Вакуумный выключатель высокого напряжения

 

О П И С А Н X Е (и)662991

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцмалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ / (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2461759/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 01 Н 33/66

Государстоеннмй комитет

СССР по делам иэеоретеннй н открмтнй

Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 20.05.79 (53) УДК 621.316..54 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Бочкарев и Ю. Б. Кри штаб (71) 3аявитель (54) ВАКУУМНЫЛ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к вакуумным выключателям высокого напряжения, предназначенным для коммутации мощных высокочастотных цепей без нагрузки, и может найти примененние в мощной стационарной и передвижной радиотехнической аппаратуре для переключения антенных цепей, высокочастотных контуров, отводов катушки высокочастотного контура, конденсаторов в антенно-согласующих устройствах и т. д.

Известны вакуумные выключатели высокого напряжения для высокочастотных цепей, о содержащие цилиндрическую металлокерамическую оболочку, внутри которой размещены неподвижный и подвижный контакты, токопроводящий и силовой элементы в виде сильфонов, соединяющих подвижный кон- 1 такт приводным элементом, и токоподводы к неподвижному и подвижному контактам

l11.

Известно, что в замкнутом положении в случае идеально твердого металла контакты соприкасаются не-по всей своей плоскости контактирования,. а только в трех точках.

В действительности площадь истинного контакта зависит от материала контактов, контактного нажатия и чистоты обработки поверхности контактирующих деталей, а также от точности изготовления деталей и узлов.

Поэтому из-за всегда имеющейся несоосности контактов в известном выключателе контактирование происходит, как правило, не по периметру торцов контактов, а в одной точке. Это ведет к тому, что через эту точку, имеющую малое сечение, идет весь ток. Прохождение высокочастотного тока большой величины через малое сечение приводит к перегреву контактов, а в ряде случаев, к расплавлению и свариванию контактных точек, что снижает надежность работы выключателя.

Кроме того также известно, что в высоком вакууме ряд металлов, к которым относится медь, имеют склонность к холодному диффузионному свариванию. В вакуумном выключателе контакты выполнены из меди и бронзы. Так как из-за несоосности контактирование может происходит только в одной точке, то на нее будет оказывать давление полное контактное нажатие. Это может привести к холодному диффузионному свариванию замкнутых контактов вакуумного выключателя даже без пропускания тока

662991. высокой частоты. В случае пропускания тока через контакты или "повышения температуры окружающей среды этот процесс протекает более интенсивно. Сваривание контактов ведет к значйтельному увеличению тягового усилия, необходимого для размыкания контактов, или к полной потере работоспособности, что в совокупности снижает надежность работы выключателя.

Цель изобретенйя = -устрайенйе указаййых HB+ocTGTKoB, снижение температуры перегрева контактов и вероятности их диффузионйого сваривания.

Поставленная цель достигается тем, что выключатель снабжен дополнительной токопроводящей пластиной, концентрично охватывающей неподвижный контакт, с которым бйа электрически и механически прочно соединена, и имеющей радиально изогнутые во внутрь пружинящие лепестки. Последние могут быть расположены относительно торцовой поверхности неподвижного контакта на расстоянии, по крайней мере на порядок превышающем имеющийся зазор между контактирующими торцовыМи поверхностями замкнутых контактов. Концы" лепестков - мо1.ут быть изогнуты в противоположном от подвижного контакта направлении. Токопроводящая пластина и лепестки могут быть выполйены из немагнитного высокопроводяще-го металла с малой склонностью к свариванию, например, молибдена.

На фиг. изображен общий вид описываемого вакуумного выключателя при разомкнутом положении контактов; на фиг. 2— сечение по А-А; на фиг. 3 — расположение, упругого лепестка относительно торца медного контакта; на фиг. 4 — замкнутое положение контактов в случае несоосности подвижного и неподвижного контактов.

Предлагаемый выключатель содержит герметизированную керамическую оболочку

1, йакуумноплотно спаянную с медными переходными кольцами 2. Керамические кольца 3 припаиваются внутри переходных колец 2 и служат для компенсации разности коэффициентов термического расширения керамики и медных колец. Переходные кольца скруглены для уменьшения концентрации напряженности электрического поля..

Узел подвижного контакта состоит из медного основания 4, с которым спаяны бронзовый фланец 5 и бронзовая направляющая втулка 6, обеспечивающая осевое перемещение штока 7. Шток спаян с силовым элементом, выполненным в виде сильфона 8, и подвижным контактом 9, внутренняя поверхность которого имеет форму конуса. С подвижным контактом спаян сильфон 10, служащий в качестве токоведущего элемента, другие концы сильфонов 8 и 10 припаяны к основанию 4.

