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, имеющих повышенную отключающую способность.

Известна дугогасительная камера с узкой щелью, стенки которой выполнены из проводящего материала так, чтобы удельное электрическое сопротивление материала стенок находилось в пределах от 20 Ом·см до 1000 Ом·см (Авторское свидетельство НРБ, №20242, кл. H 01 H 9/30).

Недостатком известной конструкции дугогасительной камеры, имеющий стенки из материала с удельным электрическим сопротивлением, находящегося в пределах от 20 Ом·см до 1000 Ом·см, применяющегося для аппаратов низкого напряжения, является невозможность применения этой камеры для аппаратов высокого напряжения из-за низкого электрического сопротивления материалов, так как при повышении напряжения резко увеличиваются токи проводимости (утечки), разогрев камеры, который может быть причиной замедленного гашения дуги или даже появлению затяжной устойчивой дуги, а также выброс газов в направлении противоположном предусмотренному.

Наиболее близким к заявленному объекту техническим решением является высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства с плавной зигзагообразной щелью на выходе, дугогасительные рога, магнитные полюса, охватывающие камеру с внешней стороны (Авторское свидетельство СССР №1081691, кл. H 01 H 33/02. 1984).

Недостатком известной конструкции высоковольтной дугогасительной камеры является снижение по стенкам камеры между верхним и нижним рогами электрического сопротивления изоляции материала и увеличение тока проводимости по этому материалу при повышении напряжения, снижение общей электрической прочности изоляции камеры с истечением малого времени с учетом насыщения стенок влагой.

Задачей изобретения является увеличение электрического сопротивления изоляции камеры, уменьшение тока проводимости по стенкам камеры при повышенном и номинальном напряжении 3000...4000 В между верхним и нижним рогами в районе предварительного растяжения дуги и повышение надежности дугогасительной камеры в различных режимах работы.

Поставленная задача решается тем, что высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, которые образуют щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства, паз на выходе, дугогасительные рога, установленные между стенками, магнитные полюса, охватывающие с внешней стороны площадь щели с изоляционными перегородками, перфорированную пластину, вставленную в паз на выходе лабиринта, имеет отличие, каждая стенка отпрессованна из двух отдельно расположенных дугогасительных материалов с различными электрическими и дугогасительными параметрами соответственно в районе предварительного растяжения дуги и в районе дугогашения. А именно: в районе предварительного растяжения дуги, полюсов и рогов стенки выполнены на основе стекловолокна, например, ПКO1-2-12, а остальная часть, в районе гашения дуги и дугогасительных устройств, выполнена из более дугостойкого материала на основе асбеста, например, ПКO1-3-11К.

Новые признаки предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры - выполнение каждой спаренной изоляционной стенки из двух отдельно расположенных совместно отпрессованных материалов в районе предварительного растягивания дуги, рогов и полюсов, с повышенной электрической и механической прочностью и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств из материала с повышенной стабильной дугостойкостью и выполнение каждой спаренной изоляционной стенки, в районе предварительного растягивания дуги, рогов и полюсов, из материала на основе стекловолокна, например, ПКO1-2-12 и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств, из материала на основе асбеста, например, ПКO1-3-11К позволяют увеличить в районе предварительного растяжения дуги, между дугогасительными рогами по материалу электрическое сопротивление изоляции с 150 МОм до 3000 МОм, уменьшить токи проводимости (утечки) за счет его высокой электрической прочности и низкой степени влагопоглощения. Повысить надежность работы дугогасительной камеры как под потенциалом рогов при разомкнутых контактах, замкнутых контактах, так и в момент коммутации камеры и улучшить ее показатели надежности без изменения формы и габаритов спаренных стенок.

На фиг.1 изображена высоковольтная дугогасительная камера с показом части внутренней поверхности одной изоляционной стенки, выполненной из двух различных материалов, и линия границы расположения материалов.

На фиг.2 изображено сечение А-А высоковольтной дугогасительной камеры, показывающее щели, образованные прямоугольными выступами перед плавной зигзагообразной щелью.

На фиг.3 изображено сечение Б-Б высоковольтной дугогасительной камеры по прямоугольным выступам, показывающее ступенчатость прямоугольной щели.

На фиг.4 изображена вторая сторона высоковольтной дугогасительной камеры с показом части внутренней поверхности второй изоляционной стенки, выполненной из двух различных материалов, и линия границы расположения материалов.

На фиг.5 изображено сечение В-В высоковольтной дугогасительной камеры, показывающее щели, образованные прямоугольными выступами перед плавной зигзагообразной щелью второй изоляционной стенки.

Предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера содержит спаренные изоляционные стенки 1, 2 образующие широкую щель ô1 с поперечными изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17. Крайние перегородки 3, 5 и 15, 16 выполнены с изгибом относительно своей оси во внешнюю сторону. Камера имеет дугогасительные устройства с прямоугольными выступами 6, 7, 8, 9 со щелью ô и плавной зигзагообразной щелью ô2. Изоляционные стенки 1, 2 отпрессованы из двух различных материалов. Каждая спаренная изоляционная стенка 1, 2 выполнена из двух отдельно расположенных отпрессованных материалов в районе предварительного растягивания дуги, расположения рогов и полюсов на основе стекловолокна с повышенной электрической и механической прочностью, например, ПКO1-2-12 (материал I) и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств из материала на основе асбеста, с повышенной стабильной дугостойкостью, например, ПКO1-3-11К (материал II). Линия границы расположения материалов выполнена ориентировочно с учетом формы полюсов 12, 13 и удобства раскладки материалов и может проходить вдали от полюсов 12, 13. Дугогасительные рога 10, 11 установлены между спаренными стенками 1, 2 и магнитными полюсами 12, 13, охватывающие камеру с внешней стороны и накрывающие примерно половину площади щели ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17 с двух сторон. Перфорированная пластина 14 вставлена в паз на выходе камеры.

