ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Российский патент 2006 года по МПК H01H33/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным однощелевым дугогасительным камерам пневматических и электромагнитных контакторов, работающих в цепях постоянного и переменного тока с индуктивной нагрузкой.

Известны высоковольтные однощелевые дугогасительные камеры, содержащие изоляционные спаренные стенки, образующие узкую щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства на выходе камеры, два магнитных полюса, охватывающих стенки с внешних сторон, верхний и нижний рога, изоляционную перфорированную пластину, закрывающую ее на выходе [Авторское свидетельство СССР №463166, кл. H 01 H 33/02, 1975].

Недостатком известных конструкций камеры является низкая частота коммутаций, малая коммутационная износостойкость, невысокая отключающая способность, возникновение повторных зажиганий из-за близкого расположения средней изоляционной перегородки к разрывным контактам и нижнему дугогасительному рогу, малый срок службы камеры.

Наиболее близким к заявленному объекту техническим решением является высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие между собой плавную зигзагообразную щель основного дугогасительного устройства на ее выходе и щель с поперечными изоляционными перегородками внутри нее, паз в изоляционных стенках на выходе камеры, в который вставлена перфорированная изоляционная пластина, верхний и нижний дугогасительные рога, установленные между изоляционными стенками, два магнитных полюса, охватывающих снаружи изоляционные стенки [Авторское свидетельство СССР №1081691, кл. Н 01 Н 33/02, 1984].

Недостатком известной конструкции высоковольтной дугогасительной камеры является малый срок службы стенок камер из-за возникновения повторных зажиганий, ограниченная отключающая способность широкого диапазона токов и индуктивных нагрузок. На выходе камеры лабиринт закрыт изоляционной планкой, что не позволяет в эксплуатации осматривать камеру со стороны лабиринта основного дугогасительного устройства без ее разбора.

Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности, отключающей способности широкого диапазона токов и индуктивных нагрузок, срока службы изоляционных стенок путем устранения возможных повторных зажиганий.

Кроме того, необходимо обеспечить возможность в эксплуатации осмотра и очистки внутренней поверхности камеры со стороны лабиринта без ее разбора.

Поставленная задача решается тем, что высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие между собой плавную зигзагообразную щель основного дугогасительного устройства на ее выходе и щель с поперечными изоляционными перегородками внутри нее, паз в изоляционных стенках на выходе камеры, в который вставлена перфорированная изоляционная пластина, верхний и нижний дугогасительные рога, установленные между изоляционными стенками, два магнитных полюса, охватывающих снаружи изоляционные стенки, изоляционные стенки перед входом в плавную зигзагообразную щель основного дугогасительного устройства и вблизи поперечных изоляционных перегородок снабжены прямоугольными выступами, которые, чередуясь между собой на стенках, образуют ступенчатую прямоугольную щель дополнительного дугогасительного устройства, ширина которой выбрана меньшей примерно в двое по сравнению с шириной плавной зигзагообразной щели основного дугогасительного устройства и шириной щели с поперечными изоляционными перегородками.

Полюсы Т-образной формы охватывают и накрывают площадь щели с изоляционными перегородками примерно наполовину. Щель с изоляционными перегородками и щель основного дугогасительного устройства выполнены широкими, на много больше возможного диаметра поперечного сечения электрической дуги.

Средняя изоляционная перегородка выполнена прерывистой из двух частей, одна находится в районе расположения полюсов, а вторая - в районе дугогасительных устройств.

Кроме того, в изоляционных стенках паз под перфорированную изоляционную пластину в верхней части выполнен открытым для ее снятия и установки без разбора камеры. В отверстия перфорированной пластины для ее закрепления вставлена пружинящая скоба П-образной формы.

Новые признаки предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры - размещение на спаренных изоляционных стенках прямоугольных выступов, расположенных вблизи изоляционных перегородок, которые, чередуясь на стенках между собой, образуют дополнительные устройства со ступенчатой прямоугольной щелью, величина которой меньше величин щелей дугогасительных устройств с плавной зигзагообразной щелью и щелью с поперечными изоляционными перегородками. Полюсы Т-образной формы охватывают и накрывают площадь щели с изоляционными перегородками ориентировочно наполовину. Щель с изоляционными перегородками и щель основного дугогасительного устройства с плавной щелью в сравнении с щелью дополнительных дугогасительных устройств расширены примерно вдвое. Средняя изоляционная перегородка выполнена прерывистой из двух частей, одна находится в районе полюсов, а вторая - в районе дугогасительных устройств. Новые указанные признаки позволяют увеличить срок службы камеры путем устранения повторных зажиганий и прожога изоляционных стенок, обеспечить эксплуатационную надежность в широких диапазонах токов и индуктивных нагрузок.

