Контактное устройство для низковольтных вакуумных контакторов

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсннх

Соцналнстннвсннх

Реслублнк (1)970645 (89) 131426 (ГДР) (о1) Дополнительное к авт. свид-ву— (32) Заявлена 25. 05. 78 (21) 7770204/24-07 (23) Приоритет — (32) 17.06. 77 (31) МР Н01Н/199549 (331 ГДР (51) М. Кл, 3

H 01 Н 33/66

Госудорствеииый комитет

СССР ио делам изооретеиий

N открытий

Опубликовано 30. 10.82 Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10,82 (53) УДК 621.316. . 524(088.8) Иностранцы

Гебауер Экехард и Рихтер Клаус (ГДР) (72) Авторн изобретения

Иностранное предприятие

"Комбинат ФЕБ Электро-Аппарате-Верке," Берлин" (ГДР) =,1 (71) Заявитель (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЭКОВОЛЬТНЫХ

ВАКУУМНЫХ КОНТАКТОРОВ

Изобретение относится к контактным устройствам для низковольтных вакуумных контакторов с диапазоном номинального тока 630 А, отличающихся очень высокой износостойкостью кон,.тактных элементов и применяется главным образом для переключения двигателей и похожих на них потребителей.

В отличие от вакуумного силового выключателя, обладающего на несколько 1О порядков меньшей электрической и меха нической износостойкостью, но зато обеспечивающего управление токами, значение которых выше на несколько порядков, т. е. токами коротких замы" 1б каний, основное преимущество низковольтного вакуумного контактора состоит в достижении очень высокой износостойкости контактных элементов без необходимости особого ухода за ® ними или же их замены.

Такая высокая износостойкость контактных элементов в низковольтных вакуумных контакторах достигается за счет использования особенно благопри. хо ятных в этом отношении специфических свойств электрической дуги в вакууме типа А, связанной с существованием параллельных опорных точек на катоде без выраженной опорной точки на аноде и без сужения насадки анода. Тем самым обеспечивается очень слабое обгорание материала катода и экономия материала анода, что существенно влияет на износостойкость контактных элементов. Область существования электрической дуги в вакууме типа А при этом зависит не только от величины тока, но и от выбора подходящего материала контактных элементов, использования максимально возможного давления внутри камеры и выбора размеров контактных элементов.

Как известно обгорание катода или же в параллельных опорных точках на катоде, специфической для вакуума электрической дуги типай уменьшается по мере увеличения давления (00РБ 108 407). Поэтому с точки зрения повышенной износостойкости целесо970645 образно повысить давление в зазоре между контактами во время горения электрической дуги. Однако для этой цели не подходят известные в низковольтных вакуумных контакторах устройства с дисковыми контактами.

Важно полностью предотвратить выход испаряющегося материала контактов из зазора между контактами, или же уменьшить его до безопасного уров- 10 ня, чтобы можно было вернуть большую часть испаряющегося материала контактов для дальнейших коммутаций и предохранить изолирующий промежуток вакуумного контактора от осаждения «5 в.нем испаряющегося металла. Подроб-. ные исследования показывают, что около 50 материала контактов, испаряющегося из зазора между контактами на катоде, выходит из зазора между кон- щ тактами известных устройств с дисковыми контактами и, осаждаясь на экране или же других внутренних поверхностях распределительных камер, теряется для дальнейших коммутационных опеоавий р или же, занимая изолирующий промежуток, перекрывает его.

В высоковольтных вакуумных силовых выключателях уже применяются контактные устройства, конструкция которых отличается от обычных дискообразных контактых элементов. Такие контактные элементы, однако, по своему специфическому назначению мо35 гут быть использованы в камерах для переключения токов короткого замыкания (ток ) 5 кА, дуга типа Б), в которых больше не существует специфическая для вакуума электрическая ду40 .га типа A. Устанавливающаяся в таком случае похожая на дугу при высоком давлении электрическая дуга в вакууме типа Б с выраженными отдельными опорными точками на анодах и катодах тре45 бует применения другой конструкции и других размеров контактного устройства. При таких токах и такой форме дуги обязательно должна быть предотвращена задержка выраженных опорных точек на анодах и катодах или же выраженного тела дуги, т. е. должно быть достигнуто быстрое передвижение этой дуги, ее удаление от места самого контакта, с тем, чтобы сохранить разрывную способность и предотвратить слишком большое обгорание материала, которое в свою очередь, способно вызвать повторное зажигание дуги и, ф тем самым образование слишком большой плотности испарения металла.

