Электромагнитный выключатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик рц 983793

У (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.12ВО (21)3241034/24-07 с присоединением заявки М— . (23) Приоритет—

Опубликовано 231232. Бюллетень Но47

Дата опубликования описания 2т1282

Р )М К з

Н 01 Н 33/18

Государственный «омитет

СССР но делам изобретений и открытий (531 УДК 621. 316. . 542 (088. 8) К.а; Иуравнн, FJ.A. анолваев, B.H. Накеаченкю - .и Г.С. Горбачев н

Научно-исследовательский центр по испытанию > высоковольтной аппаратуры (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 } ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВЫКЛЮЧЛТЕЛЬ

Изобретение относится к выключателям высокого напряжения.

Известен выключатель, имеющий один электромагнит с сердечником в виде замкнутого прямоугольного магнитопровода и две катушки, установленные на противоположных участках магнитопровода н соединенные между собой одними выводамипоследовательно, второй вывод одной катушки электрически связан с неподвижным контактом, а второй вывод другой катушки присоединен к рогу камеры, установленному в районе расположения неподвижного контакта (переднему рогу) Е1 1.

Электромагнит вводится в работу через дугу тока короткого замыкания после погасання вспомогательной дуги между неподвижным дугогасительным контактом и передним рогом. Для гашения вспомогательной дуги применяется устройство для гашения вспомогательной дуги в аиде решетки из дугостойких изоляционных пластин, расположенное между основанием передне« го рога и неподвижным дугогасительным контактом.

В этом выключателе индукция поперечного магнитного поля в средней части камеры примерно на 10% меньше индукции в районе установки рогов камеры.

Недостатком данного выключателя является то, что замкнутый магнитопровод расположен вблизи частей выключателя, находящихся при отключенном выключателе под разными потенциалами, а катушки электромагнита имеют постоянную электрическую связь с неподвижным контактом выключателя.

Поэтому для того, чтобы исключить перекрытия с частей выключателя, на-, ходящихся под напряжением, на катушки и магнитопровод, изоляция соответствующих деталей выключателя должна быть существенно усилена.

Кроме того, электромагнит выключателя может ввестись в работу до .момента достижения другой заднего рога, соединенного с подвижным контактом. .В,этом случае дуга затягивается в камеру неравномерно.

Недостатком выключателя является также то, что вспомогательная дуга в этом выключателе горит между неподвижным дугогасительным контактом и передним рогом, т.е. вблизи эоны разьыкания дугогасительных контактов.

Поэтому продукты горения вспомогаЗО тельной дуги поступают в зону раз вя983793 кания контактов и снижают электрическую прочность межконтактного промежутка.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых рога, два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных ро, гов Г2 3.

Электромагнит в этом выключателе вводится в работу через дугу тока короткого замыкания основную дугу после погасания между центральными рогами вспомогательной дуги, которая в конечной стадии своего горения 20 разбивается на две последовательные части, горящие между центральными рогами H защитным экраном, установленным на ярме сердечника электромагнита. После погасания вспомога- 25 тельной дуги основная дуга разбивается на две последовательные части, которые под действием поперечного магнитного поля, создаваемого элект-. ромагнитом, перемещаются по боковым 3Q рогам, электрически связанным с выводами выключателя, и центральным рогам в керамические пакеты дугогасительной камеры.

Для гашения вспомогательной дуги 35 в выключателе используется узел, состоящий из стальных пластин с 6-образными щелями, разделенных изоляционными перегородками, которые расположены между центральными рогами и ярмом сердечника электромагнита.

Продукты горения вспомогательной дуги отводятся вверх, в окружающий воздух, через два канала, образуемые катушками электромагнита, центральными рогами и ярмом электромагнита.

Катушки электромагнита выключателя не имеют постоянной электрической связи с выводами выключателя, а сердечник. электромагнита удален . от заземления частей и частей выключателя, находящихся под напряжением.

Это значительно уменьшает вероятность перекрытия дугогасительной камеры через сердечник электромагнита. зона горения вспомогательной дуги 55 удалена оТ зоны размякания контактов.

Благодаря этому в определенной степени снижается воздействие продуктов горения вспомогательной дуги на электрическую прочность межконтактного щ промежутка по сравнению с указанны.ми техническими решениями.

