Выключатель Советский патент 1991 года по МПК H01H33/02 

О9

СП

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации сильноточных и высоковольтных электрических цепей, например, в импульсных энергосистемах термоядерных установок.

Целью изобретения является повышение быстродействия, увеличение допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижение коммутационных потерь в выключателе.

На фиг. 1 представлен выключатель с замкнутыми контактами; на фиг. 2 - то же с разомкнутыми контактами; на фиг. 3 - изображены внутренний и наружный главные контакты описываемого выключателя; на фиг. 4 - верхний вспомогательный ду- гогасящий контакт (вид по стрелке А на фиг. 2); на фиг. 5 - нижний вспомогательный дугогасящий контакт (вид по стрелке Б на фиг. 2); на фиг. 6 - сечения В-В и Г-Г на фиг. 1.:

Выключатель содержит корпус 1 из изоляционного материала, поршневой привод 2, дугогасительную камеру 3, представляю- ш,ую собой полость в корпусе 1, замыкающий поршневой контакт 4 с ламелЯми 5, основной, поршень б, на котором жестко закреплен дополнительный замыкающий контакт 7, внутренний 8.и наружный 9 главные контакты ламельного типа с т ковводами 10 и 11, верхний 12 и нижний .. вспомогательные дугогасяпдие контакты, жестко установленные в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образующие кольцеобразный канал, осуществляющий соединение полости вспомогательного цилиндра 14 с дуго- гасительной камерой 3. В стенке вспомогательного цилиндра также жестко установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтирующие контакты. При этом вспомогательный шунтирующий контакт 15 установлен над кольцеобразным каналом, а нижний контакт 16 - под кольцеобразным каналом.

Нижние вспомогательные дугогасящий 13 и шунтирующий 16 контакты имеют токо- вводы 17, которые соединяются, например.

10

15

ти заполнены электропрочной жидкостью. Корпус 1 с торцов закрыт фланцами 23 и 24. Между фланцем 23 и дополнительным замыкающим контактом 7 размещены пружины 25. Верхние 15 и нижние 16 вспомогательные контакты прижимаются к ламе- лям 5 замыкающего порщневого контакта 4 пружинами 26. В стенке вспомогательного цилиндра 14 размещены управляемые фиксаторы 27, удерживающие замыкающий поршневой контакт 4 в разомкнутом положении.

Для заполнения внутренней полости выключателя электропрочной жидкостью служит клапан 28, а для стравливания избыточного давления - клапан 29. Оба клапана расположены на фланце 23. В корпусе I имеются отверстия 30, посредством которых сообщаются полости основного цилиндра 18 и дугогасительной камеры 3. В замыкающем поршневом контакте 4 сделано отверстие 31 и цилиндрическая полость 32, посредством которых сообщаются полости 33 порщневого привода 2 и полЬсть 34 вспомогательного цилиндра 14. Цилиндрическая полость 32 сделана также для облегчения замыкающего поршневого контакта 4.

В включенном положении внутренний 8 и наружный 9 главные контакты замкнуты посредством дополнительного замыкающего контакта 7, а вспомогательные дугога- „ сящие верхний 12, нижний 13 и шунтирующие верхний 15, нижний 16 контакты замкнуты посредством замыкающего порщневого контакта 4. Величины электрических сопротивлений контактов выключателя удовлетворяют следующему соотношению

20

25

35

40

R,: R.,

где Rj -сопротивление главных контактов; сопротивление вспомогательных

шунтирующих контактов; В-з- сопротивление вспомогательных

дугогасящих контактов. При срабатывании поршневого привода 2 на замыкаюший поршневой контакт 4 начинает действовать давление столба диэлектрической жидкости в полостях 33 и 32.

коаксиальными кабелями с токовводами И, 45 Замыкающий поршневой контакт 4 прихо0

5

ти заполнены электропрочной жидкостью. Корпус 1 с торцов закрыт фланцами 23 и 24. Между фланцем 23 и дополнительным замыкающим контактом 7 размещены пружины 25. Верхние 15 и нижние 16 вспомогательные контакты прижимаются к ламе- лям 5 замыкающего порщневого контакта 4 пружинами 26. В стенке вспомогательного цилиндра 14 размещены управляемые фиксаторы 27, удерживающие замыкающий поршневой контакт 4 в разомкнутом положении.

Для заполнения внутренней полости выключателя электропрочной жидкостью служит клапан 28, а для стравливания избыточного давления - клапан 29. Оба клапана расположены на фланце 23. В корпусе I имеются отверстия 30, посредством которых сообщаются полости основного цилиндра 18 и дугогасительной камеры 3. В замыкающем поршневом контакте 4 сделано отверстие 31 и цилиндрическая полость 32, посредством которых сообщаются полости 33 порщневого привода 2 и полЬсть 34 вспомогательного цилиндра 14. Цилиндрическая полость 32 сделана также для облегчения замыкающего поршневого контакта 4.

