Вакуумный выключатель тока


 


Владельцы патента RU 2400855:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к силовой коммутационной аппаратуре постоянного и переменного тока. Вакуумный выключатель тока содержит корпус, разделенный высоковольтным изолятором, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами. Подвижный электрод прикреплен к корпусу при помощи токовода и металлической гофры, которая отделяет вакуумную среду камеры от окружающей среды. Электроды снабжены кольцевыми контактами. В неподвижном кольцевом контакте выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которые вставлены постоянные магниты П-образной формы, образуя магнитную систему. Контактирующая поверхность кольцевых контактов по оси электродов находится на уровне плоскости полюсов магнитов. Разделительные изоляторы размещены между электродом и постоянными магнитами, а также между кольцевым контактом и постоянными магнитами. Технический результат - увеличение концентрации магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.

Известен вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, формирующую между контактами поперечное оси поле. Магнитная система расположена по оси со стороны одного из контактов и выполнена формирующей поперечно-радиальное поле [Патент РФ №2230385, МПК Н01Н 33/664, опубл. 2004.06.10].

Недостатком этого вакуумного выключателя является конструкция центральной части корпуса камеры, расположенной внутри неподвижного электрода с кольцевым контактом. Эта часть корпуса электрически связана с неподвижным контактом, а магнитное поле вблизи нее перпендикулярно к ней, так как является аксиальным по своей природе. Дуга, возникающая между контактами при их размыкании, выталкивается из рабочего зазора и может устойчиво гореть между центральной частью подвижного электрода и центральной частью корпуса, расположенной внутри неподвижного контакта, так как электрическое и магнитное поля параллельны у оси. Таким образом, ухудшаются коммутационные характеристики выключателя: снижается величина коммутирующего тока и увеличивается время прерывания дуги.

Наиболее близким, принятым за прототип, является вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и соосную с ней магнитную систему, содержащую постоянный магнит, расположенный по оси со стороны неподвижного электрода, и формирующую между контактами поперечно-радиальное оси поле. Центральная часть корпуса камеры, расположенная внутри неподвижного контакта, выполнена электрически изолированной от неподвижного контакта [Патент РФ №2291513, МПК Н01Н 33/664, опубл. 2007.01.10.].

Недостатком данного вакуумного выключателя является низкая напряженность магнитного поля в межконтактном промежутке.

Задачей изобретения является увеличение концентрации магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик.

Поставленная задача решена за счет того, что вакуумный выключатель тока содержит так же как в прототипе дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем неподвижный электрод прикреплен при помощи токовода и гофры, а соосно кольцевым контактам со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле.

Согласно изобретению в неподвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которых расположены П-образные постоянные магниты, изолированные от неподвижного электрода и неподвижного кольцевого контакта. Контактирующая поверхность кольцевых контактов по оси электродов расположена на уровне плоскости полюсов магнитов.

В предлагаемом вакуумном выключателе тока за счет того, что постоянные магниты имеют П-образную форму и равномерно расположены по окружности неподвижного кольцевого контакта, концентрация магнитного поля между кольцевыми контактами увеличивается. Растет электродинамическое воздействие на электрическую дугу, что увеличивает скорость движения ее между кольцевыми контактами, а следовательно, уменьшается электроэрозионный износ контактов и улучшаются коммутационные характеристики: продлевается срок службы выключателя и уменьшается время прерывания дуги.

На фиг.1 схематично изображен вакуумный выключатель тока и магнитная система, расположенная на неподвижном электроде, где А-А - вид в разрезе сверху, В-В - вид в разрезе снизу.

Вакуумный выключатель тока содержит корпус 1, разделенный высоковольтным изолятором 2, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным 3 и неподвижным 4 электродами. Электроды 3 и 4 могут быть изготовлены из высокопроводящего материала, например меди. С одной стороны подвижный электрод 3 прикреплен к корпусу при помощи токовода 5 и металлической гофры 6, которая отделяет вакуумную среду камеры от окружающей среды. Электроды 3 и 4 снабжены кольцевыми контактами 7 и 8. Кольцевые контакты могут быть выполнены из немагнитного материала, например из молибдена. В кольцевом контакте 8 выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которые вставлены постоянные магниты 9 П-образной формы, образуя магнитную систему. Постоянные магниты могут быть изготовлены на основе самария - кобальта. Количество постоянных магнитов зависит от диаметра кольцевого контакта 8 и ширины постоянного магнита 9. Контактирующая поверхность кольцевых контактов 7, 8 по оси электродов 3, 4 находится на уровне плоскости полюсов магнитов 9. Разделительные изоляторы 10 размещены между электродом 4 и постоянными магнитами 9, а также между кольцевым контактом 8 и постоянными магнитами 9.

