Вакуумная дугогасительная камера

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ри955266 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлеио 301280 (21) 3228113/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 300882. Бюллетень ¹ 32 ($gj+ Кт1 3

Н 01 Н 33/66

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 316..524(088.8) Дата опубликования описания 300882

К.К.Намитоков, Д.П.Солопихин и И.Я.Суровцев

Харьковский институт инженеров коммунального строительства и Всесоюзный научно-исследовательский, . проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) Авторы изобретения (71), Эаявители (54) ВАКУУМНАЯ ЛУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА

Изобретение относится к электро.технике и может быть использовано преимущественно в вакуумных комму- . тационных аппаратах.

Известны вакуумные дугогаситель5 ные камеры (ВДК), ограничивающие перенапряжения. Такие ВДК имеют либо контакты, содержащие материал с высоким давлением паров, такой как сурьма-висмут (1j либо ограничитель коммутационных перенапряжений Е23, а также оболочку, внутри которой размещены контакты и создано разреКение до давления порядка 10 -10 Па, сильфон> обеспечивающий одному из 15 контактов возможность совершать возвратно-поступательное движение, систему экранов, защищающих диэлектрическую часть оболочки и сильфон от продуктов эрозии контактов, и токопрово- 20 ды, на одном из торцов которых закреплены контакты, причем один из то копроводов закреплен в оболочке неподвижно, а другой соединен через сильфон с оболочкой. 25

ВДК t.1) иэ-за содержания в контактах материала с. высоким давлением паров имеет предельную коммутационную способность не выше 3 кА. В ВДК К21 необходимо относительно часто менять ограничители перенапряжений из- за небольшого срока службы по сравнению с вакуумной камерой. Кроме того, наличие таких ограничителей повышает . стоимость-вакуумного коммутационного аппарата на 15-20 руб и усложняет его конструкцию

Наиболее близкими к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату являются ВДК, содержащие оболочку из диэлектрической и металлической частей, сильфон, систему

IsKpBHoB и токопроводы с контактами, йа одноМ из которых выполнен цилиндрический выступ входящий с гарантированным зазором в соответствующую выемку в другом контакте. Перенапряжения в такой системе контактов ограничиваются до безопасных пределов благодаря тому, что возникшее в цепи вследствие среза тока перенапряжение пробивает

„арантированный зазор (3).

В этих ВДК постоянный зазор предусмотрен между выступом одного контакта и выемкой другого, в которую входит выступ и полностью не выходит иэ нее при раэмыкании контактов. Такое конструктивное решение не обеспечивает стабильности ограничения перенапряжений в течение всего срока

955266 службы ВДК. Это связано, во-первых, с возможностью перекрытия зазора про1 дуктами эрозии контактов и, во-.вторых, с возможностью перехода искрового разряда в дуговой. В последнем случае дуговой разряд разрушает обращенные друг к другу поверхности выступа и выемки, что приводит к увеличению зазора и, как следствие этого, к возрастанию величины ограничиваемого перенапряжения и вероятности про1боя изоляции электрооборудования.

Цель изобретения - повышение надежности и срока службы ВДК.

Указанная цель достигается тем, что гарантированный зазор предусмотрен вне области существования дуги, между дополнительным элементом из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, установленным на неподвижном токопроводе, и метал" лической частью подвижного токопровода.

При этом дополнительным элементом может служить экран, защищающий диэлектрическую часть оболочки от продуктов эрозии. Для случая смещенных

2 токопроводов указанный зазор может быть образован между дополнительным элементом, установленным на торце токопровода, например, неподвижного, и металлической частью подвижного токопровода.

Кроме того, контакты могут быть снабжены отбортовкой, причем отбортовки обращены в противоположные стороны и образуют с противоположным токопроводом постоянный зазор.

Форма отбортовки может быть различной в зависимости от назначения

ВДК. Если ВДК предназначена для частых коммутаций небольших токов (до

100A), то отбортовке придается форма части поверхности вращения второго порядка, например цилиндра, а коитакты выполняются Г-образными. При частых коммутациях больших и малых токов отбортовке придается U-образная форма, которая не допускает воздействия мощной дуги отключения на всю поверхность отбортовки.