В включенном положении внутренний 8 и наружный 9 главные контакты замкнуты посредством дополнительного замыкающего контакта 7, а вспомогательные дугога- сящие верхний 12, нижний 13 и шунтирующие верхний 15, нижний 16 контакты замкнуты посредством замыкающего порщневого контакта 4. Величины электрических сопротивлений контактов выключателя удовлетворяют следующему соотношению

0

5

35

40

R,: R.,

где Rj -сопротивление главных контактов; сопротивление вспомогательных

шунтирующих контактов; В-з- сопротивление вспомогательных

дугогасящих контактов. При срабатывании поршневого привода 2 на замыкаюший поршневой контакт 4 начинает действовать давление столба диэлектрической жидкости в полостях 33 и 32.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к выключателям для импульсных энергосистем термоядерных установок. Цель изобретения - повышение быстродействия, увеличение допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижение коммутационных потерь. В выключатель введены дополнительный замыкающий контакт 7 и два вспомогательных дугогасящих контакта 12. 13. которые установлены в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуют кольцеобразный канал, который соединяет полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3. при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра 14. В стенке вспомогательного цилиндра установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтирующие контакты. Глав- ьые контакты-внутренний 8 и наружный 9 - выполнены в виДе тарельчатых пружин, а в замыкающем поршневом контакте 4 выполнена цилиндрическая полость 32. Ч з.п. ф-лы. 6 ил. (Л

жестко соединенными с наружным главным контактом 9. Верхние вспомогательные дугогасящий 12 и щунтирующий 15 контакты имеют токовводы 10, в свою очередь жестко соединенные с внутренним главным контактом 8. Основной поршень 6 установлен в основном цилиндре 18 и соединен со штоком 19,. имеющим канавку 20 для управляемых фиксаторов 21. Замыкающий порщне- вой контакт 4 установлен в вспомогательном цилиндре 14 и соединен с возвратной пружиной 22. Поршневой привод 2, дугога- сительная камера 3, основной 18 и вспомогательный 14 цилиндры соосны и их полос

0

5

дит в движение и создает давление в жидкости, находящейся в полости 34 спомога- тельного цилиндра 14. Основной поршень 6 вместе с жестко закрепленным на нем дополнительным замыкающим контактом 7 начинает ускоренно перемещаться в основном цилиндре 18. Размыкание главных контактов 8 и 9 происходит без образования дуги, так. как они шунтированы вспомогательными дугогасящими 12, 13 и шунтирующими 15, 16 контактами. При движении основного поршня 6 вместе с жестко закрепленными на нем дополнительным замыкающим контактом 7 между контактом 7 и главными контактами внутренним 8 и наружным 9 образуются межконтактные промежутки S и Sj соответственно, причем Si + Stt 2 Sew, где Son величина перемещения основного поршня. После удаления дополнительного замыкающего контакта 7 от главных контактов 8 и 9 на необходимое расстояние управляемые фиксаторы 21 входят в канавку 20, выполненную в 1итоке 19, и удер- кивают основной поршень 6 в крайнем верх- нем положении. В момент фиксации поршня б вместе с жестко закрепленным на нем дополнительным контактом 7 разрывается цепь, состоящая из верхнего вспомогательного шунтирующего контакта 15, ламелей 5 поршневого контакта 4, нижнего вспомогательного щунтируюи1его контакта 16. Затем разрывается цепь, состоящая из верхнего вспомогательного дугогасящего контакта 12. ламелей 5 поршневого контакта 4, нижнего дугогасящего контакта 3. Загораются дуги между кромками ламелей 5 поршневого контакта 4 и кромками нижнего вспомогательного дугогасящего контакта 13, на которые воздействует поток электропрочной жидкости, истекающей из но- лости 33 через открыпающийся кольцеобразный канал, образованный контактами 12 и 13, в дугогасительную камеру 3. Время горения дуг между кромками ламелей 5 и контактом 13 не препьииает времени прохождения нижней кромкой замыкающего поршневого контакта 4 промежутка между вспомогательными дугогасяшими контактами 12 и 13, который контакт 4 проходит уже набрав большую скорость (100 м/с).

Под действием потока электропрочной жидкости и электродинамических сил происходит перемещение дуг тю кольцеобразному каналу, образованному ко 1тактами 12 и 13, и их гашение в дугогасительной камере 3. После того, как полиостью открывается кольцеобразный зазор между контактами 12 и 13, замыкающий поршневой контакт 4 и порщень поршневого привода 2 тормозятся, причем контакт 4 удерживается в разомкнутом положении управляемы.ми фиксаторами 27. При срабатывании выключате- ля в полости основного цилиндра 18 образуется избыточное давление паров электропрочной жидкости, Kotopoe при достижении предельной величины стравливается в магистраль через ютапан 29, расположенный на фланце 23.

В исходное положение элементы выключателя возвращаются следующим образом.

