Выключатель Советский патент 1991 года по МПК H01H33/02 

части глухой циливдркческой полости ступенчатой формы токонесущего контакта, выполнены сквозными, соосно с отверстиями вьшолненными в рабочем поршне, а оси отверстий ориенти рованы под углом 45-60 в направлении от цилиндрической поверхности поршня к оси сиьтметрии контакта.

3. Выключатель по пп,1 и 2, о т л и ч а ю рд и и с я тем, что, с целью удаления излишков диэлектрика из объема, заключенного между поршнем системы привода и дополнительным дугогасяшим контактом, и повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения дополнительного дугогасящего контакта в исходное положение, в корпусе дугогасящего контакта, в направлении оси его симметрии, равномерно по окружности выполнены сквозные дросселирующие отверстия .

4, Выключатель по пп,1-3, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фиксирования дополнительного дугогасящего контакта в конечных положениях, повышения надежности его срабатывания и увеличения быстродействия за счет увеличения скорости его перемещения в исходное положение, использования поступательного движения поршня привода и применения гибкого промежуточного звена, в центре дополнительного дугогасящего контакта выполнено отверстие, в которое помещен шток, закрепленный одним концом Вцентре поршня привода и имеющий на другом свободJHOM конце утолщение, причем диаметр штока равен диаметру отверстия, выполненного в дополнительном дугогасящем контакте, при этом диаметр утолщения больше диаметра штока.

1. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ, содержащий заполненный диэлектриком цилиндр привода, в котором расположен поршень привода, дугогасительную цилиндрическую камеру, заполненную диэлектриком и установленную соосно с цилиндром пр.ив од а, неп одв ижный к онт ак т, выполненчый в виде диска с отверстием в центре, установленный соосно между цилиндромпривода и дугогасительной камерой, контактируя с ними своими торцовыми поверхностями, рабочий ци-. линдр, который установлен соосно с дугогасительнойкамерой и имеет в верхней части, сечение.большее, чем сечение рабочего поршня; установленного коаксиалвно в рабочем цилиндре и жестко зак1)еш1енного на средней части подвижного токонесущего контакта, подвижный токонесущий контакт, нижняя часть которого выполнена в виде тарелки и плотно прилегает к неподвижному контакту, перекрывая его отверстие, управляемые защелки и возвратную пружину, отличающийся тем, что, с целью расншрения функциональных возможностей привода, увеличения времени протекания токов через контактный узел, увеличения значений коммутируемых токов, снижения электрической эрозии контактов, уменьшения времени коммутации путем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения под11ИЖ1П.1Х частей выключателя,в подвижном токонесущем контакте, в осевом его . направлении, со стороны, обращенной к неподпижному контакту, выполнена глухая иилиндр1тческая полость ступенчатой формы, в концевой части которой i (Л выполнены сквозные радиальные отверстия, соосные радиальным отверстиям, вьтолненным в рабочем порпше, причем в указанной полости, в области большого ее диаметра, помещен меньший частью своей длины, введенный дополнительный дугогасящий контакт цилиндрической формы, а большая часть длины дополнительного дугогасящего контакта 00 1C помещена в сквозном отверстии, которое выполнено в центре неподвижного со контакта диаметром, равным диаметру оо дополнительного дугогасящего контакта, причем в области меньшего диаметра цилиндрической ступенчатой формы полости помещена введенная возвратная пружина дополнительного дугогасящего контакта. 2. Выключатель по п.1, от ли ч .а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения времени коммутации путем повышения быстродействия за счет увеличения скорости перемещения дополнительного дугогасящего контакта, отверстия, расположенные в концевой

Изобретение относится к области электроаппаратостроения и может быть использовано в электроэнергетике для отк-ттючения в электрических цепях токов высокого напряжения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей привода, увеличение времени протекания тока через контактный узел, увеличение значений коммутируемых токов, снижение электрической эрозии контактов, уменьшение времени коммутации.

