Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов
В работе проведен обзор существующих устройств для уменьшения вибрации контактов электрических коммутаторов при выполнении операции включения, а также описано такое устройство, работающее на принципе ферромагнитной муфты....
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Електротехніка і електромеханіка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143312 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов / А.А. Гилёв, В.С. Миронов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 2. — С. 6-8. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143312 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1433122025-02-09T12:13:09Z Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов Vibration decreasing devices for high-current electric switching devices with direct motion of contacts Гилёв, А.А. Миронов, В.С. Електричні машини та апарати В работе проведен обзор существующих устройств для уменьшения вибрации контактов электрических коммутаторов при выполнении операции включения, а также описано такое устройство, работающее на принципе ферромагнитной муфты. У роботі проведено огляд існуючих пристроїв для зменшення вібрації контактів електричних комутаторів при виконанні операції включення, а також описано такий пристрій, що працює на принципі феромагнітною муфти. The existing electrical circuit breakers contacts vibration decreasing devices during switching-on are observed. Such device working by ferromagnetic coupler principle is described. 2010 Article Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов / А.А. Гилёв, В.С. Миронов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 2. — С. 6-8. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143312 621.316.542 ru Електротехніка і електромеханіка application/pdf Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати |
| spellingShingle |
Електричні машини та апарати Електричні машини та апарати Гилёв, А.А. Миронов, В.С. Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов Електротехніка і електромеханіка |
| description |
В работе проведен обзор существующих устройств для уменьшения вибрации контактов электрических коммутаторов при выполнении операции включения, а также описано такое устройство, работающее на принципе ферромагнитной муфты. |
| format |
Article |
| author |
Гилёв, А.А. Миронов, В.С. |
| author_facet |
Гилёв, А.А. Миронов, В.С. |
| author_sort |
Гилёв, А.А. |
| title |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| title_short |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| title_full |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| title_fullStr |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| title_full_unstemmed |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| title_sort |
антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143312 |
| citation_txt |
Антидриблинговые устройства силовых электрических коммутационных аппаратов с прямым ходом контактов / А.А. Гилёв, В.С. Миронов // Електротехніка і електромеханіка. — 2010. — № 2. — С. 6-8. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Електротехніка і електромеханіка |
| work_keys_str_mv |
AT gilëvaa antidriblingovyeustrojstvasilovyhélektričeskihkommutacionnyhapparatovsprâmymhodomkontaktov AT mironovvs antidriblingovyeustrojstvasilovyhélektričeskihkommutacionnyhapparatovsprâmymhodomkontaktov AT gilëvaa vibrationdecreasingdevicesforhighcurrentelectricswitchingdeviceswithdirectmotionofcontacts AT mironovvs vibrationdecreasingdevicesforhighcurrentelectricswitchingdeviceswithdirectmotionofcontacts |
| first_indexed |
2025-11-25T23:08:38Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:08:38Z |
| _version_ |
1849805630067441664 |
| fulltext |
6 Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №2
УДК 621.316.542
А.А. Гилёв, В.С. Миронов
АНТИДРИБЛИНГОВЫЕ УСТРОЙСТВА СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ С ПРЯМЫМ ХОДОМ КОНТАКТОВ
У роботі проведено огляд існуючих пристроїв для зменшення вібрації контактів електричних комутаторів при вико-
нанні операції включення, а також описано такий пристрій, що працює на принципі феромагнітною муфти.
В работе проведен обзор существующих устройств для уменьшения вибрации контактов электрических коммута-
торов при выполнении операции включения, а также описано такое устройство, работающее на принципе ферро-
магнитной муфты.
ВВЕДЕНИЕ
Постановка задачи. В настоящее время большой
проблемой на пути увеличения коммутационного ресур-
са коммутаторов является вибрация их главных контак-
тов при операции замыкания. Это касается, в первую
очередь, как короткозамыкателей, так и выключателей.
