МОДУЛЬ НИЗКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ИЛИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК H01H39/00 

Настоящее изобретение относится к модулю низкого, среднего или высокого напряжения, имеющему, по меньшей мере, одно закорачивающее устройство, в котором подвижный контакт может быть замкнут на неподвижном контакте.

Подобные модули используются в качестве системы защиты от дуги, аналогичной системе, описанной в ЕР 1535295 В1. В этом документе описывается прерыватель дуги, расположенный и работающий в вакууме. Специальный вариант выполнения состоит в том, что в модуле предусмотрены вакуумный прерыватель дуги, имеющий вакуумную камеру в сборе, и смежная камера давления в сборе. Первый проводник находится в вакуумной камере, входящей в состав вакуумной камеры в сборе, а второй проводник, который является частью камеры давления в сборе, расположен снаружи вакуумной камеры. Два проводника электрически соединены с помощью цилиндрического модуля. Цилиндрический модуль включает в себя проводящую трубку. Цилиндрический модуль помещен с возможностью скольжения в камеру давления, входящую в состав камеры давления в сборе. Трубка имеет внутреннюю часть в вакуумной атмосфере и наружную часть для создания соединения внутри участка давления. Когда давление в камере давления быстро увеличивается с помощью устройства образования газа (например, с помощью газового микрогенератора), цилиндрический модуль перемещается во второе положение, где трубка контактирует со вторым проводником и продолжается за камеру давления в сборе для контакта с первым проводником. Для доступа к первому проводнику трубка прокалывает уплотнение, которое составляет единое целое с вакуумной камерой в сборе, в данном случае, крышка вакуумного устройства.

Другими словами, предусмотрены только одна вакуумная камера и одна камера давления. В последней камере образуется газ за счет возбуждения газового разряда, который перемещает поршень или нечто подобное. Недостаток этой конструкции состоит в том, что камера высокого давления и вакуумная камера, находящиеся в непосредственной близости друг от друга, разделены только мембраной, так что во время активного перемещения подвижного контакта по траектории перемещения вакуум будет нарушаться. Для получения устойчивой диэлектрической характеристики устройства мембрана должна увеличить диэлектрическую жесткость посредством создания по меньшей мере двух отдельных вакуумных зон. Это ведет к созданию системы с двойным зазором (или с множеством зазоров) с хорошо известной характеристикой.

Таким образом, задача изобретения состоит в том, чтобы не допустить возникновение очень редких случаев выхода из строя, препятствуя возникновению дуги во время эксплуатации.

Указанная задача изобретения решается с помощью характеристик по п.1.

Другие варианты выполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Указанная задача также решается посредством использования по пп.2-12 формулы изобретения.

Основной отличительной характеристикой настоящего изобретения является то, что вдоль траектории перемещения подвижного контакта расположены по меньшей мере две отдельные вакуумные зоны или вакуумных объема. За счет этой характеристики по меньшей мере две вакуумные зоны или два вакуумных объема расположены вдоль траектории перемещения, так что в любом случае будет обеспечиваться своего рода резервирование для предотвращения выхода из строя в течение срока службы при номинальном напряжении. За счет последовательного расположения по меньшей мере двух отдельных вакуумных зон вакуум будет поддерживаться даже в момент возбуждения газового генератора.

По другому варианту выполнения вакуумные зоны разделены физическим разделяющим элементом, через который перемещается подвижный контакт во время перемещения с целью закорачивания.

Кроме того, физический разделяющий элемент представляет собой мембрану, которая может быть выполнена из металла, стекла, керамики или пластика. Эта мембрана физически закрыта и не имеет отверстий за исключением предварительно выполненного первого ослабленного разрушаемого контура или точки, являющейся частью другого варианта выполнения. Физически она действительно разделяет вакуумные зоны друг от друга, так что имеет место резервирование вакуума вдоль траектории перемещения подвижного контакта. Технически обеспечивается, что в течение срока службы устройства не происходит никаких поломок при номинальном напряжении.

Часть другого варианта выполнения состоит в том, что вакуумные зоны расположены последовательно вдоль траектории перемещения с целью выдерживания высокого напряжения. Альтернативой или иногда и дополнительной характеристикой может быть параллельное расположение вакуумных зон вдоль траектории перемещения для обеспечения высокой емкости по току. Эта характеристика может быть получена по двум дополнительным альтернативным вариантам. Первый вариант состоит в том, чтобы расположить две параллельные пары контактов в одной вакуумной камере в сборе, или, что является вторым альтернативным вариантом, расположить две параллельные вакуумные камеры в сборе в такой конструкции внутри каждой. В обоих случаях может быть получена высокая емкость по току готового модуля для использования в случае сильного тока.

Другой вариант выполнения заключается в разделении готовой конструкции на три зоны, которые расположены последовательно. Первая верхняя зона является своего рода поршнем со штоком, которые одновременно обеспечивают перемещение подвижного контакта. Поршень имеет окружающее уплотнение типа свернутой металлической фольги, которая также обеспечивает контакт между частью стенки верхней металлической камеры, электрически соединенной с наружным контактом. Таким образом, поршень будет перемещаться за счет возбуждения движущего разряда на стороне поршня, который создает высокое давление газа для перемещения Верхняя сторона цилиндра, в котором перемещается конструкция поршень - контакт, не находится под давлением, поскольку она уплотнена окружающим уплотнением поршня у верхнего пространства цилиндра, которое находится под давлением после возбуждения устройства получения газа.