На фиг.1 схематично предстаапен предлсженный выключатель в рабочем положении, общий вид в разрезе; на , фиг,2 - то же, в момент гашения дуЧ ги; на фиг,3 - контакты выключения в момент и-х размыкания; на фиг.4 вариант вьтолнения сквозных радиальных отверстий, расположенных в конце ступенчатой полости; на фиг.5 вариант выполнения дополнительного дугогасящего контакта с отверстием в центре и диэлектрическим штоком, имеющим на конце утолщение, диаметр которого больше диаметра штока.

Выключатель содержит поршень 1 системы привода, помещенный в цилиндре 2 привода, выполненном с полостью А, неподвижны контакт 3 в виде диска с отверстием в центре, пспхняя часть которсго имеет 1арельмл гуи; поверхность 4, дугогасительную цилиндрическуто камеру 5 из диэлектрического

0 материала с внутренней полостью Б,

подвижный токонесу1ций контакт 6, нижняя часть которого, плотно прилегающая к неподвижному контакту 3, также имеет тарельчатую поверхность,

5 рабочий поршень 7, жестко закрепленный на токонесущем контакте 6 и расположенный в рабочем цилиндре 8, который в верхней своей части имеет вертикальные канавки 9, токоввод 10,

0 в корпусе которого выполнено отверстие 11 для фиксаторов 12 управляемых, например, магнитных электрозащелок 13, возвратную пружину 14, изоля ционный корпус 15. В поршне 7 выпол-

