Выключатель

 

1. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий заполненный диэлектриком цилиндр привода, в котором расположен поршень привода, дугогасительную цилиндрическую камеру, заполненную диэлектриком и установленную соосно с цилиндром пр.ив од а, неп одв ижный к онт ак т, выполненчый в виде диска с отверстием в центре, установленный соосно между цилиндромпривода и дугогасительной камерой, контактируя с ними своими торцовыми поверхностями, рабочий ци-. линдр, который установлен соосно с дугогасительнойкамерой и имеет в верхней части, сечение.большее, чем сечение рабочего поршня; установленного коаксиалвно в рабочем цилиндре и жестко зак1)еш1енного на средней части подвижного токонесущего контакта, подвижный токонесущий контакт, нижняя часть которого выполнена в виде тарелки и плотно прилегает к неподвижному контакту, перекрывая его отверстие , управляемые защелки и возвратную пружину, отличающийся тем, что, с целью расншрения функциональных возможностей привода, увеличения времени протекания токов через контактный узел, увеличения значений коммутируемых токов, снижения электрической эрозии контактов, уменьшения времени коммутации путем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения под11ИЖ1П .1Х частей выключателя,в подвижном токонесущем контакте, в осевом его . направлении, со стороны, обращенной к неподпижному контакту, выполнена глухая иилиндр1тческая полость ступенчатой формы, в концевой части которой i (Л выполнены сквозные радиальные отверстия , соосные радиальным отверстиям, вьтолненным в рабочем порпше, причем в указанной полости, в области большого ее диаметра, помещен меньший частью своей длины, введенный дополнительный дугогасящий контакт цилиндрической формы, а большая часть длины дополнительного дугогасящего контакта 00 1C помещена в сквозном отверстии, которое выполнено в центре неподвижного со контакта диаметром, равным диаметру оо дополнительного дугогасящего контакта , причем в области меньшего диаметра цилиндрической ступенчатой формы полости помещена введенная возвратная пружина дополнительного дугогасящего контакта. 2. Выключатель по п.1, от ли ч .а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения времени коммутации путем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения дополнительного дугогасящего контакта, отверстия, расположенные в концевой

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

МЦ Ф

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1182930 A } (gg)g Н 01 Н 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHO5hV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3667538/07 (22) 25. 11.83 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (72) Н.А. Ахмеров, В.П. Герасимов, В.А. Годонюк и И.А. Жаворонков (53) 621.316. 524 (088.8) (56) .Патент франции Р 516359, кл. Н 01 Н 33/68, опублик. 15.04.67 °

Патент Японии. Ф 4$-31710, кл. 39 А 1, 32. 3, опублик ° 23. 08. 74.

Авторское свидетельство СССР

У 748545, кп. Н 01 Н 33/00, 1980.

Афанасьев В.В. Конструкции выклю-; чающих аппаратов, — Л.: Энергия, 1969, с. 267, рис. 7-4, д. 2, д. 3, . с. 269. (54)(57) 1. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий заполненный диэлектриком цилиндр привода, в котором расположен поршень привода, дугогасительную цилиндрическую камеру, заполненную диэлектри. ком и установленную соосно с цилиндром привода, неподвижный контакт, выполненный в виде диска с отверстием

/. в центре, установленный соосно между цилиндром привода и дугогасительной камерой, контактируя с ними своими торцовыми. поверхностями, рабочий ци-. линдр, который установлен соосно с

I дугогасительной камерой и имеет в верхней части, сечение. большее, чем сечение рабочего поршня, установленного коаксиально в рабочем цилиндре и жестко закрепленного на средней части подвижного токонесущего контакта, подвижный токонесущий контакт, нижняя часть которого выполнена в виде тарелки и плотно .прилегает к неподвижному контакту, перекрывая его отверстие, управляемые защелки и возвратную

2 пружину, о т л и.ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей привода, увеличения времени. протекания токов через контактный узел, увеличения значений коммутируемых токов, снижения электрической эрозии контактов, уменьшения времени коммутации пуФ тем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения под«ижних частей выключателя,в подвижном токонесущем контакте, в осевом его направлении, со стороны, обращенной к неподвижному контакту, выполнена глухая цилиндрическая полость ступенчатой формы, в концевой части которой выполнены сквозные радиальные отверс- 3 тия, соосные радиальным отверстиям, выполненным . в рабочем поршне, причем в указанной полости, в. области большого ее диаметра, помещен меньший

Ю частью своей длины, введенный дополнительный дугогасящий контакт цилиндрической формы, а большая часть длины дополнительного дугогасящего контакта помещена в сквозном отверстии, кото- 00 рое выполнено в центре неподвижного Х) контакта диаметром, равным диаметру Ц, дополнительного дугогасящего контак- Cg та, причем в области меньшего диамет-, ра цилиндрической ступенчатой формы полости помещена введенная возвратная пружина дополнительного дугогасящего контакта.

