Автоматическая дугогасительная камера для повышения эффекта теплового расширения
Изобретение относится к области технологии и производства высоковольтных переключателей. Имеется технический результат – увеличение эффекта теплового расширения. Он достигается благодаря автоматической дугогасительной камере, которая включает подвижный дуговой контакт (4), изолирующий цилиндр (8), неподвижное основание (1) контакта, обеспеченное на верхнем конце изолирующего цилиндра (8) и используемое для установки верхнего дугового контакта (9) и верхнего дугогасящего кольца (7), основание (6) подвижного дугового контакта, обеспеченное на нижнем конце изолирующего цилиндра (8) и используемое для установки нижнего дугогасящего кольца (5) и нижнего дугового контакта (3). Внутри изолирующего цилиндра (8) образована тепловая расширительная камера (2). На концах изолирующего цилиндра (8) образованы зазоры дугогасительной камеры. Подвижный дуговой контакт (4) проходит через изолирующий цилиндр (8), верхнее дугогасящее кольцо (7) и нижнее дугогасящее кольцо (5), во включенном положении находится в контакте с верхним дуговым контактом (9) и с нижним дуговым контактом (3). Касательно верхнего дугогасящего кольца (7) и нижнего дугогасящего кольца (5), расположенных по концам зазора, то на смежных поверхностях в направлении зазора сформированы верхняя поверхность (121) дугового разряда и нижняя поверхность (122) дугового разряда. Верхняя поверхность (121) дугового разряда и(или) нижняя поверхность (122) дугового разряда в радиальном направлении обеспечены множеством проникающих пазов. Начала (101) паза проникающих пазов соединены с внутренними кольцами дугогасящих колец (5, 7). Концы (102) паза проникающих пазов не соединены с внешними кольцевыми краями дугогасящих колец (5, 7). Прямые соединительные линии между началами (101) паза и концами (102) паза не проходят через центры дугогасящих колец (5, 7), а направления наклона прямых соединительных линий являются неизменными. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящая заявка притязает на приоритет патентной заявки Китая №201510954553.5, поданной в Государственный комитет по интеллектуальной собственности Китая 17 декабря 2014 г., озаглавленной "Автоматическая дугогасительная камера с повышенным эффектом теплового расширения", которая во всей своей полноте включена в данное описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к области технологии и производства высоковольтных переключателей, и, в частности, к автоматической дугогасительной камере с повышенным эффектом теплового расширения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Автоматическая дугогасительная камера широко используется в обычных высоковольтных переключателях, таких как размыкатель цепи, который позволяет уменьшить объем включателя и значительно сократить эксплуатационную мощность.
Большинство автоматических дугогасительных камер гасят электрическую дугу посредством расширительной камеры с использованием принципа вспомогательного сжатого газа. Дугогасительная камера может иметь камеру теплового расширения, в которой повышенное давление создано просто частью энергии самой электрической дуги во время включения или выключения большого тока с обратным выдувом электрической дуги в точке перехода тока через ноль. При одних и тех же уровнях тока конструкция дугогасительной камеры определяет эффект нагрева электрической дугой расширительной камеры. В частности, в расширительной камере, радиус которой постепенно увеличивается, электрическая дуга не может распространяться глубоко внутрь расширительной камеры, что вызывает неодинаковый нагрев расширительной камеры и является отрицательным для установления давления для выдува дуги.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Имея в виду проблемы, свойственные известной технологии, в соответствии с настоящим изобретением обеспечена автоматическая дугогасительная камера с повышенным эффектом теплового расширения, которая может по существу повысить эффективность нагрева дугогасительной камеры, а также посредством простой конструкции улучшить ее дугогасительную способность.
Настоящее изобретение осуществлено посредством нижеследующих технических решений.