5 йены соосные радиальные отверстия 16. В корпусе подвижного токонесущего контакта 6 вьтолнена глухая цилиндрическая полость В ступенчатой формы, в которой размещены возвратная пружина 17 и дополнительный подвижный дугогасяший контакт18, а в концевой части полости В и поршне 7 вьшолнены соосные радиальные отверстия 16. Для заполнения внутренней полости В выключателя двугогасящей жидкостью, заливаемой до уровня верхней кромки рабочего цилиндра 8, предусмотрен клапан 19, а для стравливания избыточного давления предусмотконтактом 3. R результате взаимодействия электрнчеекой луги с потоком дугогасящей зРЗДКости происходит испа рение некоторой массы ду-гогасящей жидкости и в полости Г выключателя образуется избыточное давление ее па ров, которое при достижении заданной величины стравливаемся в м;П истраль предохранительным клапаном 20, установленным на. фланце 21. Подготовка выключателя к повторно му рабочему циклу осуществляется следующим образом. Подается команда на отключение исполнительного механи ма системы привода, снимаются усилия переместившие поршень 1 в крайнее верхнее положение. Под действием избыточного давления, величина которого во внутреннем объеме выключателя )егламентируется предохранительным клапаном 20, поршень 1 .перемещается в крайнее нижнее положение. Затем / фиксаторы 12 защелок 13 вводятся из отверстия 11, и под действием пружины 14 подвижный токонесущий контакт 6 возвращается в крайнее нижнее положение до соприкосновения своей тарельчатой поверхностью с неподвижным контактом 3. Дополнительный дугога сящий контакт 18 возвращается в исхо ное положение посредством возвратной пружины 17. Излишек дугогасящей -жидкости в полости А дросселирует по отверстиям 24 малого диаметра в корпусе дополнительного дугогасящего контакта 18 и по кольцевой щели, меж ду цилиндрическими поверхностями поршня 7 и-рабочего цилиндра 8. Для уменьшения гидродинамических потерь в момент истечения дугогасящей .жидкости из цилиндрической полости В ступенчатой формы радиальные отверс- тия 16 выполнены под углом 45-60 к диаметральной плоскости сечения порщ ня 7 в направлении оси симметрии кон такта. Согласно экспериментальным , данным этот угол является оптимальны Дяя обеспечения надежной фиксации до полнительного дугогасящего контакта 18 в заданном положении в нем выполнено центральное отверстие 22, в которое введен диэлектрический шток 23, жестко закрепленный в центре поршня 1. При перемещении поршня 1 в крайнее положение диэлектрический шток 2.3 своим утолщением 25 перемепщ ет за собой дополнительный подвижный контакт 18, вводя его в отверстие неподвижного контакта 3.на заданное расстояние. Таким образом, выполнение цилиндрической полости ступенчатой формы в корпусе подвижного токонесущего контакта позволяет увеличить время протекания тока через контакты выключателя и увеличить значения коммутиру емых токов за счет увеличения быстродействия приблизительно в 2-2,5 раза по сравнению с известным выключателем. Обеспечивается это размещением дополнительного, дугогасящего контакта малой массы в полости корпуса подвижного токонесущего контакта с большой площадью поперечного сечения, что создает такой контактный узел, в котором каждьш из контактов вьшолняет.качественно различные функции... Токонесущий контакт позволяет сколько угодно длительно пропускать значительные расчетные токи (фиг.1). Дополнительный дугогася1и(ий контакт будучи малоинерционным позволяет разрывать и гасить загорающуюся электрическую дугу отключения (фиг.2) высокоскоростным потоком жидкости. Размыкание обоих контактов в строгой последовательности осуществляется одним приводом, вызывающим движение дугогасящей жидкости, которая к моменту размыкания дугогасящего контак та с неподвижным контактом успевает разогнаться до скоростей порядка 100-120 м/с и начинает воздействовать на образующуюся электрическую дугу и на опорные пятна дуг в самой начальной фазе их формирования (фиг.4). Происходит перемещение опорных пятен дуг по поверхности контактов, уменьшается электраэроэия контактов, повышается надежность, снижается время коммутации. Вьшолнение сквозных отверстий в корпусе дополнительного дугогасящего контакта, в осевомего направлении, повышает быстродействие выключателя за счет дрстаточно быстрого стравливания излишков дугогасящей жидкости из полости А цилиндра поршня во время перемещения контактов в исходное положение. В период рабочего движения поршня вверх скорость дугогасящей жидкости настолько велика, что она не успевает дросселировать по этим отверстиям из-за противодействия со стороны сил трения, а во время возврата контактов в исрс;н клапан 20. Оба клапана распо.чожены гш верхнем флянце 21 пыкл|лчатр ля. В середине корпуса дугогася11К го контакта 18 выполнено отяерстие: 22, в которое введен шток 23, выполненный нз диэлектрика и закрепленный в центре поршня 1, а я корпусе дополнительного дугогасящего контакта 18, в осевом его напраапеннн, равномер.