Высоковольтный вакуумный переключатель Советский патент 1992 года по МПК H01H33/66 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным вакуумным переключателям, предназначенным Дл коммутации без нагрузки мощных высокочастотных цепей.

Вакуумный переключат эль может быть использован в стационарной, передвижной

и бортовой электро- и радиотехнической аппаратуре для подключения источников питания и нагрузок, для переключения антенных цепей, отводов катушки высоко- контура, конденсаторов высоковольтных цепей, в антенно-согласующих устройствах, фильтрах подавления гармоник, резонансных контурах и т.д.

««а

Известные вакуумные переключатели и вакуумные реле на переключение, предназначенные для этих целей, имеют ряд существующих недостатков.

Известное вакуумное реле на переключение имеет низкую токопропускную способность. В первую очередь это обусловлено малым эффективным рабочим сечением упругого подвижного контакта на высокой частоте вследствие скинэффекта и наличием на его конце раздвоения, увеличивающего путь прохождения ВЧ тока и потери мощности на нагрев. Кроме того, жесткое крепление подвижного контакта на выводе требуетзначительногоусилия на его деформацию от среднего положения до замыкания на неподвижные контакты. В результате на эту же величину снижается контактное нажатие, что также способствует снижению токопропускной способности реле. Необходимо также отметить, что в совокупности со значительной силой упругой реакции подвижного контакта, снижение контактного нажатия определяет низкую устойчивость данного реле к воздействию ускорения механических нагрузок. Проявляется это в размыкании цепи замкнутых контактов, особенно при совпадении силы упругой реакции с направлением ускорения механических нагрузок.

Наряду с отмеченным, реле имеет значительную индуктивность из-за большого пути тока по подвижному контакту вследствие наличия раздвоения на его конце, а поэтому низкую собственную резонансную частоту и сравнительно небольшой диапазон рабочих частот. Сочленение якоря (с помощью установленного в него сферического элемента) с подвижным контактом сложно и ненадежно, так как сферический элемент не имеет жесткой фиксации в якоре электромагнита. Значительные технологические трудности при сборке и пайке реле вызывает конструкция оболочки в виде двух сваренных между собой металлических частей, с одной из которых через промежуточные изоляционные втулки соединены пайкой высоковольтные выводы.

Пропускаемый через токопроводникВЧ ток обычно повышают увеличением диаметра у круглого, толщины и (или) ширины у плоского токопроводников.

В рассмотренной выше конструкции вакуумного реле подвижный контакт выполнен о форме плоского проводника небольшой толщины. Поэтому увеличение его толщины дает незначительное повышение эффективного рабочего сечения на ВЧ. Кроме того, увеличение толщины подвижного контакта вызывает резкий рост его жесткости. Это повышает необходимое для его деформации усилие, что требует повышения мощности электромагнита, а следовательно, массы и габаритов реле. Увеличение ширины подвижного контакта позволяет существенно повысить его эффективное рабочее сечение, но одновременно требует увеличения массы и габаритов реле. Обусловлено это сложностью размещения тако0 го контакта в ограниченном пространстве внутри вакуумированной оболочки, с обеспечением при эгом требуемой электропрочности и надежности сочленения с выводом подвижного контакта и якорем электромаг5 нита. С учетом того, что при увеличении ширины подвижного контакта увеличивается необходимое усилие для его деформации, масса и габариты реле возрастают еще и за счет необходимости существенного повы0 шения мощности электромагнита.

В известных конструкциях вакуумных реше на переключение подвеска подвижного контакта на выводе выполнена с помощью двух пуклсвочных выступов,

5 выполненных на лепестках из упругого металла и входящих в диаметрально расположенные углубления на выводе подвижного контакта. При такой подвеске создается шарнирное соединение подвижного контак0 та с выводом, подвижность в котором обеспечивается вращением подвижного контакта на пуклевочных выступах относительно углублений в выводе, По существу получается вращение подвижного контакта

5 как бы на оси, что позволяет перемещать его в направлении замыкания и размыкания цепи неподвижных контактов при существенно меньшем противодействующем усилии, чем при жестком закреплении его на выво0 де.

