Высоковольтный вакуумный выключатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()748553 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.05.78 (2l ) 2618577/24-0 (51)M. Кл.

Н 01 Н 33/66 с присоединением заявки ¹

Гасударственный комитет

СССР (23) Приоритет ао делам изобретений и открытий

Опубли овано 15.07.80. Бюллетень № 26 (53) УДК 621.316, . 54(088. 8 ) Дата опубликования описания 17.07.80 (72) Авторы изобретения

В. С. Бочкарев, В. П. Буц и Ю. Б. Криштаб (71) Заявитель (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Йэобретение относится к высоко.вольтным вакуумным выключателям со .встроенной электромагнитной системой управления с поляриэующим постоянным магнитом, обеспечивающим удержание подвижно-. го контакта в двух крайних положениях

5 после снятия напряжения с обмоток управления.

Данный вакуумный выключатель предназначен для коммутации высоковольтных электрических и радиотехнических цепей и может найти применение в различной малогабаритной стационарной, передвижной и бортовой электротехнической и радиотехнической аппаратуре, одним из важнейших требований к которой является малое потребление электрической энергии элементами на управление.

Известны вакуумные выключатели, в которых поляриэующие постоянные магниты закреплены непосредственно на высоковольтных выводах, а обмотка управления расположена на оболочке из стек-. ла, т.е. поляризуюший магнитный поток в этом выключат =ле замыкается через длинные воздушные промежутки. Наличие больших воздушных промежутков приводит к значительному магнитному сопротивлению и большим потокам рассеивания энергии магнитного поля, что сильно снижает величину энергии постоянного магнита по удержанию подвижного контакта в двух крайних положениях, а следовательно, резко снижает устойчивость выключателя к воздействию механических нагрузок.

Для вакуумных выключателей со встроенной электромагнитной системой управления наиболее предпочтительной являет ся система с электромагнитом клапанного типа из а малых межконтактных промежутков (малого хода подвижного контакта) и сравнительно малой массы элементов узла подвижного контакта, требующего поэтому сравнительно небольших усилий для управления.

В электромагнитах клапанного типа с поляризующим постоянным магнитом исполь748553

45

3 зуются подвески якоря на оси вращения, на шаровых подшипниках и на пружинах.

Такая подвеска вызывает необходимость гарантированного зазора между якорем и постоянным магнитом, т.е. в месте наибольшей напряженности магнитного поля, что вызывает большие потери энергии постоянного магнита на рассеивание. Кроме того, при подвеске якоря на оси или подшипниках в паре осьякорь, подшипник-якорь возникают очень большие силы трения из-за соприкосновения их под большим давлением от непрерывного воздействия силы притяжения постоянного магнита перпендикулярно оси вращения якоря. При работе в вакууме силы трения увеличиваются в несколько . раэ из-за отсутствия воздушной прослойки между деталями, что ведет к холодному диффузионному свариванию их поверхностей. При пружинной подвеске якоря также повышается инерционность узла подвижного контакта и снижается устойчивость к воздействию механических нагрузок из-еа упругих сил реакции пружин, стремящихся вернуть подвижный контакт в нейтральное (среднее) положение.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий расположенные в вакуумированной оболочке неподвижные выводы- контакты и средний подвижный контакт, механически жестко связанный с помощью изолятора с якорем, управляемым электромагнитной системой.

Цель изобретения — уменьшение сил трения в вакууме и снижение потоков рассеивания в месте наибольшей концентрации силовых линий магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, что . в предлагаемом вакуумном выключателе подвеска якоря электромагнита выполнена на двух винтовых опорах с коническими концами, закрепленных в полюсных наконечниках и расположенных перпендикулярно их торцовой поверхности, причем конические концы опор входят в отверстия по краям якоря электромагнита на линии его сгиба, отверстия выполнены с коническими фасками, величина угла которых по крайней мере в два раза превышает угол конуса концов опор, а торцовые поверхности полюсных наконечников выполнены плоскими и расположены на одном уровне со смежной поверхностью якоря в крайних его положениях.

Такое выполнение подвески якоря электромагнита и отверстий с конически.ми фасками с диаметром больше диаметра, образованного пересечением конических поверхностей, позволяет обеспечить перекатывание якоря по торцовой поверхности полюсных наконечников. 3амена трения скольжения трением качения позволяет снизить силу трения, а, следовательно, и вероятность диффузионного сваривания соприкасающихся поверхностей якоря и полюсных наконечников, что повышает надежность работы выключателя, Выполнение отверстий q коническими фасками, величина угла которых по крайней мере в два раза превышает угол конуса концов опор позволяет также обеспечить требуемый ход якоря, необходимый для надежного замыкания контактов и получения межконтактного зазора, необходимого для надежной работы выключателя при разомкнутых контактах.

Расположение торцовых поверхностей полюсных наконечников на одном уровне со смежной поверхностью якоря в двух крайних положениях и выполнение их плоскими позволяет за счет увеличения при этом полезной площади для прохождения магнитного потока существенно снизить потери магнитной энергии в месте наибольшей концентрации силовых линий магнитного поля. Увеличение при этом площади соприкосновения значительно уменьшает удельное давление от притяжения постоянного магнита, что снижает вероятность диффузионного сваривания соприкасающихся поверхностей якоря и полюсных наконечников.