2. Выключатель по п.1, о т л и —,Р ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени коммутации путем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения дополнительного дугогасящего контакта, отверстия, расположенные в концевой

1182930

5 !

О

20 тия части глухой цилиццрической полости ступенчатой формы токонесущего контакта, выполнены сквозными, соосно

r отверстиями; выполненными в рабочем поршне, а оси отверстий ориенти рованы под углом 45-60 в направле0 нии от цилиндрической поверхности поршня к оси симметрии контакта„

3. Выключатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью удаления излишков диэлектрика из объема, заключенного между поршнем системы привода и дополнительным дугогасящим контактом, и повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения дополнительного дугогасящего контакта в исходное положение, в корпусе дугогасящего контакта, в направлении оси его симметрии, равномерно по окружности выполнены сквозные дросселирующие отверсИзобретение относится к области электроаппаратостроения и может быть использовано в электроэнергетике для отключения в электрических цепях токов высокого напряжения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей привода, увеличение времени протекания тока через контактный узел, увеличение значений коммутируемых токов, снижение электрической эрозии контактов, уменьшение времени коммутации.

На фиг.1 схематично представлен предложенный выключатель в рабочем положении, общий вид в разрезе; на фиг.2 — то же, в момент гашения ду-. ги; на фиг.3 — контакты выключения в момент их размыкания; на фиг.4 вариант выполнения сквозных радиальных отверстий, расположенных в конце ступенчатой полости, на фиг.5 вариант выполнения дополнительного дугогасящего контакта с отверстием в центре и диэлектрическим штоком, имеющим на конце утолщение, диаметр которого больше диаметра штока.

Выключатель содержит поршень 1 системы привода, помещенный в ннлиндре 2 привода, выполненном с полостью

А, неподвижный контакт 3 в виде диска с отверстием в центре, верхняя часть котор< го имеет тарсль а ". н, 1IQ30

4. Выключатель по пп.1-3, о т л ич ающи йс я тем, что, с целью повышения точности фиксирования дополнительного дугогасящего контакта в конечных положениях, повышения надежности его срабатывания и увеличения быстродействия за счет увеличения скорости его перемещения в исходное положение, использования поступательного движения поршня привода и применения гибкого промежуточного звена, в центре додолнительного дугогасящего контакта выполнено отверстие, в которое помещен шток, закрепленный одним концом в центре поршня привода и имеющий на другом свободном конце утолщение, причем диаметр штока равен диаметру отверстия, выполненного в дополнительном дугогасящем контакте, при этом диаметр утолщения больше диаметра штока. верхность 4, дугогасительную цилиндрическую камеру 5 из диэлектрического материала с внутренней полостью Б, подвижный токонесущий контакт 6, нижняя часть которого, плотно прилегающая к неподвижному контакту 3, также имеет тарельчатую поверхность, рабочий поршень 7,жестко закрепленный на токонесущем контакте 6 и расположенный в рабочем цилиндре 8, который в верхней своей части имеет вертикальные канавки 9, токоввод 10, в корпусе которого выполнено отверстие 11 для фиксаторов 12 управляемых, например, магнитных электрозащелок 13, возвратную пружину 14, изоляционный корпус 15, В поршне 7 выполнены соосные радиальные отверстия

16. B корпусе подвижного токонесущего контакта 6 вь полнена .глухая цилиндрическая полость В ступенчатой формы, в которой размещены возвратная пружина 17 и дополнительный подвижный дугогасящий контакт 18, а в концевой части полости В и поршне 7 выполнены соосные радиальные отверстия 16. Для заполнения внутренней полости В выключателя двугогасящей жидкостью, заливаемой до уровня верхней кромки рабочего цилиндра 8, предусмотрен клапан 19, а для стравливания избыточного давления предусмот7 1182930

8 контактом 3. В результате взаимодействия электрической луги с потоком дуг огасящей жидкости происходит испарение некоторой массы дугогасящей

5 жидкости и в полости Г выключателя образуется избыточное давление ее паров, которое при достижении заданной величины стравлинается в м гистраль предохранительным клапаном 20, установленным иа. фланце 21.