За счет снижения противодействующего усилия повышается контактное нажатие без увеличения жесткости возвратной пружины и мощности электромагнита. Поэтому

5 реле с шарнирной подвеской подвижного контакта на выводе более устойчивы к воздействию механических нагрузок, чем в случае жесткого крепления упругого подвижного контакта на выводе.

0 Однако и в реле с шарнирной подвеской подвижного контакта на выводе проблема повышения ихтокопропускной способности без увеличения массы и габаритов не решена. Обусловленно это теми же причинами,

5 что и у реле с жестким креплением плоского упругого контакта на выводе. Более того, за счет дополнительных потерь ВЧ мощности на контактном переходе между соприкасающимися поверхностями пуклевок подвижного контакта и углублений в выводе, реле с

шарнирной подвеской подвижного контакта и углублений в выводе, реле с шарнирной подвеской подвижного контакта имеют меньшую токопропускную способность в сравнении с жестким креплением на выводе подвижного контакта,

Усугубляется это износом соприкасающихся поверхностей при длительной коммутации. Этот износ определяется большими силами сухого трения скольжения в ваку- уме между взаимодействующими при коммутации поверхностями пуклевочных выступов на подвижном контакте и углублений на выводе. Способствует повышению износа сильное сжатие сопрягаемых кон- тактируемых поверхностей и несоосность пуклевок между собой и относительно углублений в выводе. В результате появления люфтов в паре пуклевки-углубления. реле с шарнирной подвеской подвижного кон- такта имеют худшую стабильность срабатывания при длительной коммутации. Наряду с этим, люфты уменьшают контактное нажатие между контактирующими поверхностями пуклевок и углублений в выводе, а также в зоне контактирования подвижного и неподвижных контактов. Таким образом, реле с шарнирной подвеской подвижного контакта имеют худшую стабильность параметров при длительной коммутации, чем реле с жестким креплением подвижного контакта на выводе.

Наиболее близким к изобретению является вакуумный переключатель, сущность решения которого состоит в том, что повы- шение пропускаемого ВЧ тока в этом переключателе достигнуто применением упругого ленточного контакта П-образной или U-образной формы, размещенным в зазоре между неподвижными контактами и жестко закрепленным концами боковых пластин на выводе подвижного контакта. Такое решение позволяет более, чем в два раза увеличить эффективное рабочее сечение подвижного контакта на ВЧ, а следова- тельно, величину пропускаемого ВЧ тока.

Однако и этот вакуумный переключатель имеет существенные недостатки, которые состоят в следующем. Во-первых, у него не устранены недостатки, присущие вакуум- ным реле на переключение с жестким креплением плоского упругого подвижного контакта на выводе. Кроме того, обеспечение перемещения верхней части П-образно- го контакта требует наличия гарантированного зазора между боковой поверхностью стержневого контакта и поверхностью отверстия в верхней части П-об- разного ленточного контакта. В совокупности с допусками на изготовление

этот люфт снижает контактное нажатие, так как часть перемещения подвижного контакта, которая должна быть направлена на контактное нажатие, фактически идет на преодоление паразитного люфта. Снижение контактного нажатия вызывает увеличение сопротивления замкнутых контактов, а следовательно, потерь мощности ВЧ на нагрев контактов, и повышение вероятности размыкания цепи замкнутых контактов при воздействии вибрационных и ударных нагрузок. Следствием этого является снижение надежности и долговечности работы перекл ючателей.