но по окружности вьтолнены сквозные лросселируюнще отверстия 24 малого диаметра. Шток 23 выполнен с утолщением 25 на незакрепленном конце. Выключа.тель работает следующим образом. При подаче команды на включение исполнительного мсханизмл систем, привода (любой известной конструкции) начинает ускоренно пере ;е /- ться вверх поршень 1 . Давление со с- ороны поршня 1 посредством дугогасящей жидкости, заполняюи№й полость Л цилиндра 2, передается на нижнюю поверхность дополнительного дугогасяпо го контакта 18. В момент, когда вели чина ускоряющей силы, действующей снизу со стороны поршня 1, превышает величину сил сопротивления, дейст вующих сверху, со стороны подвижных контактов 6 и 18, последние начинают ускоренно перемещаться вверх, при чем сначала происходит размыкание токонесущего контакта 6 с неподвижным контактом 3, к которому; он приле гает ho тарельчатой поверхности 4. Дополнительный дугогасяп й контакт 18, который перемещается совместно с токонесущим контактом 6 и постоянно контактирует с ним, продолжает контактировать своей цилиндрической поверхностью с неподвижным контактом 3. В этот отрезок дополнител ный дугогасящий контакт 18 подверга ется воздействию полного тока, при чем длительность воздействия зависит от его длины и скорости перемещ ния. В момент, когда в процессе сов местного перемещения подвижных контактов соосные сквозные радиальные отверстия 16, выполненные в поршне 7 и в концевой части глухой цилиндрической полости В ступенчатой формы токонесущего контакта 6, совместятся с вертикальными канавками 9 рабо чего цилиндра 8, происходит вьшуск дугогасящей жидкости из полости В т конесущего контакта 6 и сброс давле 0и ния. Рлниовесие сИл нарушается, и дсполн-ито;т1.ный дугогасяпаи контакт 18 под ле)1стпигм сил, прил(уденн-ых снизу, приобретас т ускорение, чем TOKTuiecyinHii конт; кт 6, и начинает ускоренно порсМ1М 1аться внутри полости В. При размыкании дополнительного дугогасящого ког такта 18 с неподвижным контактом 3 мажду гпши образуется быстро унеличиваю1ци1 1ся кольцевой зазч.р, в котором загорается электрическая дуга отключения, смещаемая в полост, В камеры дугогашения 5 высокоскорсстным потоком дуг(5гася1цей жидкости, вытеснпемоГг поршнем 1 из полости Л цилиндра 2 cncTeNnii привода. Начинаотся кo fмyтaция тока в рабочую нагрузку. Так как диаметр поршня 1 больше диаметра дополнительного дугогасящего контакта 18, то скорость 1ире.шм;ипия последнего и скорость потока дугогася1чей жидкости больше скорости перемещения поршня 1. Взаимоснязь скоростей носит линейный характер и в(,1ражастся отношением V , S где S - площадь поршня 1; v - скорость перемещения поршня 1 и дугогасящей жидкости в полости л цилиндра 2 П1)ивода выключателя; S - площадь кольцевого зазора; v - скорость жддкости и дополнителг-ного дугогасящего контакта 18 в кольцевом зазоре. Давление :жидкости, поступающей из полости Л цилиндра 2 в полость Б дугогасител1 ной камеры 5, воздействует на нижнюю поверхность поршня 7, .жестко закрепленного на токонесущем контакте 6 и обеспечивает дальнейшее перемещение обоих подвижных контактов и увеличение зазора между разомкнутыми контактами. После того как нижняя поверхность поршня 7 при его движении пиерх совместится с вертикальными канавками 9 в верхней части рабочего цилиндра 8, дугогасящая жидкость из полости Б начинает истекать через эти канавки в полость Г. Происходит сброс давления в полости Б дугогасительной камеры 5 и плавное торможение подвижных контактов, при этом фиксаторы 12 защелок 13 любой известной конструкции входят в отверстие 11, выполненное в корпусе токоввода 10, и удерживают токонесущий контакт 6 в разомкнутом положении с неподвижным

ходное положение, когда уже не требуются высокие скорости, упомянутые силы трения в жидкости регламентируют скорость перемещения контактов.

Выполнение в .центре дополнительного дугогасягхего контакта сквозного отверстия, в которое помещен диэлектрический шток, закрепленный одним концом в центре поршня привода, способствует увеличению быстродействия выключателя и повьппению надежности его работы. Объясняется это тем, что во время перемещения поршня привода в исходное положение шток посредством утолщения, выполненного на незакрепленном конце, механически перемещает за собой.дополнительный дугогасящий контакт. В момент остансвки поршня останавливается и контакт в положении, которое задается регулируемой длиной штока. Кроме того, следует отметить, что в предлагаемой конструкции выключателя расширены Функциональные возможности привода так как поток дугогасящей жущкости используется не только для перемещения токонесущего контакта и гашения дуги отключения, но и для перемещения дополнительного дугогасящего контакта, и для обеспечения строгой последовательности размыкания сначала токонесущего, а затем дугогасящего контактов с определенным временем несинхронности срабатывания, которое задается длиной дополнительного дугогасящего контакта и скоростью его перемещения.

19

го.