Устройство для определения газогенерирующей способности материалов и элементов дугогасительных камер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н955268 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 250381 (21) 3265623/24-07 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

Опубликовано 30,0882, Бюллетень ¹. 32

Дата опубликования описания 300882

f53) М.Кл.з Н 01 Н 33/76

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

153) УДК621. 316. . 524 (088. 8),l

Ф 4 ,г,::; "" °

И.У.Никоненко и Е.А.Никоненко

Научно-исследовательский проектно-конст,рукторский и технологический институт Производствейного объединейия

"Уралэлектротяжмаш" им. В.И. Ленина -", (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРИРУИЩЕИ

СПОСОБНОСТИ МАТЕРИАЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ

ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ КАМЕР

Изобретение относится к высоковольтному аппаратостроению, а именно к дугогасительным устройствам, и касается устройств, позволяющих оценивать газогенерирующую способность материалов и элементов дугогасительных камер коммутационных автогазовых аппаратов, например стреляющих предохранителей, и моделей камер этих аппаратов.

Отключающая способность дугогасительных камер, работающих по принципу гашения дуги газами, выделяющимися иэ стенок твердого диэлектрического материала элементов камер под воздействием высокой температуры дуги, определяется гаэогенерирующей способностью этих материалов. Под гаэогенерирующей способностью понимается. объем газа, выделенный из разложившегося под действием электрической дуги ,материала в единицу времени, и состав газа.

Известно, что чем больше в единицу времени выделяется газа, отнесенного к единице энергии и сгоревшей массе, и чем лучшими деионизирующими свойствами обладает состав газа, тем больший ток и за меньшее время может погасить, т.е. отключить, дугогаси:тельная камера. Поэтому, при, разра ботКе новых газогенерирующих материалов и дугогасительных камер из них важно знать количественный и качественный сск:тав газа, а также форму элементов дугогасительных камер, при которых получаются наилучшие показатели дугогашения. Например, при ис10 питании двух моделей дугогасительных камер из одного и того же материала, но различных по форме, в одном случае разлагается больше материала.

Необходимо выбрать материал с меньшим расходом, так как в этом случае

15 повышается коммутационный ресурс дугогасительной камеры.

Отключающая способность дугогасительной камеры и косвенная оценка газогенерирующей способности материалов

20 в этих камерах может быть проведена при испытании коммутационных аппаратов в специальных схемах, однако этот метод дорогостоящ и трудоемок.

25 Известно устройство для оценки дугогасящих свойств образцов материала, содержащее низковольтный источник энергии, электроды, один из которых может двигаться возвратно-поступательно по поверхности плоского образца из гаэогенерирующего материала, 955268 и индикатор энергии. Образцы, изготовленные из различных материалов, подвергаются испытаниям (10 циклов на каждый образец), в процессе которых дуга, появляющаяся при разведении электродов, гасится газами, выделяю- 5 щимися из образца. Оценка производится путем сравнения результатов испытания различных образцов. Материал с повышенной газогенерирующей способностью быстрее гасит дугу при мень- 10 шей ее длине, что соответствует меньшей энергии, зафиксированной по индикатору. Таким образом, газотенерирующая способность оценивается .косгенным путем fl) . 15.

В известном устройстве отсутствует возможность прямой оценки объема и состава газа, а также формы моделей элементов дугогасительных камер, что важно при разработке материалов и дугогасительных камер, и поэтому эффективность разработок невысока. Ноказатель количества энергии носит относительный характер и может использоваться только для сравнения. Дело в том, что время гашения дуги зависит от скорости восстанавливающего напряжения (определяется параметрами электрической схемы испытательной установки), и поэтому при испытании на различных схемах получа- 30 ют различные абсолютные показатели.

Кроме того, показатели, получаемые с помощью описанного устройства, имеют большой разброс по величине, так как дуга может не касаться поверхнос" 35 ти образца вследствие электродинамических сил и в этом случае надо затратить энергии значительно больше . для ее гашения Как следствие этого .низкая достоверность показателей газогенерирующей способности.

