КОНТАКТНАЯ ЧАСТЬ С ЗАКРУГЛЕННЫМИ КРОМКАМИ ПРОРЕЗЕЙ Российский патент 2008 года по МПК H01H33/664 

Изобретение относится к контактной части контактной системы для прерывания тока в распределительной сети с контактодержателем, который содержит полый цилиндрический участок стенки, а также стенку основания, и с контактным диском, лежащим противоположно стенке основания в продольном направлении, причем предусмотрены прорези для создания магнитного поля.

Подобная контактная часть является уже известной, например, из заявки на патент DE 3415743 A1. Там описана контактная система для вакуумного выключателя. Контактная система содержит неподвижную контактную часть и направляемую относительно нее подвижную контактную часть, которые лежат на торцовых сторонах в аксиальном направлении противоположно друг другу. Контактные части составлены соответственно из горшкообразного контактодержателя, который содержит полый цилиндрический участок стенки, а также стенку основания, и из контактного диска, аксиально противоположного стенке основания. Для создания аксиального магнитного поля в стенке основания, участке стенки и в контактном диске предусмотрены прорези, которые ограничивают проходящие в форме спирали проводящие дорожки так, что току, текущему через контактную часть, придается азимутальная компонента и создается аксиальное магнитное поле. Выполненная таким образом контактная часть предусмотрена для встраивания в вакуумный силовой выключатель, который предусмотрен для прерывания прохождения тока в распределительной энергосети, например, в случае короткого замыкания.

За счет размыкания контактных частей контактной системы вакуумного силового выключателя между контактами появляется электрическая дуга. Созданное за счет прорезей магнитное поле противодействует самосжатию электрической дуги и способствует гашению электрической дуги. За счет предусмотренных в контактном диске прорезей, кроме того, подавляется появление вихревых токов в контактном диске. Прорези обычно изготавливают с помощью таких металлорежущих технологий, как фрезерование, обработка на токарном станке, сверление, и механически и/или электрохимически освобождают от грата.

Ранее известной контактной части присущ недостаток, что за счет введения прорезей на ее краях возникают острые кромки, которые повышают и без того высокие в контактной области напряженности электрического поля на коэффицент β, который может лежать между 3 и 10 и даже выше в зависимости от радиуса кривизны кромок и расстояния между контактами. Высокие напряженности электрического поля в контактной области действуют, однако, отрицательно на диэлектрическую прочность контактных систем, которые снабжены такими контактными частями.

Задачей изобретения является предоставление в распоряжение контактной части названного выше вида, которой избегаются высокие напряженности электрического поля в контактной области контактных систем.

Изобретение решает эту задачу за счет того, что края прорезей имеют закругленные с определенным радиусом кромки.

Согласно изобретению впервые является возможным нацеленно оказывать влияние на электрическую прочность контактной части. В то время как механическое или электрохимическое удаление грата с ранее известных контактных частей приводит к краям прорезей с кромками, их закругление является более или менее произвольным, края прорезей согласно изобретению имеют кромки с определенным радиусом. При этом радиус согласно изобретению остается по всей длине прорези постоянным так, что местные колебания диэлектрической прочности в контактных системах с контактными частями согласно изобретению исключаются. Определенные радиусы могут задаваться, например, с помощью разработанной для этого радиусной фрезы и тем самым механически. Для этого радиальной фрезой проходят через всю прорезь. Кроме того, является возможным выполнять определенные закругления кромок посредством станков с числовым программным управлением и подходящим образом сформованных фрезерных головок. В случае композиционных материалов, например, из меди и хрома возможно, далее, изготавливать определенные закругления методом порошковой металлургии в технике фасонных изделий или с помощью холодной деформации, то есть с помощью чеканки.

Предпочтительным образом радиус R установлен в зависимости от напряжения распределительной сети U согласно правилу расчета

R≥2·10^-4U²+8,5·10^-3U+0,34,

причем U имеет размерность в киловольтах и R - размерность в миллиметрах. Если эти зависящие от напряжения минимальные значения выдерживаются, контактная часть имеет особенно высокую диэлектрическую прочность.

Предпочтительным образом прорези имеют концы прорезей в форме закругленного отверстия. В этом предпочтительном дальнейшем развитии изобретения изготовление скругленных кромок с определенным радиусом еще больше упрощено, так как в труднодоступной для станоков концевой области прорезей необходимые закругления могут быть выполнены путем простого сверления или фрезерования тел вращения.

Согласно относящейся к этому дальнейшей разработке диаметр скругленного отверстия лежит в области ширины прорези. За счет этого задания выбора размеров изготовление кромок с их определенными закруглениями в конечной области прорезей дополнительно упрощается.

Альтернативно этому прорези имеют прямоугольные концы прорезей. Изготовление этой формы выполнения изобретения вследствие прямоугольной формы концов прорезей является затрудненным. От контактной части, однако, за счет закругления кромок краев отбирается как можно мало материала, за счет чего проводимость, теплообмен, прочность контактной части являются улучшенными.

Предпочтительным образом прорези предусмотрены в участке стенки и наклонены относительно продольного направления. Таким образом получается каркас катушки, который способствует гашению электрической дуги.