Кроме того, из-за допусков на изготовление деталей и узлов, изменяется взаиморасположение системы взаимодействующих при коммутации элементов переключателя. В результате, как при шарнирном так и при жестком креплении такого подвижного контакта на выводе будет иметь место разбаланси- ровка системы относительно физического центра сочленения: якорь - подвижный контакт - вывод. Вследствие этого резко возрастает противодействующее усилие при замыкании цепи контактов, так как затрачивается дополнительное усилие при замыкании цепи контактов, так как затрачивается дополнительное усилие на преодоление противодействия от разбалансировки системы, обусловленной смещением реального центра соединения подвижного контакта с якорем электромагнита от физического. Особенно резко возрастает дополнительное усилие при жестком закреплении П-об- разного подвижного контакта на выводе. Определяется это тем, что в отличие от шарнирного, при жестком креплении теряется одна степень подвижности взаимодействующих при коммутации элементов, а именно от вращения подвижного контакта на выводе, способствующего в некоторой степени компенсации противодействующего усилия. При переходе от реального к физическому центру системы, в случае жесткого крепления П-образного подвижного контакта, переход происходит за счет изгиба контакта в продольном и одновременного скручивания в поперечном направлении, а для этого требуется большее усилие, чем в случае шарнирного соединения. Увеличение противодействующего усилия требует дополнительного увеличения жесткости возвратной пружины и мощности электромагнита, чтобы не снижалось контактное нажатие, т.е. увеличивать массу и габариты, или снижать величину пропускаемого ВЧ тока и ускорение механических нагрузок при сохранении массы и габаритов переключателя.

Следует также отметить то, что из-за достаточно большой длины боковые части П-образного упругого ленточного контакта имеют сравнительно низкую собственную частоту механического резонанса, что существенно ограничивают диапазон рабочих частот вибрационных нагрузок у рассматриваемого переключателя.

Таким образом, ни шарнирная подвеска подвижного П-образного контакта, ни жесткое его крепление на выводе не решает проблему повышения пропускаемого тока, устойчивости к воздействию механических нагрузок и надежности работы без увеличе-- ния массы и габаритов.

Целью изобретения является повышение токопропускной способности, устойчивости к воздействию механических нагрузок и надежности работы при длительной коммутации без увеличения массы, габаритов и без усложнения конструкции предлагаемого переключателя.

Цель достигается тем, что в известном высоковольтном вакуумном переключателе, содержащем вакуумированную оболочку, выводы на ее торцовой поверхности, электромагнитную систему управления клапанного типа, расположенные в вакуумированной оболочке неподвижные контакты и в зазоре между ними П-образ- ный упругий подвижный контакт, который согласно предлагаемому изобретению одним концом упруго закреплен в выполненной на конце вывода кольцевой канавке с возможностью упругого перемещения его боковых пластин в зоне крепления вдоль вывода при перемещении подвижного контакта между неподвижными контактами в плоскости, проходящей через продольную ось переключателя и ось вывода подвижного контакта. Для этого на концах каждой из пластин в месте сочленения с выводом выполнен паз в направлении продольной оси подвижного контакта шириной по диаметру вывода в кольцевой канавке. Причем паз в каждой из пластин смещен относительно продольной оси симметрии в противоположном друг от друга направлении по крайней мере на удвоенную величину допуска их ширины и снабжены отверстиями, диаметр которых выполнен большим диаметра вывода в его канавке на суммарную толщину пластин подвижного контакта. Кроме того, нижняя пластина подвижного контакта снабжена в середине гофрой, расположенной перпендикулярно его продольной оси и имеющей высоту, равную зазору между расположенными параллельно частями пластин, а часть нижней пластины за ушками крепления оси вращения подвижного контакта отогнута в противоположном от верхней пластины направлении на угол, не менее чем в два раза превышающего угол перемещения свободного конца подвижного контакта от одного неподвижного контакта к другому. Сопоставительный анализ с известным позволяет сделать вывод, что предлагаемый высоковольтный вакуумный переключатель отличается тем, что подвиж0 ный контакт одним концом упруго закреплен в выполненной на конце выводе кольцевой канавке с возможностью упругого перемещения концов его боковых пластин в зоне крепления вдоль вывода при

5 перемещении подвижного контакта между неподвижными контактами в плоскости, проходящей через продольную ось переключателя и совпадающей с направлением перемещения якоря электромагнита; на

