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 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 дисковых контактов.
Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность контактов и узкая область применения: величина тока должна быть значительной для создания магнитного поля.
Известен вакуумный выключатель тока [2], содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с дисковыми контактами и магнитную систему, содержащую две катушки, расположенные снаружи камеры у ее боковой поверхности, и формирующую между контактами плоскооднородное, поперечное оси поле.
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.
Ближайшим техническим решением является вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и соосную с ней магнитную систему с постоянным магнитом, расположенным по оси со стороны неподвижного электрода, и формирующую между контактами поперечно-радиальное оси поле [3].
Недостатком этого устройства является конструкция центральной части корпуса камеры, расположенной внутри неподвижного электрода с кольцевым контактом. Эта часть корпуса электрически связана с неподвижным контактом, а магнитное поле вблизи нее перпендикулярно к ней, так как является аксиальным по своей природе. Дуга, возникающая между контактами при их размыкании, выталкивается из рабочего зазора и может устойчиво гореть между центральной частью подвижного электрода и центральной частью корпуса, расположенной внутри неподвижного контакта, так как электрическое и магнитное поля параллельны у оси. Это ухудшает коммутационные характеристики выключателя, в частности снижает величину коммутирующего тока и увеличивает время прерывания дуги.
Возможным ближайшем техническим решением можно рассматривать вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и соосную с ней магнитную систему с постоянными магнитами, расположенными по оси со стороны неподвижного и подвижного электродов, и формирующую между контактами поперечно-радиальное оси поле [4].
Техническим результатом предложенного технического решения является улучшение коммутационных характеристик вакуумного выключателя тока.
Технический результат достигается тем, что в вакуумном выключателе тока, содержащем дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижными электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и соосную с ней магнитную систему, содержащую постоянный магнит, расположенный по оси со стороны неподвижного электрода, и формирующую между контактами поперечно-радиальное оси поле, центральная часть корпуса камеры, расположенная внутри неподвижного контакта, выполнена электрически изолированной; электрически изолированная часть корпуса камеры выполнена аксиально-симметричной и соизмеримой с внутренним диаметром контакта; электрически изолированная часть корпуса камеры охватывает магнит.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан схематический разрез вакуумного выключателя тока с магнитной системой, содержащий постоянный магнит, расположенный по оси у неподвижного электрода, на фиг.2 - пример, когда изолированная часть корпуса камеры охватывает постоянный магнит, на фиг.3 - пример магнитной системы, выполненной из двух магнитов, один из которых расположен у неподвижного электрода, а другой - у подвижного электрода.
Выключатель содержит дугогасительную камеру с подвижным 3 и неподвижным 4 электродами с кольцевыми контактами 1 и 2 соответственно, при этом электроды закреплены на корпусе 5 камеры, магнитную систему с постоянными магнитами 6, 10, высоковольтный изолятор 7 и разделительный изолятор 8, изолирующий часть корпуса 9 от неподвижного электрода.
Выключатель работает следующим образом.
При замкнутых контактах 1, 2, выполненных из немагнитного материала, например молибдена, через них и электроды 3, 4, выполненные из немагнитного высокопроводящего материала, например меди, протекает постоянный ток. Магнитная система, выполненная из постоянных магнитов 6, 10, например на основе самарий-кобальта, и расположенная по оси, формирует в области контактов поперечно-радиальное 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 в азимутальном направлении в скрещенных электрическом и магнитном полях и, следовательно, выталкивается из зазора. Вытолкнутая наружу плазма движется вдоль магнитных силовых линий в силу замагниченности электронов. Если плазма замкнула подвижный контакт 2 и изолированную часть корпуса камеры 9, то она мгновенно зарядится и дуга оборвется.
Для повышения эффективности обрыва дуги изолированная часть корпуса камеры выполнена аксиально-симметричной и соизмеримой с внутренним диаметром контакта.
Для увеличения магнитного поля между контактами и облегчения обрыва дуги изолированная часть корпуса охватывает магнит, расположенный у неподвижного электрода.
Выключатель также будет эффективно работать на переменном токе, если частота тока меньше обратного времени обрыва дуги.
Таким образом, изобретение существенно улучшает коммутационные характеристики выключателя, в частности увеличивает величину коммутирующего тока и уменьшает время прерывания дуги.
Литература
1. Вакуумные дуги. Теория и приложения / Под ред. Дж.Лафферти, М.: Мир, 1982, стр.398.
2. Emtage P.R., Kimblin С.W. et al., // IEEE Trans. Plasma Sci., 1980, vol.8, №4, p.314-319.
3. Патент РФ №2230385, кл. Н 01 Н 33/664, 10.06.2004.
4. Патент РФ №2230386, кл. Н 01 Н 33/664, 10.06.2004.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2001 |
|
RU2230386C2 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2000 |
|
RU2230385C2 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2009 |
|
RU2400855C1 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2014 |
|
RU2567115C1 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2011 |
|
RU2462780C1 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2011 |
|
RU2468460C1 |
Индукционно-динамический привод высоковольтных коммутационных аппаратов | 1987 |
|
SU1511779A1 |
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЯЕМОЙ КОММУТАЦИИ | 2010 |
|
RU2447536C2 |
ЭКРАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ | 2020 |
|
RU2749031C1 |
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРОЙ | 2011 |
|
RU2581599C2 |
Изобретение относится к области электротехники, а именно, к силовой коммутационной аппаратуре. Выключатель содержит дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры и магнитную систему, содержащую постоянный магнит, размещенный по оси камеры со стороны неподвижного электрода, и формирующую поперечно-радиальное оси поле. Центральная часть корпуса камеры, расположенная внутри неподвижного контакта, выполнена электрически изолированной. Технический результат - улучшения условий обрыва дуги, что позволяет увеличить величину коммутирующего тока и уменьшить время обрыва дуги. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2000 |
|
RU2230385C2 |
ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА | 2001 |
|
RU2230386C2 |
Устройство для сварки | 1985 |
|
SU1250420A1 |
US 3622724 A, 23.11.1971. |
Авторы
Даты
2007-01-10—Публикация
2004-09-17—Подача