Способ тренировки межконтактногозазора вакуумных выключателей высо-ким напряжением

 

Союз Советских

Социалистических

Ресттублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДИТЕЛЬСТВУ

)799038 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050179 (21) 2707132/24-07

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Ио (23) Приоритет

Опубликовано 2301.81. Бюллетень N9 3

Дата опубликования описания 230181 (51)pA K ç

Н 01 Н 33/66

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК б 21. 316. ,542.002. 2 (088 « (72) Автор изобретения

В.С.Бочкарев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТРЕНИРОВКИ МЕЖКОНТАКТНОГО ЗАЗОРА1

ВАКУУМНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ВЫСОКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ -" " Т Б

1 " "" 4 314Щ РУ, 1 2

Изобретение относится к технологии изготовления высоковольтных вакуумных выключателей и касается способа тренировки в них межконтактного зазора высоким напряжением в процессе вакуумно-технологической обработки.

Данный способ может найти применение при изготовлении вакуумных выключателей, переключателей и реле, а также ряда других высоковольтных приборов.

Вакуумные выключатели, с целью получения в них высокой электрической прочности межконтактного зазора и высокого вакуума, необходимых для на- 15 дежной работы, подвергаются на откачиых постах вакуумно-технологической обработке, которая включает в себя операцию тренировки высоким напряжением при разведенных контактах. 20

Известен способ тренировки межконтактного зазора вакуумных выклю чателей переменным напряжением (1).

При тренировке переменным напряжением, напряжение на межконтактном зазоре изменяется плавно от одного максимума до второго в течение полупериода.

Однако в реальных условиях эксплуатации рабочее напряжение на межкон- 30 тактный зазор подается не плавно, а прикладывается полностью, при этом скорость его нарастания настолько велика,что она часто ведет к пробою меж контактного промежутка и к снижению тем самым надежности работы выключателя.

Известен также способ тренировки межконтактного зазора импульсным напряжением одной полярности, при котором скорость нарастания напряжения на межконтатном зазоре соизмерима со скоростью нарастания напряжения в реальных условиях эксплуатации (2).

Однако при тренировке межконтактного зазора вакуумных выключателей импульсным напряжением одной полярности поверхности контактов тренируются не в равной степени ввиду того, что во время тренировки не происходит смена анода с катодом. В реальных же условиях эксплуатации, например при работе выключателя в цепи высокочастотного тока, происходит попеременно смена анода с катодом, ведущая, вследствие неравномерной тренировки поверхностей контактов, к вероятности пробоя межконтактного зазора и, следовательно, к снижению надежности и срока службы вакуумных выключателей.

799038

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ тренировки межконтактного зазора импульсным напряжением разной поляр. ности, который заключается в том,что тренировка производится попеременным приложением к разомкнутым контактам импульсного напряжения разной полярности во время отжига прибора в электрической печи при температуре 150300 С. Этот способ позволяет Получить в равной степени тренированные по- Я верхности контактов и более высокое качество их тренировки, что значительно уменьшает вероятность пробоя межконтактного зазора в реальных условиях эксплуатации при работе вакуумных выключателей с разомкнутыми контактами 3

Однако тренировка по этому способу производится при неизменном межконтактном зазоре между полностью разомкнутыми контактами путем увеличения на нем напряжения до величины в 1,5-3 раза превышающей номинальное рабочее напряжение.

Кинетическая энергия электрона, движущегося в электрическом поле, 25 связана с разностью потенциалов между электродами следующим соотношением в 3eå ео (1)

ЗО где m< — масса электрона;

V — скорость движения электрона; е — заряд электронаг 35 — разность погенциала между катодом и анодом.

Исходя из этого соотношения можно сделать вывод отом,,что чем больше разность потенциалов между электродами, тегл большую кинетическую энергию приобретаюT при движении электроны.

Бомбардировка поверхности электродов электронами больших энергий ведет к интенсивному распылению материала электродов до и в момент пробоя меж- 45 контактного зазора.

Кроме того, по мере повышения при тренировке величины напряжения, происхсдит увеличение мощности пробоев, а это является причиной дополнитель- 5О ного интенсивного распыления.материала контактов и появления эффекта перетренировки поверхностей контактов. Распыляемый материал электродов (контактов) частично осаждается на внутренней поверхности оболочки.

Наличие на внутренней поверхности изоляционной оболочки металлической пленки распыления материала контактов. увеличивает коэффициент вторичной эмиссии электронов и является при-60 чиной возникновения вторично-электронного резонанса в случае работы вакуумных выключателей с разомкнутыми контактами, особенно на высоких частоках. Это ведет к локальному проплав-45 лению, треску оболочек и к снижению тем самым надежности работы и срока службы вакуумных выключателей °

Цель изобретения — снижение распыления материала контактов в процессе тренировки и повышения тем самым качества тренировки, надежности и срока службы вакуумных выключателей при работе их с разомкнутыми контактами.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа тренировки, включающем операции подачи на разомкнутые контакты импульсов напряжения разной полярности, выдержки при установленном напряжении до исчезновения прибоев и дальнейшего ловышения напряжения, по предлагаемому способу .тренировку производят путем уменьшения плавно или ступенями зазора, при неизменном напряжении менее или равным номинальному рабочему напряжению, до момента возникновения между контактами электрических пробоев, выдержки при уотановленном зазоре до исчезновения прибоев и дельнейшего уменьшения зазора.