0 концах каждой из пластин подвижного контакта в местах сочленения с выводом выполнен паз в направлении продольной оси подвижного контакта шириной по диаметру вывода в кольцевой канавке, причем паз в

5 каждой из пластин смещен относительно продольной оси симметрии в противоположном друг от друга направлении на удвоенную сумму допуска на их ширину и снабжены отверстиями, диаметр которых

0 выполнен большим сопредельного диаметра вывода на суммарную толщину пластин подвижного контакта; нижняя его пластина в середине снабжена гофрой, расположенной перпендикулярно продольной оси и

5 имеющей высоту, равную зазору между расположенными параллельно частями пластин подвижного контакта, а часть нижней пластины за ушками крепления оси вращения подвижного контакта отогнута в проти0 воположном от верхней пластины направлении на угол, не менее чем в два раза превышающего угол перемещения свободного конца подвижного контакта от одного неподвижного контакта до другого.

5 На фиг. 1 изображен предлагаемый переключатель, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку (частично в разрезе); на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг, 4; на фиг. 6 0 подвихшый контакт в исходном состоянии. Вакуумный переключатель состоит из вакуумплотной металлокерамической оболочки, узла подвижного контакта, корпуса Электромагнитной системы управления и

5 катушки электромагнита.

Металлокерамйческая оболочка включает в себя керамический корпус 1, вакуум- плотно спаянный с медными выводами в виде стержней 2 и 3, и трубчатым штенгелем 4. В нижней части корпус 1 спаян вакуумплотно с тонкостенным переходным кольцом 5 из медноникелевого сплава. К внутренним концам вывода 2 и штенгеля 4 механически прочно прикреплены неподвижные контакты 6 и 7 нуклевочными выступами строго навстречу друг другу. Оси контактов 6 и 7 расположены относительно друг друга под углом 120°. В выводе 3 на конце имеется кольцевая канавка для упругой посадки на вывод 3 подвижного контакта 8 из молибдена. Выводы 2 и 3 наполовину их длины выполнены полыми для обеспечения пайки без разрушения оболочки из-за различных значений КТР керамики и меди Конструкция схватывающих спаев обеспечивает получение надежных вакуумплотных швов с высокой механической прочностью.

Узел подвижного контакта включает в себя П-образный подвижный контакт 8, который пазами на концах пластин входит в кольцевую канавку на выводе и защелкивается на нем при сборке за счет упругих свойств материала и смещения пазов в пластинах относительно продольной оси контакта. В отверстия ушек подвижного контакта входит ось 9 вращения из диэлектрика, например из искусственного минерала, выполняющая одновременно роль оси вращения подвижного контакта и изол ятора высоковольтной цепи контактов от низковольтной цепи управления. Ось 9 жестко закреплена в якоре 10, который имеет на одном конце изогнутую под углом часть для сочленения с возвратной пружиной 11.

Корпус электромагнитной системы управления состоит из корпуса 12, спаянного с основанием 13, из магнитомягкого металла, которое в свою очередь вакуумплотно спаяно с сердечником 14 из магнитомягкого металла и диамагнитной шайбой 15. На корпусе электромагнита 12 выполнена резьба для крепления переключателя на рабочем месте. Шайба 15 выполняет роль разделителя среды атмосфера и вакуум и исключает шунтирование силовых линий магнитного поля. На основании 13 закреплена таблетка газопоглотителя 16. служащая для сохранения и поддержания рабочего давления внутри переключателя в течение заданного срока службы.

Катушка электромагнита состоит из каркаса 17 катушки, расположенной на нем обмотки 18, изоляционного цилиндра 19 и изолятора 20 с выводами 21, которые собраны в корпусе 22 из магнитного металла и жестко скреплены между собой, например, с помощью эпоксидного клея. К выводам 21 подпаяны концы намоточного провода обмотки 18. Наружные концы выводов 21 служат для подпайки в схеме проводников от источника питания обмотки управления.