Автоматическая дугогасительная камера с повышенным эффектом теплового расширения включает в себя подвижный дуговой контакт, изолирующий цилиндр, плату неподвижного контакта, обеспеченную на верхнем конце изолирующего цилиндра для установки верхнего дугового контакта и верхнего дугогасящего кольца, а также плату подвижного дугового контакта, обеспеченную на нижнем конце изолирующего цилиндра для установки нижнего дугогасящего кольца и нижнего дугового контакта. В изолирующем цилиндре образована тепловая расширительная камера, а два конца изолирующего цилиндра образуют зазор дугогасительной камеры. Подвижный дуговой контакт продолжается через изолирующий цилиндр, верхнее дугогасящее кольцо и нижнее дугогасящее кольцо в осевом направлении, и при этом во включенном положении подвижный дуговой контакт находится в контакте с верхним дуговым контактом и с нижним дуговым контактом. По двум концам зазора расположены верхнее дугогасящее кольцо и нижнее дугогасящее кольцо, при этом поверхность верхнего дугогасящего кольца и поверхность нижнего дугогасящего кольца образуют верхнюю поверхность дугового разряда и нижнюю поверхность дугового разряда. Верхняя поверхность дугового разряда и(или) нижняя поверхность дугового разряда обеспечены множественными сквозными пазами в радиальных направлениях. Начало паза каждого из сквозных пазов в том месте, где он расположен, находится в сообщении с внутренним кольцом дугогасящего кольца, а конец паза сквозного паза в том месте, где он расположен, не находится в сообщении с внешним кольцевым краем дугогасящего кольца. Линия, ограниченная началом паза и соответствующим концом паза, не проходит через центр дугогасящего кольца там, где расположен сквозной паз, а направления наклона этих линий являются неизменными.
Сквозной паз, предпочтительно, выполнен в форме спиральной линии и(или) ломаной линии.
В том случае, когда обе из верхней поверхности дугового разряда и нижней поверхности дугового разряда обеспечены множественными сквозными пазами в радиальных направлениях; эти сквозные пазы в двух поверхностях дугового разряда, предпочтительно, сконфигурированы зеркально-симметрично.
Участок, соответствующий верхней поверхности дугового разряда верхнего дугогасящего кольца, и участок, соответствующий нижней поверхности дугового разряда нижнего дугогасящего кольца, предпочтительно, выполнены из медно-вольфрамового сплава.
Верхний дуговой контакт и верхнее дугогасящее кольцо, предпочтительно, закреплены посредством фланца на плате неподвижного контакта.
Верхнее дугогасящее кольцо и нижнее дугогасящее кольцо, предпочтительно, расположены между верхним дуговым контактом и нижним дуговым контактом.
По сравнению с обычной технологией настоящее изобретение имеет нижеуказанные благоприятные технические эффекты.
В настоящем изобретении каждое из дугогасящих колец обеспечено сквозными пазами, таким образом, когда через дугогасящие кольца протекает электрический ток, направление протекания тока посредством сквозных пазов ограничено и изменяемо таким образом, что при этом генерируется поперечное магнитное поле, которое создает между двумя дугогасящими кольцами внутри расширительной камеры поперечно ей электрическую дугу и еще больше нагревает расширительную камеру, что существенно увеличивает коэффициент успешности размыкания цепи.
Далее, в том случае, когда в двух дугогасящих кольцах выполнены симметрично распределенные сквозные пазы, интенсивность магнитного поля, созданного сквозными линейными пазами, симметрично распределенными в двух дугогасящих кольцах, является двойной по отношению к интенсивности магнитного поля, созданного сквозными линейными пазами в одном дугогасящем кольце. Чем выше интенсивность магнитного поля, тем выше вращательная скорость электрической дуги, и при этом электрическая дуга под действием центробежной силы более легко выдавливается в расширительную камеру.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, показывающий общую конструкцию по настоящей патентной заявке.
Фиг. 2 представляет собой вид, показывающий конфигурацию дугогасящих колец по настоящей патентной заявке.
Фиг. 3 представляет собой вид сквозных пазов в дугогасящих кольцах по настоящей патентной заявке.
Фиг. 4 представляет собой схематичный вид, показывающий положения токовых путей и поверхность дугового разряда дугогасящего кольца по настоящей патентной заявке.
Ссылочные позиции к фиг. 1-4:
1 - плата неподвижного контакта
2 - расширительная камера
3 - нижний дуговой контакт
4 - подвижный дуговой контакт
5 - нижнее дугогасящее кольцо
6 - плата подвижного контакта
7 - верхнее дугогасящее кольцо
8 - изолирующий цилиндр
9 - верхний дуговой контакт
11 - путь тока
101 - начало паза
102 - конец паза
121 - верхняя поверхность дугового разряда
122 нижняя поверхность дугового разряда
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее настоящая патентная заявка описана более подробно с приведением вариантов осуществления настоящего, при этом имеется в виду, что это описание является иллюстративным, а не ограничивающим.
В автоматической дугогасительной камере с повышенным эффектом теплового расширения по настоящей патентной заявке в дугогасительной камере обеспечены дугогасящие кольца. Каждое из дугогасящих колец обеспечено выполненными в радиальном направлении сквозными линейными пазами. После того, как дуговые контакты переносят дуговой разряд на дугогасящие кольца, через эти дугогасящие кольца протекает ток, и создается поперечное магнитное поле. Это магнитное поле направляет электрическую дугу между двумя дугогасящими кольцами таким образом, чтобы оно вращалось в расширительной камере, в результате чего расширительная камера полностью нагревается. Автоматическая дугогасительная камера по настоящей патентной заявке имеет простую конструкцию и может эффективно повысить эффективность нагрева, увеличить дугогасительную способность и повысить коэффициент успешности размыкания цепи.
