ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА И АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, ОБОРУДОВАННЫЙ ЭТОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРОЙ Российский патент 2012 года по МПК H01H9/34 H01H9/44 

Область техники

Настоящее изобретение относится к распределительным устройствам, и в частности, к устройствам, прерывающим постоянный ток, в особенности низкоинтенсивные токи, т.е. токи величиной от 05 до 150А.

Изобретение относится, в частности, к дугогасительной камере для автоматического выключателя, содержащей камеру гашения дуги, сформированную пакетом деионизирующих пластин, и камеру формирования дуги, ограниченную первым и вторым фланцами, причем дугогасительная камера имеет постоянные магниты, расположенные позади по меньшей мере первого фланца.

Изобретение также относится к автоматическому выключателю, содержащему размыкаемые контакты и дугогасительную камеру, которая гасит электрическую дугу, образующуюся при размыкании упомянутых контактов.

Предшествующий уровень техники

Камера формирования дуги дугогасительной камеры по существу расположена между зоной контакта и дугогасительной камерой. В зоне контакта формирование дуги инициируется размыканием упомянутых контактов. Обычно один контакт выполнен подвижным, и другой контакт установлен неподвижно. Зона контакта по существу содержит средство для подхватывания дуги, в большинстве случаев, электроды или роговые разрядники, которые обеспечивают отделение дуги от контактов и ее удаление в дугогасительную камеру. Дуга, как правило, движется в пространстве, ограниченном двумя фланцами, выполненными из электроизолирующего материала, между зоной контакта к деионизирующим пластинам дугогасительной камеры.

Когда прерывание обеспечивается сильным переменным или постоянным током, т.е. током, значение которого более около 150А, то электромагнитная сила, индуцируемая током в одном из проводников, соединенных с контактами, по существу достаточна для продвижения дуги и ее быстрого удаления к деионизирующим пластинам дугогасительной камеры.

Но если прерывание обеспечивается несильным постоянным током, то электромагнитная сила может оказаться недостаточной для надлежащего продвижения дуги и ее удаления к деионизирующим пластинам.

В патентной заявке FR 2622736 раскрыт автоматический выключатель с дугогасительной камерой, содержащей постоянные магниты, расположенные между одним из фланцев камеры формирования дуги и прилегающей стенкой корпуса автоматического выключателя. Постоянный магнит обеспечивает продвижение электрической дуги, формируемой при прерывании несильного постоянного тока.

Один из недостатков дугогасительной камеры заключается в том, что магнитное поле постоянного магнита иногда недостаточно для надлежащего продвижения и удаления электрической дуги в дугогасительную камеру. Кроме этого, магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом, может притягивать дугу к фланцу вблизи этого магнита и предотвращать ее продвижение и удаление в дугогасительную камеру.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков дугогасительных камер известного уровня техники посредством использования помощи дугогасительной камеры для автоматического выключателя, содержащего камеру гашения дуги, сформированную пакетом деионизирующих пластин, и камеру формирования дуги, ограниченной первым и вторым фланцами, расположенными по существу на одинаковом расстоянии от продольной средней плоскости, причем дугогасительная камера имеет постоянные магниты, по меньшей мере частично расположенные позади первого фланца, а камера формирования дуги содержит первую секцию повышенной индукции и отклоняющую секцию между секцией повышенной индукции и камерой гашения дуги.

В дугогасительной камере согласно изобретению

секция повышенной индукции содержит первую часть постоянных магнитов, создающих магнитное поле в продольной средней плоскости упомянутой секции, обеспечивая возможность продвижения электрической дуги, причем первая часть постоянных магнитов содержит две намагниченные части позади каждого фланца;

отклоняющая секция содержит вторую часть постоянных магнитов, создающих по существу более слабое магнитное поле в продольной средней плоскости упомянутой секции по сравнению с полем, создаваемым первой частью постоянных магнитов, и обеспечивает возможность отклонения электрической дуги от продольной средней плоскости.

Первый и второй фланцы предпочтительно расположены по существу на одинаковом расстоянии от продольной средней плоскости. Две намагниченные части первой части постоянных магнитов предпочтительно создают магнитные поля по существу одинаковой напряженности. Две намагниченные части первой части постоянных магнитов предпочтительно расположены симметрично по отношению к продольной средней плоскости камеры формирования дуги.

Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере одна часть второй части постоянных магнитов расположена позади первого фланца, в результате чего магнитное поле, создаваемое этой частью, превышает поле, создаваемое другой частью второй части постоянных магнитов. Вся вторая часть постоянных магнитов предпочтительно расположена позади первого фланца.

Деионизирующие пластины предпочтительно имеют переднюю кромку с центральной выемкой и по меньшей мере с одной боковой частью, обращенной к отклоняющей секции, при этом электрическая дуга в отклоняющей секции направлена к упомянутой боковой части. Расстояние между второй частью постоянных магнитов и боковой частью задней кромки деионизирующих пластин предпочтительно меньше 1 мм.

Согласно варианту осуществления изобретения первый фланец выполнен из керамического материала. Второй фланец предпочтительно выполнен из органического материала, выделяющего газ.

Изобретение также относится к автоматическому выключателю, содержащему размыкаемые контакты и дугогасительную камеру для гашения электрической дуги, формируемой при размыкании упомянутых контактов, причем дугогасительная камера является камерой, охарактеризованной выше.

Краткое описание чертежей

Преимущества и признаки настоящего изобретения поясняются в приведенном ниже описании предпочтительного варианта осуществления изобретения, которые приводятся только в качестве неограничивающих примеров и представлены на прилагаемых чертежах.

Фиг. 1 изображает часть полюсного блока автоматического выключателя с дугогасительной камерой согласно изобретению.

Фиг. 2 - часть полюсного блока автоматического выключателя (поперечное сечение), выполненного по продольной оси А-А' в продольной средней плоскости согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения

Полюсный блок (Фиг. 1 и 2) автоматического выключателя содержит подвижный контакт 1 и неподвижный контакт 2, причем каждый контакт соединен проводником с соединительным выводом автоматического выключателя. Команда на размыкание подвижного контакта может поступить от исполнительного механизма при помощи рукоятки или расцепляющего средства (не показаны). Расцепляющие средства содержат электромагнитный расцепитель и тепловой расцепитель для автоматического размыкания подвижного контакта 1 в случае перегрузки или короткого замыкания.

Элементы автоматического выключателя, такие как размыкаемые контакты, исполнительный механизм и расцепляющее средство размещены в корпусе 3, сформованном из изолирующего материала. Как показано на Фиг. 2, корпус 3 также содержит дугогасительную камеру 4, которая гасит электрическую дугу, формируемую между размыкаемыми контактами во время размыкания.

Дугогасительная камера 4 содержит камеру 11 формирования дуги, которая ограничена первым фланцем 12 и вторым фланцем 13, причем фланцы по существу параллельны. Фланцы 12 и 13 расположены на одинаковом расстоянии от продольной средней плоскости 10, по которой проходит продольная ось А-А'. Один из выводов полюсного блока автоматического выключателя электрически соединен с неподвижным контактом 2 и проходит от электрода или рогового разрядника 14, который проходит в верхней части камеры формирования дуги. Еще один вывод полюсного блока автоматического выключателя, электрически соединенный с подвижным контактом 1, соединен с другим электродом или роговым разрядником 15, который проходит в нижней части камеры формирования дуги. Электроды или роговые разрядники 14 и 15 расположены с возможностью подхватывания дуги, создаваемой между контактами 1 и 2, когда они размыкаются. Электрическая дуга, сформированная между двумя контактами, подхватывается электродами для ее перемещения и удаления в камеру 21 гашения дуги дугогасительной камеры.

Следует отметить, что размыкаемые контакты 1 и 2 и электрод 14 показаны пунктирными линиями, т.к. они расположены за вторым фланцем 13. Эти контакты 1 и 2 расположены в продольной средней плоскости 10 на равном расстоянии от первого и второго фланцев. Расстояние между подвижным контактом 1 и электродом 15 в нижней части камеры формирования дуги обычно равно 4 - 8 мм. Это расстояние обеспечивает хорошие показатели для прерывания сильных токов.

