ТРЕХПОЛЮСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК H01H33/66 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным выключателям с вакуумными дугогасительными камерами.

В конструкции высоковольтных вакуумных выключателей решается комплекс проблем, связанных с изоляцией, охлаждением, силовыми нагрузками. Известен трехполюсный высоковольтный вакуумный выключатель [1], содержащий корпус, электромагнитный привод и передаточный механизм в виде вала. На корпусе укреплены коробчатые изоляционные ячейки, к которым присоединены вакуумные дугогасительные камеры. Выключатель имеет небольшие габаритные размеры, однако для изготовления изоляционных ячеек требуется тяжелое прессовое оборудование. Приводное устройство закреплено на корпусе и, при воздействии на вал, передает реакцию на корпус. Поэтому корпус выключателя должен быть прочным и жестким, что увеличивает его массу и стоимость. Изоляционные ячейки, закрепленные на корпусе, представляют собой кронштейны и также требуют развитого по высоте выключателя жесткого корпуса.

Известен также модульный вакуумный выключатель [2] в котором каждый из трех полюсов фактически представляет собой однополюсный выключатель. Каждая вакуумная камера снабжена отдельным приводом с обмоткой и магнитной защелкой и закреплена на корпусе приводного электромагнита внутри полого изоляционного стакана, причем ось приводного электромагнита находится на оси вакуумной дугогасительной камеры. Данная конструкция имеет рациональное распределение сил, т.к. они воспринимаются в месте возникновения и не требуют тяжелого жесткого корпуса. Однако изоляционные стаканы резко ухудшают условия охлаждения вакуумных камер, и для их изготовления требуется нестандартное оборудование (литьевые формы). Кроме того, вес трех электромагнитов всегда больше веса одного электромагнита суммарной мощности, что повышает расход дорогостоящей меди для обмоток. Аппарат обладает также недостаточной надежностью магнитной защелки, недостаточным разведением контактов, что приводит к пониженной электрической прочности межконтактного промежутка и возможности пробоя его волной перенапряжения, а также отсутствием возможности ручного включения и компенсаторной регулировки дугового износа контактов.

Наиболее близким к предлагаемому является трехполюсный высоковольтный вакуумный выключатель [3], содержащий раму, на которой вертикально закреплены параллельно расположенные изоляционные стойки, между которыми закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами. Для крепления вакуумных камер к изоляционным стойкам используются верхние и нижние опорные элементы, на которых жестко закреплены токовыводы подвижных и неподвижных контактов, причем нижние опорные элементы выполнены со сквозными отверстиями, через которые пропущены приводные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма.

В данной конструкции вертикальные изоляционные стойки работают при включенном состоянии аппарата в наилучшем режиме - на растяжение, однако для их изготовления необходимо прессовое оборудование, т.к. изоляционные пластины имеют приливы для крепления опорных элементов и поэтому не могут быть изготовлены резанием из листового материала. Изоляционные стойки укреплены на раме снизу и не требуют высокого корпуса, однако передаточный механизм в виде вала, с которым взаимодействует приводное устройство, вызывает необходимость в жестком, развитом по глубине корпуса.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и снижение стоимости трехполюсного высоковольтного выключателя.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в трехполюсном высоковольтном вакуумном выключателе, содержащем раму, на которой вертикально закреплены изоляционные стойки, между которыми с помощью верхних и нижних опорных элементов закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами, причем на верхних опорных элементах жестко закреплены токовыводы неподвижных контактов, а нижние опорные элементы, на которых жестко закреплены токовыводы подвижных контактов, выполнены со сквозными отверстиями, через которые пропущены приводные изоляционные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма, рама выполнена в виде двух параллельно расположенных швеллеров, между широкими полками которых расположен плоский шарнирно-рычажный передаточный механизм, а к верхним полкам швеллеров, направленным в равные стороны друг от друга, жестко прикреплены изоляционные стойки, расположенные попарно параллельно.

В желобе одного из швеллеров параллельно его продольной оси расположен электромагнит включения, имеющий возможность воздействия на плоский шарнирно-рычажный операционный механизма, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера.

