Автопневматический выключатель

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

ОП КСАН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<и>792351

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 04 . 01 . 79 (21) 2706521/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетовЂ

Опубликовано 301280. Бюллетень Мо 48

Дата опубликования описания 30. 12. 80 (51)М К, 3

Н 01 Н 33/91

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5З) 4) 621. 316. 54 (088.8) (72) Авторы изобрвтения

t0. И. Вишневский, С. М Крижанский, М. И. Сигал и Т. B. Янова (71) Заявитель (54) АВТОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к электроаппаратостроению.

Известны автопневматические выключатели, содержащие резервуары высокого давления, коммутирующие контакты и поршневое устройство для обеспечения сжатия газа и создания газового дутья 1 .

Такие выключатели используют дугогасящую среду в газовой фазе (преимущественно элегаз — SFg). Такие выключатели не обеспечивают высокой отключающей способности.

Известен автопневматический выключатель (2j, в котором дугогасительная среда используется в газовой и жидкой фазах.

Этот выключатель содержит резервуар, заполненный газообразной дугогасительной средой. В резервуаре расположено дугогасительное устройство, содержащее коммутирующие контак ты. В нижней части резервуара расположен коллектор, непосредственно соединенный с резервуаром. Условия в резервуаре таковы, чтобы вызывать снижение части газообразной среды, которая, конденсируясь, стекает в коллектор. Имеется средство для подачи конденсата из коллектора в дугогасительное устройство с целью увеличения плотности дугогасительной среды в этом устройстве и гашения дуги.

В одном из варинатов выполнения та5 кого выключателя между резервуаром и коллектором установлен постоянно открытый клапан, закрывающийся только на время подачи конденсата в дугогасительное устройство.

10 К недостаткам такого выключателя относится следующее.

Введение жидкой фазы в дугогасительное устройство мало эффективно ,с точки зрения повышения отключающей способности устройства с автопневматическим дутьем ввиду высокой плотности газовой фазы, необходимой для обеспечения условий конденсации в резервуаре дугогасительного

20 устройства.

Для обеспечения условий, при которых происходит конденсация пара (газа), необходимо поддерживать достаточно низкую температуру и (или) вы25 сокое давление одновременно в коллекторе и резервуаре выключателя. А это означает, что рабочее давление газа в баке выключателя, а следовательно, и масса газа должны быть достаточно

30 большими, как правило боль lHM, чем

792351 требуется для обеспечения изоляции дугогасительного устройства. Повышение давления ужесточает требования к прочности бака,а следовательно к материалу бака и повышает его материалоемкость. Если для снижения и поддержания дугогасительной среды в жидкой фазе использовать низкие температуры, то для этого требуется холодильная установка достаточно большой мощности,так как при этих температурах следует поддерживать весь объем выключателя с большой поверхностью теплоотдачи.

Масса вводимой в дугогасительную камеру жидкой фазы не зависит от тока короткого замыкания (к.э.).

Целью изобретения является повышение отключающей способности выключателя при снижении.материалоемкости и энергозатрат на единицу мощности отключения выключателя.

Для достижения этой цели коллектор выполнен автономным, а клапан впускным, соединяющим коллектор с резервуаром низкого давления только на время гашения дуги. Автономность коллектора позволяет получить в нем условия, в частности давление и темпе. ратуру, отличные от условий в резервуаре выключателя, и дает возможность угравлять подачей конденсата из коллектора в зависимости от ре- жима работы выключателя.

Для этого впускной клапан снабжен анализатором тока, включенным в цепь коммутирующих контактов.

Для регулировки расхода жидкой фазы в зависимости от тока отключения клапан выполнен с регулируемым пропускным сечением, величина которого меняется, например, за счет изменения хода подвижного элемента, управляемого от анализатора тока.

Коллектор может быть выполнен в виде сменного баллона высокого давления, в котором количество дугогасящей среды рассчитано по меньшей мере на нормированное между плановыми ревизиями число отключений токов короткого замыкания.

Коллектор может быть выполнен в виде резервуара высокого давления, снабженного поршневым устройством и обр. тным клапаном, расположенным между подпоршневой частью поршневого устройства и резервуаром низкого давления.

Камера такого коллектора может быть снабжена холодильным элементом для улучшения условий конденсации.

Коллектор может быть выполнен в виде холодильной камеры с автома.тической регулировкой режима ксйлденсации и снабжен газопроводом, соединяющим часть камеры, в которой дугогасительная среда находится в гаS

65 зообразной фазе, с резервуаром низ— кого давления.

Холодильная камера может быть выполнена состоящей из верхнего и нижнего отсеков. В верхнем отсеке размещен холодильный элемент, а в нижнем — емкость переменного объема, снабженная приводом. Между отсеками расположен обратный клапан, закрывающийся только на время подачи конденсата иэ емкости переменного объема в дугогасительное устройство.

