ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА Российский патент 2004 года по МПК H01H33/664 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.

В вакуумных выключателях постоянного и переменного тока широко используются дугогасительные камеры, оснащенные магнитной системой, создающей в зазоре между контактами при их размыкании магнитное поле, которое облегчает прерывание тока.

Известен вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру со "встроенной" магнитной системой [1]. В этом выключателе формирование магнитного поля в зазоре обеспечивается собственным током выключателя и сложной сегментацией контактов.

Недостатками этого устройства являются узкая область применения, так как величина тока должна быть значительной для создания магнитного поля, и сильная пространственная неоднородность магнитного поля, возникающая вследствие локализации дуги при размыкании контактов, которая не позволяет создать в зазоре азимутально-однородное радиальное поле.

Известен вакуумный выключатель тока, в котором независимая магнитная система в виде катушки, расположенной по оси дугогасительной камеры со стороны неподвижного контакта, формирует в зазоре преимущественно аксиальное поле [2].

Недостатком этого устройства является форма магнитного поля, которая не позволяет эффективно использовать устройство для коммутации постоянного тока.

Ближайшим техническим решением является вакуумный выключатель. содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми дисковыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, содержащую две катушки, расположенные снаружи камеры у ее боковой поверхности, и формирующую между контактами плоскооднородное поперечное оси поле [3].

Недостатками этого устройства являются форма магнитного поля, которая вызывает дрейф дуги в скрещенных электрическом и магнитном полях исключительно в одном направлении, и массогабаритные характеристики, которые увеличины из-за размещения катушек по бокам камеры.

Техническим результатом предложенного технического решения является повышение отключающей способности и улучшение массогабаритных характеристик вакуумного выключателя тока.

Технический результат достигается тем, что в вакуумном выключателе тока, содержащем дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижными электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, состоящую из двух источников магнитного поля, расположенных снаружи камеры, и формирующую между контактами поперечное оси поле, магнитная система выполнена формирующей радиальное поле, причем источники магнитного поля расположены по оси электродов, при этом контакты имеют кольцевую форму, причем источники магнитного поля выполнены в виде постоянных магнитов, источники магнитного поля выполнены в виде катушек; магнитная система содержит по крайней мере один магнитопровод; при этом диаметр магнита меньше внутреннего диаметра контакта.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан схематический разрез вакуумного выключателя тока с магнитной системой в виде постоянных магнитов; на фиг.2 - пример исполнения выключателя с магнитной системой в виде катушек.

Выключатель содержит дугогасительную камеру с подвижным 3 и неподвижным 4 электродами с торцевыми контактами 1 и 2, соответственно, при этом электроды закреплены на корпусе 5 камеры; и магнитную систему с постоянными магнитами 6, 7 и магнитопроводами 8, 9.

Выключатель работает следующим образом.

При замкнутых контактах 1, 2, выполненных из немагнитного тугоплавкого материала, например молибдена, через них и электроды 3, 4, выполненных из немагнитного высокопроводящего материала, например меди, протекает постоянный ток. Магнитная система, выполненная, например, из постоянных магнитов, расположенных по оси у контактов, формирует в области контактов азимутально-однородное, радиальное магнитное поле. Такое поле эффективно обрывает дугу, возникающую при размыкании контактов, так как, во-первых, оно затрудняет попадание электронов на анод вследствие их замагниченности, во-вторых, столб дуги не может дрейфовать строго в азимутальном направлении в скрещенных электрическом и магнитном полях и, следовательно, выталкивается на периферию (корпус 5, выполненный, например, из нержавеющей стали) центробежной силой, в-третьих, в спадающем по радиусу магнитном поле плазма дуги как диамагнетик также выталкивается на периферию.

Выключатель также будет эффективно работать на переменном токе, если частота тока меньше обратного времени обрыва дуги.

Для уменьшения габаритов выключателя и обеспечения его эффективной работы с небольшими токами, менее килоампера, магнитная система выполнена из постоянных магнитов, например, на основе самарий-кобальта 6, 7.

Для работы с токами не менее нескольких килоампер и в напряженном тепловом режиме магнитная система выполнена из электромагнитной катушки 10, 11, например, изготовленных из меди.

Для увеличения величины магнитного поля в зазоре и уменьшения габаритов магнита магнитная система содержит магнитопроводы 8, 9, выполненные, например, из ферромагнитного материала - железа армко.

Для обеспечения лучшего выталкивания плазмы на периферию диаметр магнитов выполнен меньше диаметра контактов, что позволяет сформировать в зазоре спадающее по радиусу магнитное поле.

Таким образом, изобретение существенно улучшает конфигурацию магнитного поля в зазоре, что позволяет повысить отключающую способность выключателя и уменьшает его массогабаритные характеристики при использовании постоянных магнитов.

Литература

1. Вакуумные коммутационные аппараты за рубежом. - М., Информэлектро, 1982. Grobekatthofer H.D., Kruska M., Wirtschaftlichkeit der Vakuumleistungsschalter 3AF. - Siemens. - Energietechnic, 1981, 3. Beicheft Vacuumschaftechnic fir Mittelspannung, 32-35.

2. Jenkis J.E., Vacuum switch arc control/UK Patent Application GB 2 233 498 A, 1991.

3. Emtage P.R., Kimblin C.W., Gorman J.G. et. al. //IEEE Trans. Plasma Sci., 1980, vol.8, 4, p.314-319.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока. В выключателе согласно изобретению предложено магнитную систему в виде двух постоянных магнитов или катушек размещать снаружи дугогасительной камеры по оси электродов и выполнять формирующей радиальное, поперечное оси электродов магнитное поле, что позволяет эффективно обрывать дугу при размыкании контактов. Регулирование величины и формы магнитного поля обеспечивается с помощью магнитопроводов и выполнения определенного соотношения между диаметром магнита и диаметром кольцевого контакта. Технический результат - повышение отключающей способности выключателя и уменьшение его массогабаритных характеристик при использовании постоянных магнитов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, состоящую из двух источников магнитного поля, расположенных снаружи камеры, и формирующую между контактами поперечное оси поле, отличающийся тем, что магнитная система выполнена формирующей радиальное поле, причем источники магнитного поля расположены по оси электродов, при этом контакты имеют кольцевую форму.2. Вакуумный выключатель тока по п.1, отличающийся тем, что источники магнитного поля выполнены в виде постоянных магнитов.3. Вакуумный выключатель тока по п.1, отличающийся тем, что источники магнитного поля выполнены в виде катушек.4. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитная система содержит по крайней мере один магнитопровод.5. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.2 и 4, отличающийся тем, что диаметр магнита меньше внутреннего диаметра контакта.