Подготовка выключателя к повторному рабочему циклу осуществляется с следующим образом. Подается команда на отключение исполнительного механиз- 15 ма си стемы привода, снимаются усилия, переместиншие поршень 1 в крайнее верхнее положение. Под действием избыточного давления, величина которого во внутреннем объеме выключателя - 20 регламентируется предохранительным клапаном 20, поршень 1 перемещается в крайнее нижнее положение. Затем фиксаторы 12 защелок 13 вводятся из отверстия 11, и под действием пружн- 25 ны 14 подвижный токоиесущий контакт

6 возвращается в крайнее нижнее положение до соприкосновения своей тарельчатой поверхностью с неподвижным контактом 3 ° Дополнительный дугога сящий контакт 18 возвращается в исход ное положение посредством возвратной пружины 17. Излишек дугогасящей -жидкости в полости А дросселирует по отверстиям 24 малого диаметра в корпусе дополнительного дугогасящего контакта 18 и по кольцевой щели, межЯ ду цилиндрическими поверхностями поршня 7 и- рабочего цилиндра 8. Для уменьшен««я гидр одинамич е ских потерь 40 в момент истечения дугогасящей .жидкости из цилиндрической полости В ступенчатой формы радиальные отверсо тия 16 выполнены под углом 45-60 к диаметральной плоскости сечения порщ- 45 ня 7 в направлении оси симметрии контакта. Согласно экспериментальным, данным .этот угол является оптимальным, Для обеспечения надежной фиксации дополнительного дугогасящего контакта

18 в заданном положении в нем выполнено центральное отверстие 22, в которое введен диэлектрический шток

23, жестко закрепленный в центре поршня 1. При перемещении поршня 1

55 в крайнее положен««е диэлектрический шток 23 своим утолщением 25 перемещает за собой дополнительный подвижный контакт 18, вводя его в отверстие

«еиодвиж,«ого контакта 3, на заданное расстояние.

Таким образом, выполнение цилиндрической полости ступенчатой формы в корпусе подвижиого токонесущего контакта позволяет увеличить время протекания тока через контакты выключателя и увеличить значения коммутиру-— емых токов за счет увеличения быстродействия приблизительно н 2-2,5 раза по сравнению с известным выключателем.

Обеспечивается это размещением дополнительного,дугогасящего контакта малой массы в полости корпуса подвижного токонесущего контакта с большой .площадью. поперечного сечения, что создает такой контактный узел, в котором каждьп« из контактов выполняет. качест4 венио различные функции, Токонесущии контакт позволяет сколько угодно длительно пропускать значительные расчетные токи (фиг.1). Дополнительный дугогасящий контакт будучи малоинерционным позволяет разрывать и гасить загорающуюся электрическую дугу отключения (AHI 2) высокоскоростным потоком жидкости.

Размыкание обоих контактов н строгой последовательности осуществляется одним приводом, вызывающим движение .дугогасящей жидкости, которая к моменту размыкания дугогасящего контак та с неподвижным контактом успевает разогнаться до скоростей порядка

100-120 м/с и начинает воздействовать на образующуюся электрическую дугу и иа опорные пятна дуг в самой начальной фазе их формирования (фиг.4). Происходит перемещение опорных пятен дуг по поверхности контак; тов, уменьшается электроэрозия контактов, повышается надежность, снижается время коммутации.

Вь«полнение сквозных отверстий в корпусе дополнительного дугогасящего контакта, в осевом его направлении, повьппает быстродействие выключателя за счет достаточно быстрого стравливания излишков дугогасящей жидкости из полости А цилиндра кореня во время перемещения контактов в исходное положение. В .период рабоче.го движения поршня вверх скорость дугогасящей жидкости настолько велика, что она не успевает дросселировать по этим отверстиям из-за противодействия со стороны сил трения, а во время возврата контактов в ис118 рен кла па и 20. I!6a кла пана p;I r«!oложены I!a верхнем 1!«лянц» 21 1«ыклю «лт»ля. В середине корпуса дугогасяцп— го контакта 18 выполнено отверсти»

22, в которое ввел»н шток 23, 1«ыпол-ненный из диэлектрика и эакр»пленныи в центре поршня 1, а в корпус» дополнительног о дугогасящего контакта 18, в осевом em напра««1«енин, равномерно по окружности выполнены сквозные дросселирующие отверстия

24 малого диаметра. !!!ток 23 I«III!ozнен с утолщением 25 на незакрепленном конце.

Выключатель работает следуюц«им образом.

При подаче команды на включение

1 исполнительного механизма системьI привода (любо«1 известной кон с тр укции) начинает ускоренно I!epI.;е«.".т«вЂ” ся вверх порп«»нь 1. Давление co ".-ороны порншя 1 посредством дугогасящей жидкости, заполняющей полость A цилиндра 2, передается на нижнюю поверхность дополнитепьного дугогасяц«его контакта 18. В момент, когда велиг чина ускоряющей силы, действующей снизу со стороны поршня 1, превъш«ает величину сил сопротивления, действующих cBppxy со стороны поде«ижных контактов 6 и 18, последние начинают ускоренно перемещаться вверх, причем сначала происходит размыкание токонесущего контакта 6 с неподвижным контактом 3, к которому он прилегает йо тарельчатой поверхности 4.