При сборке пластины подвижного контакта 8 сжимаются до соприкосновения в 5 месте расположения пазов, а затем пазы принудительной деформацией пластин совмещаются и контакт 8 устанавливается в кольцевую канавку на выводе 3, После разжатия пластин за счет упругих свойств мате0 риала и возврата пазов в начальное положение обеспечивается упругая подвеска подвижного контакта 8 на выводе 3. Затем на отогнутую часть якоря 10 одевается возвратная пружина 11, для чего у нее на

5 конце имеется паз. Пружина 11 имеет и-об- разную форму для обеспечения ее высокой циклической износостойкости. На собранную с узлом подвижного контакта металло- керамическую оболочку устанавливается

0 корпус электромагнита и они соединяются между собой вакуумплотно с помощью сварки.

По завершению вакуумно-технологиче- ской обработки в зазор между сердечником

5 14 и корпусом 12 устанавливается катушка электромагнита и закрепляется с помощью винта 23, входящего в резьбовое отверстие сердечника 14. Крепление переключателя в аппаратуре обеспечено наличием резьбы на

0 корпусе 12, двух крепежных гаек 24 и шайбы 25. Для подсоединения вывода 3 к схеме служит лепесток 26, спаянный со штенгелем 4. Из внутреннего объема переключателя через штенгель 4 откачивают воздух и газы,

5 выделяющиеся в процессе вакуумно-техно- логической обработки. По окончанию ее штенгель пережимается вакуумплотно с обеспечением при этом диффузионной сварки места пережима, а затем устанавли0 вается защитный колпачок 27,

Переключатель работает следующим образом.

Контактная система переключателя состоит из двух неподвижных и одного по5 движного контактов, размещенных с определенным зазором относительно друг друга внутри металлокерамической оболочки, в объеме которой создан высокий вакуум, служащий рабочим диэлектриком

0 переключателя. При отсутствии напряжения на обмотке управления электромагнита, пружина 11 отжимает якорь 10 электромагнита от сердечника 14. Якорь 10, подвижно связанный через ось 9 с подвижным контак5 том 8, прижимает при этом подвижный контакт 8 к неподвижному контакту 6.

При подаче напряжения питания на обмотку управления, под действием создаваемого ею магнитного поля, якорь электромагнита ТО, перекатываясь по линии

его опоры на основании электромагнита 13, притягивается к сердечнику 14 и сжимает возвратную пружину 11, Якорь 10 и подвижный контакт 8 соединены между собой подвижно с помощью оси-изолятора 9. Благодаря этому перемещение якоря 10 вызывает одновременное вращение подвижного контакта 0 на оси 9 и перемещение его в пространстве в том же направлении, что и якоря 10. При этом свободный конец по- движного контакта 8 перемещается в направлении его замыкания на разомкнутый в исходном положении неподвижный контакт 7.

Одновременное (безлюфтовое) перемещение пластин подвижного контакта обеспечено плотним прижатием гофры нижней пластины к верхней за счет поджатия отогнутой в исходном положении части нижней пластины при установке пластин контакта 8 в кольцевой паз вывода 3 Подвижный контакт 8 вращается на оси 9, имея опору упругого качения на выводе 3. Возможность свободного перемещения в пространстве связки1 подвижный контакт - якорь обеспечивается упругой деформацией расположенных s пазе вывода 3 пластин контакта 8 перпендикулярно их продольной оси, т.е. вдоль вывода 3, одновременно с упругим (подпружиненным) качением подвижного контакта 8 в кольцевой части вывода 3. В результате требуется значительно меньшее усилие в сравнении с шарнирной или жесткой подвеской подвижного контакта на вы- воде.

После снятия напряжения питания с обмотки управления возвратная пружина 11 отжимает якорь 10 и возвращает подвижный контакт 8 в первоначальное положение.

Ток высокой частоты в каждом из положений подвижного контакта проходит по следующему пути: вывод неподвижного контакта - неподвижный контакт- контактный переход между неподвижными и по- движными контактами. Далее ток разветвляется и идет по каждой из пластин, а затем через контактный переход между каждой из пластин и соответствующей им поверхностью кольцевой канавки на вывод подвижного контакта.