В описываемом примере камера 21 гашения дуги сформирована пакетом деионизирующих пластин 22, которые, как правило, являются металлическими пластинами. Деионизирующие пластины 22 имеют переднюю кромку, по которой электрическая дуга поступает в камеру гашения дуги. Передняя кромка деионизирующих пластин содержит, как правило, центральную выемку 23.

При прерывании сильного тока магнитная индукция, создаваемая током в электродах 14 и 15, обычно достаточна для того, чтобы удалить дугу в камеру 21 гашения дуги.

При прерывании несильного тока магнитная индукция, создаваемая током в электродах 14 и 15, недостаточна, чтобы удалить дугу в камеру 21 гашения дуги и поэтому применение магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом, становится обязательным.

В соответствии с первым признаком изобретения камера формирования дуги содержит секцию 31 повышенной индукции, в которой дуга перемещается в камеру 21 гашения дуги под действием магнитного поля, создаваемого первой частью постоянных магнитов. Магнитное поле в продольной средней плоскости камеры формирования дуги, создаваемое первой частью постоянных магнитов в секции повышенной индукции, превышает магнитное поле, создаваемое другой частью постоянных магнитов в остальной части камеры формирования дуги. Эта конфигурация улучшает продвижение электрической дуги и заставляет дугу покинуть размыкаемые контакты. Переключение основания дуги между подвижным контактом и электродом 15 в основном обеспечивается посредством первой части постоянных магнитов в секции повышенной индукции камеры формирования дуги.

На Фиг. 2 перемещение электрической дуги представлено точками в разные моменты. В секции повышенной индукции электрическая дуга представлена точками 41 и 42.

В описываемом варианте осуществления первая часть постоянных магнитов содержит не только первую намагниченную часть 32, но также и вторую намагниченную часть 33. Намагниченные части 32 и 33 расположены позади каждого из фланцев 12 и 13. Магнитной частью первой части постоянных магнитов является часть, определяемая по отношению к упомянутой первой части постоянных магнитов, т.е. по отношению к части постоянных магнитов в секции повышенной индукции. Вторая намагниченная часть 33 первой части постоянных магнитов создает магнитное поле, которое суммируется с полем, создаваемым первой намагниченной частью 32. Благодаря этому значительно повышается магнитная сила, индуцируемая первой частью постоянных магнитов на электрической дуге. Поэтому вторая намагниченная часть 33 первой части постоянных магнитов позволяет осуществлять переключение основания электрической дуги между подвижным контактом 1 и электродом 15 и обеспечивает возможность удаления электрической дуги в камеру гашения дуги. Фактор расстояния D между подвижным контактом 1 и электродом 15 компенсируется наличием второй намагниченной части 33.

В описываемом варианте осуществления, представленном на Фиг. 1 и 2, первая и вторая намагниченные части 32 и 33 первой части постоянных магнитов создают магнитные поля по существу равной напряженности. Магнитная сила, перемещающая электрическую дугу в направлении камеры 21 гашения дуги, тем самым удваивается, что позволяет продвигать дугу быстрее к камере гашения дуги.

В варианте осуществления на Фиг. 1 и 2 первая и вторая намагниченные части 32 и 33 первой части постоянных магнитов расположены симметрично по отношению к продольной средней плоскости 10 камеры формирования дуги. Это обстоятельство тоже улучшает упоминаемые выше свойства, т.е. более эффективное продвижение электрической дуги в камеру гашения дуги.

Согласно второму признаку изобретения камера 11 формирования дуги содержит отклоняющую секцию 51, в которой электрическая дуга отклоняется по отношению к продольной средней плоскости 10 камеры формирования дуги к первому фланцу 12 магнитным полем, создаваемым второй частью постоянных магнитов. При этом магнитное поле, создаваемое второй частью постоянных магнитов, существенно слабее, чем поле, создаваемое первой частью постоянных магнитов. Так как магнитное поле в продольной средней плоскости 10, создаваемое второй частью постоянных магнитов, слабее поля первой части постоянных магнитов и несимметрично по отношению к продольной средней плоскости, электрическая дуга отклоняется от своей траектории. Отклоняющая составляющая электрической дуги в основном обеспечивается второй частью постоянных магнитов в отклоняющей секции 51.

