Вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (б1) Дополнительный к патенту{22) Заявлено16. 11. 79 (21) 2845239/24-07 (51) М КЛ

Н 01 Н 33/66 (23) Приоритет— (32) 17.11.78

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (33) cubi (31) 961789 (53) УДК 621. 316. . 542(088. 8) Опубликовано 070383 бюллетень Мо 9

Дата опубликования описания 07. 03. 83

Иностранец

Леонард A.Càëüâàòoðå (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Вестингхауз Электрик Корпорейшн" (США) (71) Заявитель (54) ВАКУУМНЫЙ КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к вакуумным выключателям низкого напряжения, которые обычно используются в электрическом химико-технологическом оборудовании в качестве короткозаьыкателей для выборочного шунтирования отдельного последовательно соединенного электролитического элемента.

Множество таких электролитических элементов подсоединяются последовательно к источнику питания установки постоянного тока, который обеспечивает ток в несколько тысяч ампер при общем напряжении питания около

400 В постоянного тока. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока, содержащий кольцевой корпус из изоля- 20 ционного материала, к торцам которого прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центральными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами t 11.

Однако после включений короткозамыкателя материал контакта дает осадок кольцевого экрана дуги, в результате чего падает сопротивление вдоль Зр керамического изолирующего корпуса и при определенных условиях не исключена воэможность пробоя вакуумного короткозамыкателя. Это модет привес.тз ти к его повреждению .

Цель изобретения — повышение.надежности работы короткозамыкателя с одновременным повышением его срока службы.

Поставленная цель достигается тем, что вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока, содержащий кольцевой корпус из изоляционного материала, к торцам которого прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центральными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами, снабжен экраном, расположенным внутри корпуса между боковыми сторонами цилиндрических контактов и кольцевым корпусом, экран выполнен в виде двух усеченных конусов, разной высоты, расположенных концентрически так, что их стороны параллельны между собой и образуют острый угол с продольной осью короткозамыкателя, причем внутренний усеченный конус меньшим основанием ,соединен с одним из цилиндрических

1003776 контактов, являющимся анодом, а внешний yrеченный конус большим основанием соединен с торцом кольценого корпуса.

Короткозамыкатель может быть снабжен дискообразным кольцевым экраном, который расположен внутри корпуса между гофрированной диафрагмой и большим основанием внутреннего усеченного конуса, при этом в отверстии кольценого экрана расположен цилиндри- 0 ческий контакт, являющийся катодом;

На фиг.1 и 2 изображены варианты выполнения короткозамыкателя, разрез.

Вакуумный короткозамыкатель содержит кольцевой изолирующий корпус 1, 15 который из готавливается предпочтитель- йо из керамики. Пара цилиндрических контактов 2 и 3 с токоподводами 4 и

5 и пара гибких кольцевых гофрированных диафрагм 6 и 7 с кольцевым корпу- 20 сом 1 образуют корпус короткозамыкателя. Внутрення поверхность соответствующей части диафрагмы б и 7 припаяна твердым припоем к соответствующим цилиндрическим контактам 2 и 3, которые проходят через диафрагмы. На каждой торцовой поверхности 8 и 9 кольцевого корпуса 1 предусматривается металлизированная поверхность, а внешняя поверхность частей диафрагмы

6 и 7 припаинается твердым припоем к этим металлизированным поверхностям

8 и 9. Токоподводы 4 и 5 закрепляются на соответствующих концах цилиндрических контактон 2 и 3 для обеспечения электрического соединения короткозамыкателя с электрическими шинами. Эти шины позволяют короткозамыкателю шунтиронать электролитический элемент, параллельно которому подсоединяется короткозамыкатель. 40

Экран выполнен в виде двух усеченных конусов разной высоты. Внутренний конус 10 и ннешний конус 11 концентрически расположены внутри выклк.чателя.. Внутренний конус 10 имеет ножку 45 опоры 12, которая подсоединена и поддерживается одним цилиндрическим контактом 3. Конус 10 простирается от этой ножки опоры 12 под острым углом по отношению к оси выключателя по направлению к противоположной гибкой диафрагме 6. Угол между ножкой опоры

12 и коническим экраном составляет 60, так что конический экран распоо лагается под углом 30 относительно оси выключателя.

Внешний конус 11 имеет ножку опоры 13, которая подсоединена к металлизированной поверхности 8 на торцовой поверхности кольцевого изолятора..Внешний конус 11 располагается 60 параллельно внутреннему конусу 10, но в противоположном направлении к гибкой диафрагме 7.

Параллельно расположенные в пространстве внутренний и внешний кони- 65 ческие экраны существенно перекрынаются по длине и этим обеспечивают

S-образный путь между дуговыми контактами и кольцевым изолирующим корпусом.