Затем шток движется вниз и прорезает предварительно выполненный ослабленный разрушаемый контур сначала в первой вакуумной зоне и затем второй вакуумной зоне, расположенной рядом с ответной частью, т.е. неподвижным контактом.

Вдоль каждого положения по траектории перемещения будет поддерживаться вакуум в области движущегося контакта.

Использование такого модуля является предпочтительным в случае применения переключающего устройства. Другим предпочтительным использованием является применение в соединительной электрической системе, например устройстве закорачивания в промежуточном соединителе или кабельном соединителе. Это преимущество обеспечивается за счет компактной конструкции, в которой может быть реализовано изобретение.

Другой вариант выполнения отличается тем, что контактные части (вилка и втулка) расположены в устройстве в вакуумной атмосфере.

Кроме того, при использовании более двух мембран материал каждой мембраны может быть различным.

Другой вариант изобретения отличается тем, что одна или несколько вакуумных зон могут быть соединены с помощью отверстия в пластине мембраны. При наличии перфорированного разделения мембраны это приводит к такому же результату.

Кроме того, предпочтительно является параллельное расположение двух или более устройств с целью удовлетворения требований к большому току короткого замыкания.

Другой вариант изобретения отличается тем, что модуль имеет два или более готовых устройства, которые могут быть расположены параллельно с целью удовлетворения требований к высокому напряжению при использовании того же устройства.

В случае двух или более готовых устройств, расположенных последовательно с первым устройством при потенциале земли, они будут возбуждаться с помощью импульса тока, и следующее устройство будет возбуждаться вдоль траектории перемещения за счет механического возбуждения второго газового микрогенетратора.

Другое предпочтительное использование обеспечивается в трансформаторах в качестве закорачивающего устройства.

Вариант выполнения изобретения показан на чертеже.

На чертеже показана в продольном разрезе вакуумная камера варианта выполнения конструкции. Внутри металлического цилиндра 40 помещен поршень 30 со свернутой металлической фольгой 20, которая создает электрический контакт между подвижным поршнем 30 и цилиндром 40, а также своего рода уплотнение между поршнем и внутренней стенкой цилиндра. На область цилиндра 40 у поршня будет воздействовать генератор 10 движущего разряда. Фольга 20 будет иметь двойную функцию. Первая из них состоит в том, чтобы уплотнять часть камеры давления цилиндра 40 у поршня 30 относительно первой вакуумной зоны 60 при перемещении поршня 30.

Поршень непосредственно соединен с коническим подвижным контактом 50. При возбуждении движущего разряда поршень будет перемещаться через первую крышку 40а, в которой предварительно выполнен первый ослабленный разрушаемый контур. При дальнейшем перемещении конический подвижный контакт 50 будет прорезать мембрану 70, в которой выполнен ослабленный разрушаемый участок, расположенный в центре мембраны 70.

Мембрана 70 отделяет друг от друга две вакуумные зоны 60 и 100 до тех пор, пока она не будет разрушена. При дальнейшем перемещении конический контакт будет входить в сопрягаемое коническое отверстие в неподвижном контакте и обеспечивать замкнутый закорачивающий контакт. Подвижный контакт 50 создает электрическое соединение с ответной частью с помощью сложенной уплотняющей фольги 20 в металлическом поршне 30 и с помощью металлического цилиндра, который имеет наружное соединение с другим электрическим контактом.

Таким образом, в каждом положении вдоль траектории перемещения подвижного контакта обеспечивается разделение между «камерой давления», в которой будет иметь место возбуждение газового разряда, и первой, а во время дальнейшего перемещения также и второй (или более чем двумя) вакуумными камерами.

Это является существенным конструкционным отличием по сравнению с существующим уровнем техники. Функциональное отличие обеспечивает описанные преимущества.

Изобретение относится к модулю низкого, среднего или высокого напряжения, содержащему по меньшей мере одно закорачивающее устройство, в котором подвижный контакт может быть замкнут на неподвижном контакте. Вдоль траектории перемещения подвижного контакта (50) размещено по меньшей мере две отдельные вакуумные зоны или вакуумных объема (60, 100). Технический результат - предотвращение пробоя при номинальном напряжении. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Модуль низкого, среднего или высокого напряжения, содержащий по меньшей мере одно закорачивающее устройство, в котором подвижный контакт выполнен с возможностью замыкания на неподвижном контакте, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере две отдельные вакуумные зоны или объемы (60, 100) вдоль траектории перемещения подвижного контакта (50).

2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что вакуумные зоны или объемы (60, 100) разделены разделяющим элементом (70), причем разделяющий элемент выполнен с возможностью прохода через него подвижного контакта (50) при перемещении подвижного контакта.

3. Модуль по п.2, отличающийся тем, что разделяющий элемент (70) представляет собой мембрану.

4. Модуль по п.3, отличающийся тем, что мембрана (70) выполнена из металла, стекла, керамики или пластика.

5. Модуль по п.3, отличающийся тем, что мембрана (70) или каждая мембрана выполнена с предварительно ослабленным разрушаемым контуром или зоной (С).

6. Модуль по п.1, отличающийся тем, что вакуумные зоны расположены последовательно вдоль траектории перемещения с тем, чтобы обеспечить выдерживание высокого напряжения.

7. Модуль по п.1, отличающийся тем, что вакуумные зоны (60, 100) расположены параллельно вдоль траектории перемещения для обеспечения высокой емкости по току.

8. Модуль по п.1, отличающийся тем, что в нем последовательно расположены три зоны.