Упругая подвеска П-образного подвижного контакта на выводе устраняет недостатки, имеющиеся при шарнирном или жестком его креплении на выводе. Достигается это в первую очередь за счет того, что упругая подвеска подвижного контакта на выводе снижает усилие возвратной пружины и электромагнита, расходуемого на преодоление сил трения скольжения в вакууме при шарнирном креплении и сил. необходимых для деформации и скручивания пластин при жестком закреплении подвижного контакта на выводе. Возможность упругого перемещения концов пластин в кольцевой канавке по выводу в направлении его продольной оси практически полностью устраняет силы противодействия,обусловленные переходом системы: якорь - подвижный контакт - вывод от реального к физическому центру при перемещении подвижного контакта между неподвижными контактами в плоскости, проходящей через продольную ось переключателя и ось вывода подвижного контакта. В совокупности снижение противодействующих сил способствует повышению на 20-30% контактного нажатия в каждой из пар замкнутых контактов, а следовательно, и величины пропускаемого через замкнутые контакты ВЧ тока, устойчивости к воздействию механических нагрузок и надежности работы без увеличения массы и габаритов переключателя.

При упругой подвеске П-образного подвижного контакта на выводе устраняется износ, имеющий место при шарнирной подвеске подвижного контакта на выводе и оп- ределяемый силами сухого трения скольжения между соприкасающимися в вакууме поверхностями пуклевок на контакте и углублений в выводе. Поэтому, в отличие от шарнирной, при упругой подвеске подвижного П-образного контакта на выводе обеспечивается стабильность параметров предлагаемого переключателя при длительной коммутации.

Выполнение на концах каждой из пластин подвижного контакта пазов в направлении его продольной оси шириной по диаметру вывода в кольцевой канавке определяет подвижность пластин в этой канавке при перемещении подвижного контакта между неподвижными контактами и обуславливает простоту установки П-образного контакта на вывод. Смещение пазов в каждой из пластин относительно продольной оси симметрии подвижного контакта в противоположном друг от друга направлении на удвоенную величину допуска на их ширину и выполнение на концах пазов отверстий обеспечивают надежную фиксацию подвижного контакта после установки его в кольцевую канавку вывода. Достигается это тем, что перед установкой подвижного контакта в кольцевую канавку вывода, пазы совмещаются за счет принудительной деформации пластин относительно продольной оси навстречу друг другу. После установки подвижного контакта в кольцевую канавку, пластины за счет упругой реакции возвращаются в исходное состояние, уменьшая ширину общего паза относительно диамет- ра вывода в кольцевой канавке и исключая тем самым свободный выход подвижного контакта из зацепления с выводом..Выбранная величина смещения пазов относительно друг друга обусловлена тем, что при боль- шей величине возникает сложность в совмещении пазов при установке подвижного контакта в кольцевую канавку вывода, а при меньшей не исключается вероятность выхода подвижного контакта из зацепления с выводом при коммутации и при воздействии механических нагрузок.

Выполнение в конце паза отверстия диаметром больше диаметра вывода в кольцевой канавке на суммарную толщину пластин подвижного контакта обеспечивает упругое и свободное перемещение концов пластин по выводу при перемещении его свободного конца между неподвижными контактами.

При меньшем диаметре отверстия то- рец каждой из пластин, при отклонении их от среднего положения в момент перемещения подвижного контакта, располагается сначала под углом к боковой поверхности вывода в кольцевой канавке, а затем касает- ся ее острой кромкой из-за недостаточности начального зазора между сопредельными поверхностями отверстий и вывода. Дальнейшее перемещение концов пластин вдоль вывода происходит с сухим трением скольжения в вакууме острой кромки тонкостенных пластин из твердого металла по поверхности вывода из более мягкого металла. Сопровождается это диффузионным свариванием трущихся в вакууме поверхно- стей или заклиниванием пластин на выводе, с последующим переходом работы систе - мы: якорь - подвижный контакт - вывод, как бы к системе с жестким креплением подвижного контакта, недостатки которой рассмот- рены эыше.

