Контактное устройство для разрыва электрической дуги

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1т) 511881 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 05.02.73 (2i) 1882051/24-7 (23) Приоритет - (32) 28.02.72 (31) P 2209388.5 (33) ФРГ (43) Опубликовано25.04.76,Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания30 09 76 (51) М. Кл. Н 01Н 33/04

Государственный комнтет

Совета Мнннстроа СССР оо делам нзооретеннй н открытий (53) УДК 621.316.542 (088.8) (72) Авторы Иностранцы изобретения Вальтер Хертц, Юрген Ментель и Ян Штро (ФРГ) Иностранная фирма

"Сименс АГ" (ФРГ) (71) Заявитель (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРЫВА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ

Известны контактные устройства для раз рыва .электрической дуги, содержащие два электрода, расположенные относительно друг друга на фиксированном расстоянии, по край. ней мере один из которых выполнен, напри 5 мер, в виде трубы, разрезанной на торце .на сегменты и заканчивающийся соплом, в выходном отверстии которого имеется коммутационный элемент, расположенный так, что направление тока во входной части сопла 10 противоположно направлению тока в его внешней части.

Цель изобретения повышение надежности дугогашения.

Это достигается тем, что в описываемом 15 устройстве наружная и торцевая поверхности и часть внутренней поверхности, примы каюшей к торцевой поверхности сопловой трубы, покрыты слоем из изоляционного материала. Сегменты трубы образованы с по- >0 мощью пазов так, что в поперечном относи тельно оси сопла сечении образуют спираль, которая ориентирована так, что ее начало и конец расположены напротив друг друга и имеют по крайней мере один полный поворот.

Направление вращения спирали одного алект. рода противоположно направлению вращения спирали другого, Пазы, образующие сегмен ты, заходят на поверхность сопла, прилегающую к торцевой поверхности трубы, и заполнены материалом с низкой электропро» водностью.

На фиг. 1 изображено контактное уст ройство с двумя коммутационными эЛектро дами, выполненными в виде сопел на фиг, 2, 3 - коммутационный электрод (вариан» ты выполнения}; на фиг. 4 контактное устройство, у которого в виде сопла вы» полнен только один электрод.

Контактное устройство содержит два обращенных друг к другу электрода 1 и 2 трубчатой формы, концы которых образуют сопло для дугогасительного потока. Каждое сопло содержит входные части 3 и 4 для основания электрической дуги и выходные части 5 и 6. Электрод 1 (или 2) покрыт .слоем 7 (или 8) из изоляционного материала. Внутренняя поверхность электрода

1 (или 2) также покрыта слоем 9 (или

10) из изоляционного материала (по край511881 ней мере вблизи выходного отверстия соп ла) .

Оба трубчатых электрода 1, 2, в част ности их торцевые поверхности, и части 3, 4, 5 и 6 сопел с помощью разрезов раэ делены на отдельные сегменты (на черте, ! жах не показаны) . Разрезы могут выпол-, няться на внешней оболочке электродов 1,, 2, прилегающей к торцевым поверхностям,:

Число разрезов может быть два, три или 1О более. Изолирующие слои 7 и 8„покрываю щие также торцевые поверхности соответст вуюших электродов, проникают в сопло настолько, что траектория тока вблизи основания электрической дуги во входных частях 3 и 4 сопла образует шлейф (на чертежах показано штриховой линией), Для достижния положительного эффекта достаточно, что-, бы изолирующие слои 7 и 8 проникали в сопло настолько, что глубина f изолиро»

Ю ванной внутренней части электрода по мень шей мере равна толщине k электрода на его торцевой стороне. Таким образом, долж но соблюдаться условие ) 4 . Внутри шлейфа находится другой изолирующий слой ,25

9 (или 10), который препятствует образо ванию электрической дуги между внутренней стенкой электродов 1, 2, При коммутацион ном процессе от коммутационного элемента

33

11, который может быть выполнен трубчатой формы, между трубчатыми эпектродами, 1, 2 вытягивается электрическая дуга 12.

При этом во внутренних частях 3, 4 вход ных зон возникают основания электрической дуги.