Когда габаритные размеры ВДК играют существенную роль, минимально допустимый зазор между дополнительным, элементом и отбортовкой контакта при полностью разомкнутых контактах должен быть таким, чтобы пробивное напряжение этого зазора было равно четырехкратному значению фазного напряжения вакуумной камеры.

Для того, чтобы при пробое гарантированного зазора искровой разряд не перешел в дуговой, дополнительный!

О .ми торцовыми контактами, металличес30

5О элемент изготавливается из материала с металлической проводимостью, напририка, на внешнюю поверхность которого нанесен слой материала с металлической проводимостью, например графита.

Стабилизация ограничения коммутационных перенапряжений с помощью гарантированного зазора, предусмотренного вне зоны существования дуги, будет еще лучше, если на внешнюю поверхность дополнительного элемента нанесен слой из материала с малой работой выхода электронов (не более

7.10 Дж), например гексобромида лантана.

На фиг.1 изображена ВДК с простыким корпусом в виде стакана, торцовой крышкой из диэлектрика и двумя гарантированными зазорами; на фиг.2 — ВДК с корпусом из диэлектрика, армированного металлом, а в качестве дополнительного элемента выбран экран; на фиг.3 — ВДК со смещенными токопрово= дава, встроенными в оболочку парал лельно друг:другу; а контакты в поперечном сечении имеют Г-образную форму.; на фиг.4 — то же, с отбортовкой контактов, имеющей U-образную форму

ВДК (фиг.1) включает металлический корпус 1 в виде стакана, торцовую крышку 2 из диэлектрика, неподвижный 3 и подвижный 4 токопроводы с контактами 5 и 6 соответственно, сильфон 7, экраны 8 и дополнительный элемент 9. В данной ВДК может быть предусмотрен один зазор 10 или два гарантированных зазора 10 и 11 соответственно между экраном 8 и металлическим корпусом 1, а также между дополнительным элементом 9 и подвижным токопроводом. Выбор количества зазоров определяется номинальным напряжением ВДК и величиной часто коммутируемого тока. Для ВДК на высокое напряжение должен быть предусмотрен один зазор 11, а для низкого напряжения— два зазора 10 и 11, если ВДК часто коммутирует небольшие токи, и одинзазор 10, если она часто кожтутирует большие токи и редко малые токи (до

ЗОЛ). Для того, чтобы зазор 11 не изменялся при перемещении токопровода 4, последний проходит через направляющую 12.

ВДК (фиг.2) состоит из диэлектрического корпуса, армированного металлическими фланцами 13 и 14 неподвижного 3 и подвижного 4 токопроводов с контактами 5. и 6, сильфона 7, экранов 8 и 15, защищающих диэлектрики и сильфон от продуктов эрозии контактов. В данной ВДК экран 8, закрепленный на фланце 13, выполняет роль домер аустенитной нержавеющей стали.

Кроме того, дополнительный элемент может быть изготовлен и из диэлектполнительного элемента, а между ним и нижним фланцем 14 предусмотрен

g$ один гарантированный зазор 10. При

955266 таком размещении зазора 10 подвижный токопровод может быть снабжен направляющей 12 либо не иметь ее.

ВДК, изображенная на фиг.3, имеет несколько зазоров, а ее токопроводы

3 и 4 параллельны друг другу, но смецены. На боковой поверхности токопроводов закреплены контакты с отбортовкой, имеющие в поперечном сечении

Г-образную форму. Между отбортовкой контактов и боковой поверхностью то- 1О копроводов имеются зазоры 16 и 17, . величина которых может быть выбрана такой, чтобы они ограничивали коммутационные перенапряжения. В данной конструкции ВДК гарантированными за- 15 ворами являются не 16 и 17, а 10 и

11, так как они удалены из области существования дуги. Зазоры 16 и 17 выполняют вспомогательную роль. Дополнительный элемент 9 установлен на торце 18 неподвижного токопровода и закреплен на нем болтом 19. Между дополнительным элементом 9 и отбортовкой подвижного контакта 6 предусмотрен зазор 20, величина которого выбирается такой, чтобы при полностью разомкнутых контактах пробивное напряжение его было не менее четырехкратного значения номинального фазного напряжения ВДК. Для того, чтобы при перемещении подвижного токопрово да зазоры 16 и 17 не изменялись,ВДК снабжена направляющей 12.