Низковольтный источник питания и применяемая форма образца по техническим параметрам-далеки от параметров реальных электрических схем и дугогасительных камер, например высоковольтных предохранителей, что также снижает достоверность показателей, а значит, и эффективность разработок дугогасительных камер,-основанных на этих показателях. 50

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее высовольтный источник питания, электроды, один иэ которых может двигаться возвратно-поступательно внутри испытуемого образца в виде трубки, и индикатор (осциллограф) sремени горения дуги. Когда электроды замкнуты, показания напряжения на осциллографе отсутствуют; При расхождении электродов падение напряжения на дуге увеличивается, и в момент его восстановления до напряжения источника питания дуга гаснет ° Время горения дуги, отсчитываемое по осциллографу, в обрат- 65 ной пропорциональности характеризует газогенерирующую способность материала (2) .

Выполнение образца в виде трубки и проведение испытаний от источника высокого напряжения повьыает достоверность результатов испытаний, однако отсутствие возможности замера объема и состава газа, необходимых для оценки газогенерирующих материалов и дугогасительных камер, не обеспечивает абсолютную оценку исследуе- р мого образца.

Цель изобретения — повышение достоверности показателей газогенерирующей способности испытуемых образцов путем получения абсолютных показателей, что в конечном итоге обеспечивает повышение эффективности разработок дугогасительных камер. указанная цель достигается тем что устройство, содержащее мощный источник высокого напряжения, электроды, размещенные внутри испытуемого . образца, и индикатор энергии, снабжено герметизированной камерой с индикатором.объема и температуры газа, а также спускным клапаном, причем указанный образец установлен в камере, и имеет боковые отверстия.

Размещение образца внутри герметизированной камеры, снабженной индикатором объема, позволяет определить объем газа, выделенного из материала при его разложении дуги. Поскольку объем газа зависит от его температуры, установленный индикатор температуры позволяет по закону Гей-Люссака привести его к одной температуре, например 20 С и тем самым получать абсолютный йоказатель гаэогенерирующей способности.

Герметизированный объем камеры, заполненный газом, позволяет также проводить анализ его по составу путем отбора проб через спускнои клапан.

Кроме того, выполнив образец в виде модели дугогасительной камеры, можно определить его оптимальную форму, дающую наилучшие показатели газогенерирующей способности. Благодаря этому при разработке дугогасительных камер исключается значительный объем работ по изготовлению дорогостоящих

° образцов изделий и дорогостоящих испытаний их на коммутационную способность, что повышает эффективность разработок и уменьшает срок их проведения.

Возможность получения прямых пока" зателей газогеиерирующей способности (объем газа и его состав) исключает зависимость их от скорости восстанавливающегося напряжения испытательной схемы, так как в предлагаемом устройстве не требуется обязательного гашения дуги испытуемым образцом, и тем

955268

Ы

6S самым повышается достоверность получаемых показателей.

На чертеже изображено устройство, разрез.

Устройство имеет герметизированную емкость 1 в виде цилиндра, в торцовых стенках которого установлены проходные изоляторы 2 с наружными электродами 3. Емкость установлена на опорном изоляторе 4, одновременно служащем основанием для жесткого закрепления устройства при проведении испыта° ний.

Сверху устройства имеется съемная крышка 5; закрепляемая откидными болтами 6 и служащая для установки испытуемых образцов 7. С целью герметизации емкости 1 крышка 5, проходные изоляторы 2 и наружные электроды 3 уплотнены резиновыми прокладками 8, 9 и 10 соответственно. В крышке 5 установлен спускной клапан 11, а в боковых стенках устройства — индикатор 12 объема газа и индикатор 13 температуры.

В герметизированном объеме 14 размещают испытуемый образец 7, который с помощью внутренних электродов 15 подсоединяют к наружным электродам 3 путем установки их в разъемном контакте 16. Контакты 16 закреплены на электродах 3 и представляют собой две губки, которые прижаты к электродам 15 с помощью гаек-барашков 17 и пластин жесткости 18. Для исключения попадания продуктов горения дуги на разьемные контакты 16 между ними и образцом 7 установлены защитные шайбы

19 из дугостойкого материала. Шайбы

19 одновременно служат для простран-, ственного закрепления образца 7 и центровки по отношению к электродам

15 при помощи шпилек 20 с каждой стороны образца. Шпильки 20 закреплены.жестко в шайбах 19, а в отверстия образца 7 они входят свободно путем перемещения шайбы 19 по электродам 15.