В случае выполнения диаметра отверстий больше указанного подвижный контакт при коммутации и воздействии механических нагрузок смещается от начального по- ложения. При этом увеличивается межконтактный зазор или уменьшается ход подвижного контакта, в результате чего снижается надежность пропускания ВЧ тока, устойчивость к воздействию механических нагрузок и стабильность срабатывания при длительной коммутации.

Снабжение нижней пластины в середине ее длины гофрой, расположенной перпендикулярно продольной оси и имеющей высоту, равную зазору между расположенными параллельно частями пластин, обеспечивает надежное пропускание ВЧ тока и стабильное замыкание цепи как под действием возвратной пружины, так и электромагнита. Достигается это следующим образом.

При отсутствии гофры в момент подачи напряжения на обмотку управления электромагнита в первую очередь происходит деформация верхней пластины тонкостенного подвижного контакта в направлении перемещения якоря. Обусловлено это тем, что верхняя пластина с помощью ушек в ее середине имеет жесткую связь с якорем. Нижняя же пластина не имеет жёсткой связи с якорем электромагнита , а имеет связь через перемычку на свободном конце подвижного контакта, т.е. связана с якорем через верхнюю пластину. Поэтому нижняя пластина, при отсутствии на ней гофры, начинает перемещаться не сразу с началом перемещения якоря, а только после прогиба на некоторую величину верхней пластины. Величина этого прогиба определяет дополнительное увеличение начального зазора между якорем и сердечником элект ртомагни- та, необходимого для обеспечения надежного замыкания нормально разомкнутого контакта. Увеличение начального зазора снижает величину усилия электромагнита на создание контактного нажатия на нор- мельно разомкнутый контакт, Следствием этого является увеличение сопротивления замкнутых контактов, повышение их нагрева при пропускании ВЧ тока и снижение устойчивости к воздействию ускорения механических нагрузок.

Снабжение нижней пластины подвижного контакта упомянутой выше гофрой исключает паразитный ход якоря электромагнита, так каТс при подаче напряжения питания на обмотку у правления электромагнита обе пластины начинают перемещаться одновременно с началом перемещения якоря. Важно, что устранение паразитного хода якоря повышает контактное нажатие без увеличения при этом массы, габаритов и потребляемой мощности электромагнита. Увеличение контактного нажатия снижает сопротивление замкнутых контактов, что способствует повышению то- копропускной способности предлагаемого переключателя.

Выполнение гофры уменьшает в два раза неопертую часть подвижного контакта без изменения его общей длины. В результате, более чем в два раза повышается собственная частота механического резонанса, что подтверждается следующим расчетом. Собственная частота механического резонанса упругих плоских элементов длиной L определяется следующим известным соотношением:

1 Y6E m L

f Lpes - TJ

При

уменьшении,

F L/2 рез

ишиы в два раза

Т72 7m L/2 2 82fLp«.

Таким образом, выполнение гофры посередине нижней пластины в направлении к верхней пластине до упора на нее повышает собственную частоту механического резонанса, а следовательно, и устойчивость каждой из пар замкнутых контактов предлагаемого переключателя к воздействию ускорения механических нагрузок. Достигнуто это без уменьшения длины подвижного контакта, т.е. без снижения надежности контактирования благодаря сохранению его жесткости.

Отгиб части нижней пластины за ушками крепления оси подвижного контакта в противоположном от верхней пластины направлении на угол, не менее чем в два раза превышающий угол перемещения свободного конца подвижного контакта при перемещении его между неподвижными контактами, обеспечивает упругую Подвеску подвижного контакта на выводе и малое сопротивление контактного перехода между соприкасающимися поверхностями пластин и вывода. При меньшей величине угла это сопротивление становится большим и в результате увеличения нагрева снижается надежность пропускания 84 тока через предлагаемый переключатель.

