов устройства. Кроме того, расположение пружин без непосредственной связи с подвижными контактами в совокупности с введенными и возникшими при этом новыми связями между движущимися элементами устройства дает возможность уменьшить число пружин в 2 раза и упростить конструкцию подвижных контактов, сделать более надежной их связь с траверсами, практически исключить тепловое явление контактов на свойства пружин в процессе работы, что в конечном счете позволяет оптимизировать размеры устройства и повысить его надежность. При этом упрощение конструкции устройства достигается также за счет совмещения функций. Например, на три подвижных контакта в устройстве используется две пружины, которые выполняют несколько функций. Во-первых, они обеспечивают скачкообразное переключение устройства из одного положения в другое. Вовторых, создают контактное нажатия сразу двух мостиков, причем осуществляют это в обоих положениях устройства с разными наборами мостиков (в первом положении в первой группе это мостики 1, 2, а во второй группе - 16, 17, во втором положении в первой группе это мостики 2, 3, а во второй группе - 15, 16). В третьих, в совокупности с траверсами и рычагами обеспечивает равенство нажатий обоих мостиков в обоих положениях. Приводной механизм и контакты связаны между собой в жесткую цепочку через траверсы и рычаги, а не через пружины, чем обеспечивается высокая надежность переключения даже в случае "прихватывания" контактов, например, при прохождении больших сквозных токов. При этом исключается возможность возникновения внутри устройства короткого замыкания, если один из контактов остается включенным в результате приваривания. В связи с тем, что траверсы движутся навстречу друг др угу, для переключения устройства из одного положения в другое требуется в 2 раза меньший ход приводного механизма чем у прототипа. Предложена С-образная форма подвижного мостикового контакта, которая позволяет обойтись без каких-либо дополнительных деталей при соединении его с траверсой, в связи с чем это соединение получается более простым и надежным. Кроме этого такая форма мостика дает возможность получить еще ряд положительных эффектов. Без ущерба для жесткости может быть использован более тонкий, а следовательно, более технологичный материал. За счет пружинящих свойств боковых контактирующи х сторон может быть получено большее количество точек контактирования. Происходящее при соприкосновении с неподвижными контактами микропроскальзывание обеспечивает некоторую самозачистку контактирующи х поверхностей и снижение переходного сопротивления. Главное же преимущество такого контакта - сильно развития поверхность охлаждения, в 2 раза превышающая поверхность обычного мостика, в связи с чем обеспечивается эффективное рассеивание тепла в окружающую среду и снижение температуры контактов. Для усиления перечисленных свойств стороны, контактирующие с неподвижными контактами, могут быть выполнены гофрированными (волнистыми). В этом случае можно применять еще более тонкий материал без снижения общей жесткости мостика. Контактирование мостика с неподвижным контактом происходит по нескольким линиям, а не по точкам. Улучшаются пружинящие свойства и усиливается эффект самозачистки. Наряду с уменьшением переходного сопротивления еще больше увеличивается площадь охлаждения, что в совокупности позволяет повышать токовую нагрузку на устройство.