Боковые отверстия 21 образца 7 необходимй. для раз груз ки его от большого давления при испытании большими токами. Для возбуждения дуги между электродами 15 служит проволочка 22 °

Испытания образцов или элементов дугогасительных камер производят следующим образом.

Электроды 15 соединяют проволочкой 22 определенной длины, вставляют вовнутрь образца 7, предварительно взвешенного, и центрируют их с помощью защитных шайб 19. В этом виде образец вставляют через люк 23 в разъемные контакты 16 и зажимают при помощи гаек-6apataicos 17. Затем закрывают люк крышкой 5 и подсоеди- . няют к электродам 3 источник высоко-, го напряжения и индикатор энергии, например осциллограф (не показаны).

С пульта управления включают источник высокого напряжения, и дуга, появляющаяся внутри образца после

5 сгорания проволочки 22, начинает воздействовать на внутреннюю поверхность образца. Высокая температура дуги вызывает выделение газов, которые выбрасываются в объем 14

10 через боковые отверстия 21 и центральный канал образца.

Дуга горит определенное время, заданное автоматикой, после чего схема обесточивается также при по15 мощи автоматики. Во вРемя этих испытаний запускается от автоматики осциЛлограф, который на фотобумаге фиксирует выделенную энергию W в дуге.

После испытания фиксируется выделенный объем газа по индикатору

12 и его температура по индикатору 13. Затем газ выпускается через спускной клапан 11 и отвинчивают крышку 5. Извлекают образец 7 и

1 производят его .взвешивание . Зная ,массу образца до и после опыта определяют расход материала G, На основании закона Гей-Люссака приводят полученный объем газа к принятой температуре, например 20 С, V< ч 10 (1+---t) где Ч о - приведенный объем газа к

35 температуре 20О С;

Vg " объем газа по индикатору

12 после испытания, м ; — температура газа по индикатору 13 после испытания,оС.

40 . В результате проведенного опыта и вычислений становятся известны рас- . ход .генерирующего материала (кг), выделенная энергия в дуге {Дж), объем газа при температуре 20||(м3) по данным которых можно определить, например, следующие показатели в виде ко эффициентов:

К =5JLI — i; К =

V M> Ч1в МЗ С кг (— ) К =-(— °

ИДж Скг ЯДж

Эти коэффициенты достаточно полно

-5О характеризуют материал испытуемого образца или элемент дугогасительной камеры. Кроме того, по этим показателям можно провести некоторые расчеты дугогасительного устройства, 55 что значительно сокращает объем экс-. периментальных исследований при раэ работках.

Зная состав газа и его объем в зависимости от расходуемой энергии массы и состава исходного материала легко установить механизм необходи|ых зависимостей, тем самым быстрее с меньшими затратами разработать новый газогенерирующий материал, что

955268 .

Формула изобретения

Составитель Е.Грачев

Редактор И.Михеева Техред М.Коштура

Корректор Г.OraP

Заказ 6453/64 Тираж 761 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 значительно повышает эффективность разработок.

Испытания на предлагаемом устройстве дешевле традиционных коммутационных йспытаний приблизительно в 10 раз.

1. Устройство для определения газогенерирующей способности материалов и элементов дугогасительных камер, содержащее источник высокого напряжения, электроды, размещенные внутри испытуемЬго образца, и индикатор энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности .разработок дугогасительных камер путем обеспечения достоверных показателей газогенерирующей способности испытуемых образцов, оно снаб жено герметизированной емкостью с индикатором объема и температуры габа, а также спускным клапаном, причем ,указанный образец установлен внутри емкости.

2. Устройство по п.l, о т л и

1О ч а ю щ е е с я тем, что образец выполнен с боковыми отверстиями.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании f5 9 1037930, кл. С 04 В 35/10, 1963.

2 ° Патент Великобритании

9 175574, кл. С 08 D 45/00, 1967