Способ гашения электрической дуги в выключателях при коммутации больших токов и устройство для осуществления способа Советский патент 1991 года по МПК H01H33/10 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение при разработке дугогасительных устройств коммутационных аппаратов.

В выключателях гашения поля с кольцевой дугогасительной решеткой, предназна- ченнных для коммутации больших токов (свыше 3000 А) имеет место нежелательный эффект торможения дуги из-за возникновения в таких аппаратах газодинамических волн избыточного давления, которые со скоростью, большей скорости звука, распространяются перед движущейся дугой и, отразившись от преграды (решетки), движутся навстречу дуге, замедляя ее движение.

Это явление ухудшает условие гашения.

Цель изобретения - повысить эффективность гашения дуги для улучшения коммутации путем уменьшения торможения дуги газодинамической волной давления.

На фиг.1 и 2 показана схема движения опорных точек дуги и траектория движения газодинамической волны давления; на фиг.З - устройство, вид в плане на фиг.4 - то же, при эквивалентном решении.

Согласно изобретению электрическую дугу, возникшую в камере на контактах 1 и 2 (фиг.1), магнитным полем направляют в дугогасительную решетку 3, при этом опорные точки дуги двигаются вдоль рогов-электродов 4 и 5 по траекториям А и Б соответственно, а газодинамическая волна давления, опережая дугу, двигается от траектории В. До входа электрической дуги в решетку 3 производят отражение газодинамической волны давления от боковой поверхности 6, расположением которой относительно траектории движения дуги Д

О 00

Оч

СЛ

ю

задают направление дальнейшего после отражения движения волны по траектории Г вдоль входа в решетку под углом а - 1 -30° к упомянутому входу.

Преобразование траектории движения волны В в траекторию движения волны Г происходит по закону, вытекающему из физики распространения волны (угол падения равен углу отражения).

Растягивание дуги происходит следующим образом.

Одна из опорных точек дуги движется по левому электроду 4 (траектория А), соединенному с одной из крайних пластин решетки 3, вторая же опорная точка движется по правому рогу-электроду 5 (траектория Б).

Дуга движется сначала по траектории Д, а после достижения однвй из ее опорных точек крайней пластины дугогасительной решетки дуга начинает растягиваться вдоль входа в решетку, последовательно входит в промежутки между пластинами и движется по ним по траектории Д.

Таким образом, отражения газодинамической волны от решетки не происходит, следовательно, не имеет места движущаяся навстречу дуге волна, т.е. исключено торможение дуги, вызывающее повторные появления электрической дуги, ухудшающие коммутацию.

Благодаря указанным действиям, производимым над электрической дугой, газодинамическая волна давления не противодействует движению электрической дуги по всей траектории ее движения.

Более того, газодинамическая волна давления на участке после отражения от боковой поверхности, двигаясь однонап- равленно с электрической дугой, способствует ускорению движения последней. При этом облегчается вхождение дуги в решетку, следовательно, улучшается коммутация.

Предлагаемый способ гашения электрической дуги также может быть осуществлен и с дугогасительной камерой, снабженной узкой щелью вместо дугогасительной решетки.

Устройство для осуществления предлагаемого способа гашения электрической дуги в выключателях при коммутации больших токов содержит разрывные контакты 1 и 2 (фиг.З), дугогасительную решетку 3 и промежуток (не обозначен) между рогами- электродами 4 и 5.

Упомянутый промежуток образует канал шириной Ci 20-30 мм, соединяющий зону контактов 1 и 2 с входом в решетку 3. Перед упомянутым входом участок б боковой стенки вместе с концом рога-электрода

повернут в сторону решетки на угол щ г 35 -45°.

Конец 7 рога-электрода 5 у входа в решетку отогнут в ту же сторону на угол оз

80 90° и расположен перед входом на расстоянии С2 10-30 мм от пластин решетки 3.

Дугогасительная камера выполнена из изоляционного дугостойкого материала и

снабжена катушками 8 и 9 электромагнитного дутья, предназначенными для растягивания электрической дуги под воздействием их электромагнитного поля и направления дуги в решетку 3.

Эквивалентное решение устройства

(фиг.4) содержит два упомянутых промежутка, образующих два канала шириной Ci - -20-30 мм каждый между левым рогом-электродом 4 с одной стороны,правым рогомэлектродом 5 с другой стороны и ромбовидным металлическим обтекателем- электродом между ними.

Каждый из каналов, как и в известном устройстве, направлен к боковой стенке дугогасительной камеры с закрывающим стенку концом 6 рога-электрода 4. Этот участок стенки и рога-электрода повернут относительно траектории движения дуги на угол О2 35-45°, так как стенка и рог-электрод на

этом участке перпендикулярны входу решетки, а рог-электрод 4 до этого участка и соответственно весь канал расположен под углом 02-35-45° к стенке.

Ромбовидный металлический обтекатель-электрод имеет обращенные к решетке стороны, наклонные к ней под углом оз 80-90°. Остальные признаки эквивалентного устройства идентичны признакам основного устройства.

Устройство работает следующим образом.