Дополнительный дугогасящий контакт

18, который перемещается совместно с токонесущим контактом 6 и постоянно контактирует с ним, продолжает контактировать своей цилиндрической поверхностью с неподвижным контактом

3. В этот отрезок времени дополнительный дугогасящий контакт 18 подвергается воздействию полного тока, причем длительность воздействия зависит от его длины и скорости перемещения. В момент, когда в процессе сов-. местного перемещения подвижных контактов соосные сквозные радиальные отверстия 16, выполненные в поршне

7 и в концевсц« части глухой цилиндрической полости В ступенчатой формы токонесущего контакта .6, совместятся с вертикальными канавками 9 рабочего цилиндра 8, происходит выпуск дугогасящей жидкости из полости В токонесущего контакта 6 и сброс давле2! 30 6 ния. Р««1«««от«»сие сил I!apy«II;Ieтся, и лспо.«11«ительн«111 лу« с гасящий контакт 18 поц действием сил, приложен««ых снизу, пр««обр» га»т больпк е ус кс р»ние, чем

5. ток< нес.ущий конт IKT 6, и нянина»т ycIIopeIIIIn»»pI!!1I.щаться внутри полости

В. При размикании дополнительного дугогасящего контакта 18 с неподвижным контактом 3 м»жду ними образуется бистро у««еличинаю«ци«!ся кольцевой. 1 о Бо

v /

«aзор, н котором загорается электрич е с еа я дуга отключения »I «e!öa(. мс1я I« полость Б камери дугогац«ения 5 1«««сокоскоростним потоком дугогася«цей жидкости, в««тесняемой поршнем 1 из полости Л III!n>II!gpa 2 системы привода. Ha«I!I!a»icII коммутация тока в рабочую нагрузку. Так как диаметр поршня больше диаметра дополнительного дугогасящего контакта 18, то скорость

II»pe«ï щ»пия последнего и скорость поток I дугогасящей жидкости больше скорости перемещения поршня 1. Взаимосвязь скоростей носит линейный характер и выражается отно«««»вием где Ы вЂ” площадь поршня 1; ч — скорость перемещения поршня 1 и дугогасящ»й жидкости в полости Л цилиндра

2 привода выключателя; Б — площадь кольцевого зазора; v — скорость жидкости и дополнител«ного дугогасящего контакта 18 в кольцевом зазоре. Давление .жидкости, поступающей иэ полости Л цилиндра 2 в полость Б дугогасительной камеры 5, воздействует на нижнюю поверхность поршня 7, жестко закрепленного на токонесущем контакте

6 и обеспечивает дальнейшее перемеще-. ние обоих подвижных контактов и .увеличение зазора между разомкнутыми контактами. После того как нижняя

„/ поверхность поршня 7 при его движении вверх совместится с вертикальными канавками 9 в верхней части рабочего цилиндра 8, дугогасящая жидкость из полости Б начинает истекать через эти канавки в полость Г. Происходит сброс давления в полости Б дугогасительной камеры 5 и плавное торможение подвижных контактов, при этом фиксаторы 12 защелок 13 любой известной конструкции входят в отверстие 11 ° выполненное в корпусе токоввода 10, и удерживают токонесущий контакт 6 в разомкнутом положении с неподвижным

1182930

11-10

15 ходное положение, когда уже не требуются высокие скорости, упомянутые силы трения в жидкости регламентируют скорость перемещения контактов.

Выполнение в,центре дополнительного дугогасящего контакта сквозного отверстия, в которое помещен диэлектрический шток, закрепленный одним концом в центре поршня привода, способствует увеличению быстродействия выключателя и повышению надежности его работы. Объясняется это тем, что во время перемещения поршня привода в исходное положение шток посредством утолщения, выполненного на незакрепленном конце, механически перемещает за собой. дополнительный дугогасящий контакт. В момент остановки поршня останавливается и контакт в положении, которое задается регулируемой длиной штока. Кроме к го, следует отметить, что в предлагаемой конструкции выключателя расширены функциональные в »зможности привода так как пoTQK дугогасящей .жидкости используется не только для перемеще1О ния токонесущего контакта и гашения дуги отключения, но и для перемещения дополнительного дугогасящего контакта, и для обеспечения строгой последовательности раэмыка ния снача15 ла токонесущего, а затеи дугогася-щего контактов с определенным временем несинхронности срабатывания, которое задается длиной дополнительного дугогасящего контакта и скоростью

20 его перемещения. фс/с. 5

Корректор С. Шекмар

Техред Л. Сердюкова

Редактор Л. Письман

Заказ 3443 Тираж 343 Подписное

ВНИИПЙ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101