Испаряющийся материал контакта распыляется наружу от дуги между контактами, когда они размыкаются и, как изображено на фиг.1, отклоняются при помощи внутреннего конуса 10 экрана в направлении гибкой диафрагмы

6. Материал контакта, который не конденсируется на диафрагме б, имеет тенденцию к конденсации на конических экранах и будет отклоняться от противоположной диафрагмы 7 прежде чем сможет достигнуть внутренней поверхности кольцевого изолятооа для конденсации на нем.

Внутренний и внешний конусы 10 и

11 экрана представляют собой преимущественно металлические элементы, К0торые имеют характеристику теплового расширения, согласующуюся с соединением пайки ножки опоры 13 к металлизированному концу поверхности кольцевого изолятора. Из металлов особенные преимущества для изготовления эк рана имеют железо-никелевые с высокой коцентрацией никеля (42-46%).

В разомкнутом положении расстояние между концами поверхности образования дуги цилиндрических контактов составляет около 0,32 см. Промежутом между проводящими частями выключателя, которые подсоединяются к противо положным сторонам выключателя, превышает 0,32 см и составляет обычно

0,47 см. Таким образом, конические экраны параллельны, но смещены в сторону на это расстояние. Концы соответствующих конических экранов также подобным образом смещаются от противоположных частей диафрагм 6 и 7 на тот же самый размер. Эти промежутки обеспечивают исключение пути образования дуги через выключатель.

Представленная на фиг.2 констрУкция выключателя в основном та же, что на фиг.1, с добавлением дискообразного кольцевого экрана 14. Кольцевой экран 14 подсоединяется и поддерживается цилиндрическим контактом 2, который противоположен контакту 3, иэ которого простирается внутренний конус. 10 экрана. Экран 14 является защитным для диафрагмы б, от которой он смещен на небольшое расстояние.

Испаряющийся материал контакта, направленный при помощи внутреннего конуса 10 экрана, будет сталкиваться с экраном 14 раньше, чем с гибкой диафрагмой 6, и конденсироваться на экране 14. Для обычного компактного короткозамыкателя с короткой осевой длиной ннутренний конический экран будет укорачиваться для того, чтобы освободить место и промежуток для

1003776 (2. Короткозамыкатель по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что он снабжен дискообразным кольцевым экраном, который расположен внутри корпуса между гофрированной диафрагмой и большим основанием внутреннего усеченного конуса, при этом в отверстии кольцевого экрана расположен цилиндрический контакт, являющийся катодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Формула изобретения

1. Вакуумный короткозаьыкатель 1. Патент <"ССР по заявке электрических цепей постоянного тока, 4() М 2480908/07, кл; Н 01 Н 33/66, 1977.

Фиг. 1 экрана 14. Коническая форма перекры вающихся частей, которые формируют дуговой экран, делает зти части конструктивно жесткими, что обеспечивает поддержание правильного положения и расположения в пространстве при высокотемпературных производственных процессах.

Внутренний конус 10 экрана соеди-. няют с цилиндрическим контактом, являющимся анодом. Распыляемый контакт- 10 ный материал распыляется в основном с контакта с наиболее положительным потенциалом, т.е. с анода выключателя в результате электронной бомбардировки этого контакта. 15

Подсоединенный внутренний конус экрана должен находиться в непосредственной близости от источника, рас- пыляющего материал, в качестве поверхности конденсации. 20

Для новых короткозамыкателей сопротивление изолирующего корпуса составляет порядка 1 МОм. Для короткозамыкателей с кольцевым экраном дуги после 50 переключений сопротивление ,кольцевого изолятора может составлять .от нескольких сотен до нескольких тысяч Ом.

Предлагаемый короткозамыкатель будет работать несколько сот раэ при очень больших токах, и сопротивление кольцевого изолятора будет поддерживаться около 1 МОм. Пробоя не произойдет даже при напряжении 400 В, приложенному к короткозамыкателю.

35 содержащий колы. евой корпус из изоляционного материала, к торцам которого прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центральными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования короткозамыкателя с одновременным повышением его срока службы, он снабжен экраном, расположенным внутри корпуса между боковыми сторонами цилиндрических контактов и кольцевым корпусом, экран вып лнен в виде двух усеченных конусов разной высоты, расположенных концентрически так, что их стороны параллельны меж-. ду собой и образуют острый угол с продольной осью короткозамыкателя, причем внутренний усеченный конус меньшим основанием соединен с одним из цилиндрических контактов, являю.— щимся анодом, а внешний усеченный конус большим основанием соединен с торцом кольцевого корпуса.

1003776

Фиг. /

Составитель H.ðëåêëåð

Редактор M.Áåçðîäíàÿ ТехредМ.Гергель Корректор Г.Orap

Заказ 1624/50 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ЛПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна®,4