Вакуумный выключатель тока



Вакуумный выключатель тока
Вакуумный выключатель тока
Вакуумный выключатель тока

 


Владельцы патента RU 2462780:

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

Изобретение относится к силовым вакуумным выключателям постоянного и переменного тока. Вакуумный выключатель содержит корпус, разделенный высоковольтным изолятором, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами. Подвижный электрод прикреплен к корпусу при помощи токоввода и металлической гофры, которая отделяет вакуумную среду камеры от окружающей среды. Подвижный и неподвижный электроды снабжены кольцевыми контактами, в которых со стороны их крепления к соответствующим электродам выполнены одинаковые радиальные равномерно расположенные по окружности пазы. В пазы кольцевых контактов вставлены П-образные постоянные магниты, симметричные относительно контактирующей поверхности соединения контактов и соединяемые друг с другом во включенном состоянии выключателя. Полярность полюсов магнитов, находящихся друг против друга на подвижном и неподвижном кольцевых контактах, одинакова. Технический результат - увеличение концентрации магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик. 3 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 7 H01H 33/664, опубл. 10.06.2004].

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.

Известен вакуумный выключатель тока [Патент РФ №2230386, МПК 7 H01H 33/664, опубл. 10.06.2004], содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, состоящую из двух источников магнитного поля, расположенных снаружи камеры, и формирующую между контактами поперечное оси вакуумной камеры магнитное поле. Магнитная система выполнена формирующей радиальное поле, причем источники магнитного поля расположены по оси электродов, при этом контакты имеют кольцевую форму, а источники магнитного поля выполнены в виде постоянных магнитов.

Недостатком этого вакуумного выключателя является то, что радиальное магнитное поле в межконтактном промежутке имеет малую напряженность за счет того, что формируется только одним полюсом каждого магнита, которые находятся вблизи от межконтактного промежутка. Вторые полюса магнитов находятся на значительном расстоянии от межконтактного промежутка и слабо влияют на формирование радиального магнитного поля, при этом основная часть магнитного поля рассеивается вне межконтактного промежутка и даже вне вакуумной камеры выключателя (с наружной стороны магнитов). Источники магнитного поля (постоянные магниты) расположены с внешней стороны вакуумной камеры и значительно увеличивают габаритные размеры вакуумного выключателя тока.

Наиболее близким, принятым за прототип, является вакуумный выключатель тока [патент РФ №2400855, МПК Н01Н 33/664 (2006.01), опубл. 27.09.2010], 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 кольцевым контактам со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле. 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.

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 вакуумного выключателя.

Поставленная задача решена за счет того, что вакуумный выключатель тока содержит, также как в прототипе, дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токоввода и металлической гофры. 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.

Согласно изобретению в подвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены одинаковые радиальные равномерно расположенные по окружности пазы, в которые вставлены дополнительно введенные П-образные постоянные магниты, расположенные симметрично магнитам, находящимся в неподвижном кольцевом контакте относительно контактирующей поверхности соединения контактов. Причем полярность полюсов магнитов, расположенных па подвижном и неподвижном кольцевых контактах и соединенных во включенном состоянии выключателя, одинакова.

В предлагаемом вакуумном выключателе тока за счет того, что постоянные магниты имеют П-образную форму и равномерно расположены по окружности подвижного 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 подвижном и неподвижном электродах, 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 7 выполнены однотипные и одинаковые симметричные относительно плоскости соединения контактов пазам в неподвижном кольцевом контакте 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 самарий-кобальта. Количество постоянных магнитов зависит от диаметра кольцевого контакта 7 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 электродами 3 и 4 и постоянными магнитами 9, а также между кольцевым контактом 7, 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 токоввода и металлической гофры, в неподвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены радиальные равномерно расположенные по окружности пазы, в которых находятся П-образные постоянные магниты, изолированные от неподвижного электрода и неподвижного кольцевого контакта, отличающийся тем, что в подвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду также выполнены одинаковые радиальные равномерно расположенные по окружности пазы, в которые вставлены дополнительно введенные изолированные от подвижного электрода и подвижного кольцевого контакта П-образные постоянные магниты, расположенные симметрично магнитам, находящимся в неподвижном кольцевом контакте, относительно контактирующей поверхности соединения контактов, причем полярность полюсов магнитов, расположенных на подвижном и неподвижном кольцевых контактах и соединенных во включенном состоянии выключателя, одинакова.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к силовой коммутационной аппаратуре постоянного и переменного тока. .

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 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.

Изобретение относится к силовой коммутационной аппаратуре и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока. Вакуумный выключатель тока содержит дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токоввода и металлической гофры. Внутри дугогасительной камеры, на уровне расположения контактов, закреплен цилиндрический экран. Снаружи, к корпусу дугогасительной камеры, со стороны неподвижного электрода, на уровне расположения промежутка между контактами, прикреплен при помощи диэлектрического кольца постоянный магнит. Этот магнит выполнен в форме радиально намагниченного кольца, формируя между контактами поперечно-радиальное оси поле. Технический результат: увеличение напряженности магнитного поля между кольцевыми контактами, улучшение коммутационных характеристик. 1 ил.

Контакт для высоковольтной вакуумной дугогасительной камеры содержит проводящую соединительную деталь, кольцевой внешний контакт и внутренний контакт, расположенный внутри кольца внешнего контакта и не контактирующий с внешним контактом, а также содержит проводящую соединительную деталь. Внутренний контакт и внешний контакт соосны, причем контактная поверхность внутреннего контакта находится в той же плоскости, что и контактная поверхность внешнего контакта. Внешний контакт прикреплен к проводящей соединительной детали. Средство осевого магнитного поля закрыто снаружи проводящей соединительной детали для генерирования осевого магнитного поля. Средство осевого магнитного поля жестко соединено с проводящей соединительной деталью. Внутренний контакт прикреплен к проводящей соединительной детали, при этом средство кольцевого магнитного поля закрыто снаружи проводящей соединительной детали для генерирования кольцевого магнитного поля. Технический результат - быстрое затухание электрической дуги в высоковольтных условиях, что снижает нагрев вакуумной дугогасительной камеры. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх