КОММУТАЦИОННЫЙ КОНТАКТ ДЛЯ ВАКУУМНЫХ РАЗРЯДНИКОВ Российский патент 2008 года по МПК H01T1/00 H01H33/664 

Изобретение относится к коммутационному контакту для вакуумных разрядников согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Из уровня техники известны коммутационные контакты для вакуумных разрядников, которые состоят из держателя коммутационного контакта и контактной платы, причем держатель коммутационного контакта содержит катушечный сегмент для создания магнитного поля, который образован с помощью прорезей бокового обрамления горшкообразного контактодержателя. В частности, в ЕР 0104384 В1 и ЕР 0155376 В1 описаны подобные контактные устройства. В зависимости от взаимной ориентации обоих коммутационных контактов создается или радиальное или аксиальное магнитное поле, причем на практике имеют значение для высоких напряжений, в частности, такие устройства с аксиальным магнитным полем. Для аксиального магнитного поля прорези контактодержателя в обоих контактах ориентированы в одинаковом направлении.

Специально AMF(Axial Magnetic Field)-контакты (контакты типа аксиального магнитного поля) в области средних и высоких напряжений при обычных формах контактов имеют после процессов выключения токов короткого замыкания выраженные расширения прорезных катушечных сегментов в радиальном направлении, за счет чего на краях этих катушечных сегментов появляются повышенные электрические поля, что соответственно заметно ухудшает диэлектрические свойства разрядника.

Для обеспечения стабильности контактного устройства также при высоких токах и напряжениях в уровне техники уже имеются также опорные тела из высокожаропрочных сталей. Эти опорные тела, однако, всегда расположены внутри контактного горшка. Из DE 9305125 U1 уже известен такой контакт вакуумного выключателя, в котором для последней цели применяют внешнюю манжету. Целью при этом является, однако, точно также повышение стабильности контакта. Далее в DE 3302939 А1 описана камера вакуумного выключателя с контактами, в случае которого в контакте центрально расположено устройство с катушечными сегментами и поэтому кольцевой зазор с, по крайней мере, частично проходящей перемычкой. Также и это устройство служит исключительно для повышения стабильности.

Задачей изобретения в противоположность этому является создание коммутационных контактов с повышенной мощностью.

Задача решается согласно изобретению признаками пункта 1 формулы изобретения. Дальнейшие формы развития указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствующем изобретению коммутационном контакте внешний диаметр прорезной стенки горшка является меньшим, чем диаметр находящейся на ней контактной платы. Кроме того, снаружи имеется кольцеобразное опорное тело, то есть внешнее опорное тело, которое введено между контактной платой и основанием контактодержателя, то есть дна горшка, и охватывает контактодержатель, по крайней мере, в прорезной области. Между внешним опорным телом и прорезной стенкой горшка при этом находится свободный зазор, который при соответствующем назначению применении в вакуумном разряднике образует вакуумный зазор.

Изобретением создан улучшенный коммутационный контакт, который, в частности, находит применение в вакуумных разрядниках с аксиальным магнитным полем, причем появляющиеся на краях прорезей повышенные напряженности поля сводятся к минимуму. Из уровня техники не известно никакого подходящего решения для проблемы мешающих электрических полей. Если охватывать катушечное тело посредством проходящей снаружи в качестве манжеты стальной ленты согласно DE 9305125 U1 с только средней проводимостью, то в обычных до сих пор способах изготовления получается ухудшение коммутационной способности типичным образом на приблизительно 30%, что приводит к значительному увеличению и тем самым удорожению вакуумных разрядников. Причина этого ухудшения коммутационной способности лежит в вызываемом стальной лентой частичном коротком замыкании между двумя разделенными прорезью катушечными элементами, причем короткое замыкание вызывается возникающим в процессе пайки посредством втекающего хорошо проводящего припоя плотным электрическим контактом между стальной лентой и катушечными элементами или соответственно между двумя соседними катушечными элементами.

Соответствующий изобретению AMF-контакт с внешним опорным телом изготавливают так, что при изготовлении между внешним опорным телом и катушечным телом соблюдается расстояние, типично равное 1 миллиметру, а внешнее опорное тело спаивается с контактной системой только в его верхней и нижней краевых областях. При такой ширине зазора прямое шунтирование зазора втекающим припоем исключается. Если тем не менее катушечное тело в режиме коммутации при отключениях короткого замыкания расширяется, то между двумя катушечными элементами образуется разве что электрическое соединение с только незначительной пропускной способностью и сравнительно высоким сопротивлением так, что сам контакт претерпевает только незначительное уменьшение коммутационной способности вследствие электрического параллельного шунтирования через внешнее опорное тело. Если выбирают внешнее опорное тело из электрически непроводящего материала, например из керамики, или снабжают металлическое внешнее опорное тело на его внутренней стороне слоем керамического материала, то электрическое параллельное шунтирование при расширении опорного тела полностью отпадает и коммутационная способность при этом не уменьшается.

Могут быть применены также обычные конструкции и габариты контактов, причем для повышения коммутационной способности вследствие настоящего изобретения являются возможными даже большие углы прорезей катушечного тела, так как внешнее опорное тело действует на всю контактную систему стабилизирующим образом. За счет этого при одинаковых габаритах могут достигаться сравнительно большие отключающие способности, чем по уровню техники.

Дальнейшие подробности и преимущества изобретения получаются из последующего описания фигур, а также примеров выполнения на основе чертежей в связи с пунктами формулы изобретения. При этом показывают

Фигура 1 в перспективном представлении пару контактов типа AMF согласно уровню техники и

Фигура 2 сечение через соответствующий изобретению контакт с внешним опорным телом.

На Фигуре 1 представлено устройство пары контактов 1 согласно уровня техники, которое состоит из двух идентичных контактов 10, 10′. Контакты 10, 10′ содержат соответственно контактный болт 11, 11′, контактодержатель 12, 12′ и контактную плату 15, 15′.

На Фигуре 1 контактодержатель 12, 12′ выполнен горшкообразным и имеет на своей кольцеобразной части, которую обозначают в качестве стенки горшка 13, 13′, прямые или изогнутые, азимутально наклоненные прорези 14, 14′. Прорези 14, 14′ проходят на боковой поверхности стенки горшка 13, 13′ от основания, то есть дна горшка, до свободного конца стенки горшка 13, 13′. На свободном конце стенки горшка 13, 13′ они входят в прорези 16, 16′ опирающейся на контактодержателе 12, 12′ контактной платы 15, 15′. Прорези 16, 16′ направлены часто радиально, однако, могут также заключать с радиусом угол, отличный от нуля.

Подобное устройство известно из уровня техники, для чего делается ссылка на цитированный во введении уровень техники. За счет азимутальных прорезей 14, 14′ в контактодержателе 12, 12′ образуются катушечные сегменты, в которых протекает коммутируемый ток. Посредством коммутируемого тока создается магнитное поле, которое в случае показанного на Фигуре 1 ориентирования прорезей 14, 14′ направлено в том же направлении аксиально к контактному устройству и вызывает при открывании контактов 10, 10′ диффузную электрическую дугу, которая помечена на Фигуре символом L_B.

Если прорези 14, 14′ - в отличие от Фигуры 1 - в обоих контактах 10, 10′ проходят в противоположном направлении относительно друг друга, то получается радиальное магнитное поле между контактами 10, 10′, в результате чего в этом случае сжатая электрическая дуга приводится в движение на контактной плате 15, 15′ наружу. Для этого прорези в контактной плате можно, при необходимости, выполнять спиралевидными.

В случае показанного на Фигуре 1 устройства прорезные катушечные сегменты лежат во внешей области свободно и могут расширяться после коммутационных операций. За счет этого на краях прорезей возникает повышенное внешнее электрическое поле, которое может приводить к коммутационным отказам, в частности при применении контактного устройства в области высокого напряжения.

На Фигуре 2 коммутационный контакт согласно Фигуры 1 модифицирован согласно изобретению. Равным образом имеются коммутационный болт 21, контактодержатель 22 с кольцеобразной деталью 23 в качестве стенки горшка и азимутальные прорези 24, а также контактная плата 25 с прорезями. Стенка горшка 23 с катушечными сегментами выполнена на Фигуре 2, однако, смещенной внутрь. Тем самым стенкой горшка с диаметром D_S вместе с основанием 22а контактодержателя 22 и контактной платой 25 с соответствующим диаметром D_K образуется выемка. В выемку введено кольцеобразно проходящее внешнее опорное тело 20, которое окружает, по крайней мере, катушечную часть стенки горшка 23.

Внешнее опорное тело 20 выполнено из стали или из другого подобного материала с низкой электропроводностью. Опорное тело 20 может быть выполнено также из электрически непроводящего материала, например из керамики. Возможно также покрывать металлическое кольцо на его внутренней стороне слоем керамического материала.

Внешнее опорное тело 20 должно впаиваться в выемку. При этом припой может проникать в прорези 24 и тем самым вызывать короткое замыкание или частичное короткое замыкание, что приводит к уменьшению магнитного поля и тем самым к ухудшению коммутационных свойств контакта.

Согласно Фигуре 2 предусмотрено выполнять внешнее опорное тело 20 тонким и вводить в выемку так, что между стенкой контактодержателя 22 с катушечными сегментами и опорным телом 20 остается окружное полое пространство 30, которое при соответствующем назначению применении контактного устройства в вакуумном разряднике реализует "вакуумный зазор".

Посредством вакуумного зазора 30 между внешним опорным телом 20 и катушечным сегментом избегают, чтобы в процессе пайки в азимутальные прорези 24 или соответственно между соседними прорезями 24 и внешним опорным телом 20 мог проникать припой. Тем самым достигается механически прочное соединение между внешним опорным телом 20 и другими контактными деталями, без возможности появления в катушечных сегментах или между катушечными сегментами и внешним опорным телом хорошо проводящих коротких замыканий или частичных коротких замыканий.

Коммутационный контакт для вакуумных разрядников с радиальным или аксиальным магнитным полем содержит контактную плату и горшкообразный контактодержатель с катушкой для создания магнитного поля, которая образована азимутальными прорезями стенки горшкообразного контактодержателя. Внешний диаметр прорезной стенки горшка является меньшим, чем диаметр находящейся на ней контактной платы. Между контактной платой и основанием контактодержателя введено кольцеобразное опорное тело, которое охватывает контактодержатель, по крайней мере, в прорезной области. Между внешним опорным телом и прорезной стенкой горшка расположен "вакуумный" зазор. Технический результат - повышение мощности контакта.7 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Коммутационный контакт для вакуумных разрядников с радиальным или аксиальным магнитным полем, с контактодержателем и контактной платой, причем контактодержатель имеет катушку для создания магнитного поля, которая образована азимутальными прорезями стенки горшкообразного контактодержателя, для чего внешний диаметр (D_S) прорезной стенки горшка (23) является меньшим, чем диаметр (D_K) находящейся на ней контактной платы (25), причем имеется кольцеобразное опорное тело (20), которое введено между контактной платой (25) и основанием контактодержателя (22) и охватывает контактодержатель (22) по крайней мере в прорезной области, и причем между внутренней стенкой опорного тела (20) и прорезной стенкой горшка (23) имеется свободный зазор (30).2. Коммутационный контакт по п. 1, отличающийся тем, что зазор (30) является меньшим 3 мм, в частности имеет порядок величины 1 мм.3. Коммутационный контакт по п. 1, отличающийся тем, что кольцеобразное опорное тело (20) обладает заметно более низкой электрической электропроводностью, чем контактодержатель (22) с катушечным элементом.4. Коммутационный контакт по п. 3, отличающийся тем, что кольцеобразное опорное тело (20) выполнено из материала на основе железа.5. Коммутационный контакт по п. 3, отличающийся тем, что кольцеобразное опорное тело (20) по крайней мере на своей внутренней стороне выполнено из электрически непроводящего материала.6. Коммутационный контакт по п. 5, отличающийся тем, что электрически непроводящий материал является керамикой.7. Коммутационный контакт по п. 1, отличающийся тем, что кольцеобразное опорное тело (20) спаяно с контактодержателем (22) или, соответственно, с контактной платой (25) только в своей верхней и нижней краевой области.8. Коммутационный контакт по п. 1, отличающийся тем, что кольцеобразное опорное тело (20) имеет тот же самый внешний диаметр (D_K), как и контактная плата (25).