Одновременно съем изоляционной перфорированной пластины, без разбора камеры, позволяет в эксплуатации производить осмотр и очистку камеры со стороны лабиринта на выходе, что экономит время затрат на поддержание надежной работы камеры.

На фиг.1 изображена высоковольтная дугогасительная камера с показом части внутренней поверхности одной изоляционной стенки с прямоугольными выступами.

На фиг.2 изображено сечение А-А высоковольтной дугогасительной камеры показывающее щели, образованные изоляционными стенками.

На фиг.3 изображено сечение Б-Б высоковольтной дугогасительной камеры с показом всей щели с прямоугольными выступами.

На фиг.4 изображена вторая сторона высоковольтной дугогасительной камеры с показом части внутренней поверхности второй изоляционной стенки с прямоугольными выступами.

На фиг.5 изображено сечение В-В высоковольтной дугогасительной камеры, показывающее щель, образованную прямоугольным выступом второй изоляционной стенки перед плавной зигзагообразной щелью.

На фиг.6 изображен вид Г на фиксирующую пружинную скобу, вставленную в отверстия перфорированной пластины высоковольтной дугогасительной камеры.

Предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера содержит спаренные изоляционные стенки 1, 2, образующие широкую щель ô1 с поперечными изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18, ориентированными радиально. Крайние перегородки 3, 5, 16, 18 выполнены с изгибом относительно своей оси во внешнюю сторону. Стенки камеры 1, 2 имеют прямоугольные выступы 6, 7, 8, 9, которые, чередуясь на стенках между собой, образуют дополнительные дугогасительные устройства со ступенчатой прямоугольной щелью ô, основное дугогасительное устройство с плавной зигзагообразной щелью ô2 и паз на выходе камеры. Щель ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 соизмерима с щелью ô2 (ô1≈ô2) плавной зигзагообразной щели. Дугогасительные рога 10, 11 установлены между спаренными стенками 1, 2 и магнитными полюсами 12, 13, охватывающими камеру с внешней стороны и накрывающими примерно половину площади щели ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 с двух сторон. Перфорированная пластина 14 вставлена в паз на выходе камеры с возможностью снятия ее сдвигом вверх без разбора камеры. Прямоугольные выступы 6, 7, 8, 9 на спаренных стенках 1, 2 расположены вблизи изоляционных перегородок 3, 4, 5, 16, 17, 18 и основного дугогасительного устройства с плавной зигзагообразной щелью. Щель ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 расширена примерно вдвое (ô1≈ô2) в сравнении со щелью дополнительного дугогасительного устройства. Высота Н выступов основного дугогасительного устройства с плавной зигзагообразной щелью и щель ô дополнительного дугогасительного устройства находятся в соотношении Н/ô=4-5. Средние изоляционные перегородки 4,17 выполнены прерывистыми из двух частей, одна находится в районе полюсов, а вторая - в районе дугогасительных устройств. Полюсы 12, 13 выполнены Т-образной формы, охватывают и накрывают площадь щели с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 ориентировочно наполовину.

Кроме того, для осмотра и очистки изоляционных стенок 1, 2 без разбора камеры паз на выходе камеры стенок 1, 2, под съемную перфорированную изоляционную пластину 14 в верхней части, выполнен открытым. В отверстия в верхней части перфорированной пластины для ее фиксации вставлена пружинящая скоба 15, выполненная П-образной формы.

Отличительная особенность предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры состоит в том, что изоляционные стенки 1, 2 имеют прямоугольные выступы 6, 7, 8, 9, образующие дополнительные дугогасительные устройства с прямоугольной щелью ô. Щель ô1 основного дугогасительного устройства с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 выполнена широкой по сравнению с щелью дополнительного дугогасительного устройства. Изоляционные перегородки 3, 4, 5, 16, 17, 18 перекрывают участки щели для удлинения дуги. Средние поперечные перегородки 4, 17 выполнены прерывистыми, из двух частей, одна часть находится в районе полюсов, а другая - в районе дугогасительных устройств. Полюсы 12, 13 выполнены Т-образной формы, охватывают и накрывают площадь щели ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 примерно наполовину.

Паз на выходе камеры под съемную перфорированную изоляционную пластину 14 в верхней части выполнен открытым. В отверстия перфорированной пластины 14 вставлена фиксирующая пружинящая скоба 15 П-образной формы.

Работает предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера следующим образом.