Все это повышает надежность работы выключателя при .снижении массы, габаритов и потребления энергии на управление.

На фиг. 1 изображен предлагаемый выключатель,при разомкнутом положении контактов; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 — разрез В-В фиг. 1;

Вакуумный выключатель состоит из комбинирс ванного металлостеклянного баллона и узла электромагнитной системы управления.

Комбинированный металлостеклянный баллон состоит из стеклянной оболочки 1, вакуумно-плотно спаянной с молибденовыми выводами-контактами 2 и медным переходным кольцом Э.

Узел электромагнитной системы управления состоит из корпуса электро748563

55 магнита, катушек управления и системы поляризующего постоянного магнита.

Корпус электромагнита состоит из диамагнитного основания 4, с которым ва куумно-плотно спаяны четыре сердечника 5, полюсные наконечники 6 и 7 из магнитомягкого и механически прочного .материала в тремя крепежными лапками.

8, расположенными через 120 . Прорезь в двух крайних полюсных наконечниках

6 служит для установки якоря 9 электромагнита, закрепляемого с помощью двух винтовых опор 10 при их ввинчивании в резьбовые отверстия полосных наконечников 6. Степень свободы перекатывания якоря 9 по поверхности полюсных наконечников 6 и 7 обеспечиваетсярегулировкой зазора между поверхностями отверстий в якоре и коническими поверхностями винтов при их ввинчивании.

После регулировки степени свободы перекатывания якоря винтовые опоры 10 жестко крепят к полюсным наконечником 6, а к торцовой поверхности их с помощью точечной сварки через никелевые шайбы

11 жестко крепят нераспыляемые газопоглотители 12. Симметрично изогнутый под углом якорь 9 из;магнитомягкого материала спаян с втулкой 13, с которой жестко скреплена шпилька 14 изолятора 15, На верхней шпильке 16 изолятора 15 с помощью гайки 17 и сварки жестко закреплена упругая контактная пластина 18 и ограничительная пластина 19 из немагнитного материала. Контакты 20 из молибдена через никелевую пластинку жестко закреплены точечной сваркой на контактной пластине 18, Собранный корпус электромагнита соединен с комбинированным металло- . стеклянным баллоном с помощью сварки в среде аргона.

Через штангель 21 производится откачка газов, выделяющихся в процессе проведения вакуумно-технологической обработки.

На каждом сердечнике 5 жестко закреплены катушки управления, которые включают в себя каркас 22, цилиндр 23, .обмотку 24 и выводы 25 обмоток.

Обмотки катушек управления попарнопараллельно соединены одна с другой.

Между катушками управления плотно к торцам полюсных наконечников 6 и 7 установлен постоянный магнит 26, жестко скрепленный с основанием 27 из маг нитомягкого металла. В основании 27 иолированно от него закреплены четыре

5 0 !

35 вывода 28, служащие для соединения кагушек со схемой управления. Крепление, основания 27 к сердечникам 5 выполнено с помощью гаект 29 из магнитомягкого металла. Сверху обмотки и магнит закрыты цилиндром 30.

Предлагаемый выключатель не нуждается в потреблении электрической энер гии для удержания подвижного контакта и двух крайних положениях, так как после снятия напряжения с обмоток управления удержание подвижного контакта обеспечивается полем постоянного магнита.

Замыкание или размыкание цепи между неподвижнымиконтактами обеспечивается короткими импульсами постоянного тока определенной величины и полярности, подаваемыми на ту или иную пару обмоток управления, при этом происходит компенсация магнитного потока постоянного магнита в замкнутой цепи магнитопровода и переброс якоря электромагнита с закрепленным на нем подвижным контактом магнитным потоком постоянного магнита незамкнутой цепи магнитопровода ко второй паре сердечников.

При этом происходит замыкание или размыкание цепи между неподвижными выводами — контактами.

Данный выключатель может быть выполнен в металлокерамическом варианте.

Снижение сил трения в вакууме и потоков рассеивания магнитного поля уменьшает расход материала на изготовление постоянного магнита и потребление электроэнергии на управление.

Фор мула изобретения

1. Высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий расположенные в вакуумированной оболочке неподвижные выводы-контакты и средний подвижный контакт, механически жестко связанный с помощью изолятора с якорем, с системой подвески в виде электромагнитной системы с поляризующим постоянным магнитом с полюсным наконечником, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сил трения в вакууме и снижения потоков рассеивания в месте наибольшей концентрации силовых линий магнитного поля, подвеска якоря электромагнита выполнена на двух винтовых опорах с коническими концами, которые закреплены в полюсных наконечниках и расположены перпендикулярно их торно-

7 748553 8 вой поверхности, причем конические кон- в два раза превышает угол конуса конgbl опор входят в отверстия, которые вы UOB onop. полнены по краям якоря электромагнита 3. Выключатель по и. 1, о т л и— на линии его сгиба. ч а ю шийся тем, что торцовые

2. Выключатель по и. 1, о т л и — 5 поверхности полюсных наконечников выч а ю шийся жгем, что отверстия полнены плоскими и расположены на одвыполнены с коническими фасками, ве- нам уровне с поверхностью якоря в крайличина угла которых по крайней мере них его положениях.

4-4

Е-б

22

- Е3

- Я

БНИИПИ Заказ 4250/41 Тираж 844 Подписное

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