Возникшая при размыкании контактов 1 и 2 электрическая дуга под воздействием последовательно включаемых катушек электромагнитного дутья 8 и 9 движется по каналу, образованному рогами-электродами. Ширина канала Ci 20-30 мм обеспечивает быстрое продвижение дуги под действием электромагнитного поля и строгое

направление ее вместе с газодинамической волной давления, движущейся впереди на участок 6 рога-электрода

Дальнейшее движение дуги определено с одной стороны упомянутым участком рога- электрода 4, который непосредственно соединен с левой крайней пластиной решетки 3, а с другой стороны концом 7 рога-электрода 5.

Расстояние последнего от решетки равное С2 10 30 мм,и угол наклона к ней, равный аз - 80 90, обеспечивают оэвно мерное растяжение дуги к центру решетки.

Наклон участка б в сторону решетки под углом oz - обеспечивает отражение газодинамической волны в сторону описгн- ного движений дуги, г е под у ЛОР/ к решетке, равным 1-30° В эквивалентном решении означенные расстояние и угол обеспечиваются сторонами ромбовидного металлического обтекателя-электрода, обращенными в сторону решетки.

Поскольку при входе в решетку дуга разбивается на очень короткие дуги, движение ее несколько замедляется и поскольку отраженная газодинамическая волна направлена не навстречу дуге, а по направлению движения дуги, то благодаря этому исключается возможность перекрытия по наружным поверхностям промежутков решетки.

Это позволяет существенно поднять предельные значения коммутируемых токов, повысить надежность работы коммутационного устройства и снизить трудоемкость его изготовления.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа перед известными состоят в том, что при больших отключаемых токах (более 3000 А) повышена надежность вхождения дуги в решетку путем уменьшения торможения дуги газодинамической волной давления не введением вы хлолных отверстий в дугогасительной решетке, которые создают ряд вышеупомянутых трудностей, а с помощью изменения направления движения волны внутри дуго- гасительной камеры.

Опасная зона выхлопа коммутационного аппарата не увеличивается, как это было при выхлопных отверстиях, а надежность коммутации предельных токов повышается

Это позволяет повысить токи предельной коммутационной способности выключателя.

Формула изобретения

1. Способ гашения электрической дуги в выключателях при коммутации больших токов, согласно которому дугу е камере магнитным полем направляют в дугогаситель- ную решетку, отличающийся тем, что,

с целью повышенна яФфокгипногти ГЯШР ния дуги для улучшения коммутации путпм

уМеНЬШеНИЯ ТОРМО Р- И- Г /ГИ ГРЗОДИНЛМИ

ческой волной давлени - входя дуй в 5 решетку в камере производит птра.рнис (я зодинэмической волны от боковой поверхности, рягпг пожени.м которой огно ситр/н.но траектор; и дни кпния дуги на правляют волну ьдпоь входя в решетку под

0 углом а 1-30° к г ему.

2 Устройстсс для гашения элекгричг ской дуги в выключателях дли коммутации больших токов, содержащее основные и разрывные коита л, помещенные иду та

5 сительной камере выполненной из изоляционного д гостов гог материала, рогэ электроды, расп .чжг- ныо в дугогасительной камере коль ,сч- о дугогасительную решетку, набранную из металлических пла

0 стин и изоляционных прокладок, катушки электромагнитного ДУТ ья, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, ч го промежуток между рогами электродами, образующий проход для эпок трической дуги выполнен в виде канала

5 шириной Ci-20-30 мм, направленного к дугогасительной решетке от зоны контактов дугогасительной камеры вдоль ее стенки, и участок последней у входа в решетку вместе с расположенным на гленка рогом-злекфс

0 дом повернут в сторону решетки нз лол «2 35-45° при этом конец второго рога- злектрода у входа в решетку отогнут в гу же сто ону на угол «з - 80 90° и расположен пгред входом на расстоянии С 10-30 мм

В ( пластин решетки

3. Устройство по п 2, отличающее- с я тем, что промежуток между рогами- электродами выполнен в видедьух каналов, направленных под углом CQ - 35-45° к стен0 кам камеры, которые расположены перпендикулярно к решетке, и образованных установленным в камере ромбовидным металлическим обтекателем-электродом, частично перекрывающим пространство для

5 движения дуги за иск - ением прохода в/лоль рогов-электродов к соответствующей боковой стенке камеры шириной Ci 20- 30 мм, при этом рога-электроды концами повернуты вдоль стенок, а стороны ромбовид0 ного обтекателя-электрода, обращенные в сторону решетки, расположены под углом СГз 80-90° к стенкам камеры.

6.А

a.f, А. А

лг 4

г €АР/АЈ1

1 ч-yj

-,{

|S|

-г

м

.хЦ

kЈ2

Й/г7

Ј-i

Й/г7

Изобретение относится к электротехнике, в частности х способам, предназначенным для улучшения коммутационных свойств электрических аппаратов, и позволяет уменьшить тормозящий эффект при гашении дуги без введения в дугогасительной камере дополнительных выхлопных отверстий. Это достигается за счет отражения газодинамической волны давления от боковой поверхности, которую располагают под углом 35-45° относительно траектории движения дуги. Волна в этом случае способствует ускорению движения дуги. Изменение направления движения газодинамической волны осуществляется введением в дугога- смтельную камеру каналов между электродами шириной 20-30 мм и расположением концов левого и правого рогов-электродов относительно решетки. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 4. ,. сл

4