Вакуумный выключатель

 

О Il И С А Н И Е ()765900

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союэ Соиетскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свид-ву —— (22) Заявлено 03.05.77 (21) 2481648/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) 1 1 риоритетв (51) М.К . 01 Н 33/66

Государстеенный комитет

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 27.09.80 (53) УДК 621.316..54 (088.8) IIo делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

О. A. Гусев, В. А. Овсянников и Е. Il. ГIавлов (71) Заявитель (54) ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к импульсной электроэнергетике, а именно к высоковольтным вакуумным выключателям.

Известны вакуумные выключатели, широко используемые для коммутации высоковольтных цепей постоянного и переменного тока, содержащих например линии передачи, трансформаторы, емкостные и индуктивные элементы и пр. 11).

Широкое применение вакуумных выключателей обусловлено свойствами вакуума как хорошей изолирующей среды, быстро восстанавливающей электрическую прочность, а также их большим ресурсом и надежностью, малым весом и габаритами при высоком значении коммутируемой мощности.

Наиболее близким является вакуумный выключатель, содержащий вакуумную дугогасительиуиз камеру, внутри которой размещены подвижный и неподвижный контакты, рабочие части которых выполнены в виде коаксиально расположенных конусных металлических поверхностей, а снаружи помещена катушка индуктивности 12).

Недостатком такого вакуумного выключателя является наличие достаточного рентгеновского излучения в процессе замыкания вакуумным выключателем высоковольтных цепей. Это связано с тем, что в результате сближения контактов, находягцихся под . высоким напряжением, по достижении определенного расстояния между контактами происходит автоэлектронная эмиссия с одного из контактов (катода), вызывающая как разогрев поверхности другого контакта (аиода), облегчающий отрыв микрочастиц, попадание которых на катод инициирует вакуумный пробой промежутка, так и дега сорбцию газа из анода, его ионизацию, бомбардировку катода образовавшимися нонами, также приводящую к пробою. Автоэлектронная эмиссия в вакуумном промежутке между металлическими контактами сопровождается сильным рентгеновским излучением, которое является опасным для здоровья обслуживающего персонала. При коммутации вакуумным выключателем высоковольтной цепи с напряжением до 100. кВ мощность дозы рентгеновского излучения на расстоянии 1 м от выключателя достигает нескольких десятков р/ч и возрастает по мере износа контактов. При использовании тугоплавких насадок на контактах, как и в известном устройстве, имеет место более жест765900 с ним.

3 кое рентгеновское излучение, обладающее более высокой проникающей способностью.

Цель изобретения — повышение безопасности работы с выключателем путем уменьшения уровня рентгеновского излучения, соп вождающего его работу. ля этого на торцовой пластине металлического корпуса, соединенного с неподвижным контактом вакуумного выключателя, изнутри помещен коллектор для приема электронного пучка, состоящий из диэлектрика с малым содержанием атомов тяжелых элементов, например, полиэтилена или парафина, причем рабочий объем вакуумной камеры отделен от коллектора металлической фольгой.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Вакуумная дугогасительиая камера -1 содержит металлический корпус 2, закрытый с торцов металлическими пластинами 3 и 4.

Торцовая пластина 3 имеет отверстие с изолятором 5 и металлической направляющей 6, к которой присоединен вакуумный сильфон 7, соединенный с подвижным контактом 8.

Неподвижный контакт 9 соединен с корпу".ом 2. Контакты 8 и 9 имеют форму тел вращения и образуют расширяющийся коаксиал. Край 10 внешнего и торец 11 внутреннего контактов снабжены наплавками из тугоплавких материалов. Снаружи корпуса размещены витки катушки 12 индуктивности.

На торцовой пластине 4 изнутри укреплен токоприемный коллектор 13, состоящий из нескольких слоев диэлектрика: полиэтилена и парафина. Корпус 2 выполнен разборным, причем в торце его нижней части закреплена тонкая металлическая фольга 14, закрывающая вакуумный объем камеры l. Нижняя часть — пластина 4 корпуса камеры скрепляется с верхней частью корпуса болтами по окружности фланцев. Отсек с коллектором также выполнен откачным.