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого переключателя в сравнении с известным заключается в повышении токопропускной способности, более чем на 20% и устойчивости к воздействию механических нагрузок, более чем в два раза, в стабильности парамвтров при длительной коммутации, а следовательно, в повышении надежности работы при тех же массе и габаритах.

Формула изобретения

1.Высоковольтный вакуумный переключатель, содержащий вакуумированную оболочку, выводы на ее торцевой поверхности,

электромагнитную систему управления клапанного типа, расположенные в вакуумиро- ванной оболочке неподвижные контакты и в зазоре между ними - П-образный упругий подвижный контакт, от л ичающийся тем,

что, с целью повышения токопропускной способности, устойчивости к воздействию механических нагрузок и стабильности ера батывания без увеличения массы и габаритов, подвижный контакт одним концом

упруго закреплен в выполненной на конце вывода кольцевой канавке с возможностью упругого перемещения концов его боковых пластин в зоне крепления вдоль вывода при перемещении подвижного контакта между

неподвижными контактами в плоскости, проходящей через продольную ось переключателя и совпадающей с направлением перемещения якоря этектромагнита.

2.Переключатель поп, 1,отличают, и- и с я тем, что на концах каждой из пластин

подвижного контакта в месте сочленения с выводом выполнен паз в направлении продольной оси подвижного контакта шириной по диаметру вывода в кольцевой его канавке.

3. Переключатель по пп 1и2,отлича- ю щ и и с я тем, что пазы в каждой из пластин смещены относительно продольной оси симметрии в противоположном друг другу направлении на удвоенную сумму допуска на их ширину и снабжены отверстиями, диаметр которых выполнен ббльшим сопредельного диаметра вывода на суммарную толщину пластин подвижного контакта. 4. Переключатель по пп. 1 и 2, о т л и ч аю щ и и с я тем, что нижняя пластина подвижного контакта за ушками крепления оси его вращения отогнута в противоположном от верхней пластины направлении на угол не менее чем в два раза превышающий

угол перемещения подвижного контакта от одного неподвижного контакта до другого, а в середине снабжена гофрой, расположенной перпендикулярно продольной оси и имеющей высоту, равную зазору между расположенными параллельно частям пластин подвижного контакта,

Pu2.f

Вид А

Фиг. 3

1756963

Фиг2

Фи.г,Ь

Использование: в электротехнике, а именно в конструкциях высоковольтных вакуумных переключателей. Высоковольтный вакуумный переключатель содержит вакуу- мировзнную оболочку, выводы на ее торцовой поверхности, электромагнитную систему управления клапанного типа, расположенные в вакуумированной оболочке неподвижные контакты и п зазоре между ними - П-образный упругий подвижный контакт. Новым в переключателе является: упругое крепление подвижного контакта одним концом в ьыполненной на конце вы-, вода кольцевой канавке с возможностью упругого перемещения концов его боковых пластин в зоне крепления вдоль вывода при перемещении подвижного контакта между неподвижными контактами в плоскости, проходящей через продольную ось переключателя и совпадающей с направлением перемещения якоря Электромагнита; вы- полнение на концах каждой пластины подвижного контакта в месте сочленения с выводом паза в направлении продольной оси подвижного контакта шйриной по диаметру вывода в кольцевой канавке;-смещение паза в каждой из пластин относительно продольной оси симметрии в противоположном друг от друга направлении на удво- енную сумму допуска яга их ширину и снабжение пазов отверстием с диаметром больше сопредельного диаметра вывода на суммарную толщину пластин подвижного контакта; отгиб нижней пластины подвижного контакта за yt жами крепления оси вра- щения в противоположном от верхней пластины напрагленйи Ра угол. не менее чем в два раза превышающий угол-перемещения подвижного контакта от одного неподвижного контакта До другого, и снабжение ее в середине , расположенной перпендикулярно продольной оси и имеющей высоту, равную зазору между расположенными параллельно частями пластин подвижного кбнтаТга. 3 з.п. ф-лы. 5 ил. XJ (Л Os

JL

8f

ui,5

Фиг. 6