Вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК H01H33/668 

I

Изобретение относится к вакуумным выключателям низкого напряжения, которые обычно используются в электрическом химико-технологическом оборудовании в качестве короткозамыкатс;лей для выборочного шунтирования отдельного последовательно соединенного электролитического элемента. Множество таких электролитических элементов подсоединяются последовательно к источнику питания установки постоянного тока, который обеспечивает ток в несколько тысяч ампер при общем напряжении питания около 400 В постоянного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока, содержащий кольцевой корпус из изоляционного материала, к торцам которого прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центральными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами t DОднако после включений короткозамыкателя материал контакта дает осадок кольцевого экрана дуги, в результате чего падает сопротивление вдоль

керамического изолирующего корпуса и при определенных условиях не исключена возможность пробоя вакуумного короткозамыкателя. Это модет привес-о ти к его повреждению .

Цель изобретения - повышение надежности работы короткозамыкателя с одновременным повышением его срока службы.

10

Поставленная цель достигается тем, что вакуумный короткозамыкатель электрических цепей постоянного тока, содержащий кольцевой корпус из изоля 5 ционного материала, к торцам которого прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центргшьными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами,

20 снабжен экраном, расположенным внутри корпуса между боковыми сторонами цилиндрических контактов и кольцевым корпусом, экран выполнен в виде двух усеченных конусов.разной высоты, расiS положенных концентрически так, что их стороны параллельны между србой и образуют острый угол с продольной осью короткозамыкателя, причем внутренний усеченный конус меньшим основанием

30 |соединен с одним из цилиндрических

контактов, являющимся анодом, а внешний усеченный конус большим основанием соединен с торцом кольцевого корпуса.

Короткозамыкатель может быть снабжен дискообразним кольцевг11м экраном, который расположен внутри корпуса между гофрированной диафрагмой и большим основанием внутреннего усеченного конуса, при этом в отверстии кольцевого экрана расположен цилиндри ческий контакт, являющийся катодом.

На фиг.1 и 2 изображены варианты выполнения короткозамыкателя, разрез.

Вакуумный Короткозамыкатель содержит кольцевой изолирующий корпус 1,; который изготавливается предпочтительно из керамики. Пара цилиндрических контактов 2 и 3 с токоподводами 4 и

5и пара гибких кольцевых гофрированных диафрагм б и 7 с кольцевым корпусом 1 образуют корпус короткозамыкателя. Внутрення поверхность соответствующей части диафрагмы 6 и 7 припаяна твердым припоем к соответствую- щим цилиндрическим контактам 2 и 3, которые проходят мерез диафрагмы. На каждой торцовой поверхности 8 и 9 кольцевого корпуса 1 предусматривается металлизированная поверхность, а внешняя поверхность частей диафрагмы

6и 7 припаивается твердым припоем

к этим металлизированным поверхностям 8 и 9. Токоподводы 4 и 5 закрепляются на соответствующих концах цилиндрических контактов 2 и 3 для обеспечения электрического соединения короткозамыкателя с электрическими шинами. Эти шины позволяют короткоза1«ыкателю шунтировать электролитический элемент, параллельно которому подсоединяется Короткозамыкатель.

Экран выполнен в виде двух усеченных конусов -разной высоты. Внутренний конус 10 и внешний конус 11 концентрически расположены внутри выключателя.. Внутренний конус 10 имеет ножку опоры 12, которая подсоединена и поддерживается одним цилиндрическим контактом 3. Конус 10 простирается от этой ножки опоры 12 под острым углом по отношению к оси выключателя по направлению к противоположной гибкой диафрагме 6. Угол между ножкой опоры 12 и коническим экраном составляет Ь0°, так что конический экран располагается под углом 30 относительно оси выключателя.

Внешний конус 11 имеет ножку опоры 13, которая подсоединена к металлизированной поверхности 8 на торцовой поверхности кольцевого изолятора. .Внешний конус 11 располагается параллельно внутреннему конусу 10, но в противоположном направлении к гибкой диафрагме 7.

Параллельно расположенные в пространстве внутренний и внешний конические экраны существенно перекрываются по длине и этим обеспечивают S-образный путь между дуговыми контактами и кольцевьлм изолирующим корпусом.