Кроме того, каждый из верхних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вверх днищем, к которому изнутри прикреплен токовывод неподвижного контакта, выходящий из коробки верхнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки.

Каждый из нижних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вниз днищем, к внутренней поверхности которого прикреплен токовывод подвижного контакта, выходящий из коробки нижнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки, в одной из которых выполнена горизонтальная прорезь для токовывода подвижного контакта.

В предлагаемом устройстве вертикальные изоляционные стойки закреплены на раме, являющейся корпусом плоского шарнирно-рычажного передаточного механизма, при этом вертикальные усилия поджатия контактов замыкаются по изоляционным стойкам на корпус механизма, поэтому не требуется жесткий массивный корпус, что приводит к упрощению конструкции и снижению стоимости выключателя.

Расположение электромагнита включения в желобе одного из швеллеров позволяет уменьшить габариты выключателя по глубине, а расположение плоского шарнирно-рычажного операционного механизма в плоскости, перпендикулярной внутренней широкой полке швеллера - максимально упростить передаточные звенья.

Выполнение верхних опорных элементов коробчатой формы с обращенным вверх днищем позволяет уменьшить высоту выключателя, т.к. вертикальные боковые стенки коробки, к которым прикреплены изоляционные стойки, опущены вниз и не увеличивают вертикальный габаритный размер. Аналогично выполнение нижних опорных элементов коробчатой формы с обращенным вниз днищем позволяет уменьшить длину изоляционных стоек и, соответственно, высоту выключателя благодаря сдвигу мест креплений коробчатого элемента к изоляционной стойке вверх.

Верхний и нижний коробчатые элементы дают возможность применить в качестве изоляционных стоек плоские листы изоляционного материала, поскольку для их крепления не требуются приливы, что также упрощает конструкцию выключателя.

На фиг. 1 представлен общий вид трехполюсного высоковольтного вакуумного выключателя в аксонометрии, на фиг. 2 - вид сбоку; на фиг.3 - кинематическая схема выключателя.

Выключатель содержит раму, состоящую из двух параллельно расположенных швеллеров 1, на которых вертикально закреплены изоляционные стойки 2, расположенные попарно параллельно. В данном устройстве изоляционные стойки прикреплены к швеллерам с использованием отбортовки, выполненной на верхних полках швеллеров. Для этой цели можно использовать и крепежные уголки. Между изоляционными стойками на верхних опорных элементах 3 и нижних опорных элементах 4 вертикально закреплены вакуумные дугогасительные камеры 5 с неподвижными и подвижными контактами. Токовыводы 6 неподвижных контактов закреплены на верхних опорных элементах 3, а токовыводы 7 подвижных контактов - на нижних опорных элементах 4, имеющих сквозные отверстия, через которые пропущены изоляционные тяги 8 подвижных контактов, соединенные с плоским шарнирно-рычажным передаточным механизмом 9. Передаточный механизм содержит три поворотных двуплечих рычага 10 (фиг. 3), оси вращения которых соединены с корпусом 1 выключателя, первые плечи соединены между собой планкой 11, а вторые плечи рычагов шарнирно соединены с изоляционными тягами 8.

В желобе одного из швеллеров расположен электромагнит включения 12 и плоский шарнирно-рычажный операционный механизм 13, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера и плоскости передаточного механизма 9. Толкатель 14 электромагнита включения 12 имеет возможность воздействия на ролик 15 шарнирно-рычажного четырехзвенного механизма 13, содержащего запирающие звенья 16 и регулируемый упор 17. Поскольку передаточный и операционный механизмы расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, они соединены между собой тягой 18 с универсальными сферическими шарнирами 19 по концам.