Этому требованию соответствуют известные контактные устройства например по DE-PS1 195 026 и SD-PS 19 659), у которых электрическая дуга с помощью магнитного поля вытесняется с места ее возникновения или контактирующего участка из конически расширяющегося цилиндра в закрытый цилиндр, причем достигается ее принудительное вращение.

Такую же цель преследует и известное по ЧЗ-PS3 356 818 решение, при котором дуга двигается с мес а кон" такта не описанных более подробно средств и устанавливается между стенками двух заходящих друг в друга контактных элементов, начинающихся в виде цилиндра и кончающихся в виде конуса. Это действительно и для контактного устройства описанного в

00-PS 96 801, которое может быть использовано для отключения очень больших токов, причем с помощью различных мер также обеспечивается установление выраженной дуги типа Б между станками двух заходящих друг в друга коаксиальных цилиндрических контактных элементов.

Это устройство может быть еще более усовершенствовано известными пс

00-PS 117 190 мерами, с помощью которых дуга вытесняется из так называемой области номинального тока, которую образует днище контактного цилинд ра в области обгорания, расположенные между стенками цилиндра, Помимо того, в 00-PS 128 192 для улучшения и повышения статической электрической прочности предлагается выполнить и расширить обычное устройство экрана таким образом, чтобы все промежутки между частями, с различным потенциалом были одинаковыми или же равнялись раствору контактов. Далее предлагается выполнить экран так, чтобы он повторял контуры внешней оболоч ки или же неподвижных контактов так, чтобы беспрепятственно выходящий из зазора .между контактами испаряющийся металл не мог попадать в изолирующий промежуток. С помощью предлагаемого устройства не может быть достигнуто уменьшение обгорания материала и тем самым уменьшение с самого начала выхода испаряющегося металла из зазора между контактами. Экран такого вида открыт с обеих сторон и не позво45

97Q6 реннего контактного элемента 6 изогнут наружу над стенкой внешнего контактного элемента 5 (фиг. 2), или же, если стенка 5 внешнего контактного элемента 3 имеет выемки 9 в пределах зазора между контактами 8 (фиг. 3).

Нижний контактный элемент 4 может быть выполнен и в виде диска, а цилиндрическая стенка может охватывать дисковый контакт 3, образуя при этом зазор 10. Стенка 5 при этом прикреплена к электроду 2 (фиг. 4), ляет повышать решающим образом давление в зазоре между контактами так, . как это требуется для уменьшения обгорания материала.

Указанные устройства предусмотрены для переключения очень больших токов коротких замыканий, причем в них дуга вытесняется различными-средствами из зазора между контактами, испаряющийся материал контактов может 10 распространяться в недопустимой мере для большего числа переключений, а сами эти устройства слишком осложняют конструкцию низковольтных вакуумных контакторов, рассчитанных на пре- 15 дусмотренный диапазон тока, и не обеспечивает желаемое повышение износостойкости контактных элементов, или же только создают предпосылки для достижения гораздо более высокой элек 20 трической прочности и обеспечения.направления испаряющегося металла, с таким расчетом, чтобы он не мог попадать в изолирующий промежуток.

Цель изобретения — повышение изно- у5 состойкости контактных элементов, представляющей собой решающий фактор для срока службы упомянутых выше вакуумных контакторов и создание такой конструкции кснтактных элементов, З0 чтобы выход испаряющегося металла из зазора между контактами мог быть ограничен до минимума, а испаряющийся материал контактов снова осаждался бы на контактных элементах.

Поставленная цель достигается тем, что оба контактных элемента выполнены в гиде двух заходящих друг в друга цилиндров. Торцовые стороны этих цилиндров состоят иэ самого контактного материала, а стенки - из материала, создающего для дуги специфической для вакуума по сравнению с материалом самих контактов более неблагоприятные условия существования, т. е. более высокое напряжение электрической дуги. Контактные элементы при этом выполнены в виде двух заходящих друг в друга цилиндров, причем во внутренней полости вакуумной распределительной камеры образуется узкое круглое кольцевое отверстие.

