ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Российский патент 2007 года по МПК H01H9/34 H01H33/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующих автоматических выключателях, которые применяются для защиты от токов коротких замыканий и недопустимых перегрузок установок постоянного тока, например в электрооборудовании поездов постоянного тока.

Известно дугогасительное устройство для быстродействующих автоматических выключателей постоянного тока (а.с. СССР №1638740, МПК Н01Н 33/08), которое представляет собой дугогасительную камеру, содержащую наружные стенки, между которыми установлены перегородки, образующие дугогасительные щели, включенные между собой последовательно посредством основных и дополнительных дугогасительных рогов, пламегасительные решетки.

Выключатели с указанными дугогасительными камерами не применяются для электрооборудования поездов постоянного тока.

Известно дугогасительное устройство (Цукало П.В., Просвирин Б.К. Эксплуатация электропоезда. Справочник. М: Транспорт, 1994, с.34), используемое в быстродействующих автоматических выключателях типа БВП-105А для электрооборудования поездов постоянного тока, которое представляет собой дугогасительную камеру с узкой щелью.

В дугогасительной камере с узкой щелью гашение дуги происходит за счет ее растягивания и охлаждения на стенках камеры. Предельная коммутационная способность выключателей, в которых применяются дугогасительные камеры с узкой щелью, не превышает 16 кА при индуктивности 5 мГн.

В соответствии с ГОСТ 9219-88 и техническими требованиями к защитным аппаратам необходимо обеспечить надежную защиту электрооборудования поездов постоянного тока от токов короткого замыкания величиной 20 кА и более при индуктивностях 5, 10 и 15 мГн, при общем времени отключения не более 40 мс и при обеспечении величины перенапряжения не более 9 кВ, то есть обеспечить более высокую коммутационную способность выключателя. Быстродействующие автоматические выключатели с дугогасительной камерой с узкой щелью не могут обеспечить указанные требования по повышению коммутационной способности в полной мере.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является дугогасительное устройство, изготавливаемое ОАО «Уралэлектротяжмаш» и открыто применяемое (Рекламное предложение УралТехЭнергоСервис и рекламное предложение iElectro выключателей автоматических быстродействующих типа ВАБ-49), выполненное в виде дугогасительной камеры, содержащей наружные стенки, между которыми закреплены дугогасительные рога, под углом друг к другу установлены деионные решетки, состоящие из стальных пластин, между которыми имеются воздушные зазоры, и вдоль деионных решеток на выходе из камеры размещены пламегасительные решетки.

Указанная дугогасительная камера с деионными решетками обладает достаточно высокой коммутационной способностью, но имеет большие габаритно-установочные размеры, что не позволяет использовать их в электрооборудовании поездов постоянного тока, кроме того, движение ионизированного газа, образующегося при гашении дуги внутри камеры, направлено не только в сторону пламегасительных решеток, но и вниз, в сторону контактной группы выключателя. Направление движения ионизированного газа в сторону контактной группы при определенных условиях может приводить к пробою электрической изоляции на корпус выключателя, что неприемлемо при использовании дугогасительных камер в выключателях, используемых для электропоездов постоянного тока.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в уменьшении габаритно-установочных размеров дугогасительной камеры и увеличении коммутационной способности быстродействующих выключателей, применяемых в электрооборудовании поездов постоянного тока, путем регулирования аэродинамических факторов, возникающих в процессе гашения электрической дуги, за счет введения конструктивных изменений, которые одновременно позволяют исключить движение ионизированного газа из дугогасительной камеры в сторону контактной группы выключателя.

Для достижения указанного технического результата предложено дугогасительное устройство, выполненное в виде дугогасительной камеры, содержащей наружные стенки, между которыми закреплены дугогасительные рога, под углом друг к другу установлены деионные решетки, состоящие из стальных пластин, между которыми имеются воздушные зазоры. Вдоль деионных решеток на выходе из дугогасительной камеры установлены пламегасительные решетки. В наружных стенках дугогасительной камеры выполнены отверстия в зоне расположения деионных решеток.

При коммутации скорость движения электрической дуги внутри дугогасительной камеры может регулироваться путем изменения давления разогретого ионизированного газа.

В прототипе в момент коммутации разогретый ионизированный газ распределяется внутри большого объема дугогасительной камеры, а его вывод за пределы камеры обеспечивается через воздушные зазоры между стальными пластинами деионных решеток и наружными стенками камеры, которые представляют собой каналы для вывода разогретого ионизированного газа. Разогретый ионизированный газ выводится по этим каналам в направлении движения дуги, затем газ поступает в зазоры между пластинами пламегасительных решеток, через которые газ выводится за пределы камеры. Одновременно разогретый ионизированный газ выводится из камеры в сторону контактной группы выключателя.