Проведение тренировки межконтактного зазора путем уменьшения плавно или ступенями зазора при неизменном напряжении, не превышающем номинального рабочего напряжения, подволяет вести всю тренировку при постоянной кинетической энергии электронов,бомбандирующих поверхности контактов, величина которой равна с гггеЪном < (2}

2 мом где UH — номинальное рабочее напряжение на полностью разомкнутых контактах;

Vt How скорость электронов, приобретаемая при номинальном напряжении.

Кинетическая же энергия электронов при тренировке известными способами непрерывно растет. прямо пропорционально увеличению напряжения и в конце тренировки достигает величины = (Ф- )б )ном (3)

Из соотношений (2) и (3) следует, что энергия электронов бомбардирующих электроды э процессе тренировки по предлагаемому способу, снижена, по сравнению с известными способами, в

1,5-3 раза, что позволяет уменьшить количество распыляемого материала контактов. В связи с тем, что при тренировке по предлагаемому способу напряжение не увеличивается то этим самым устраняются мощные пробои имевшие место при тренировке по известным способам,что также снижает распыление материала контактов. Снижение

799038

Формула изобретения

Составитель Е.Сафанова

Редактор Н.Лазаренко Техред М.Коштура Корректор Ю.Макаренко

Заказ 10083/78 Тираж 795 (Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород,. ул, Проектная, 4 распыления материала контактов уменьшает вероятность возникновения вторично-электронного резонанса при работе высокочастотных вакуумных выключателей с разомкнутыми контактами и повышает тем самым надежность работы выключателей, Кроме того, предотвращение мощных пробоев позволяет повысить качество тренйровки, так как при этом исключается эффект перетрени.ровки поверхностей контактов от

1О у казанных прибоев °

Тренировку согласно предлагаемому способу проводят в следующей последовательности.

Сначала на полностью разомкнутые контакты подают раэполярные импульсы амплитудой ниже или до номинального рабочего напряжения и выдерживают до исчезновения пробоев. Затем, не изменяя величины напряжения, постепенно или ступенями уменьшают межконтакт- Щ ный зазор. По мере уменьшения межконтактного зазора происходит увеличение напряженности электрического поля в зазоре,концентрирующейся на микронеровностях поверхностей электродов.

Это вызывает возникновение электрических пробоев, которые ведут к сглажи" ванию микронеровностей и повышению электрической прочности установленного зазора. По исчезновению пробоев межконтактный зазор вновь

ЗО уменьшают до возникновения пробоев беэ изменения годанного на электроды напряжения, выдерживают до исчезновения пробоев и вновь уменьшают зазор.

Уменьшение зазора, в зависимости от типа выключателя, производят в 1,5-3 раза от величины зазора при полностью разомкнутых контактах, чем достигается такая же величина напряженности электрического поля в зазоре при но- 4О минальном напряжении, как зто имеет место при тренировке путем повышения напряжения при постоянном зазоре.

Использование предлагаемого способа тренировки межконтактного зазора обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1.Снижает распыление материала электродов и уменьшает тем самым вероятность возникновения вторично$0 электронного резонанса.

2. Исключает эффект перетренировки по поверхностей контактов, что в совокупности с вышеизложенным позволяет повысить надежность работы и срок службы вакуумных выключателей при работе их с разомкнутыми контактами, и обеспечивает повышение процента выхода годных.

3. Решает проблему тренировки выключателей на высокие и сверхвысокие напряжения.

4. Снижает интенсивность и дозу жесткого рентгеновского излучения, повышает электробезопасность, что в совокупности оздоровляет условия труда.

5. Позволяет экономить электрическую энергию.

Способ тренировки межконтактного зазора вакуумных выключателей высоким напряжением, включающий в себя подачу импульсов напряжения" разной полярнос( ти,отличающий с ятем,что, с целью снижения распыления материала электродов, повышения качества тренировки и надежности работы тренируемых выключателей, межконтактный зазор уменьшают ступенями или плавно при неизменном напряжении на нем меньшем или равном номинальному рабочему напряжению, до момента возникновения между контактами электрических пробоев, выдерживают выключа тель при установленном межконтактном зазоре до исчезновения прибоев и производят дольнейшее уменьшение межконтактного зазора, причем, межконтактный зазор при тренировке .уменьшают в 1,5-3 раза по отношению к величине зазора при полностью разомкнутых контактах и заканчивают тренировку в случае отсутствия электрических пробоев при упомянутом уменьшенном межконтактном зазоре.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Попов Н ° А. и др. Вакуумная ду-. гогасительная камера IglBAK-5.- Передовой научно-технический опыт, ГОСИНТИ, 1962, 9 11.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 312316, кл. Н Ol Н 33/66, 1969.

3. Ворончев Г.А, и Соболев В.Д.

Физические основы электровакуумной техники.М.,"Высшая школа", 1967. с, 251,