Верхний край внутреннего контакт-, ного элемента выгнут над краем наружного контактного элемента, а цилинд55 рическая стенка наружного контактного элемента имеет в пределах зазора между контактами углубление для приема осаждающего материала.

В другом варианте внутренний контактныи элемент выполнен в виде дис" ка, а цилиндрическая стенка охватывает этот дисковый контакт. Кроме того, представляется целесообразным изготавливать цилиндрические стенКи контактных элементов из материала, созцающего благоприятные условия для эсаждения испаряющегося материала контактов.

На .фиг. 1 изображено контактное устройство, разрез; на фиг. 2 - изгиб стенки внутреннего контактного элемента; на фиг. 3 и 4 - исполнение стенки наружного контактного элемен" та.

К расположенным в вакуумном корпусе электродам 1 и 2 прикреплены неподвижный контактный элемент 3 и подвижный контактный элемент 4, Контактные элементы 3 и 4 при этом имеют цилиндрическую конструкцию, и их стенки 5 и 5 заходят друг в друга.

Торцовые стороны контактных элементов

3 и 4 состоят из самого контактного материала, например Си или Ио Си, а стенки 5 и 6 - из более дешевого и создающего более неблагоприятные условия для существования электрической дуги материала, например Fe - Ni.

Кроме того, представляется целесооб- разным использовать для стенок 5 и 6 материал, обеспечивающий хорошую конденсацию испаряющегося материала контактов. Цилиндрические стенки 5 и

6 прикреплены простейшим образом путем горячей эапрессовки к дискообразным торцовым сторонам контактных элементов на очень малом расстоянии 7 друг от друга, которое равно зазору между контактами или меньше его и предпочтительно составляет от 1 до

3 мм. !

Дальнейшее уменьшение выхода материала из зазора между контактами 8 достигается, если верхний край внут45

Формула изобретения

7 9706

Параллельные опорные точки на ка- . тодах и частичные дуги остаются в узком зазоре между контактами 8, а благодаря соответственно большему давлению в зазоре между контактами 8 во время разряда возникает меньшее обгорание, гораздо меньшая часть испаряющегося материала контактов выходит из зазора между контактами

8, осаждается на соответствующем àío- to де (контактные элементы 3 и 4} и тем самым может быть вновь использована. из-за большей поверхности конденсации испаряющийся. материал контактов в общем быстрее осаждается,тем самым улучм шается .повторное упрощение коммутационного промежутка.

Таким образом, с небольшими затра тами может:быть достигнута повышенная износостойкость контактных элементов 20 и тем самым увеличен срок службы вакуумного контактора.

1. Контактное устройство для низковольтных вакуумных контакторов с диапазоном номинального тока приблизительно до 630 А, о т л и ч а ю - 30 щ е е с я тем, что один из одоих контактных элементов 3; 4 или оба этих контактных элемента имеют известную цилиндрическую конструкцию, причем эти контактные элементы заходят друг на друга, или же внутренний кон4 тактный элемент выполнен в виде диска, а цилиндрическая стенка охВатывает этот дисковый контакт, и тем, что торцовые стороны цилиндров состоят из самого контактного материала, а стенки 5; 6 из материала, создающего по сравнению с материалом самих контактов худшие условия для поддержания электрической дуги, например повышенное напряжение дуги, а так же тем, что расстояние 7 между обеими цилиндрическими стенками контактных элементов равно максимальному зазору между контактами или меньше его.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что верхний край внутреннего контактного элемента изогнут наружу.

3. Устройство по и. 1,,о т л ич а ю щ е е с я тем, что цилиндричес. кая стенка 5 внешнего контактного элемента в пределах зазора между контактами 8 имеет выемку 9.

4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что цилиндричес. кие стенки контактных элементов состоят из материала, обеспечивающего лучшие условия для конденсации испаряющегося материала.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской

Демократической Республики.

970645

Фиг. Ф

Составитель В, Попова

Редактор Н. Ковалева Техред Л, IleKapb . Корректор 1.,Денник

Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

rio делам изобретений и открытий

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

Заказ 8423/14

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