Дугогасительная камера для электрических выключателей, применяемых в цепях высокочастотного тока

 

¹ 100670

Класс 21с, 35а-, СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О. Б. Брон, А. В. Мозалевский, А. П. Махонин и А. В, Волков

ДУГОГАСИТЕЛЪНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ВЪ|КЛЮЧАТЕЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ЦЕПЯХ

ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ТОКА

Заявлено 12 гиая )953 г, за № К-94/449910 в Министерство электростанций и электропромышленности

Управление мощными высокочастотными установками для индукционного нагрева металлов требует применения выключающих аппаратов, способных работать при частотах в несколько тысяч или десятков тысяч герц, при токах в несколько сот, а иногда и тысяч ампер и при напряжениях от 500 до 2000 вольт.

В этих установках важное место занимают дугогасительные устройства, способные погасить в ограниченном объеме дугу высокой частоты при указанных выше условиях.

Идеальными для гашения всякой дуги переменного тока (в том числе и дл я высокоч астот ной дуги ) я вл яются такие условия, при которых дуга гаснет при первом же прохождении тока через нуль. Как известно, энергия, выделяющаяся в дуге за полпериода, определяется соотношением:

W, — — - I ° UD, f где 1 — частота, 7 — ток, U; — напряжение на дуге. Это соотношение определяет минимальное количество энергии, выделяющейся в дуге при заданных условиях. Именно поэтому гашение дуги при первом же прохождении тока через нуль является наивыгоднейшим. Из приведенного соотношения следует, что энергия K, обратно пропорциональна частоте.

Значит, если удастся погасить высокочастотную дугу при первом же прохождении тока через нуль, то выделяющаяся в ней энергия будет меньше, чем в дуге нормальной промьнпленной частоты. Так, при частоте 10000 гц она в 200 раз меньше, чем при частоте 50 ап.

Гашение высокочастотной дуги при условии, если оно осуществляется при первом же прохождении тока через нуль, протекает легче, чем гашение дуги технической частоты.

Известно, что электрическая прочность дугового промежутка после прохождения тока через нуль возрастает скачком (почти мгновенно) за время, меньше 0,1 иксек, достигая некоторого значенияU,,(около 50 в эффективного значения для латунных электродов), а затем нарастает медленно. Следовательно, для гашения дуги при первом же прохождении тока через нуль нужно выбрать такое количество а последовательно включенных разрывов цепи, чтобы напряжение n U„. было боль|не при¹ 100670 ложенного к дуговому промежутку напряжения U. На этом явлении основано действие дугогасительной решетки при переменном токе.

Однако выдувание высокочастотной дуги на решетку представляет большие трудности, так как возбуждаемые в II;IBcTHHBx решетки вихревые токи создают препятствие движению электрической дуги.

С целью преодоления указанных препятствий в дугогасительной камере для электрических выключателей, применяемых в цепях высокочастотного тока, выхлопное отверстие, в которое встроена дугогасительная решетка, выполнено в виде щелевидного сопла, суживающегося в направлении движения дуги, с тем, чтобы электрическая дуга, выдуваемая электродинамическими силами в направлении к решетке, могла временно закрывать собою выход газам из камеры до тех пор, пока давление в камере не возрастет до величины, обеспечивающей выдувание дуги на пл а с тины р ешетки.

На фиг. 1 дугогасительная камера изображена в поперечном разрезе, на фиг. 2 — дан ее разрез по АА на фиг. 1.

Дугогасительная камера 1 из дугостойкого материала имеет выхлопное отверстие 2, выполненное в виде щелевидного сопла, суживающегося в направлении движения дуги. B выхлопное отверстие 2 встроена дугогасительная решетка, состоящая из пластин 8, Камера 1 плотно закрыта со всех сторон, за исключением узкого щелевидного отверстия 2. Неподвижный контакт 4 соединен последовательно с дугогасительной катушкой 5, имеющей шихтованный магнитопровод б.

При отходе подвижного контакта 7 от неподвижного контакта 4 между ними возникает дуга. Магнитное поле, создаваемое катушкой 5, заставляет перемещаться эту дугу в направлении дугогасительной решетки и подводит ее к внутреннему краю пластин 8. Однако это поле по указанным выше причинам не может загнатьь дугу в р е ше тку.

Оказавшись у края пластин, дуга, как пробка, закрывает выход нагретым газам из дугогасительной камеры 1. Давление внутри камеры, содаваемое за счет выделившейся в дуге энергии, быстро повышается и вгоняет дугу в решетку. Попав в решетку, дуга гаснет при первом же прохождении тока через нуль. Так как энергия, выделяющаяся в дуге, попавшей в решетку, при высокой частоте очень мала, то пластины решетки можно сделать короткими и узкими. Небольшие размеры пластин позволяют снизить действие вихревых токов и тем уменьшить величину сил, препятствующих вхождению дуги в решетку.

Предмет изобретения

Дугогасительная камера для электрических выключателей, применяемых в цепях высокочастотного тока, снабженная дугогасительной решеткой, встроенной в выхлопное отверстие камеры, и магнитным дутьем, отличающаяся тем, что, с целью преодоления препятствий движению электрической дуги, создаваемых возбуждаемыми в пластинах решетки вихревыми токами, выхлопное отверстие выполнено в виде щелевидного сопла, суживающегося в направлении движения дуги, с тем, чтобы электрическая дуга, выдуваемая электродинамическими силами в направлении к решетке, могла временно з акр ыв ать собою выход газа м из камеры до тех пор, пока давление в камере не возрастет до величины, обеспечивающей выдувание дуги на пластины решетки.

М 100б70