Испаряющийся материал контакта распыляется наружу от дуги между контактами, когда они размыкаются и, как изображено на фиг.1, отклоняются при потчощи внутреннего конуса 10 экрана в направлении гибкой диафрагмы 6. Материал контакта, который не конденсируется на диафрагме 6, имеет теденцию к конденсации на конических экранах и будет отклоняться от противоположной диафрагмы 7 прежде чем сможет достигнуть внутренней поверхности кольцевого изолятора для конД1енсации на нем.

Внутренний и внешний конусы 10 и 11 экрана представляют собой преимущественно металлические элементы, которые имеют характеристику теплового расширения, согласующуюся с соединением пайки ножки опоры 13 к металлизированному концу поверхности кольцевого изолятора. Из металлов особенные преимущества для изготовления эк рана имеют железо-никелевые с высоко коцентрацией. никеля (42-46%).

В разомкнутом положении расстояние между концами поверхности образо вания дуги цилиндрических контактов составляет около 0,32 см. Промежуток между проводящими частями выключателя, которые подсоединяются к противО положным сторонам выключателя, превышает 0,32 см и составляет обычно 0,47 см. Таким образом, конические экраны параллельны, но смещены в сторону на это расстояние. Концы соответствующих конических экранов также подобным образом смещаются от противоположных частей диафрагм 6 и 7 на тот же самый размер. Эти промежутки обеспечивают исключение пути образования дуги через выключатель. I

Представленная на фиг.2 конструкция выключателя в основном та же, чт на фиг.1, с добавлением дискообразного кольцевого экрана 14. Кольцевой экран 14 подсоединяется и поддерживается цилиндрическим контактом 2, который противоположен контакту 3, из которого простирается внутренний конус.10 экрана. Экран 14 является защитным для диафрагмы 6, от которой он смещен на небольшое расстояние. Испаряющийся материал контакта, направленный при помощи внутреннего конуса 10 экрана, будет сталкиваться с экра:ном 14 раньше, чем с гибкой диафрагмой 6, и конденсироваться на экране 14. Для обычного компактного короткозамыкателя с короткой осевой длиной внутренний конический экран будет укорачиваться для того, чтобы освободить место и промежуток для

экрана 14. Коническая форма перокрыБающихся частей, которые формируют дуговой экран, делает эти части конструктивно жесткими, что обеспечивает поддержание правильного положения и расположения в пространстве при высокотемпературных производственных процессах.

Внутренний конус 10 экрана соединяют с цилиндрическим контактом, являющимся анодом. Распьшяемый контактный материал распыляется в основном с контакта с наиболее положительным потенциалом, т.е. с анода выключателя в результате электронной бомбардировки этого контакта.

Подсоединенный внутренний конус экрана должен находиться в непосредственной близости 6т источника, распыляющего материал, в качестве поверхности конденсации.

Для новых короткоэаьвлкателей сопротивление изолирующего корпуса составляет порядка 1 МОм. Для короткозамыкателей с кольцевым экраном дуги после 50 переключений сопротивление .кольцевого изолятора может составлят |от нескольких сотен до нескольких тысяч Ом.

Предлагаемый короткозамыкатель будет работать несколько сот раз при очень больших токах, и сопротивление кольцевого изолятора будет поддерживаться около 1 МОм. Пробоя не произойдет даже при напряжении 400 В, приложенному к короткозамыкателю.

Формула изобретения ; 1. Вакуумный короткозамыкатель . электрических цепей постоянного тока,40

содержащий кольцевой корпус из изоляционного материала, к торцам которюго прикреплены две гибкие гофрированные диафрагмы с центральными отверстиями, в которых закреплены цилиндрические контакты с токоподводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования короткозамыкателя с одновременным повышением его срока

0 службы, он снабжен экраном, расположенным внутри корпуса между боковыми сторонами цилиндрических контактов и кольцевым корпусом, экран выпч.лнен в виде двух усеченных конусов разной

5 высоты, расположенных концентрически так, что их стороны параллельны межг ду собой и образуют острый угол с продольной осью короткозамыкателя, причем внутренний усеченный конус меньшим основанием соединен с одним

0 из цилиндрических контактов, являюгщимся анодом, а внешний усеченный конус большим основанием соединен с торцом кольцевого корпуса.

5

2. Короткозамыкатель по п.1, о тличающийся тем, что он снабжен дискообразным кольцевым экраиом, который расположен внутри корпуса между гофрированной диафрагмой

0 и большим основанием внутреннего усеченного конуса, при этом в Ьтверстии кольцевого экрана расположен цилиндрический контакт, являющийся ка.тодом.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР по заявке 2480908/07, кл. Н 01 Н 33/66, 1977,

6