В этом варианте осуществления (Фиг. 1 и 2) вся вторая часть 52 постоянных магнитов расположена позади первого фланца 12. В других вариантах осуществления (не показаны) только намагниченная часть второй части постоянных магнитов может быть расположена позади первого фланца и поэтому магнитное поле, создаваемое упомянутой намагниченной частью, превышает поле, создаваемое остальной намагниченной частью второй части постоянных магнитов, причем она расположена позади второго фланца 13. Намагниченная часть второй части постоянных магнитов является частью, определяемой по отношению к части постоянных магнитов в отклоняющей секции.

В отклоняющей секции 51 (Фиг. 2) точки 61, 62, 63, 64 и 65 представляют положения электрической дуги в отклоняющей секции в разные моменты. Эти точки движутся к первому фланцу 12, поскольку вторая часть 52 постоянных магнитов обеспечивает возможность отклонения электрической дуги. Таким образом, электрическая дуга движется к первому фланцу 12 и при этом сохраняет достаточную магнитную силу вдоль продольной оси А-А', чтобы не попасть на него и не остаться в контакте с ним.

Передняя кромка деионизирующих пластин имеет центральную выемку 23 и две боковые части 71 и 72, направленные к отклоняющей секции 51 камеры формирования дуги. Электрическая дуга направлена в отклоняющей секции к боковой части 71.

При прерывании сильного постоянного тока или переменного тока дуга обычно должна входить в камеру гашения дуги через центральную выемку. Это позволяет электрической дуге деионизироваться в середине камеры гашения дуги, чтобы рассеять максимальное количество энергии.

При прерывании несильного тока электрическая дуга обычно входит в дугогасительную камеру как можно быстрее, чтобы не остаться и рассеять энергию в камере формирования дуги, т.е. перед камерой гашения дуги. В случае прерывания несильного тока электрическую дугу можно погасить на боковой части 71 передней кромки камеры 21 гашения дуги в связи с небольшим количеством рассеиваемой энергии.

Расстояние между второй частью 52 постоянных магнитов и боковой частью 71 деионизирующих пластин предпочтительно менее 1 мм. Это расстояние достаточно небольшое, чтобы электрическая дуга не смогла погаснуть в камере формирования дуги.

Фланцы 12 и 13, ограничивающие камеру формирования дуги, обычно выполнены из электроизолирующего материала. Для получения хорошей коммутационной износостойкости с несильным постоянным током, с относительно длительными периодами прерывания по сравнению с переменным током фланцы можно сформировать из электроизолирующего материала, стойкого к эрозии, например из такого керамического материала, как стеатит. Для обеспечения хорошего прерывания сильного постоянного и переменного тока фланцы можно выполнить из выделяющего газ электроизолирующего материала, такого как нейлон, выделяющий газ.

Первый фланец 12 предпочтительно выполнен из керамического материала, а второй фланец 13 выполнен из органического материала, выделяющего газ. Газовыделяющий фланец увеличивает давление в зоне контакта, содействуя удалению электрической дуги из зоны контакта в камеру гашения дуги.

Дугогасительная камера содержит первый и второй постоянные магниты, расположенные соответственно позади каждого из фланцев 12 и 13. Магнит, расположенный позади первого фланца 12, проходит над секцией повышенной индукции и отклоняющей секции камеры формирования дуги, а магнит, расположенный позади второго фланца 13, проходит только над секцией повышенной индукции. В этом случае первая часть постоянных магнитов секции повышенной индукции по существу сформирована первым магнитом, т.е. намагниченной частью 32 и намагниченной частью второго магнита в секции повышенной индукции, т.е. намагниченной долей 33. Подобным же образом вторая часть постоянных магнитов отклоняющей секции по существу сформирована намагниченной частью второго магнита в отклоняющей секции, т.е. намагниченной долей 52.

Изобретение также обеспечивает дугогасительную камеру, содержащую два постоянных магнита, расположенных позади первого фланца соответственно в секции повышенной индукции и в отклоняющей секции, при этом магнит в секции повышенной индукции создает магнитное поле, существенно более напряженное, чем поле отклоняющей секции.

Изобретение также обеспечивает дугогасительную камеру, содержащую три постоянных магнита, причем первый и второй магниты расположены позади первого фланца соответственно в секции повышенной индукции и в отклоняющей секции, и третий магнит расположен позади второго фланца в секции повышенной индукции.