Это вытягивание электрической дуги во внутреннюю часть сопел имеет то преимущество, что на электрическую дугу непосредственно после ее возникновения действу ют собственные магнитные силы. Как толь ко поджигается электрическая дуга, протекает ток на том сегменте электродов 1 и 2, на котором во входных частях 3, 4 сопла оказывается основание электрической дуги.

Ток после прохождения проводникового шлейфа 13 протекает к торцевой стороне электрода 2 через электрическую дугу 12 и основание электрической дуги во входную часть 3 сопла, а также в проводниковый в шлейф 14 напротив расположенного электрода. Собственные магнитные силы, обус лавленные током J вызывают расширение электрической дуги 12 и шлейфов 13, 14, обраэованньФ контуром тока. Следовательно,,5 эти силы всякий раз обуслй ливают отталкивающие силы, которые вь|Талкивают соот ветствующее основание электрической дуги дальше в более узкую часть входных честей

3 и 4 сопла. 69

Таким образом, столб электрической дуги смещается к направлению осей электродов

1 и 2, т. е. в направлении, указанном стрелкой А. После возникновения электри ческой дуги на ее основание и столб действуют магнитные силы, которые препятст вуют выходу дуги из соплообразных труб, Эти магнитные силы не зависят от дугога сительного потока, который .направлен иэ вестным образом между торцевыми поверхностями электродов 1 и 2 в направлении их осей, Эти силы, в частности, эффективны тогда, когда при очень больших токах дугога сительному потоку препятствует явление обратного подпора.

Особое действие токовых шлейфов 13 и

14 состоит в тсм, что ток в окрестности этих участков создает магнитное по (е, которое у- торцевых- поверхностей электродов 1 и 2 направлено о касательной составляю шей. Если, например, электрическая дуга вследствие токового возмущения перемещается к этой зоне или находится вблизи нее, то тогда на дугу действует сила, направленнаа к оси электродов 1,, 2 и смешаюшая ду- гу во внутреннее пространство электродов, Наружные участки 15, 16 траекторий тока вызывают в месте появления электри ческой дуги 12 магнитное поле и этим са: (мым составляющую силы в противополож ном направлении. Однако эта сила соответ ственно меньше силы, возникающей в ре» эультате взаимодействия участков тока: шлейфов 13, 14 и электрической дуги 12.

Изолирующие слои 7 и 8, а также 9 и

10 могут, например, состоять из тепло стойких искусственных материалов, керамики или литьевой смолы. Изолирующие по крытия препятствуют образованию ду1 и на участках электродов 1 и 2, которые не принадлежат к входным частям 3 и 4 соп» ла и в которых не действуют магнитные силы.

Ослабление силы практически может быть исключено благодаря особой форме выполнения электродов (см. фиг. 2 и 3).

На фиг. 2 видно, что торцевая сторона электрода 1 имеет плоскую форму и снаб жена вырезами 17-20, заполненными изолирующим слоем 7. Эти вырезы образуют на торцевой стороне электрода 1 спирали, Вырезы 17 0 образуют сегменты 21 и

22 электрода 1. Подлежащий прерыванию ток 1, который поступает через токовый участок 23 в сегменте 24 сопла, проте кает через токовый участок 25 к противо« лежащей стороне сопла и образует там то ковый участок 26. Следовательно, токо вые участки 23 и 26 при такой форме

"-11881

5 электродов (см, фиг. 2) расположены не

|рядом, а смещены на торцевой поверхно

;сти электрода 1 на определенный угол, ко торый достигает 180о, Таким образом, ток течет определенным образом со стороны оболочки электрода 1 к противолежащей внутренней части сопла и оттуда к противоположному электроду, Благодаря магнитной отталкивающей силе между токовым участком 26 и алектриче rp ской дугой 12 возрастает притягивающая сила между токовым участком 23 и указан» ной дугой, В результате поворота контура тока по

I крайней мере на угол, близкий 180о (см. 15 фиг. 2, 3)., возникает магнитное поле, проходящее в осевом направлении электродов 1 и 2, При таком поле электрическая дуга 12 может быть неустойчивой. Это нежелатель ное явление можно устранить за счет того, 2О что направление вращения спирали одного алектрода противоположно направлению враше ния спирали другого.

