Быстродействующий выключатель Советский патент 1984 года по МПК H01H33/82 

Изобретение относитси к электроаппаратостроению и может быть использовано в электроэнергетике для коммутации сильноточных цепей высокого напряжения.

Известен выключатель с гашением дуги струей жидкости, содержащий неподвижный и подвижный контакты с выполненной внутри полостью, расположенные в жестком изолированном корпусе, снабженном сосудом с диэлектрической жидкостью, соединенным посредством односторонних клапанов, патрубка и изолирующей втулки с полостью в подвижном контакте, и приводимый в движение индукционно-динамическим приводом 1.

Основные недостатки выключателя связаны с наличием мембраны. Так как мембрана жестко скреплена с подвижным контактом, то ход- последнего равен величине, на которую деформируется мембрана. Для увеличения деформации мембраны необходимо увеличить ее диаметр, что повлечет за собой увеличение массы, габаритов и стоимости выключателя. Поэтому использование выключателя на напряжение свыше 1000 В нецелесообразно. Кроме того, использование мембраны для удержания подвижного контакта как во включенном, так и в отлюченном положениях приводит к тому, что как при отключениях, так и при включениях приводу необходимо преодолевать дополнительно противодействие мембраны, а это требует увеличение мощности приводного устройства.

Наиболее близким к изобретению является быстродействующий выключатель, содержащий корпус с дугогасящей средой, подвижный и неподвижный контакты, цилиндр с фланцами закрепленный на подвижном контакте, неподвижный порщень, размещенный в цилиндре. При перемещении цилиндра относительно подвижного порщня в области под поршнем создается разряженная область и при размыкании контактов образовавшаяся дуга гасится потоком газа, устремляющегося из области с разрежением 2.

Недостатком известного выключателя является необходимость в герметизированной оболочке, из которой раз под давлением подается в зону горения дуги. Наличие дутьевого объема (источника сжатого таза) приводит к усложнению конструкции выключателя, увеличению его стоимости, габаритов, массы.

Цель изобретения - упрощение конструкции выключателя и ускорение гашения дуги

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем выключателе, содержащем корпус с дугогасящей средой, подвижный и неподвижный контакты, цилиндр с фланцами, закрепленный на подвижном контакте, неподвижный поршень, размещенный в цилиндре, к нижнему фланцу цилиндра прикреплен дополнительно введенный изоляционный стакан, а во фланце выполнено отверстие диаметром, превышающим диаметр подвижного контакта, подвижный контакт выступает из цилиндра иа величину образующей изоляционного стакана, причем в нижней части подвижного контакта выполнен канал, соединяющий зону гашения дуги и внутреннюю полость цилиндра, вход из которой в указанный канал располагается ниже крайнего положения поршня, занимаемого им при отключении, при этом площадь сечения канала выбирается по формуле

(52-$5+34)-(),

где 5; - площадь сечения канала;

2 - площадь сечения неподвижного поршня; 5з - площадь сечения подвижного

контакта;

$4 - площадь сечения изоляционного стакана; $5 - площадь сечения отверстия

в нижнем фланце цилиндра; Vj - скорость разведения контактов при отключении; V - скорость дугогасящей среды, выпекающей из канала, в качеств.е которой взята диэлектрическая жидкость. На черетеже схематически изображен предлагаемый выключатель во включенном положении.