Вакуумный выключатель тока работает следующим образом.

При замкнутых кольцевых контактах 7, 8 через электроды 3, 4 протекает электрический ток от токовода 5. Магнитная система формирует в плоскости соединения подвижного 7 и неподвижного 8 кольцевых контактов радиальное относительно оси кольцевых контактов магнитное поле. При размыкании кольцевых контактов 7, 8 между ними загорается электрическая дуга, при этом гофра 6 сжимается и обеспечивается герметичность дугогасительной камеры. Механические усилия на дугу, возникающие при взаимодействии электрического тока дуги и поперечного магнитного поля, перемещают ее по контактирующей поверхности кольцевых контактов 7 и 8. Под действием центробежной силы дуга перемещается по радиусу и выталкивается из межконтактного промежутка. Таким образом, дуга локально не перегревает контактирующую поверхность кольцевых контактов 7, 8, что обеспечивает их равномерный и минимальный износ. Двигаясь, дуга быстро остывает и гаснет.

Вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами, электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токовода и гофры, а соосно с кольцевыми контактами со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле, отличающийся тем, что в неподвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены радиальные равномерно расположенные по окружности пазы, в которых расположены П-образные постоянные магниты, изолированные от неподвижного электрода и неподвижного кольцевого контакта, причем контактирующая поверхность кольцевых контактов по оси электродов расположена на уровне плоскости полюсов магнитов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сильноточной импульсной электроэнергетике. .

Изобретение относится к коммутационному контакту для вакуумных разрядников согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к контактной части контактной системы для прерывания тока в распределительной сети с контактодержателем, который содержит полый цилиндрический участок стенки, а также стенку основания, и с контактным диском, лежащим противоположно стенке основания в продольном направлении, причем предусмотрены прорези для создания магнитного поля.

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным переключателям, в которых используется электромагнитная система управления с поляризующим постоянным магнитом, обеспечивающим удержание подвижного контакта в двух крайних положениях после снятия напряжения питания с обмоток управления электромагнита.
Изобретение относится к технологии изготовления высокочастотных вакуумных выключателей и касается способа контроля в них контактного нажатия после вакуумно-термической обработки и отпая и может найти применение при изготовлении вакуумных выключателей, переключателей и реле в металлостеклянном и металлокерамическом исполнении, с двумя и одним разрывами контактов, с упругим и жестким контактным мостиком преимущественно со встроенной электромагнитной системой управления неполяризованного типа.

Изобретение относится к технологии изготовления высоковольтных вакуумных выключателей и касается тренировки в них межконтактного зазора высоким напряжением в процессе вакуумно-технологической обработки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к силовой коммутационной аппаратуре. .

Изобретение относится к области разработки способов повышения электрической прочности вакуумных высоковольтных промежутков в вакуумных выключателях, ускорителях и других высоковольтных устройствах.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к силовой коммутационной аппаратуре. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к контактным устройствам вакуумных дугогасительных камер, которые используются в сильноточных вакуумных выключателях

Изобретение относится к силовым вакуумным выключателям постоянного и переменного тока

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумным выключателям и применяется в вакуумных дугогасительных камерах высокого напряжения

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным выключателям, в которых используется электромагнитная система управления нейтрального типа