Согласно предпочтительной дальнейшей разработке прорези выполнены в контактном диске. За счет предусматривания прорезей в контактном диске, например, избегаются невыгодные вихревые токи в контактном диске. Прорези могут быть предусмотрены согласно изобретению исключительно в контактном диске или также как в участке стенки, так и в контактном диске.

Предпочтительным образом прорези в контактном диске являются искривленными, причем они следуют прохождению прорезей каркаса катушки. Таким образом увеличивается азимутальная компонента текущего через контактную часть тока и усиливается созданное магнитное поле.

Кроме того, может быть выгодным, если прорези предусмотрены в стенке основания. Предпочтительным образом также прорези стенки основания выполнены искривленными так, что току уже при протекании через стенку основания контактодержателя придается азимутальная компонента. При этом прорези каркаса катушки продолжают прорези стенки основания. Само собой разумеется, в рамках изобретения могут содержать прорези как плата основания, каркас катушки, так и контактный диск.

Дальнейшие целесообразные формы выполнения и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, причем соответствующие детали снабжены одинаковыми ссылочными позициями.

Фигура 1 показывает пример выполнения контактного диска контактной части, соответствующей изобретению и

Фигура 2 - пример выполнения контактодержателя контактной части, соответствующей изобретению.

Фигура 1 показывает пример выполнения контактного диска 1 соответствующей изобретению контактной части. Показанный контактный диск 1 имеет внешний контур в виде окружности. Снаружи в контактный диск 1 введены прорези 2. Прорези не проходят в виде звезды снаружи к центру круглого контактного диска 1, а выполнены по сравнению с прохождением в виде звезды слегка скошенными, за счет чего току, текущему через контактный диск 1 к центру, придается азимутальная компонента. Кроме того, прорези 2 служат для подавления вихревых токов.

Прорези 2 ограничиваются краями, которые имеют закругленные кромки 3. Радиус кривизны кромок составляет в показанном примере выполнения 0,5 мм. Подобный контактный диск поэтому предпочтительно подходит для использования в распределительных сетях с рабочим напряжением до 27 кВ, как получается из упомянутого ранее правила расчета.

Кромки 3 краев прорезей 2 выполнены закругленными даже в концевых областях прорезей 2 или, другими словами, на конце прорези 4 и имеют по всему прохождению прорези постоянный радиус кривизны. В показанном примере выполнения, однако, представлены различные концы прорезей 4. Обозначенный ссылочной позицией 5 конец прорези имеет форму отверстия, радиус которого в основном соответствует диаметру прорези 2. Конец прорези со ссылочной позицией 6 также выполнен в виде отверстия, причем, однако, диаметр отверстия в основном соответствует диаметру прорези 2.

Ссылочной позицией 7 обозначены прямоугольные концы прорезей, края или ограничения которых, однако, как и отверстия, имеют закругленные кромки с постоянным радиусом.

Фигура 2 показывает пример выполнения контактодержателя 8 контактной части согласно изобретению, которая содержит участок стенки 9, а также стенку основания 10. В стенке основания 10 можно видеть крепежный участок 11, который может соединяться на крепежной выемке 12 с не показанным на чертеже токоведущим контактным болтом. Как в контактном диске 1, в участке стенки 9 предусмотрены прорези 2, которые имеют края с кромками 3. Края прорезей 2 в своих конечных областях или, другими словами, на концах прорезей 4 выполнены закругленными, причем концы прорезей 6 имеют форму отверстия, диаметр которого в основном соответствует диаметру прорези 2. В отличие от этого, край конца прорези 7 сформован прямоугольным.

Стенка основания 10 в показанном примере выполнения не имеет никаких прорезей 2.

Обычно контактодержатель изготавливают из хорошо электропроводящего материала, например меди. Контактный диск 1 предпочтительным образом состоит из сплава меди и хрома.

Контактная часть предназначена для использования в контактной системе для прерывания тока в распределительной сети с рабочим напряжением до 27 кВ и имеет контактодержатель с полым цилиндрическим участком стенки, а также стенку основания и лежащий в продольном направлении противоположно стенке основания контактный диск. Для создания магнитного поля предусмотрены прорези, которые имеют закругленные кромки радиусом, выбранным в зависимости от напряжения U распределительной сети в кВ соответствии с соотношением: R≥2·10^-4U²+8,5·10^-3U+0,34, где R имеет размерность в миллиметрах. Это позволяет предотвратить появление локальных пиков напряжения на краях прорези и обеспечить особо высокую диэлектрическую прочность. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Контактная часть контактной системы для прерывания тока в распределительной сети с контактодержателем (8), который имеет полый цилиндрический участок стенки (9), а также стенку основания (10), и с лежащим в продольном направлении против стенки основания (10) контактным диском (1), причем предусмотрены прорези (2) для создания магнитного поля, в которой края прорезей (2) имеют закругленные кромки (3) с определенным радиусом R, который установлен в зависимости от напряжения U распределительной сети согласно правилу расчета: R≥2·10^-4U²+8,5·10^-3U+0,34,

причем U имеет размерность в киловольтах, а R имеет размерность в миллиметрах.