Переменным объемом может служить, например, сильфон или цилиндр с поршневым устройством.

На фиг.1 представлен автопневматический выключатель с коллектором, выполненным в виде сменного балона; на фиг.2 — то же с коллектором в виде резервуара высокого давления с поршневым устройством; на фиг.3 то же с коллектором в виде резервуара высокого давления с поршнем и холодильным элементом; на фиг.4 то же с коллектором в виде холодильной камеры; на фиг.5 — то же с коллектором, выполненным из двух отсеков.

Автопневматический выключатель состоит из резервуара 1 низкого давления, в котором размещено дугогасительное устройство, содер>кащее сопло 2, коммутирующие контакты 3 и поршневое устройство 4 для обеспечения автопневматического дутья. Дугогасительное устройство соединено с коллектором 5, заполненным дугогасящей средой в жидкой и газовой фазах.

Коллектор 5 связан с соплом 2 дугогасительного устройства впускным клапаном б, который открывается толь— ко на время гашения дуги.

Впускной клапан б снабжен анализатором 7 тока, включенным в цепь ком— мутирующих контактов 3, и имеет регулируемое пропускное отверстие 8.

Автопневматический выключатель может быть выполнен с различными коллекторами.

Коллектор может быть выполнен в виде сменного баллона высокого давления (см.фиг.1), в котором жидкая 9 и газовая 10 фазы находятся в динамическом равновесии между собой.

При отключении тока к.з. при расхождении коммутирующих контактов возникает автопневматическое дутье, создаваемое поршневым устройством

4, и одновременно при открытии клапана 6 в зону горения дуги вводится дугогасительная среда в жидкой фазе. Это приводит к увеличению плотности дугогасительной среды в зоне горения дуги и повышает тем самым дугогасительную способность устройства °

Рассмотренная схема подачи дугогасительной среды представляет ра- .

792351

3S зомкнутый цикл — дугогасительная среда подается в одном направлении в сопло дугогасительного устройства и накапливается в резервуаре низкого давления. Это приводит к увеличению массы дугогасительной среды выключателя, но незначительно, поскольку масса вводимого конденсата невелика по сравнению с массой газа в выключателе.

Коллектор 5 может быть выполнен в виде резервуара высокого давления (см.фиг.2) снабженного поршневым устройством 11, подпоршневая часть 12 которого связана трубкой

13 через обратный клапан 14 с резервуаром 1 низкого давления. В этом 15 коллекторе сжижение дугогасительной среды производится за счет высокого давления, создаваемого поршнем устройства 11, при этом клапан 14 закрыт. Во время процесса отключения тока к.з. конденсат через открытый клапан 6 поступает в дугогасительное устройство, там испаряется, благодаря более низкому давлению и более высокой температуре. После завершения процесса отключения клапан 6 закрывается, клапан 14 открыывается, поршень устройства 11 движется в обратном направлении и газ из резервуара низкого давления 1 засасывается в подпоршневую полость 12. После Зр чего клапан 14 закрывается и вновь начинается процесс сжатия газа и конденсация. Такая схема подачи дугогасительной среды в отличие от первой является замкнутой.

Автопневматический выключатель может быть снабжен холодильным элементом 15, размещенным в нижней части коллектора (см.фиг.3). Охлаждение дугогасительной среды способствует 4р ее сжижению. Поэтому коллектор такого рода позволяет получить конденсат при меньшем давлении, чем в предыдущем случае.

Коллектор 5 может быть выполнен в виде холодильной камеры (см.фиг.4), 45

Это позволяет сжижать дугогасительную среду при более низких давлениях. При отключении тока к.з. впускной клапан 6 открывается, и конденсат под действием развности между давлением, возникающим в струе газа, создаваемой поршнем 4, и давлением в резервуаре всасывается в сопло дугогасительного устройства. Этому же способствует и сила тяжести, если 55 коллектор расположен выше дугогасительного устройства.

После завершения процесса отключения газ по трубе 13 вновь поступает в коллектор, там конденсируется и скапливается в резервуаре коллектора. Выключатель готов к следующему отключению.

Коллектор 5 может бить выполнен из двух ото(ков (

В первом отсеке 16, соединенном с резервуаром дугогасительного устройства, расположен холодильный элемент 15, во втором отсеке 17 — емкость 18 переменного объема, выполненная, в частности, в виде сильфона, снабженного приводом 19. Между отсеками расположен обратный кла- пан 20.

Конденсация газа происходит в первом отсеке 16, через постоянно открытый клапан 20 конденсат стекает в емкость 18. Во время отключения командой от анализатора тока 7 клапан 6 открывается, одновременно приводом 19 сжимается объем емкости

18, при этом клапан 20 закрывается, и конденсат вводится в зону горения дуги. После завершения процесса отключения цикл повторяется.

