Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)775775 (б1) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 25.12. 78 (2l) 2701323/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 30.1G80, бюллетень No 40

Дата опубликованияописания 311080

<51) М. Кл.з

Н 01 Н 33/66

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316..54(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Воздвиженский, И. A. Лукацкая и С. М. Селикатова (73) Заявитель (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОИСТВО ВАКУУМНОМ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ

КАМЕРЫ

3 . Изобретение относится к мощной коммутационной технике, в конкретнее к вакуумным дугогасительным камерам (ВДК) .

Во время горения дуги отключения 5 в ВДК участки электродов в местах соприкосновения с плазмой дуги нагреваются и, если к моменту перехода тока через нуль какой-либо участок электрода окажется нагретым свыше 10 определенной температуры, произойдет отказ в гашении дуги.

Температура электродов в момент перехода тока через нуль тем больше, чем больше ток дуги, напряжение на . 15 дуге, время горения дуги, и снижается при увеличении площади электродов, занятых дугой.

Поскольку ток дуги и время ее горения заданы внешними условиями, то 20 снизить нагрев можно лишь уменьшив напряжение на дуге и увеличив площадь ее воздействия на электроды.

Поскольку вначале своего возникновения дуга имеет очень небольшое 25 сечение, то необходимо заставить ее расшириться за время горения, т. е. при отключении тока промышленной частоты, за время 5-10 мс. Практически же необходимо, чтобы расши- 30 рение произошло эа время на порядок меньшее, приблизительно за 1 мс, для того, чтобы успели остыть участки контактов, на которых дуга возникла.

Единственным известным сейчас способом управления дугой в ВДК яв-.. ляется воздействие на нее магнитными полем. Необходимую конфигурацию и напряженность магнитного ноля получают, применяя токоподводы определенной . формы. Известно большое количество различных модификаций таких дугогасящих систем.

Эти дугогасящие системы образуют в области горения дуги магнитное поле, перпендикулярное направлению тока в дуге, что заставляет дугу быстро расширяться и занимать большую поверхность электродов, благодаря чему увеличивается отключающая способность. Недостатком таких дугогасящих систем является большое падение напряжения на дуге и .интенсивный износ контактных и дугогасящих поверхностей.

Известна дугогасяшая система, в которой значительно уменьшена напряженность магнитного поля, перпендикулярная направлению тока в дуге, однако это сделано за счет значитель775775 його увеличения диаметра дугогасящей системы.

Наиболее близким техническим решением является дугогасящая система с уменьшенной напряженностью поперечного магнитного поля в области, занятой дугой.

Одна из модификаций дугогасящей системы прототипа представляет собой подвижный и неподвижный токоподнодящие стержни с дисковыми наконечниками на каждом иэ них. На дисковых; наконечниках укреплены стержни, направленные вдоль оси камеры. Контактирование подвижного и неподвижного

Контактов осуществляется между поверхностью дискового наконечника. и торцовой поверхностью стержней. При отключении тока дуга вначале возникает между торцами стержней и дисковыми наконечниками, а затем перемещается на поверхность стержней,параллельных оси камеры, и там гаснет.

Контактная и дугогасящая системы камеры в указанном патенте обладают рядом недостатком, а именно: из-эа искривления путей тока н данной контактной системе возможно существование значительных составляющих поперечного магнитного поля, что приводит к увеличению напряжения на дуге и повышенному износу контактов; контактные и дугогасящие части изготовлены иэ одного материала, что приводит к затруднениям при работе ВДК из-за различных условий работы этих деталей; стержни являются одновременно и токоведущими деталями, поэтому трудно обеспечить их механическую прочность при больших токах, так как они должны изготавливаться из хорошо проводящих материалов, которые, как правило, обладают низкой механической прочностью.

Целью изобретения является увелиЧение отключающей способности, повышение механической прочности и иэносостойкости контактной системы вакуумной дугогасительной камеры. Указанная цель достигается тем, что контактная система вакуумной дугогасительной камеры образована стержнями, укрепленными на токоподводах и расположенными вокруг оси камеры, причем часть каждого стержня для усилия тангенциальной составляющей магнитногo поля в зазорах между стержнями и ослабления осевой и радиальной составляющих выполнена из ферромагнитного материала с магнитной проницаемостью

p < P g 500 у,, где р магнитная проницаемость вакуума, и вдоль стержней проходит. слой из материала с высокой электропроводностью, а обращенные друг к другу поверхности стержней, принадлежащих противоположным токоподводам, имеют накладки, обеспечивающие защиту ферромагнитной части стержней от действия дуги, и основания стержней могут быть прикреплены к механически прочному держателю, расположенному со стороны токоподвода.

На фиг. 1 изображен общий нид одного из вариантов предлагаемой контактной системы; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображен общий вид другого варианта контактной системы; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 3.