В предлагаемом изобретении уменьшение габаритных размеров и объема дугогасительной камеры приводит к повышению давления разогретого ионизированного газа внутри камеры. Снижение давления до величины, обеспечивающей вхождение дуги в деионные решетки и погасание ее в пределах деионных решеток, за необходимое время можно обеспечить, если ускорить вывод разогретого ионизированного газа за пределы дугогасительной камеры. Для ускорения вывода разогретого ионизированного газа из каналов для вывода газа за пределы камеры предлагается разделить поток газа и направить часть газа в отверстия, выполненные в наружных стенках камеры в зоне расположения деионных решеток. Другая часть разогретого ионизированного газа выводится по каналам в направлении движения дуги и затем в зазоры между пластинами пламегасительных решеток. В результате разделения потока газа происходит более эффективный вывод разогретого ионизированного газа за пределы дугогасительной камеры, что позволяет, с одной стороны, исключить выход дуги за пределы дугогасительной камеры, а с другой стороны, исключить движение разогретого ионизированного газа из дугогасительной камеры в направлении контактной группы выключателя.

Новым в заявляемом техническом решении является обеспечение ускоренного вывода разогретого ионизированного газа за пределы дугогасительной камеры за счет разделения потока разогретого ионизированного газа в каналах и направление части потока в отверстия, выполненные в наружных стенках камеры в зоне расположения деионных решеток.

Указанная совокупность признаков не выявлена в уровне техники, из чего можно сделать вывод, что предлагаемое в качестве изобретения техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена дугогасительная камера, на фиг.2 - деионная решетка.

Дугогасительная камера с габаритными размерами 680 мм на 750 мм содержит наружные стенки 1, выполненные из изоляционного материала. Между наружными стенками 1 закреплены дугогасительные рога 2, 3 и 4, под углом друг к другу установлены деионные решетки 5 и вдоль деионных решеток 5 на выходе из камеры установлены пламегасительные решетки 6. Деионные решетки 5 состоят из стальных пластин 7, между которыми имеются воздушные зазоры 8. Воздушные зазоры 8, ограниченные с одной стороны стальными пластинами 7 деионных решеток 5, а с другой стороны наружными стенками 1 дугогасительной камеры, представляют собой каналы для вывода разогретого ионизированного газа за пределы камеры. В наружных стенках 1 дугогасительной камеры в зоне расположения деионных решеток 5 выполняют отверстия 9 с размерами А и Б. В предлагаемом варианте отверстия 9 выполняют с размерами, соответствующими размерам деионных решеток 5 со стороны наружных стенок 1.

При заданном напряжении и заданных габаритных размерах дугогасительной камеры для обеспечения погасания электрической дуги, возникающей в процессе коммутации в пределах деионных решеток 5, за необходимое время подбирают оптимальное количество стальных пластин 7 деионных решеток 5, их длину, ширину, а также расстояния между стальными пластинами 7, которое определяет величину воздушного зазора 8, в соответствии с рекомендациями, изложенными в технической литературе (например, Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления, М. - Л., 1954, Гл. X).

Работа дугогасительной камеры начинается в тот момент, когда на контактах выключателя, в котором устанавливается предлагаемая дугогасительная камера, при размыкании этих контактов появляется электрическая дуга. Дуга под действием сил электромагнитного поля, создаваемого катушками электромагнитного дутья выключателя, и возникающих электродинамических сил контура тока из межконтактного промежутка выключателя перебрасывается на дугогасительные рога 4. Дуга растягивается на дугогасительных рогах 2, 3 и 4 вдоль деионных решеток 5, входит в деионные решетки 5 и, разделившись на множество коротких дуг, погасает в них.

Возникающий в процессе гашения дуги разогретый ионизированный газ выводится за пределы дугогасительной камеры по каналам для вывода разогретого ионизированного газа, образованным стальными пластинами 7 деионных решеток 5 и наружными стенками 1 дугогасительной камеры. Часть разогретого ионизированного газа выводится за пределы камеры по этим каналам в направлении движения дуги, а потом выходит за пределы камеры через зазоры между пластинами пламегасительных решеток 6. Другая часть газа выводится из каналов за пределы камеры через отверстия 9, выполненные в наружных стенках 1.

Заявляемая конструкция устройства достаточно проста в производстве и может быть изготовлена с помощью известных средств и методов, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в быстродействующих автоматических выключателях, которые применяются для защиты от токов коротких замыканий и недопустимых перегрузок установок постоянного тока, например в электрооборудовании поездов постоянного тока. Технический результат - уменьшение габаритно-установочных размеров дугогасительной камеры и увеличение коммутационной способности быстродействующих выключателей путем регулирования аэродинамических факторов, возникающих в процессе гашения электрической дуги, за счет исключения движения ионизированного газа из дугогасительной камеры в сторону контактной группы выключателя. Дугогасительное устройство выполнено в виде дугогасительной камеры, содержащей наружные стенки, между которыми закреплены дугогасительные рога, под углом друг к другу установлены деионные решетки, состоящие из стальных пластин, между которыми имеются воздушные зазоры. Вдоль деионных решеток на выходе из дугогасительной камеры установлены пламегасительные решетки. В наружных стенках дугогасительной камеры выполнены отверстия в зоне расположения деионных решеток. 2 ил.

Дугогасительное устройство, выполненное в виде дугогасительной камеры, содержащей наружные стенки, между которыми установлены дугогасительные рога, под углом друг к другу деионные решетки, состоящие из стальных пластин, между которыми имеются воздушные зазоры, и вдоль деионных решеток на выходе из камеры пламегасительные решетки, отличающееся тем, что в наружных стенках выполнены отверстия в зоне расположения деионных решеток.