Как показано на фиг. 1, автоматическая дугогасительная камера включает в себя изолирующий цилиндр 8, который образует тепловую расширительную камеру 2. Автоматическая дугогасительная камера дополнительно включает в себя плату 1 неподвижного дугового контакта, обеспеченную на верхнем конце изолирующего цилиндра 8 для крепления верхнего дугового контакта 9, и верхнее дугогасящее кольцо 7. На нижнем конце изолирующего цилиндра 8 установлена плата 6 подвижного дугового контакта для крепления нижнего дугогасящего кольца 5 и нижнего дугового контакта 3, а через изолирующий цилиндр 8 продолжается подвижный дуговой контакт 4 для осуществления контакта с верхним дуговым контактом 9 и с нижним дуговым контактом 3 во включенном положении. Верхнее дугогасящее кольцо 7 и нижнее дугогасящее кольцо 5 расположены по двум концам выключателя, и на этом выключателе образованы поверхности 121 и 122 дугового разряда.
В каждой из поверхностей 121 и 122 дугового разряда на верхнем дугогасящем кольце 7 и на нижнем дугогасящем кольце 5 в радиальных направлениях выполнены множественные сквозные линейные пазы. Эти множественные сквозные линейные пазы могут быть обеспечены в радиальном направлении на каждом из верхнего дугогасящего кольца 7 и нижнего дугогасящего кольца 5, но могут быть также обеспечены только на одном из этих дугогасящих колец. Как показано на фиг. 3, каждый из сквозных линейных пазов может быть спиральной формы, как показано на фиг. 3а, или может быть спиральной формы с ломаной линией, как показано на фиг. 3b, или же может быть выполнен непосредственно форме ломаной линии.
Продолженная линия линии, ограниченной началом 101 паза и концом 102 паза каждого из сквозных линейных пазов, не проходит через центр дугогасящего кольца, где находится сквозной паз. В том случае, если сквозными линейными пазами обеспечены оба из верхнего дугогасящего кольца и нижнего дугогасящего кольца, то, как показано на фиг. 2, сквозные линейные пазы в верхнем дугогасящем кольце являются симметричными относительно сквозных линейных пазов в нижнем дугогасящем кольце.
Более конкретно, каждая из области дугогасящего кольца, смежной с верхней поверхностью 121 дугового разряда верхнего дугогасящего кольца 7 и области дугогасящего кольца, смежной с нижней поверхностью 122 дугового разряда нижнего дугогасящего кольца 5, в соответствии с настоящим изобретением выполнена из тугоплавкого материала или сплава, такого как медно-вольфрамовый сплав. Верхнее дугогасящее кольцо 7 и верхний дуговой контакт 9 могут быть установлены на одном и том же фланце или на разных фланцах. Нижнее дугогасящее кольцо 5 и нижний дуговой контакт 3 также могут быть установлены на одном и том же фланце или на разных фланцах. Верхний дуговой контакт 9 и верхнее дугогасящее кольцо 7, нижний дуговой контакт 3 и нижнее дугогасящее кольцо 5 могут быть установлены в различных конфигурациях. Когда работает управляющий механизм, подвижный дуговой контакт 4 отходит от нижнего дугогасящего кольца 5, и электрическая дуга перемещается в область горения между двумя дугогасящими кольцами, что предохраняет дуговые контакты от обусловленной продолжительным горением электрической дуги чрезмерной абляции и увеличивает рабочий срок службы выключателя.
Дугогасящие кольца 7 со сквозными линейными пазами могут ограничивать и сдерживать направление прохождения тока, и когда ток протекает через эти дугогасящие кольца, создается поперечное магнитное поле, при этом магнитное поле обеспечивает вращение электрической дуги с высокой скоростью и направляет электрическую дугу в расширительную камеру, что еще больше нагревает расширительную камеру, так что давление в расширительной камере увеличивается. В том случае, когда в двух дугогасящих кольцах выполнены симметрично распределенные сквозные линейные пазы, интенсивность магнитного поля, созданного сквозными линейными пазами, симметрично распределенными в двух дугогасящих кольцах, является двойной по отношению к интенсивности магнитного поля, созданного сквозными линейными пазами в одном дугогасящем кольце. Чем больше интенсивность магнитного поля, тем выше скорость вращения электрической дуги, и при этом электрическая дуга под действием центробежной силы более легко выдавливается в расширительную камеру.