При замыкании контактов под действием целого ряда
упругих элементов внутри аппарата, в том числе и упру-
гого соударения самих контактов, происходит их вибра-
ция, вызывающая повышенный эрозионный износ кон-
тактных поверхностей. При значительной амплитуде
колебаний подвижного контакта возможно сваривание
контактных поверхностей, затрудняющее или даже де-
лающее невозможным выполнение последующей опе-
рации отключения. После остановки подвижных частей
аппарата в крайнем положении [1], за счет упругих сил
сопротивления и удара, начинается движение подвиж-
ной части в сторону отключения. В определенном по-
ложении включающие силы становятся больше отклю-
чающих, и начинается вновь движение в сторону вклю-
чения. Такие колебания носят название дриблинга и
приводят к многократному замыканию и размыканию
контактов и потому очень опасны для аппарата.
Нередко в выключателях эрозионный износ кон-
тактов при отключении становится равным износу
при отключении. Поэтому создание устройств, пре-
пятствующих отскоку подвижного контакта при за-
мыкании, является актуальным с точки зрения увели-
чения коммутационного ресурса контактного узла и
всего аппарата в целом.
Анализ публикаций. Первые устройства для
предотвращения отскока контактов при их замыкании
описаны в патенте №1157015 кл. H1N (Великобрита-
ния) от 1966 года. Они предполагают наличие под-
пружиненного груза, опирающегося на неподвижный
контакт со стороны, противоположной межконтакт-
ному промежутку (рис. 1). При соударении контактов
груз поглощает значительную часть кинетической
энергии подвижного контакта, снижает ударную на-
грузку и уменьшает вибрацию контактов. Модифика-
ция данного устройства описана в патенте № 3529111
кл. 200-166 (США) в 1968 году. Указанный выше груз
перемещается внутри демпферного устройства, рассеи-
вающего приобретенную кинематическую энергию.
Недостатком антидриблинговых устройств с
подвижным грузом является вероятность отскока
подвижного контакта при возвращении груза в исход-
ное состояние.
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
Рис. 1. Антидриблинговое устройство с отскакивающим
грузом: 1 – масло; 2 – клапан с фильерными отверстиями;
3 – резервуар; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6 – возвратная
пружина; 7 – груз; 8 – фланец; 9 – неподвижный контакт;
10 – подвижный контакт; 11 – направляющая втулка
В авторском свидетельстве СССР № 517067 Кл2
Н01Н 3/28 от 1976 г [2] устройство противоотскока в
короткозамыкателе представляет собой конический вы-
ступ, жестко закрепленный соосно на штоке подвижной
части аппарата, который охватывается разрезной кони-
ческой втулкой, прижатие которой к выступу осуществ-
ляется с помощью индукционно-динамического меха-
низма, включаемого в момент соприкосновения контак-
тов короткозамыкателя (рис. 2).
В авторском свидетельстве СССР № 868864 от
1981 г. (Кл3 Н01Н 33/66) [3] подвижный груз снабжен
узлом фиксации с помощью электромагнитного уст-
ройства, питаемого от постороннего источника элек-
трической энергии или механической защелки с уст-
ройством электромагнитного расцепления (рис. 3).
При этом предлагаются различные конструктивные
варианты защелок.
Все вышеперечисленные устройства, несмотря
на разнообразия их принципа действия, не обеспечи-
вают полное гашение колебаний подвижной части
аппарата при операции замыкания.
Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №2 7
1 2 3
4
5
6
7
9
10
16
17
19
11
12
1415
13
8
Рис. 2. Короткозамыкатель с антидриблинговым устройством:
1 – многовитковый индуктор; 2 – эпоксидный компаунд;
3 – стеклотекстолитовая оправа; 4 – крепежные болты;
5 – диск ИДМ; 6 – защелка; 7 – конус штока; 8 – шток;
9 – кольцевой выступ; 10 – пружина; 11 – индуктор;
12 – изолированный корпус; 13 – втулка; 14 – медное
покрытие; 15 – выступ штока; 16 – пружина; 17 – кольцевой
выступ; 18 – биметаллическая пружина; 19 – тяга
электромагнитов
1
2
3
4
5 6
8
9
10
11
12
Uпит
7
Рис. 3. Вакуумный выключатель с противоотскокным
устройством: 1 – вакуумная дугогасительная камера;
2 – электромагнитный привод выключателя; 3 – инерцион-
ный груз; 4 – пластина из ферромагнитного материала;
5 – узел фиксации; 6 – катушка электромагнита; 7 – катушка
электромагнитного привода; 8 – якорь привода;
9 – токопровод; 10 – переходная муфта; 11 – неподвижный
токопровод; 12 – сердечник электромагнита
Целью настоящей работы является описание
конструкции и принципа действия нового антидриб-
лингового устройства, использующего порошковый
ферромагнитный эффект и обладающего улучшенны-
ми, по сравнению с уже известными конструкциями
аналогичных механизмов, эксплуатационными харак-
теристиками.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА
Предлагаемое устройство использует порошко-
вый ферромагнитный эффект и представлено на рис. 1.
Оно состоит из штока с гладкой поверхностью, выпол-
ненного из ферромагнитного материала и охватывае-
мого пустотелым цилиндром, заполненным мелкодис-
персным ферромагнитным порошком. Снаружи ци-
линдра, жестко закрепленного относительно непод-
вижного контакта аппарата и являющегося одновре-
менно корпусом устройства, располагается катушка
подмагничивания, питающаяся от постороннего источ-
ника, например, емкостного накопителя энергии.
Для повышения КПД устройства, катушка может
располагаться в пазу корпуса.
Для исключения высыпания порошка из цилинд-
ра в нем предусмотрены сальниковые прокладки,
плотно охватывающие шток.
Управление питанием катушки осуществляется с
помощью пары контактов или полупроводниковым
устройством, например, тиристором.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Uпит
Рис. 4. Антидриблинговое устройство коммутатора
На рис. 4 показано: 1 – неподвижный контакт; 2
– подвижный контакт; 3 – тяговый изолятор; 4 – при-
вод коммутатора; 5 – цилиндрический корпус анти-
дриблингового устройства; 6 – ферромагнитный по-
рошок; 7 – сальниковые прокладки; 8 – катушка под-
магничивания; 9 – шток, жестко связанный с подвиж-
ной частью аппарата; ДТ – датчик тока; СУ – система
управления устройством; ЕНЭ – емкостной накопи-
тель энергии; VS – тиристор управления.
Устройство работает следующим образом. При
необходимости замыкания контактов коммутатора по-
дается сигнал управления на привод 4, который пере-
мещает подвижную часть аппарата вплоть до сопри-
косновения подвижного контакта с неподвижным кон-
тактом 1. По силовой сети начинает протекать ток,
вследствие чего датчик ДТ выдает сигнал на систему
управления. В качестве датчика можно использовать
трансформатор тока, датчик Холла и т.д. Система
управления СУ подает сигнал на отпирание тиристора
VS, он открывается, и энергия от емкостного накопите-
ля энергии ЕНЭ поступает на катушку подмагничива-
ния 9. При этом под действием магнитного поля ка-
тушки ферромагнитный порошок 6, являющийся рабо-
чим телом, превращается в монолит, соединяя в одно
целое цилиндрический корпус 5 и шток 9. При этом
8 Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №2
исключаются какие-либо колебания подвижного кон-
такта, и процесс перемещения подвижной части пере-
ходит в статический режим. После разряда конденса-
тора ЕНЭ катушка 9 обесточивается и шток становится
свободным, что позволяет приводу осуществлять тре-
буемое поджатие рабочих контактов между собой.
Большое влияние на качество срабатывания ан-
тидриблингового устройства оказывает величина ско-
рости перемещения подвижного контакта в момент
его подхода к неподвижному. Скорость смыкания
контактов должна удовлетворять одновременно двум
техническим требованиям [4].