Вакуумный выключатель работает следующим образом. При включении электромагнита 12 его толкатель 14 воздействует на ролик операционного механизма 13, звенья которого устанавливаются в "мертвое" положение. Через тягу 18 движение передается на передаточный механизм 9. Поворотные рычаги 10, поворачиваясь, замыкают через изоляционные тяги 8 контакты вакуумных дугогасительных камер 5. Усилие поджатия контактов через верхние опорные элементы 3 передаются изоляционным стойкам 2, которые передают его на швеллера, служащие корпусом для установки осей поворотных рычагов 10. Таким образом, усилия замыкаются в месте возникновения, а почти все промежуточные элементы работают на растяжение, что резко уменьшает требуемые сечения деталей.

Простота и жесткость крепления камер к изоляционным стойкам, а стоек к раме выключателя позволяет повысить жесткость конструкции при ее значительном облегчении, уменьшить влияние отклонения размеров деталей на точность работы аппарата, а отсутствие сложного, жесткого корпуса - упростить конструкцию и снизить стоимость выключателя.

Предлагаемые трехполюсные вакуумные выключатели могут применяться в шкафах распредустройств при замене выработавших свой ресурс и устаревших коммутационных аппаратов, а также во вновь проектируемых и выпускаемых камерах КСО. Для изготовления выключателей достаточно минимального набора режущих станков, т.к. применяемые детали и узлы просты и технологичны.

Источники информации
1. Выключатели высоковольтные вакуумные трехполюсные типов ВВТЭ-10-20, ВВТП-10-20. Промышленный каталог 02.05.08-86, Информэлектро, 1986 г.

2. Патент РФ 2020631, МКИ5 H 01 H 33/66, 1992 г.

3. А. с. СССР 1601653, МКИ5 H 01 H 33/66, 1988 г. (прототип).

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным выключателям с вакуумными дугогасительными камерами, и обеспечивает упрощение конструкции и снижение стоимости выключателя, что достигается за счет того, что выключатель содержит раму, состоящую из двух параллельно расположенных швеллеров, на которых вертикально закреплены изоляционные стойки, расположенные попарно параллельно. Между изоляционными стойками на верхних и нижних опорных элементах закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами. Нижние опорные элементы имеют сквозные отверстия, через которые пропущены изоляционные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма, расположенного между широкими полками швеллеров. В желобе одного из швеллеров параллельно его продольной оси расположен электромагнит включения, имеющий возможность воздействия на плоский шарнирно-рычажный операционный механизм, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера. Каждый из верхних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вверх днищем, к которому изнутри прикреплен токовывод неподвижного контакта. Каждый из нижних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вниз днищем, к внутренней поверхности которого прикреплен токовывод подвижного контакта. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Трехполюсный высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий раму, на которой вертикально закреплены изоляционные стойки, между которыми с помощью верхних и нижних опорных элементов закреплены вакуумные дугогасительные камеры с подвижными и неподвижными контактами, причем на верхних опорных элементах жестко закреплены токовыводы неподвижных контактов, а нижние опорные элементы, на которых жестко закреплены токовыводы подвижных контактов, выполнены со сквозными отверстиями, через которые пропущены приводные изоляционные тяги подвижных контактов, соединенные с поворотными рычагами передаточного механизма, отличающийся тем, что рама выполнена в виде двух параллельно расположенных швеллеров, между широкими полками которых расположен плоский шарнирно-рычажный передаточный механизм, а к верхним полкам швеллеров, направленным в разные стороны друг от друга, жестко прикреплены изоляционные стойки, расположенные попарно параллельно. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что в желобе одного из швеллеров параллельно его продольной оси расположен электромагнит включения, имеющий возможность воздействия на плоский шарнирно-рычажный операционный механизм, плоскость которого горизонтальна и перпендикулярна широкой полке швеллера. 3. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что каждый из верхних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вверх днищем, к которому изнутри прикреплен токовывод неподвижного контакта, выходящий из коробки верхнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки. 4. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что каждый из нижних опорных элементов выполнен коробчатой формы с обращенным вниз днищем, к внутренней поверхности которого прикреплен токовывод подвижного контакта, выходящий из коробки нижнего опорного элемента через зазор между днищем и одной из двух боковых стенок, к которым прикреплены изоляционные стойки, в одной из которых выполнена горизонтальная прорезь для токовывода подвижного контакта.