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления контактов вакуумных дугогасительных камер. Порошковую смесь и заготовку из материала с высокой электропроводностью помещают в вакуумную камеру, где порошковую смесь наносят в виде покрытия на заготовку методом электронно-лучевой наплавки в вакууме. В едином технологическом цикле с наплавкой проводят дополнительный электронно-лучевой переплав всего объема наплавленного покрытия. Обеспечивается улучшение качества контактов за счет получения более мелкодисперсной равномерной микроструктуры и пониженного газосодержания наплавленного слоя. 2 ил., 1 пр.
Способ тренировки ведут путем подачи высокого напряжения постоянного тока на полный межконтактный зазор ступенями, начиная с 0,3…0,5 номинального рабочего напряжения. Одновременно создают вдоль направления зазора поле постоянного магнита, величину напряженности которого плавно повышают от нуля до момента установления предпробойного тока через межконтактный зазор порядка 0,6…0,8 от величины пробойного тока при испытательном напряжении. Выдерживают зазор при установленном напряжении до снижения по крайней мере в 2…3 раза предпробойного тока от измеренного вначале на первой ступени тренировки. Величину напряженности магнитного поля снижают до нуля, устанавливают следующую ступень тренирующего напряжения. Вновь плавно повышают величину напряженности магнитного поля от нуля до достижения величины предпробойного тока, имевшей место вначале на первой ступени. Указанный цикл повторяют на следующих ступенях. На последней ступени тренирующее напряжение устанавливают в 1,2…1,5 раза выше испытательного. Процесс повторяют при обратной полярности приложенного к зазору высокого напряжения и обратном направлении поля постоянного магнита. Технический результат - снижение распыления материала контактов и повышение электрической прочности и надежности работы пр снижении потребления электроэнергии. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к вакуумному прерывателю в вакуумном выключателе для выполнения операции по гашению дуги. Согласно изобретению предусматривается притягивающий элемент, изготовленный из ферромагнитного материала, для образования пространства между неподвижным электродом и подвижным электродом для притягивания радиального магнитного поля, сгенерированного в радиальном направлении между неподвижным электродом и подвижным электродом посредством притягивающего элемента. На внешней окружной поверхности изолированного контейнера ступенчатым образом сформирована опорная канавка для поддержания, вставленного в нее притягивающего элемента, в осевом направлении, которое является направлением передвижения подвижного электрода. Высота притягивающего элемента в осевом направлении не меньше, чем максимальное расстояние между неподвижным электродом и подвижным электродом. При этом составляющая радиального магнитного поля в общем горизонтальном направлении между неподвижным электродом и подвижным электродом может быть увеличена. Технический результат - увеличение движущей силы дуги за счет минимизации дуги в не строго горизонтальном направлении. 5 з.п. ф-лы, 11 ил.

Контакт для вакуумного прерывателя содержит: множество вырезов, проходящих к внешней периферийной поверхности от множества положений, соответственно, отнесенных от центра контактной поверхности; лепесток, сформированный между парой смежных вырезов так, чтобы минимизировать механическую хрупкость части, имеющей малую ширину в лепестке, вызывая вращательное движение дуги. При этом каждая часть выреза содержит: первую оконечную часть, которая закрыта и примыкает к центру; вторую оконечную часть, которая открыта и примыкает к внешней периферийной поверхности; первую часть выреза, проходящую линейно от первой оконечной части; и вторую часть выреза, проходящую линейно ко второй оконечной части, изгибаясь от первой части выреза под заданным углом, который больше или равен 30 градусам и меньше или равен 60 градусам. Расстояние от внешней периферийной поверхности центральной углубленной части контакта до первой части выреза составляет заданное первое расстояние, большее нуля и меньшее или равное 5 мм Технический результат - обеспечение высоких характеристик гашения и снижение механической деформации контакта, имеющего достаточно высокую длину лепестка при небольшом диаметре контакта. 2 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение касается контактной системы вакуумного выключателя, в межконтактном объеме которой используют жидкометаллическое рабочее тело. В геометрических центрах подвижного и неподвижного контактов выполнены глухие цилиндрические отверстия, а в отверстие подвижного контакта и на его контактирующую поверхность помещено жидкометаллическое рабочее тело. При включении выключателя подвижный контакт приходит в движение и жидкометаллическое рабочее тело приобретает кинетическую энергию и при соприкосновении контактов перемещается в глухое цилиндрическое отверстие неподвижного контакта, а затем под действием силы тяжести перемещается обратно в глухое цилиндрическое отверстие подвижного контакта. Технический результат - снижение перенапряжений при коммутациях и тока среза, а также повышение пробивного напряжения в отключенном положении выключателя, что повышает надежность срабатывания и снижает потери электроэнергии при протекании тока нагрузки. 1 ил.
Наверх