Контактная система содержит неподвижный 1 и подвижный 2 токоподноды, заканчивающиеся контактодержателями

3. На контактодержателях 3 расположены стержни 4 и 5,контактирующие с выступами б и 7, Стержни и выступы эа35 канчинаются наконечниками 8. Стержни

4 и 5 содержат ферромагнитную часть 9, которая может быть расположена как внутри стержней, так и снаружи, и выполняет роль магнитопровода, уси ц линающего тангенциальную составляющую магнитного поля в промежутках между стержнями. Вдоль оси стержней снаружи ферромагнитных частей 9 или внутри их проходит слой 10 из хорошо проводящего материала, например иэ меди, соединяющий токоподводы 1 и 2 с контактными наконечниками 8. Боковые поверхности 11 и 12 стержней, обращенные друг к другу и подверженные ноздейстнию дуги, могут быть защищены накладками 13 из дугостойкого материала, которые для лучшего теплоотвода находятся н непосредственном контакте с хорошо проводящим слоем

Стержни 4 и 5 и выступы б и 7 мо10. гут крепится как к контактодержателям

З,так и непосредственно к токоподводам 1 и 2.Основания стержней и выступов на контакте одной полярности могут быть соединены между собой держателем 14,воспринимающим механическую нагрузку.

Возможно выполнение контактной системы и беэ выступов 6 и 7.

Контактная система работает сле45 дующим образом.

В замкнутом положении ток протекает от неподвижного токоподнода 1 через контактодержатель 3 по стержням 5 и, при наличии выступон, по

gg выступам 7 к контактным наконечникам

8 и через них по стержням 4 и высту- пам 6 в подвижный токоподвод 2. Малое сопротивление на всем пути прохождения тока обеспечивается благодаря наличию но всех стержнях хорошо проводящего слоя 10.

Вследствие того, что стержней много, после незначительной приработки контактов и достаточном контактном нажатии контактирование осуществля6Î ется между парой контактных наконечников 8.

Благодаря этим усовершенствованиям камера такой конструкции может применяться при больших номинальных

45 токах и обладать высокой устойчи775775 востью к сквоэньм токам короткого замыкания.

После перемещения подвижного контакта в сторону раэмыкания между контактными наконечниками 8 или между контактодержателями 3 и стержнями зажигаются параллельные дуги, причем магнитное поле от токоподводов направлено перпендикулярно к току в дугах. Благодаря этому обстоятельству, а также наличию тангенциального магнитного поля в промежутках между стержнями, к тому же усиленного ферромагнитными частями 9, происходит перемещение дуг на боковые поверхности 11 и 12 стержней 4 и 5,где они горят в продольном магнитном поле В снижающем напряжение горения дуг.

Поперечные магнитные поля с составляющими В„ и В которые возникают вследствие искривлений пути тока, ослабляются из-эа того, что эти Яо составляющие магнитного поля направлены вдоль поверхности ферромагнитных частей 9.

Поскольку у наиболее распространенных и недифицитных ферромагнитных 25 материалов величина р(500 pi (где

>и - магнитная проницаемость вакуума), о эффект усиления тангенциальной компоненты В+ магнитного поля в зазорах между стержнями, а также ослаб- ЭО ления поперечных компонент В и В будет достигаться, если р будет лежать в пределах И < P<5uO и

Ферромагнитные части стержней могут быть защищены от действия дуги дугостойкими накладками 13, например, из сплавов или композиционных материалов на основе меди с железом, хромом или другими .добавками. Возможно, 40 однако, применение данной контактной системы и без дугостойких накладок

13, если материал ферромагнитных частей, кроме необходимых магнитных свойств, обладает еще и нужными дуго- 4$ гасящими свойствами. К таким материалам могут относиться различные марки сталей, композиционные материалы или сплавы с высоким процентом содержания железа, никеля или кобальта. С применением дугостойких накладок 13 материалом ферромагнитных частей могут служить также магнитомягкие ферриты.

Поскольку ток по всем стержням течет в одном направлении, электродинамические силы стремятся сжать стержни к центральной оси контактной системы. Для лучшего противодействия этим силам в конструкцию контактной системы вводится механически прочный держатель 14, к которому крепятся основания стержней и выступов. Таким образом, держатель 14 вместе с ферромагнитными частями 9 образуют жесткий механический каркас контактной системы, хорошо противостоящий сжимающим нагрузкам.

Формула изобретения

1. Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры, содержащее укрепленные на токоподводах стержни, расположенные вокруг оси камеры, о т л и ч а ю щ е е е с я тем, что, с целью увеличения отключающей способности, повышения иэносостойкости и механической прочности, часть каждого иэ укаэанных контактных стержней выполнена из ферромагнитного материала с магнитной проницаемостью

Р col где К, — магнитная проницаемость вакуума, причем вдоль стержней рас- положен слой из материала с высокой электропроводностью.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что обращенные друг к другу поверхности стержней, принадлежащих противоположным токоподводам, снабжены защитными накладками ферромагнитной части стержней от дуги.

3. Контактное устройство по пп.

1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено механически прочным держателем, расположенньм со стороны токоподвода, к которому прикреплены основания стержней.

Фиг. 9

Составитель В. Попова

Редактор В. Девятов Техред И. Варадулина Корректор И. Шарсыи

Заказ 7775/64 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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