Сначала снимают усилие переместившее поршень поршневого привода 2 в крайнее верхнее положение. Под действием избыточного давления, величина которого во внутреннем объеме выключателя контролируется клапаном 29, порщень привода 2 перемещается в крайнее нижнее положение. Затем подается команда на упраачяемые фиксаторы 21 и 27. Под действием пружин 25 основной поршень 6 возвращается п исходное положение. Замыкающий поршневой

контакт 4 возвращается в ис.ходное положе ние под действием возвратной пружины 22. Размещение на основном поршне .дополнительного замыкающего контакта таким образом, что его рабочая поверхность обрад щена к рабочим поверхностям неподвижных главных контактов, которые расположены концентрично друг относительно друга, обеспечивает ряд преимуществ данного выключателя по сравнению с прототипом. Так в прототипе межкоптактный промежуток,

5 образующийся при движении одного из главных контактов, соответствует неличине перемещения основного поршня. В iijiejuno- женном выключатСсПе необходимый межконтактный промежуток образуется из суммы

Q промежутков между каждь1м ил г.маншпх контактов и дополнительным замыкающим контактом. Каждый из этих проме)уткоп соответствует перемещению ncnntuioro порнь пя, поэтому необходимое для ра;и1ыкапмя славных контактов перемещение оснопиог о

порпп1я в данном выключатс.||е в дна раза меньше-по сравнению с прототипом. Кроме того, известно, что межкоптактпы промежуток, разделенный па дпа пос. юдоплтель- мых промежутка, может и,1ле|1.-кпть On.ibince

0 мап()яже11ие, чем промежуток бсч ра:)рыва. В данном выключателе псе тококполы и сое- диненпые с пим1 кшггакты жссгкс : акреп- лепы в корпусе, что позволяет гпишть исс подвижных частеГ выключате.чя, увеличив за этого скорость движения основного

5 иоршпя примерно R 1,5 (1аза по сравнению С прототипом, а также повысить мадожпость. Таким образом умеиыпепис пеопхолимого для размыкания главных коигяктои пере- . 1П1я осиоипого поршня в . in. i раза при

уиеличеиии. скорости его ,;и ижения примерно и 1,5 раза умепьптет нремя ра:шьп апия r. iaiiHbix ксштактов приб.чи.чите.чыю в 3 раза, что увеличивает быстродействие чятеля и уменьшает пото) в сг о вспомогательных .контактах, обладающих Д()1ЮЛ1)НО

5 большим сопротивлением. Расположение главных контактов концептричпо друг отпо- сительно друга на радиусе, б.. 1изком к радиусу основного поршня, даст возможность уве.аичить площадь пх ссчепия, а значит и допустимую величину коммутируемых токов

D при одинаковых с прототипом габаритах выключателя и , мощности его привода. В прототипе главные контакты и замыкающий поршневой контакт подвергаются ьрозпи под действием дуги, что снижает ресурс вы5 ключателя. В данном выключателе введены две пары вспомогательных контактов -- шунтирующие и дугогасяп1ис, что обеспечивает размыкание главных контактов без

загорания дуги и вследствие этого увеличение ресурса выключателя. Шунтирующие вспомогательные контакты также не подвергаются воздействию дуги, так как в момент их размыкания замкнуты дугогася- щие вспомогательные контакты. Суммарное сопротивление вспомогательных к онтактов Не изменяется от одного срабатывания выключателя к другому, что уменьшает ком- мутационные потери и увеличивает ресурс выключателя. Контактные поверхности ду- гогасящих вспомогательных контактов и замыкающего поршневого контакта практически не подвергаются воздействию дуги, так как разрыв контактов происходит по острой кромке, а замыкающий поршневой контакт полностью входит во вспомогательный цилиндр, поскольку высота замыкающего порщневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра. По сравнению с прототипом скорость замыкающего поршневого контакта увеличена в 1,2 раза, в результате конструктивного выполнения, позволяющего уменьщить его вес.Все контакты и токовводы выключателя выполнены ламельными, что снижает коммутационные потери за счет уменьшения индуктивного сопротивления выключателя. Кроме того, ламельные контакты облегчают условия дугогашения и дают возможность повысить величину коммутируе - ...ix токов.

Формула изобретения

. Выключатель, содержащий корпус, поршневой привод, дугогасительную камеру, замыкающий поршневой контакт, основной поршень и два главных контакта, каждый из которых снабжен токовводом, основной поршень установлен в основном цилиндре и соединен со щтоком, снабженным фиксаторами, замыкающий поршневой контакт установлен во вспомогательном цилиндре и соединен с возвратной пружиной, порщне- вой привод, дугогасительная камера, основной и вспомогательный цилиндры соосны и их полости заполнены электропрочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью по- выщения быстродействия, увеличения допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижения коммутационных потерь, в выключатель введены дополнительна,и замыкающий контакт два снабженных токовводами вспомога тельны х контакта для шунтирования главных контактов, главные контакты расположены в основном цилиндре концентрично друг относительно друга и жестко прикреплены к корпусу, дополнительный замыкающий контакт жестко закреплен на основном порщне таким образом, что его рабочая поверхность обращена к рабочим поверхностям главных контактов, а вспомогательные контакты жестко установлены в стенке вспомогательного цилиндра и образуют кольцеобразный канал, осуществляющий соедине ние полости вспомогательного цилиндра с дугогасительной камерой, при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра.

Z1 20 W

W ZQ

±r

2 20 ;9l

22

- фue.Z

8 9

сриаЗ

ВидА

12

СриаЛ

О

О i О

о

в

о

о

фиг 5

Г Г

2