Выключатель с электромагнитом с й«образным сердечником имеет следующие недостатки: 65 отражение продуктов горения вспомогательной дуги от ярма сердечника вниз, в сторону зоны размыкания кон- тактов, не исключает полностью возможность воздействия продуктов горе- . ния вспомогательной дуги на электрическую прочность межконтактного промежуткар катушки электромагнита расположены вблизи зоны горения дуги. Поэтому возможно их повреждение электрической дугой в случае нарушения дугостойкой изоляции катушек; индукция поперечного магнитного поля неравномерно распределена вдоль длины дугогасительной камеры: величина индукции в районе боковых рогов примерно на 20% меньше величины индукции в районе центральных рогов; центральные рога устанавливаются в дугогасительной камере в строго определенном месте, зависящем от расположения ярма сердечника электромагнита. Это затрудняет обеспечение оптимального момента ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя.

Недостаток выключателя заключается также в том, что электромагнит его жестко закреплен на дугогасительной камере и является неотъемпемой ее частью, что значительно увеличивает вес камеры и затрудняет установку и сьем камеры с выключателя.

Целью изобретения является получение равномерного распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль длины дугогасительной камеры, повышение эффективности гашения дуги и увеличение надежности работы выключателя.

Иоставленная цель достигается тем, что в выключателе, содержащем привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых и два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним. выводом с одним из центральных рогов, сердечник электромагнита выпоЛнен в виде двух П-о6разных магнитопроводов, концы кото. рых соединены между собой. внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральные рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, а их средние части изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контак983793 тов, при этом средняя часть одного рога, смещенного в сторону контактов, изогнута в плоскости движения контактов навстречу средней части другого рога.

Электромагнит данного выключателя 5 вводится в работу после достижения дугой центральных рогов. Навивка витков катушек электромагнита выполнена таким образом, чтобы магнитные потоки, создаваемые отдельными катуш- 0 хами в щеках магнитопроводов, были направлены навстречу друг другу, а взаимодействие суммарного магнитного поля в воздушном зазоре между щеками магнитопроводов, в котором устанавливается дугогасительная камера, с током дуги обеспечивало бы перемещение дуги по рогам дугогасительной камеры вверх.

Наличие небольшого магнитного сопротивления между концами магнитопроводов электромагнита и соединение концов магнитопроводов внахлест способствует увеличению суммарного магнитного потока от обеих катушек в средней части воздушного зазора при некотором уменьшении магнитного потока в районе расположения катушек электромагнита. Благодаря этому индукция поперечного магнитного поля равномерно распределяется по длине дугогаси- 30 тельной камеры,,что обеспечивает равномерное затягивание дуги в камеру.

Электромагнит выключателя вводится в работу после перемещения дуги на боковые и центральные рога, причем 35 центральные рога дуга достигает позже, чем боковые. Это исключает неравномерность затягивания дуги в дугогасительную камеру из-за неодновременности достижения дугой боковых рогов. Вспомогательная дуга горит между центральными рогами, а продукты ее горения между изоляционными пластинами выводятся вверх, в окружающий воздух, и не оказывают влияние45 на электрическую прочность межконтактного промежутка.

На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция выключателя; на фиг. 2 — магнитная система; на фиг. За,б - конструкция центральных рогов, в двух проекциях; на фиг. 4разрез В-В на фиг. Зб; на фиг. 5разрез A-A на фиг. За; на фиг. б схема процесса отключения тока КЗ.

Выключатель содержит (фиг. 1) главные 1 и дугогасительные 2 контакты, электромагнит с двумя П-образными магнитопроводами 3 и 4, основную дугогасительную камеру 5, содержащую два пакета 6 из керамических пластин 60 с Л-образными щелями, два боковых рога 7 и 8, соединенных с выводами 9 и 10 выключателя, изоляционные пластины 11 с двумя центральными рогами 12 и 13. Магнитопровод 3 электромаг- 65 нита крепится к изоляционной плите

14, которая, в свою очередь, крепится к раме выключателя 15. С помощью двух изоляционных планок 16 (фиr. 2) магнитопровода 3 и 4 жестко соединены друг с другом, Между концами магнитопроводов имеется изоляционная прокладка 17. На планках 16 укрепляются провода 18 — 20, соединяющие катушки

21 и 22 электромагнита между собой и с центральными рогами 12 и 13 (фиг.1).