Работа выключателя при замыкании контактов происходит следующим образом.

4 электронный пучок фокусируется магнитным полем катушки 12 индуктивностн, которое препятствует. его попаданию на неподвижный электрод 9. Пучок электронов, ускоренный в межконтактном зазоре, минуя неподвижный контакт 9, попадает в простран5 ство дрейфа, следуя вдоль силовых линий магнитного поля„сквозь отверстие в контакте 9 достигает тонкой металлической фольги 14, проходит сквозь нее и попадает в коллектор 13 (траектория электронов по10 казана на рисунке. пунктиром). Толщина фольги 14 выбирается такой, чтобы она не препятствовала выходу электронного пучка из вакуумной камеры, но предотвращала бы натекание газа в вакуумный объем из отсека с коллектором 13. При попадании электронного пучка в коллектор, выполнечный из диэлектрика, например, полиэтилена и парафина, торможение электронов имеет механизм, отличающийся от того, что происходит при попадании электронов в металл, особенно содержащий атомы тяжелых металлов. В веществе, содержащем элементы с малым атомным номером, например, водород, углерод и др., происходит постепенное торможение ускоренных электронов и их рассеивание. Толщина диэлектрика выбирается такой, чтобы быстрые электроны проходили через диэлектрик, теряя значительную часть своей энергии, и достигали металлического корпуса, В этом случае диэлектрик мало заряжается электронным пучком, и этот заряд не оказывает заметного тормозящего влияния иа электронный пучок при его пролете к коллектору. Замедлившиеся при прохождении через диэлектрик электро ны, достигшие металлического корпуса, тормозятся в нем, вызывая генерацию мягкого рентгеновского излучения. Все это приводит к уменьшению жесткого рентгеновского излучения, проникающая способность которого меньше, и оно в достаточной степени поглощается корпусом выключателя, снижая тем самым радиационную опасность при работе

Формула изобретения

БО (S

В исходном положении контакты 8 и 9 разведены и к ним приложено высокое напряжение с того участка электрической цепи, который необходимо замкнуть. Неподвижный контакт 9 находится под положительным потенциалом относительно подвижного контакта 8. В катушке 12 индуктивиости протекает постоянный ток, создающий аксиаль- ное-магнитное поле внутри вакуумной камеры. При срабатывании привода подвижнбго контакта (иа рисунке ие показан) подвижиыЯ контакт 8 начинает сближаться с неподвижным контактом 9. При достижении определенного расстояийя между контактами напряженность электрического поля в межконтактном промежутке достигает ве: личины, достаточной для начала автоэмиссии электронов с подвижного контакта 8, играющего роль катода. Образовавшийся

Процесс выключения тока предлагаемым вакуумным выключателем ничем не отличается от известного процесса.

Вакуумный выключатель, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, внутри которой размещены подвижный и неподвижный контакты, рабочие части которых выполнены в виде коаксиально расположенных конусных поверхностей с отверстием в центре неподвижного контакта, а снаружи помещена катушка индуктивности, причем неподвижный контакт соединен с корпусом, выполненным в виде металлического цилиндра, закрытого с торцов металлическими плас» гинами с отверстием в одной из них л

7559(К)

6 объем вакуумной камеры отделен от вЂ,лектора металлической фольгой.

5 прохода подвижного контакта, отличак щий ся тем, что, с целью повышения безопасности работы путем уменьшения уровня рентгеновского излучения, он снабжен коллектором из диэлектрика с малым содержанием атомов тяжелых элементов, например, полиэтилена и парафина, указанный коллектор размещен на другой торцовой пластине металлического корпуса изнутри, а рабочий

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1271322, кл. H 1 N, 19?2.

2. Авторское свидетельство СССР № 196959, кл. 21 с 35/09, 1967.

BHHHHH Заказ 6926/18 Тираж 844 Полписное

Филиал ППП «Патент>, r. жгород, ул. Проектная, 4