Изобретение предназначено для прерывания постоянного тока. Дугогасительная камера (4) содержит камеру (21) гашения дуги, сформированную пакетом деионизирующих пластин (22), и камеру (11) формирования дуги, ограниченной первым и вторым фланцами (12, 13), причем дугогасительная камера имеет постоянные магниты, по меньшей мере частично расположенные позади первого фланца (12). Камера (11) формирования дуги содержит секцию (31) повышенной индукции, в которой дуга продвигается к камере гашения дуги первой частью (32, 33) постоянных магнитов, и отклоняющую секцию (51), в которой дуга отклоняется к первому фланцу второй частью (52) постоянных магнитов, причем магнитное поле в продольной средней плоскости, создаваемое второй частью, существенно слабее поля, создаваемого первой частью. Раскрыт также автоматический выключатель, содержащий размыкаемые контакты (1, 2) и описываемую выше дугогасительную камеру (4). Технический результат - повышение надежности гашения дуги и прерывания тока. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Дугогасительная камера (4) для автоматического выключателя, содержащая камеру (21) гашения дуги, сформированную пакетом деионизирующих пластин (22), и камеру (11) формирования дуги, ограниченную первым и вторым фланцами (12, 13), находящимися на каждой стороне продольной средней плоскости (10) упомянутой камеры, причем дугогасительная камера содержит постоянные магниты, по меньшей мере частично расположенные позади первого фланца (12), отличающаяся тем, что камера формирования дуги содержит первую секцию (31) повышенной индукции и отклоняющую секцию (51) между секцией повышенной индукции и камерой (11) гашения дуги, при этом
секция (31) повышенной индукции содержит первую часть постоянных магнитов, создающих магнитное поле в продольной средней плоскости упомянутой секции, обеспечивая возможность продвижения электрической дуги, причем первая часть постоянных магнитов содержит две намагниченные части (32, 33), расположенные позади каждого из фланцев (12, 13),
отклоняющая секция (51) содержит вторую часть (52) постоянных магнитов, создающих существенно более слабое магнитное поле в продольной средней плоскости секции, чем поле, создаваемое первой частью постоянных магнитов, и обеспечивает возможность отклонения электрической дуги по отношению к продольной средней плоскости.

2. Дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй фланцы (12, 13) расположены, по существу, на равном расстоянии от продольной средней плоскости (10).

3. Дугогасительная камера по п.2, отличающаяся тем, что две намагниченные части (32, 33) первой части постоянных магнитов создают магнитные поля, по существу, одинаковой напряженности.

4. Дугогасительная камера по п.2 или 3, отличающаяся тем, что две намагниченные части (32, 33) первой части постоянных магнитов расположены симметрично по отношению к продольной средней плоскости (10) камеры формирования дуги.

5. Дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере доля второй части постоянных магнитов расположена позади первого фланца (12), при этом магнитное поле, создаваемое упомянутой намагниченной частью, превышает магнитное поле, создаваемое остальной намагниченной частью второй части постоянных магнитов.

6. Дугогасительная камера по п.5, отличающаяся тем, что вся вторая часть (52) постоянных магнитов расположена позади первого фланца (12).

7. Дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что деионизирующие пластины (22) имеют переднюю кромку с центральной выемкой (23) и по меньшей мере с одной боковой частью (71), направленной к отклоняющей секции (51), при этом электрическая дуга направлена в отклоняющей секции к упомянутой боковой части.

8. Дугогасительная камера по п.7, отличающаяся тем, что расстояние между второй частью постоянных магнитов и боковой частью (71) передней кромки деионизирующих пластин (22) меньше 1 мм.

9. Дугогасительная камера по п.1, отличающаяся тем, что первый фланец (12) выполнен из керамического материала.

10. Дугогасительная камера по п.9, отличающаяся тем, что второй фланец (13) выполнен из органического материала, выделяющего газ.

11. Автоматический выключатель, содержащий размыкаемые контакты (1, 2) и дугогасительную камеру (4) для гашения электрической дуги, формируемой при размыкании упомянутых контактов, отличающийся тем, что дугогасительная камера выполнена в соответствии с одним из пп.1-10.