Камера работает следующим образом.

При раэмыкании контактов между ними возникает дуга, под действием которой контакты подвергаются эрозии.

Для того, чтобы продукты эрозии не попадали на сильфон и не разгерметизировали его, он окружен экраном 15.40

При отключении больших токов (несколько сот ампер) возникшая между контактами дуга под действием электромагнитных сил может быть смещена в зазоры 16 и 17. В результате материал от- 45 бортовки контактов разрушается, а вместе с этим снижается эффективность, этих зазоров. С целью устранения этого в ВДК (фиг.4) предусмотрена отбортовка 21 0-образной формы. В случае 5О смещения дуги в такой зазор время ее существования меньше времени, необходимого для ее перемещения в зазор

16 или 17. Следовательно, эффективность этих зазоров остается такой же, как и при отключении малых токов.

Дополнительный элемент 9 выполнен из диэлектрика, на внешнюю поверхность которого нанесен слой 22 из материала с металлической проводимостью.

Формула изобретения

3. Камера по пп ° 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что укаэанный зазор для случая смещенных токопроводов образован между дополнительно введенным элементом, установленным на торце неподвижного токопровода, и металлической частью подвижного токопровода.

4. Камера по пп.1-3, о т л и ч а — ю щ а я с я тем, что контакты снаб.жены отбортовкой, причем отбортовки обращены в противоположные стороны и образуют с противоположными токопроводами постоянный зазор.

5. Камера по пп.1-3, о т л и ч а— ю щ а я. с я тем, что отбортовке придана форма части поверхности вращения в виде цилиндра, а контакты выполнены Г-образными.

6. Камера по пп.1-3, о т л и ч a lo щ а я с я тем, что отбортовке придана 0-образная форма.

7. Камера по пп.1-5, отличающаяся тем, что дополнительный элемент изготовлен из материала с металлической проводимостью, например аустенитной нержавеющей стали.

Таким образом, наличие зазоров

10, 11 и 20, удаленных из области существования дуги, позволяет обеспечить неизменность величины ограничения перенапряжений на уровне, не превьзаающем допустимого значения для изоляции электрооборудования в течение всего срока службы ВДК. Предлагаемое техническое решение может быть использовано не только в высоковольтных коммутационных аппаратах, но и в низковольтных. До этого в последних ограничение перенапряжений осущест вляется только за счет введения в контакты материала с высокой упругостью паров.

Кроме того, использование ВДК в низковольтных коммутационных аппаратах позволяет существенным образом повысить коммутационную износостойкость

1. Вакуумная дугогасительная камера, содержащая оболочку, состоящую из диэлектрической и металлической частей, сильфон, систему экранов и неподвижный и подвижный токопроводы с контактами, на одном из которых выполнен цилиндрический выступ, входящий с гарантированным зазором в соответствующую выемку в другом контакте, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и срока;службы, указанный зазор размещен вне области существования дуги.

2. Камера по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что укаэанный зазор образован между дополнительно введенным элементом из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, установленным на неподвижном токопроводе, и металлической частью подвижного токопровода.

955266

ВНИИПИ Заказ 6453/64 Тираж 761 Подписное

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

8. Камера по пп.1-6, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что на внешнюю поверхность дополнительного элемента нанесен слой из материала с малой работой выхода электронов, например гексоборида лантана.

9. Камера по пп.1-6, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дополнительный элемент выполнен из диэлектрика, на внешнюю поверхность которого нанесен слой материала с металлической проводимостью, например графита.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1142200, кл. Н 1 й, С 7 А, 1965;

2. Патент Швейцарии Р 520387, кл. Н 01 Н 33/66, 1970.

3. Патент ФРГ Ф 2063120, кл. С 21 С 35/09, 1970.