При размыкании контактов аппарата возникшая электрическая дуга под действием внешних электромагнитных сил и собственных электродинамических сил, удлиняясь, сходит с контактов, перебрасывается в высоковольтную дугогасительную камеру, свободно заходит в широкую щель ô1 основного дугогасительного устройства с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18, образованную дугогасительными спаренными стенками 1,2, на дугогасительные рога 10, 11. Достигнув краев камеры, опорные точки дуги останавливаются на концах рогов 10, 11. В широкой щели ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5, 16, 17, 18 электрическая дуга, свободно растягиваясь, продвигается к изоляционным поперечным перегородкам 3, 4, 5, 16, 17, 18, огибая их, дополнительно удлиняется. При переходе дуги из зоны контактов в зону широкой щели ô1 препятствующие и задерживающие дугу силы, создаваемые газами, малы. Дуга, предварительно растянутая под действием магнитного поля между полюсами 12, 13, заходит свободно в дополнительное дугогасительное устройство со ступенчатой прямоугольной щелью ô под действием достаточных собственных электродинамических сил. В ступенчатой прямоугольной щели ô дуга дополнительно удлиняется, касаясь стенок 1, 2, в узкой щели ô и при этом предварительно охлаждается. Дуга, предварительно удлиненная и охлажденная, под действием собственных электродинамических сил и сил, создаваемых генерируемыми газами, в узкой щели ô заходит в основное дугогасительное устройство с плавной зигзагообразной щелью ô2, окончательно растягивается до критической длины, интенсивно охлаждается и гаснет внутри камеры. При этом ни дуга, ни ее пламя не выходят за пределы камеры, закрытой перфорированной пластиной 14.

Предложенная конструкция камеры позволяет при номинальных и больших токах иметь насыщенные полюсы 12, 13, чтобы обеспечить стабильные по величине магнитное поле в зоне горения дуги, скорость движения дуги в широкой щели ô1, интенсивность гашения и незначительные перенапряжения. При небольших токах полюсы 12, 13 не насыщены и основное падение магнитного потенциала приходится на воздушный зазор в зоне горения дуги между полюсами 12, 13, что позволяет расширить диапазон отключаемых токов в сторону малых величин. В обоих случаях обеспечено надежное плавное вхождение дуги в широкую щель ô1, в ступенчатый прямоугольный лабиринт с щелью ô и лабиринт с плавной зигзагообразной щелью ô2 на выходе камеры без резкого гашения дуги и опасных перенапряжений. Дуга, огибая средние перегородки 4, 17, не останавливается в начале средних изоляционных перегородок 4, 17, продолжает движение от контактов по рогам и в районе полюсов 12, 13 и не успевает прожигать стенки 1, 2 камеры, оставлять металлизированные дорожки, провоцировать по ним повторные зажигания, перебрасывается к дугогасительным устройствам, выйдя из зоны действия внешнего электромагнитного поля дугогашения, где удлиняется электродинамическими силами и силами, создаваемыми генерируемыми газами в узкой щели, и полностью гасится внутри камеры.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным однощелевым дугогасительным камерам пневматических и электромагнитных контакторов. В высоковольтной дугогасительной камере на спаренных изоляционных стенках размещены прямоугольные выступы, расположенные вблизи изоляционных перегородок и дугогасительных устройств с плавной зигзагообразной щелью, которые, чередуясь на стенках между собой, образуют дополнительные дугогасительные устройства со ступенчатой прямоугольной щелью. Средняя изоляционная перегородка выполнена прерывистой из двух частей. Полюсы Т-образной формы охватывают и накрывают площадь щели с изоляционными перегородками ориентировочно наполовину. Паз под перфорированную пластину в верхней части для снятия ее без разбора камеры выполнен открытым. Для фиксации перфорированной пластины применена пружинящая скоба П-образной формы, вставленная в ее отверстия. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности, отключающей способности и сроков службы. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие между собой плавную зигзагообразную щель основного дугогасительного устройства на выходе камеры и щель с поперечными изоляционными перегородками, паз в изоляционных стенках на выходе камеры, в который вставлена перфорированная изоляционная пластина, верхний и нижний дугогасительные рога, установленные между изоляционными стенками, два магнитных полюса, охватывающих снаружи изоляционные стенки, отличающаяся тем, что изоляционные стенки перед входом в плавную зигзагообразную щель основного дугогасительного устройства и вблизи поперечных изоляционных перегородок снабжены прямоугольными выступами, которые чередуясь между собой на стенках образуют ступенчатую прямоугольную щель дополнительного дугогасительного устройства, ширина δ которой, выбрана меньшей примерно вдвое по сравнению с шириной δ2 плавной зигзагообразной щели основного дугогасительного устройства и шириной δ1 щели с поперечными изоляционными перегородками.2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что в щели с поперечными изоляционными перегородками средняя поперечная изоляционная перегородка выполнена из двух частей, одна из которых находится в районе расположения магнитных полюсов, а другая - в районе дугогасительных устройств.3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что магнитные полюсы, выполненные Т-образной формы, охватывают и накрывают площадь щели с поперечными изоляционными перегородками примерно наполовину.4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что паз в изоляционных стенках под перфорированную пластину выполнен в верхней части открытым.5. Камера по п.1, отличающаяся тем, что в отверстия перфорированной пластины в районе открытого паза вставлена фиксирующая пружинящая скоба П-образной формы.