Узел неподвижного контакта состоит из медного основания 11, с которым спаяны фланец 5, медный неподвижный контакт 12 ность выключателя. При этом теплообмен между неподвижным и подвижным контактами не ухудшается, а наоборот, улучшается, так как к теплопередаче между контактами через точку сжесткого» контактирования, воспринимающей основное контактное нажатие, добавляется теплопередача через упругие лепестки.

Расположение лепестков относительно торцовой поверхности неподвижного контакS0

$$ и никелевая пластина 13 к которой жестко прикреплены таблетки газопоглотителя 14.

Многолепестковая токопроводящая пластина 15 из молибдена и кольцо 16 из меди жестко крепятся на неподвижном контакте

12 с помощью сварки или пайки, при этом лепестки располагаются на одном уровне над плоскостью торца на расстоянии, по крайней мере на порядок превышающем ве личину зазора между поверхностями торцов из-за несоосности контактов. С внешней сто10 роны с основанием 11 вакуумноплотно спаян медный штенгель 17.

Керамическая оболочка и узел неподвижного контакта паяются в атмосфере водорода, а пайка узла подвижного контакта производится в вакууме токами высокой частоты.

Окончательная сборка выключателя заканчивается оргонодуговой сваркой переходных колец 2 с основаниями 4 и 11 узлов подвижного и неподвижного контактов.

Из внутреннего объема выключателя че/

20 рез металлический штенгель 17 откачивают воздух и газы, выделяющиеся в процессе вакуумно-технологической обработки. По окончании ее штенгель вакуумно-плотно пережимается с обеспечением при этом диффузионной сварки места пережима, а затем

2S навинчивается защитныи колпачок 18. Нераспыляемый газопоглотитель 14 используется для сохранения и поддержания рабочего давления внутри выключателя в течение заданного срока службы.

30 Контакты выключателя размыкаются при воздействии усилия на шток 7 сверху вниз, а замыкание обеспечивается. атмосферным давлением. При этом замыкание цепи обеспечивается в первую очередь упругими лепестками 19, а при дальнейшем движении подвижного контакта, он замыкается непосредственно на неподвижный контакт через материал лепестков. В тех же местах,где не происходит непосредственного контактирования подвижного и неподвижного контак40 тов, замыкание обеспечивают упругйе лепестки дополнительной токопроводящей пластины.

Применение дополнительной токопроводящей пластины, имеющей радиально -изогLS нутые во внутрь пружинные лепестки, позволяет увеличить действительную площадь контактирования без увеличения контактирования нажатия, что снижает потери мощности высокой частоты, а следовательно, и нагрев, и повышает токопропускную способ662991 э та на расстоянии, по крайней мере на порядок превышающем имеющийся зазор между торцевыми поверхностями замкнутых контактов, обеспечивает контактирование каждого лепестка с неподвижным контактом, что сни- жает сопротивление и повышает надежность работы замкнутых контактов.

В связи с тем, что подвижный и неподвижный контакты в замкнутом положении контактируют через лепестки, снижается вероятность холодного диффузионного сваривания даже при полном контактном нажатии на точку их непосредственного контактирования.

Изгиб концов лепестков в противоположном направлении от подвижного контакта позволяет снизить напряженность электрического поля, что ведет к снижению вероятности электрического пробоя при работе выключателя с разомкнутыми контактами.

Изготовление токопроводящей пластины и лепестков из немагнитного высокопроводящего металла с .малой склонностью к свариванию, например . молибдена, позволяет снизить вероятность свариванля контактов при пропускании через них тока в замкнутом положении.

2$

Формула изобретения

1. Вакуумный выключатель высокого напряжения для высокочастотных цепей, содержащий цилиндрическую металлокерамическую оболочку; внутри которой размещены

6 неподвижный и подвижный контакты, токопроводящий и силовой элементы в виде сильфонов, соединяющих подвижный контакт с приводным механизмом, токоподводы к неподвижному и подвижному контактам, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности высокой частоты и повышения токопропускной способности, он снабжен дополнительной токопроводящей пластиной, концентрично охватывающей неподвижный контакт, с которым она электрически и механически прочно соединена и снабжена радиально изогнутыми во внутрь пружинящими лепестками.

2. Вакуумный выключатель по п. 1, отличающийся тем, что указанйъ е лепестки расположены относительно торцовой поверхности неподвижного контакта на расстоянии, по крайней мере на порядок, превышающем имеющийся зазор между контактирующими торцовыми поверхностями замкнутых контактов.

3. Вакуумный выключатель по п. п. 1 и 2, отличающийся тем, что концы указанных лепестков изогнуты в противоположном от подвижного контакта направлении.

4. Вакуумный выключатель по п. п. 1-3, отличающийся тем, что указанные токопроводящая пластина и лепестки выполнены из немагнитного высокопроводящего металла с малой склонностью к свариванию, например, молибдена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 297152, кл. Н 01 Н 33/66, 1974.

66299I

Составитель С. Селивановский

Редактор Д. Зубов . Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Заказ 2709/53 Тираж 922 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

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