Контактное устройство высоковольтного коммутационного аппарата

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЙЛЬСТЬУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 5 .3 403 (61}Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30 07.74(21) 2049254/24-7 с присоедиьением заявки № (23) Приоритет

Й (51) М. Кл.

Н Ol Н 33/04

Н 01 Н 1 00

1ооударственный квинтет

Совета Инннотров СССР но долам нэооретеннй я отнрытнй (43) Опубликовано05.05.76.3толлетень №17 (45) Дата опубликования описания 24.05..76 (53) УДК

621.316.542 (088. 8) (72) Автор изобретения

A. Г. Рабхин (71) Заявитель (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО

КОММУТАЦИОННОГО АППАРАТА

Изобретен| е относится к электротехнике, :точнее к электрическим контактным устройствам для высоковольтных коммутационных аппарат»ов, например выключателей высокого напряжения HJIH шунтнрующнх аппаратов Iloc 5 тониного тока, содержащих катушки магнитного дутья, воздействующего на образующуюся при коммутации контактов электрическую дугуе известны контактные устройства комму- 10 тационных PTIïâðàòoâ высокого напряженки, в которых катушки магнитного дутья подключены через дополнительные коммутируюшие устройства нли разрядные промежутки параллельно контактам аппарата (шунтирую- N шие катушки), образуя вспомогательный контур. Шунтирующие катушки просты в из;готовленин, поскольку они обтекаются током кратковременно и потому термически мало нагружены. Однако для перевода на 20 них тока требуются различного рода вспомогательные коммутирующие устройства, усложняющие конструкцию аппарата. CymecTвенным недостатком таких катушек является также то, что в момент размыкания кон- И тактов ток через катушки не протекает, мат нитное поле отсутствует и потому возникающая на контактах дуга в начальный момент отключения не подвержена его воздействию.

Указанные недостатки устранены в конTGKTHblx устройствах с сериесныкя катушка- ми, включенными последовательно в главный токоведущий контур.

Преимушество в применении сериесных катушек заключается в том, что они обтекаются током постоянно и потому возникаю щая при размыкании контактов дуга сразу с момента ее появления подвергается воздействию магнитного. поля. Кроме того не требуется специальных устройств для перевода тока в катушку.

Недостаток сериесных катушек заключается в их громоздкости и сложности встра.ивания в аппарат. поскольку через них IloC тоянно протекает весь ток, который течет через аппарат. Поэтому применение контак-, тных устройств с сериесными катушками на аппаратах с большими номинальнымя токами приводит к значительному усложне-

513403, иию конструкции и,удoрожа77H70 аппарата, Кроме того, примененйе сериесных катушек в качестве токопроводов контактов приводит к значительному уменьшению полезного сечения токопроводов контактов и ухудшению теплового режима pe60Tbi контактов, что ограничивает возможность их применения для аппаратов на большие номинальные токи. К тому же при этом система крепления контактов на многовитковом токопроводе практически облада®- малой жесткостью; в результате чего надежность работы всего коммутирующего устройства снижается.

Цель изобретения — упростить кочструкцию контактного ус7ройства и улучшить тепловые характеристики контакта.

Для достижения этой цели в известном контактном устройстве, содержащем пару контактов с контактирукщими элеме77тами, из которых по крайней мере один имеет токопровод и катушку магнитного дутья, токопровод выполнен в виде червяка, витки которого являются витками катушки.

Для усиления магнитного поля червячный токопровод может иметь два или более заходов, образуя соответственно такое же количество параллельно подключенных катушек.

Червячный токопровод может быть расположен B зоне улучшенного теплообмена с окружающей средой, Витки червячного токопровода в сечении могут иметь прямоугольную форму.

На фиг. 1 изображено контактное устройство в разрезе; на фиг. 2 — электрическая схема замещения контактного устройства.

Контактное устройство выполнено из двух контактов. Контакт 1 содержит контактирующий элемент 2 и токопровод 3 с .катушками 4 и 5. Токопровод 3 вы77олнен в виде двухзаходного червяка, витки которого являются витками катушек 4 и 5.

Соответственно витки катушек 4 и 5 чередуются между собой.

Аналогичным образом выполнен контакт 6, содержащий контактирующий элемент 7 и токопровод 8 с катушками 9 и 10. Подсоединение к конТактам осуществляется то.-. коподводами 1 1 и 1 2<

При включенном положении контактов ток от токоподвода 12 протекает по токопроводу 8, по контактирующему элементу 7, контактирующему элементу 2, токопроводу

3 и затем по токоподводу 11. Направление протекания тока указано стрелками на токоподводах 11 и 12, При этом часть тока протекает по катушкам 4, 5, 9 и 10. Направление тока в катушках указано на вит-., ках в кружочках. Крестиком обозначено нап; давление тока за плоскость чертежа, точ сами — наоборот, Резу77ьтирук7щее магнит-! ное поле катушек обозначено соответственно линиями 13, 14, 15 и 16.

При размыкании контактов между ними

6 возникает дуга, которая под действием радиального магнитного поля приводится во вращательное движение по торцовым поверх,ностям контактирующих элементов 2 и 7.