Благодаря этому магнитные поля, возни каюшие на обоих электродах, противополож 5 ны друг другу, и в промежуточном прост» ранстве образуется результирующее поле с преимущественно радиальной составляющей.

1 .Благодаря магнитным силам этого поля электрическая.дуга приводится во вращение, 55

° но не может быть выведена наружу, С та кой конфигурацией магнитных сил получают

1стабилизированную в осевом направлении

J электродов 1 и 2 электрическую дугу с вращающимся основанием. Благодаря вращению основания дуги выгорание электродов соответственно уменьшается, Это действие магнитной силы может быть усилено еше и тем, что участки токовых траекторий на торцевой стороне алект

40 родов 1 и 2 и во входных частях 3 и 4 сопла могут быть повернуты не только на 180, а еще дополнительно на угол Я о равный 360оС, причем целое число.

1 45

Выходная часть сопла может быть снаб, жена обгора..юшими кулачками 27, которые легко заменяются и удерживаются в ней при помощи пружин 28 и 29. В зависимости от ширины сегмента в выходной части соп- 5О ла можно устанавливать одиночный обгорающий кулачок 27. Можно применить несколько обгораюших кулачков для одного сегмен» та.

Если дуга во входных частях 3 и 4 дви 55 жется через наименьший диаметр сопла к его выходной части, то при известных об стоятельствах дуга может попадать на при емный электрод 30, установленный на оси алектрода 1 или 2 . 60

Предложенное устройство может содер жать электроды, из которых только один

, имеет соплообразную форму (см. фиг, 4).

: При таком несимметричном или односторон нем расположении имеется то;ько один сопло

f образующий электрод, например электрод 1, и один электрод, изготовленный в виде тру

;бы, например, электрод 31, которые одно временно служат как коммутационные кон, такты для вытягивания электрической дуI

:ги 12. Электрическая дуга горит как под .действием магнитных сил, так и под дей ствием дугогасящей среды, направление движения которой показано стрелкамиБ-Е . (см. фиг. 4). Коммутационный электрод 31 п емещается в отверстии промежуточной стенки 32, при этом зажигается электрическая дуга 12. Отверстие промежуточной

; стенки, которое может быть выполнено из, электрически изолирующего материала, а . также из металла, действует как отдель,ное сопло для потока ц в . данном случае может иметь определенный профиль, напри мер, цилиндрической или конической формы или формы сопла Лаваля.

Профиль сопел трубчатых электродов 1 и 2 в зависимости от используемых условий может быть различным, например цилиндрическим, подобным форме сопла Лава(ля, расходящимся или сходящимся.

Формула изобретения

1. Контактное устройство для разрыве электрической дуги, содержащее два алек, трода, расположенные относительно друг друга на фиксированном расстоянии, по крайней мере один из которых выполнен, например, в виде трубы, разрезанной на торце на сегменты и заканчивающейся соп« лом, в выходном отверстии которого имеетея коммутационный элемент, расположен» ный так, что направление тока во входной части сопла противоположно направлейию тока в его внешней части, о т л и ч а юt ш е е с я тем, что, с целью повышения надежности дугогашения, наружная и тор цевая поверхности и часть внутренней по верхности, примыкающей к торцевой поверх,íîñòè сопловой трубы, покрыты слоем из

1изоляционного материала.

2,Устройствопоп. 1, отличаю щ е е с я тем, что сегменты трубы обра.зованы с помощью пазов так, что в поперечном сечении относительно оси сопла образуют спираль.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что спираль ориентирова на так, что ее начало и конец расположены напротив друг друга и имеют по край-. ней мере один полный поворот.

5т 188>

Составитель Н.Глехлер

Релактс р I З рс б льнатяс Рс" 3.Ч араненк

1 /388 тира у 96 3 Подписное

Заказ .Я 1>

11НИИ11И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Филиол 11ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а юш е е с я тем, что направление врашенчя спирали одного епектрода противоположно направлению вращения спирали другого.

5. Устройство по и. 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что пазы, образующие сег.8 менты, заходят на поверхность сопла, при.легающую н торпевой поверхности трубы, 6. Устройство по пп. 2 и 5, .о т,личающееси тем,что паза за; полнены материалом с низкой элехтропроводностью.