Выключатель содержит неподвижный контакт 1 розеточного типа с отверстиями 2, причем суммарная площадь отверстий 2 не меньше площади сечения канала 3, подвижный контакт 4 с каналом 3 и отверстиями 5 (суммарная площадь отверстий

5также не меньше площади сечения канала 3). На подвижном контакте 4 закреплей цилиндр б, внутри которого находится неподвижный поршень 7, удерживаемый в этом положении шпильками 8. Длина шпилек подобрана таким образом, что в процессе отключения при перемещении цилиндра

6относительно неподвижного поршня 7, последний не закрывает вход в канал 3 через отверстие 5 даже в крайнем положении цилиндра. Нижний торец цилиндра закрыт фланцем 9, в котором имеется отверстие 10 с диаметром, превышающим диаметр подвижного контакта. К фланцу 9 прикреплен изоляционный стакан 11. подвижный контакт 4 выступает из цилиндра 6 на величину образующей изоляционного стакана, связан с тягой 12 и перемещается по роликам 13 вдоль направляющих штанг 14. Цилиндр 6 и нижняя часть корпуса 15 заполнены диэлектрической жидкостью 16, например трансформаторным маслом. Между

корпусом 15 и цилиндром 6 расположены плотнительные кольца 17.

Во включенном положении ток протекает по следующему пути: розеточный контакт 1, подвижный контакт 4, роликовый контакт 13, направляющие щтанги 14, корпус 15

При отключении подвижный контакт 4, поднимаясь вверх, тянет за собой цилиндр 6 и закрепленный на нем изоляционный стакан 11. В результате давления, которое оказывает поршень 7 на диэлектрическую жидкость, находящуюся в цилиндре 6, она через отверстие 5, канал 3 и отверстие 2, а также через отверстие 10 вытесняется из ток. Кроме того, перемещающийся вместе с цилиндром 6 изоляционный стакан 11 осуществляет подсос потока жидкости. Важным обстоятельством является также то, что отверстие 5, через которое жидкость попадает в канал 3 не перемещается относительно нижнего фланца 9 и не перекрывается порщнем 7, а это позволяет избежать снижение скорости потока диэлектрической жидкости во время перемещения подвижного контакта 4.

После размыкания контактов 1 и 4 между ними возникает электрическая дуга, которая обдувается высокоскоростным потоком диэлектрической жидкости. Его скорость определяется по формуле электрической жидкости. Его скорость определяется по формуле

1/ л/ 5д-5э +54 s,-S3+S5

Этот поток диэлектрической жидкости теперь протекает уже не через отверстие 2, а по пути с меньщим гидравлическим сопротивлением - через межконтактный промежуток. При этом возникшаячдуга подвергается одновременно механическому растягиванию расходящимися контактами и высокоростными потоками диэлектрической жидкости из канала 3 и отверстия 10. Кроме того, дуга увеличивает свою длину, затягиваясь в область с пониженным давлением, образующуюся в результате перемещения изоляц 1онного 11. В резуль тате растяжения и интенсивного охлаждения возникающая при .отключении электрическая дуга быстро гасится.

Использование изобретения в электроэнергетике для коммутации постоянного тока большой величины и высокого напряжения позволяет упростить конструкцию выключателя, ускорить процесс гашения дуги и, следовательно, уменьшить износ контактов выключателя. Экспериментальная проверка предлагаемого быстродействующего выключателя показала, что время горения дуги сокращается до 0,006 с, т. е. более чем в 33 раза, по сравнению с известным, у которого время отключения 0,2 с.

,7J

БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ВЫК.ЛЮЧАТЕЛЬ, содержаш,ий корпус с дугогасяшей средой, подвижный и неподвижный контакты, цилиндр с фланцами, закрепленный на подвижном контакте, неподвижный поршень, размешенный в цилиндре, отличающийся тем, что, с целью упрошения конструкции и ускорения гашения дуги, к нижнему фланцу цилиндра прикреплен дополнительно введенный изоляционный стаKart, а во фланце выполнено, отверстие диаметром, превышающим диаметр подвижного контакта, подвижный контакт выступает из цилиндра на величину образуюшей изоляционного стакана, причем в нижней части подвижного контакта выполнен канал, соединяющий зону гашения дуги н внутреннюю полость цилиндра, вход из которой в указанный канал располагается ниже крайнего положения поршня, занимаемого им при отключении, при этом площадь сечения канала выбирается по формуле 5,l