На внутренних поверхностях каждой из пластин 11 имеется ребро 23 в форме усеченного по диагональной плоскости параллелепипеда {фиг. 3). Два ребра 23 образуют щель, сужающую кверху.

Центральные рога 12 и 13 выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхности изоляционных пластин 11. Средние части. центральных рогов изогнуты в зигзаг в

BpoTHBoIIoJIoKHbIe стороны B плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов 1 и 2. Средняя часть центрального рога 13 изогнута в плоскос-. ти движения контактов 1 и 2 навстре-. чу средней части центрального рога

12 и смещена в сторону контактов 1и 2.

Такая форма центральных рогов способствует более быстрому затягиванию основной дуги в керамические пакеты дугогасительной камеры на необходимую для ее надежного гашения высоту и позволяет уменьшить расстояние ежду изоляционными пластинами 11 ри обеспечении достаточной для гаения длины вспомогательной дуги. На концах внутренних ветвей центральных рогов укреплены гибкие связи 24, которые соединяются с проводами 18 и

19, идущими от катушек электромагнита.

Место установки центральных рогов определяется наиболее оптимальным моментом ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя. В зависимости от мощности отключения центральные рога могут быть сдвинуты относительно середины дугогасительной камеры в сторону переднего или заднего бокового рога, приподняты или опущены относительно нижних торцов пакетов из керамических пластин.

Выключатель работает следующим

1 образом.

При расхождении дугогасительных ,контактов 2 электрическая дуга, рас тягиваясь под действием тепловых конвекционных потоков и электроди-. намических сил, достигает сначала боковых 7 и 8, а затем центральных

12 и 13 рогов дугогасительной камеры 5. Между центральными рогами загорается вспомогательная дуга, шунтирующая катушки электромагнита. Вспомогательная дуга быстро перемещается .по внутренним ветвям центральных ро983793 гов, поворачивается на 90, удлиняется и гаснет.

Продукты горения вспомогательной дуги выбрасываются вверх в окружающий воздух, не оказывая влияния на электрическую прочность межконтакт-,5 ного промежутка. После этого основная дуга разбивается на два участка, горящие между боковыми 7, 8 и центральными 12,13 рогами и весь ток короткого заьнкания проходит через катушки 21 и 22 электромагнита, создавая интенсивное магнитное поле, равномерно распределенное по длине дугогасительной камеры. Дуга под действием этого поля перемещается по бо- 15 ковым и центральным рогам вверх, в щели керамических пластин камеры.

Там она удлиняется, охлаждается и гаснет в ближайший нуль тока.

Соединение катушек электромагнита с центральными рогами, расположенными в средней части дугогасительной камеры и удаленными от частей выключателя, находящихся под напряжением, позволяет выполнить. изоляцию катушек по отношению к этим частям выключателя на напряжение, меньше напряжения, выдерживаемого выключателем.

Наличие изоляционной перегородки между концами магнитопроводов снижа ет напряжение между частями выключателя, находящимися под напряжением, и магнитопроводами. Это позволяет облегчить изоляцию магнитопроводов по отношению к этим частям, препятствующую возникновению перекры-35 тий дугогасительной камеры через магнитопроводы электромагнита.

Повышение эффективности гашения дуги обеспечивается за счет равномерности распределения индукции по- 40 перечного магнитного поля вдоль длины камеры и исключения влияния на электрическую прочность межконтактного промежутка продуктов горения вспомогательной дуги.

Формула изобретения

Электромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых рога, два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных рогов, отличающийся тем, что, с целью получения равномерного распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль длины дугогасительной камеры, повышения эффективности гашения дуги и увеличения надежности работы выключателя, сердечник электромагнита выполнен в виде двух П-образных магнитопроводов, концы которых соединены между собой внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральные рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, а их средние части изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов, при этом средняя часть одного рога смещенного в сторону контактов, изогнута в плоскости движения контактов навстречу средней части другого рога.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 2831946, кл, H 01 H 33/18, 1958.

2. Патент США Р 2821606, кл. 200-147, 1958 (прототип).

983793

Составитель Н. Глеклер

Редактор Аг. Шандор Техред 0.Неце Корректор О.- Билак

Закas 9937/бЗ Тирак ?61 Подписное

ВНИИПИ Государственного козМтета СССР по делаи изобретений и открытий

113035, Ид сква, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент".„ г. ужгород, ул, Проектная, 4