Предложенный автопневматический выключатель с использованием дугогасительной среды в жидкой и газовой фазах, снабженный автономным от резервуара низкого давления коллектором, является более экономичным по сравнению с прототипом.

Автономность коллектора позволяет создать в нем условия, необходимые для конденсации дугогасительной среды, т.е. достаточно низкую температуру при достаточно высоком давлении.

Поскольку объем коллектора во много раз меньше объема резервуара, эта цель может быть достигнута более экономными средствами. При этом резервуар низкого давления, имеющий во много раз больший объем, может находиться при более низком рабочем давлении (в 3-5 раз), определяемым требованиями в основном электрической изоляции, и более высокой температуре, чем в коллекторе.

Это во-первых, при сохранении отключающей способности позволяет снизить требования к прочности резервуара выключателя (в отличие от прототипа он является резервуаром низкого давления), т.е. уменьшить его металлоемкость или выполнить из менее прочного, но более легкого материала, т.е. снизить вес резервуара, во-вторых, уменьшить массу дугогасительной среды в этом резервуаре.

Поскольку объем коллектора значительно меньше, чем резервуара выключателя, то для него необходим резервуар высокого давления малого объема, а холодильная камера малой мощности

Возможность управления впускным клапаном от токового реле позволяет номинальные и малые токи отключать за счет автопневматического дутья, а большие токи к.з. за счет дополнительного ввода дугогасительной среды в виде конденсата. Это приво792351 дит к уменьшению энергозатрат на конденсацию дугогасительной среды.

По сравнению с автопневматическим выключателем, в котором коллектор и резервуар находятся в одинаковых условиях по температуре и давлению f2), предложенный выключатель с автономным коллектором позволяет обеспечить в несколько раз большую кратность плотности жидкой фазы по отношению к газовой фазе дугогасительной среды, поэтому эффект, оказываемый введением жидкой фазы на отключающую способность автопневматического выключателя, значительно выше, чем в прототипе.

Формула изобретения

1. Автопневматический выключатель, содержащий резервуар низкого давления, заполненный дугогасящей средой в газовой фазе, размещенное в нем дугогасительное устройство, содержащее коммутирующие контакты, коллектор, заполненный дугогасящей средой в жидкой, в виде конденсата, и газовой фазах (газа), устройства для осуществления дутья газа в дугога сительном устройстве и для введения дозы конденсата из коллектора в дугогасительное устройство, клапан, .расположенный между коллектором и дугогасительным устройством, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения отключающей способности выключателя при снижении материалоемкости и энергозатрат на единицу мощности отключения выключателя, коллектор выполнен автономным, а клапан впускным, соединяющим коллектором с резервуаром низкого давления только на время гашения дуги.

2. Выключатель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что впуск30

40

Таким образом, предложенный автопневматический выключатель позволяет получить более высокую отключающую способность при тех же или меньших материало- и энергозатратах, 20 или такую же отключающую способность при меньших габаритах материало- и энергозатратах. ной клаган снабжен анализатором тока, который включен в цепь коммутирующих контактов.

3. Выключатель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что клапан выполнен с регулируемым пропускным сечением, величина которого меняется, например, за счет изменения хода подвижного элемента, управляемого от анализатора тока.

4. Выключатель по п.1, 2 и 3, отличающийся тем, что коллектор в виде сменного баллона высокого давления, в котором количество дугогасящей среды рассчитано по меньшей мере на нормированное между плановыми ревизиями число отключений токов короткого замыкания.

5. Выключатель по пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что коллектор выполнен в виде резервуара высокого давления, снабженного поршневым устройством и обратным клапаном, которые расположены между поршневой частью поршневого устройства и резервуаром низкого давления.

6. Выключатель уо п.5, о т л ич а ю шийся тем, что камера коллектора дополнительно снабжена холодильным элементом

7. Выключатель по п.1, 2 и 3, отличающийся тем, что коллектор выполнен в виде холопильной камеры с автоматической регулировкой режима конденсации и снабжен газопроводом, соединяющим часть камеры, в которой дугогасительная среда находится в газовой фазе, с резервуаром низкого давления.

8. Выключатель по п.7, о т л и ч а ю шийся тем, что холодильная камера выполнена состоящей из двух отсеков, в верхнем из которых размещен холодильный элемент, а в нижнемемкость переменного объема, снабженная приводом, а между отсеками расположен обратный клапан, закрывающийся только на время подачи конденсата из емкости переменного объема в дугогасительное устройство.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ Р 2647643 кл. Н 01 Н 33/82, 1968.

2. Патент США 9 3406269 кл. 200 - 148, 1970.

792351

Составитель В. Попова

Редактор Т. Морозова Техред H.Áàáóðêà Корректор С. Щомак

Заказ 9587/53 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