Полюса 12, 13, выполненные Т-образной формы, охватывают и накрывают площадь щели стенок с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17, в основном выполненную из стекловолокна.

Отличительная особенность предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры состоит в том, что каждая из спаренных изоляционных стенок 1, 2 выполнена из отдельно расположенных дугогасительных прессованных материалов, а именно в районе предварительного растягивания дуги, расположения рогов и полюсов на основе стекловолокна с повышенной электрической, механической прочностью, например, ПКO1-2-12 (материал I), а часть изоляционных стенок в зоне гашения дуги, в районе дугогасительных устройств выполнены из материала на основе асбеста, с повышенной стабильной дугостойкостью, например, ПКO1-3-11К (материал II).

Технологически оба материала совместимы и имеют близкие параметры по прессованию. Линия границы раздела материалов не снижает механическую прочность стенок 1, 2 камеры.

Работает предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера следующим образом. При разомкнутых контактах под потенциалом камера имеет между рогами 10, 11 по стенкам камеры 1, 2 повышенное электрическое сопротивление изоляции и, хотя не нарушается полностью гальваническая связь между рогами 10, 11 через стенки 1, 2, ток проводимости мал и камера не нагревается этими токами за счет его высокой электрической прочности и низкого влагопоглощения. При замыкании контактов ток проходит через контакты, при этом стенки 1, 2 камеры, в районе рогов 10, 11, нагреваются за счет теплопроводности рогов 10, 11 и не опасны для материала.

При размыкании контактов аппарата возникшая электрическая дуга под действием электромагнитного поля дугогашения, полюсов 12, 13 и собственных электродинамических сил, удлиняясь, сходит с контактов на дугогасительные рога 10, 11, входит в высоковольтную дугогасительную камеру, свободно заходит в широкую щель ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17, образованную дугогасительными спаренными стенками 1, 2. Дуга, предварительно растянутая под действием магнитного поля дугогашения между полюсами 12, 13, без задержки подходит к дугогасительному устройству с прямоугольными выступами 6, 7, 8, 9, где материал стенок 1, 2 имеет стабильную дугостойкость. Дуга, предварительно удлиненная и охлажденная, под действием собственных электродинамических сил заходит в основное дугогасительное устройство с плавной зигзагообразной щелью ô2, где материал стенок 1, 2 также имеет стабильную дугостойкость, окончательно растягивается до критической длины, интенсивно охлаждается и гаснет внутри камеры. При этом ни дуга, ни ее пламя не выходит за пределы камеры, закрытой перфорированной пластиной 14.

Предложенная конструкция камеры позволяет в районе предварительного растяжения дуги, между рогами 10, 11 и полюсами 12, 13, при разомкнутых контактах, обеспечить по материалу (материал I) дополнительное повышенное электрическое сопротивление изоляции, малый ток проводимости по сравнению с частью камеры, в районе гашения, дугогасительных устройств, где стенки 1, 2 выполнены из стабильного дугостойкого материала (материал II). Применение различных двух материалов по электрическому сопротивлению (материал I) и по дугостоикости (материал II) позволило иметь более надежную высоковольтную дугогасительную камеру в эксплуатации. Так как в районе предварительного растяжения дуги, между рогами и полюсами, когда дуга имеет наибольшую скорость, необходим материал с повышенным сопротивлением изоляции за счет его высокой электрической прочности и низкой степени влагопоглощения, где дуга не успевает прожигать стенки 1, 2 камеры, оставлять металлизированные дорожки, провоцировать по ним повторные зажигания. В районе дугогашения, дугогасительных устройств, где скорость движения дуги снижена и горит дуга, необходим стабильный дугостойкий материал (материал II). Дуга, огибая среднюю перегородку 4, 17, не останавливается в начале средней изоляционной перегородки 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.

Использование: в электротехнике, в высоковольтных однощелевых дугогасительных камерах пневматических и электромагнитных контакторов. Технический результат - повышение электрической прочности и надежности дугогасительной камеры в различных режимах работы. Высоковольтная дугогасительная камера содержит спаренные изоляционные стенки, которые образуют щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства, паз на выходе, дугогасительные рога, установленные между стенками, магнитные полюса, охватывающие с внешней стороны площадь щели с изоляционными перегородками и перфорированную пластину, вставленную в паз на выходе камеры. Каждая из спаренных стенок отпрессована как единое целое из двух отдельно расположенных дугогасительных материалов с различными электрическими и дугогасительными параметрами соответственно в районе предварительного растяжения дуги и в районе дугогашения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие между собой входную щель в зоне предварительного растяжения дуги, дугогасительные устройства в зоне гашения дуги, верхний и нижний рога, два магнитных полюса, охватывающие снаружи изоляционные стенки, и перфорированную изоляционную пластину, вставленную в паз на выходе камеры, отличающаяся тем, что каждая из спаренных стенок отпрессована как единое целое из отдельно расположенных различных дугогасительных материалов, имеющих в районе предварительного растяжения дуги, рогов и полюсов стабильные повышенные механическую и электрическую прочности и низкую степень влагопоглощения и в зоне гашения дуги, дугогасительных устройств - повышенную стабильную дугостойкость.2. Высоковольтная дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что в районе предварительного растягивания дуги, расположения рогов и полюсов каждая из спаренных изоляционных стенок выполнена из прессованного материала на основе стекловолокна, например, ПКO1-2-12, а в зоне гашения дуги, дугогасительных устройств выполнена из материала на основе асбеста, например, ПКO1-3-11К.