Яс7Ш контакты полые (как показано на фиг.

;2), то дуга 17 под действией дугогасящей

l и среды (например, сжатого воздуха) загоняется внутрь контактов 1 и 6, где под действием аксиального магнитного поля радиально направленные участки 18 и 19 дуги приводятся во вращатeiisiioe двчжение но поверхностям внутренних полостей контактов.

Движение дуги "o поверхностям контактов уменьшает их обгар и повышает комму-,. ационную способность аппарата.

Доля тока, протекшощего через катушки

4 5, 9 и 10 Определяется главным образом соотношением сопротивления прямолинейных участков токопроводом 3 и 8, на которых расположены катушки, и сопротивлением самих катушек. Упрощенная элекФ трическая схема замещения контактов псказана на фиг. 2, где g Я, — сопротив3 8 ленин прямолинейных участков токопровоаов

3 и 8, à g, R, К, R — соответствен5 9 10

® но сопротивления катушек 4, 5, 9 и 10.

На постоянном токе это активные сопротив- ления соответствуюших проводников. На переменном токе следует принимать полные сопротивления проводников (активные и ин3В дуктивные). В действительности из-за поверхностного эффекта доля протекающего через катушки тока будет несколько выше.

Для увеличения сечения и боковой поверхности витков последние имеют в сечении

46 прямоугольную форму, Выбирая соответствующее соотношение между сопротчвлениями

Р и сопротивлениями катушек

-г8 можно получить желаемую

5 9 10

45 7характеристику магнитного поля контактно го устройства, Для подобных контактов целесообразно уменьшение числа витков на заданной длине токопроводов 3 и 8, так как при этом соответственно во столько же раз уменьшается суммарная длина витков катушек, а значит и их сопротивление, что соответственно приводит к увеличению тока через них. При уменьшении числа витков катушек йь увеличивается шаг навивки, и для усиления магнитного поля на данной длине токопровода можно располагать не одну, а две или более катушек, что как раз и достигается выполнением токопровода в виде многозаф9 содного яервяка. Увеличение числа заходов 513403 червяка соответственно во столько же раз увеличивает, количество параллельно соединенных катушек, что примерно во столько же раэ усиливает суммарное магнитное поле контакта.

При этом следует иметь в виду, что в современных мощных энергосистемах высокого напряжения токи короткого за,мыкания составляют десятки и сотни ты,сяч ампер и, если в катушки будет ответвляться только небольшая часть общего тока, -;o это составит уже сотни и тысячи ампер, что способно создать довольно мощное магнитное поле, воздействующее íà дугу с мо,:ента размыкания контактов.

Другим важным свойством контактов 1 и 6 является их высокая теплоотводящая способность. Для создания достаточно эффективного магнитного дутья сопротивление катушек должно быть небольшим. Это достигается за счет сравнительно большого сечения витков катушек. Однако поскольку длина катушек (по виткам) значительно больше длины токонровода, доля протекающего по Йим тока, а также плот« ность тока будет небольшой и соответственно в них будет выделяться мало тепла.

Цместе с тем, учитывая хороший тепловой контакт контактирующих элементов с токопроводами и сильно развитую наружную поверхность последних, участки токопроводов с катушками по отношению к контактирующим элементам 2 и 7 будут играть роль своеобразных радиаторов охлаждения.

Для обеспечения наиболее эффективного охлаждения участки токопроводов с катушками целесообразно размещать в зоне улучшенного теплообмена с окружающей средой, При этом для улучшения естественно конвективного теплообмена располагать эти . участки следует горизонтально, поскольку в этом случае охлаждающая среда, например воздух. может более свободно прохо дить между витками катушек.

Наличие червячного токопровода у контакта значительно упрощает конструкцию, освобождая от необходимости йрименения

1 сериесных или шучтирующих катушек. Одновременно улучшаются тепловые характеристики контактного устройства. Катушки обтекаются только частью общего тока, протекающего через контакты, и потому в термическом отношении находятся в бла ©,гоприятном режиме. Облегчается задача создания контактного устройства на большие номинальные токи ы, большие токи отключения. Гок через катушку и величина магнит ного поля контактного устройства с червячным ToKQITpoBogoM может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от параметров витков. Создаются условия, при которых и катушка магнитного дутья и радиатор охлаждения располфжейы в не.посредственной близости к зоне контактирования, что говышает характеристики коц тактного устройства.

Формула изобретения

1. Контактное устройство высоковольтного коммутационного аппарата, содержа щее пару контактов с контактирующими эле30 ментамн, один из которых, по крайней мере, снабжен токопроводом и катушкой магнитного дутья, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью упрощения конструкции и улучшения тепловых характеристик, ука85 эанный токопровод выполнен в виде червяка, витки которого являются витками указанной катушки магнитного дутья.

2. Контактное устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

jrcèëeíèÿ магнитного поля, червяк токояро вода выполнен двухходовым и более, 3. Контактное устройство по пп, 1 и 2 ,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что витки червячного токопровода выполнены прямоугольного сечения.

513403

Составитель В. Попова, Редактор В. Фельдман Техред И, Ковш Корректор.Д.. Мельниченко, Заказ 771/38 Тираж 977 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4