С одной стороны, скорость в момент соприкос-
новения контактов должна быть достаточно мала,
чтобы не вызвать чрезмерных механических напря-
жений в момент соударения. Это особенно важно для
вакуумных камер, отдельные детали которых в про-
цессе производства подвергаются пайке и дегазации
при довольно высоких температурах, это снижает их
прочность и упругость. Кроме того, низкая скорость
включения позволяет снизить упругие колебания под-
вижной системы аппарата и повысить ее механиче-
ский ресурс. И, наконец, низкая скорость движения
контактов в момент их встречи способствует более
мягкому включению выключателя и упрощает борьбу
с вибрацией его контактов.
С другой стороны, повышение скорости включе-
ния контактов уменьшает длительность дугового раз-
ряда в межконтактном промежутке. Это уменьшает
эрозию контактов, их сваривание при последующем
смыкании и вероятность появления в цепи повто-
ряющихся пульсаций напряжения, вызванных неста-
бильностью разрядных характеристик между медлен-
но сближающимися контактами в период перед пред-
варительным пробоем. В вакуумных выключателях
скорость перемещения подвижной части V = 0,6-2 м/с.
В качестве рабочего тела описанного устройства
перспективным представляется применения вместо
мелкодисперсного ферромагнитного порошка реомаг-
нитных смесей, представляющих собой полимерную
пластмассу со взвешенными в ней ферромагнитными
частицами. С применением реомагнетиков уменьшает-
ся износ трущихся деталей и повышается эффектив-
ность работы всего устройства.
Еще более эффективным для увеличения комму-
тационного ресурса выключателей представляется син-
хронное включение нагрузки, т.е. включение вблизи
нуля напряжения рабочей сети. В этом случае износ
контактов снижается до минимума.
ВЫВОДЫ
В работе описаны конструкция и принцип дейст-
вия антидриблингового устройства, предназначенного
для предотвращения отскока контактов прямоходово-
го силового коммутатора при операции замыкания.
Данное устройство позволяет в широком диапазоне
регулировать как усилие фиксации подвижного кон-
такта, так и момент, и длительность воздействия этого
устройства на шток аппарата.
Применение описанного устройства сводит к
минимуму вибрации и отскоки подвижного контакта
при замыкании, что значительно увеличивает срок
службы контактной пары и улучшает условия комму-
тации силовых цепей. Особенно эффективно приме-
нение данного устройства в совокупности с синхрон-
ным включением нагрузки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чунихин А. А. Электрические аппараты. – М.: Энергия,
1975 – 647 с.
2. А. с. 517067 СССР, М. Кл.2 Н01Н 3/28, Н01Н 79/00. При-
вод короткозамыкателя/ А.П. Однорал, Б.А. Тютькин, Е.Н.
Чернов (СССР). – №2070016/07; заяв. 23.10.74; опубл.
05.06.76, Бюл. № 21.
3. А. с. 868864 СССР, М. Кл.3 Н01Н 33/66. Коммутацион-
ный аппарат с устройством для уменьшения вибрации кон-
тактов / К. К. Намитоков, Д. П. Солопихин, И. Я. Суровцев,
Л. М. Ланда (СССР). – № 2860437124; заяв. 02.01.80; опубл.
30.09.81, Бюл. № 36.
4. Теория и конструкция выключателей под ред. Ч. Х.
Флершейма. – Л.: Энергоиздат, 1982. – 493 с.
Поступила 10.10.2009
Гилёв Александр Александрович, к.т.н., доц.,
Миронов Владимир Сергеевич
Севастопольский национальный технический университет,
кафедра судовых и промышленных
электромеханических систем
Украина, 99053, Севастополь, ул. Университетская, 33
тел. (0692) 23-52-72, E-mail: vovamir@gmail.com
A.A. Hilyov, V.S. Mironov
Vibration decreasing devices for high-current electric
switching devices with direct motion of contacts.
The existing electrical circuit breakers contacts vibration de-
creasing devices during switching-on are observed. Such device
working by ferromagnetic coupler principle is described.
Key words – circuit breakers contacts, vibration,
ferromagnetic coupler.
|