Обратимся к фиг. 4. Путь 11 тока определяет направление, по которому течет ток в дугогасящем кольце, и в поперечном сечении ток протекает в радиальном направлении изнутри наружу. В качестве примера для иллюстрации взята нижняя поверхность 122 дугового разряда, при этом путь 11 тока дугогасящего кольца на фиг. 4а сконфигурирован на внешней стороне в радиальном направлении нижней поверхности 122 дугового разряда, а путь 11 тока дугогасящего кольца на фиг. 4b сконфигурирован внутри в радиальном направлении нижней поверхности 122 дугового разряда. Поскольку сквозные линейные пазы в дугогасящих кольцах ограничивают направление прохождения тока, то обе из этих двух конфигураций могут обеспечить, чтобы электрическая дуга вращалась в тангенциальном направлении с большой скоростью. В этих двух конфигурациях, - поскольку и положения нижних поверхностей 122 дугового разряда различны, и положения путей 11 тока различны, - то радиальные силы под воздействием электрической дуги являются точно противоположными, и конфигурация по фиг. 4а позволяет электрической дуге сжиматься в радиальном направлении, а конфигурация по фиг. 4b позволяет электрической дуге расширяться в радиальном направлении.
1. Автоматическая дугогасительная камера с повышенным эффектом теплового расширения, содержащая подвижный дуговой контакт (4), изолирующий цилиндр (8), плату (1) неподвижного контакта, обеспеченную на верхнем конце изолирующего цилиндра (8) для установки верхнего дугового контакта (9) и верхнего дугогасящего кольца (7), а также плату (6) подвижного дугового контакта, обеспеченную на нижнем конце изолирующего цилиндра (8) для установки нижнего дугогасящего кольца (5) и нижнего дугового контакта (3), при этом в изолирующем цилиндре (8) образована тепловая расширительная камера (2), а два конца изолирующего цилиндра (8) образуют зазор дугогасительной камеры, подвижный дуговой контакт (4) продолжается через изолирующий цилиндр (8), верхнее дугогасящее кольцо (7) и нижнее дугогасящее кольцо (5) в осевом направлении, и при этом во включенном положении подвижный дуговой контакт (4) находится в контакте с верхним дуговым контактом (9) и с нижним дуговым контактом (3); при этом верхнее дугогасящее кольцо (7) и нижнее дугогасящее кольцо (5) расположены по двум концам выключателя, и поверхность верхнего дугогасящего кольца (7) и поверхность нижнего дугогасящего кольца (5), смежные одна с другой в направлении зазора, образуют, соответственно, верхнюю поверхность (121) дугового разряда и нижнюю поверхность (122) дугового разряда, и при этом верхняя поверхность (121) дугового разряда и/или нижняя поверхность (122) дугового разряда обеспечены множественными сквозными пазами в радиальных направлениях; и начало (101) паза каждого множества сквозных пазов состоит в сообщении с внутренним кольцом дугогасящего кольца, в котором расположен этот сквозной паз, а конец (102) паза этого сквозного паза не состоит в сообщении с внешним кольцевым краем дугогасящего кольца, в котором расположен этот сквозной паз, при этом линия, ограниченная началом (101) паза и концом (102) паза, не проходит через центр дугогасящего кольца, в котором расположены сквозные пазы, а направления наклона линий являются неизменными.
2. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой сквозной паз имеет форму спиральной линии и/или ломаной линии.
3. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой в том случае, когда обе - и верхняя поверхность (121) дугового разряда, и нижняя поверхность (122) дугового разряда - обеспечены множественными сквозными пазами в радиальных направлениях; эти сквозные пазы в двух поверхностях дугового разряда являются сконфигурированными зеркально-симметрично.
4. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой участок, соответствующий верхней поверхности (121) дугового разряда верхнего дугогасящего кольца (7), и участок, соответствующий нижней поверхности (122) дугового разряда нижнего дугогасящего кольца (5), выполнены из медно-вольфрамового сплава.
5. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой верхний дуговой контакт (9) и верхнее дугогасящее кольцо (7) закреплены посредством фланца на плате (1) неподвижного контакта.
6. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой нижний дуговой контакт (3) и нижнее дугогасящее кольцо (5) закреплены посредством фланца на плате (6) подвижного дугового контакта.
7. Автоматическая дугогасительная камера по п. 1, в которой верхнее дугогасящее кольцо (7) и нижнее дугогасящее кольцо (5) расположены между верхним дуговым контактом (9) и нижним дуговым контактом (3).
