СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ОТКЛЮЧЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК H01H33/60 

Изобретение относится к электроаппаратостроению и может быть использовано для гашения электрической дуги в коммутационных аппаратах.

Известен способ гашения дуги [1] , когда на нее воздействует поток электропрочной жидкости, удлиняющий дугу в дугогасительном канале.

Недостатком этого способа является невысокая тепловая мощность, отводимая от дуги, и возникновение шунтирующих дугу разрядов при ее значительном удлинении. Это ограничивает использование данного способа при увеличении значений коммутируемых токов в быстродействующих высоковольтных аппаратах.

Известен способ гашения дуги[2] затопленными струями дугогасящей жидкости. Дуга изгибается по потоку и одновременно деформируется ее сечение круглое к овальному. При этом образуется пленочный разряд. Плазма разряда деионизируется и дуга гасится. На границе дуги и дугогасящей жидкости образуется парогазовая полость, затрудняющая теплоотвод от дуги, что увеличивает время коммутации и ограничивает величину коммутируемых токов при использовании этого способа гашения дуги в высоковольтных коммутационных аппаратах.

Целью изобретения является увеличение значений коммутируемых токов и уменьшение времени коммутации.

Для достижения указанной цели процесс воздействия на дугу сопровождают контролем толщины дуги δ, в момент достижения значений δ= 2, где σ- коэффициент поверхностного натяжения; ρ- плотность дугогасящей жидкости; а - ускорение контактной поверхности плазма дуги - невозмущенная жидкость, гашение дуги завершают с помощью дополнительного воздействия ударных волн, направленных перпендикулярно дуге и генерированных, например, разрядниками, установленными в дугогасительной камере, концентрично контактам.

В результате анализа патентной и научно-технической информации не обнаружено признаков, сходных с признаками предложенного решения, следовательно, оно обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 представлена геометрия потока дугогасящей жидкости и дуги отключения на стадии пленочного разряда в одной из возможных конструкций, реализующих способ гашения дуги; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема коммутационного аппарата.

Контакты - верхний подвижный 1 и нижний неподвижный 2 расположены соосно и вертикально в дугогасительной камере 3, заполненной дугогасящей жидкостью (см. фиг. 1). Верхний подвижный контакт 1 выполнен в виде стакана, стенки которого охватывают снаружи стенки неподвижного контакта 2. В нижнем неподвижном контакте 2 имеется полость 4, заполненная дугогасящей жидкостью, в которой известным способом создают повышенное давление. Верхний контакт 1 под воздействием давления начинает ускоренное движение, происходит разрыв контактов, в образующийся межконтактный промежуток истекает поток дугогасящей жидкости, воздействующий на электрическую дугу отключения. Дуга изгибается по потоку и одновременно деформируется ее сечение от круглого к овальному, образуется пленочный разряд с толщиной дуги δ(см. фиг. 2). Толщину дугиδ измеряют с помощью электрических зондов (или фотодиодов). Когда толщина дугиδ достигает величины δ= 2, ключи 5 замыкают конденсаторные батареи 6 на разрядники 7 (см. фиг. 2 и 3).

Ударные волны, инициируемые разрядниками 7, вызывают скачкообразное увеличение потерь из дуги и ее гашение. Нарушение теплового баланса связано с интенсивным перемешиванием плазмы дуги с холодным газом, образовавшимся при испарении дугогасящей жидкости. После выхода на свободную поверхность (контактная поверхность плазма дуги - невозмущенная жидкость) ударной волны за фронтом отраженной волны разгрузки происходит разрушение жидкого объема с образованием брызгового потока. Кроме того, на свободной поверхности появляются возмущения. Неустойчивыми являются только гармоники, длина волны которых превышает некоторую критическую величину λ_мин= 2. Поэтому гашение дуги завершают при δ= λ_мин= 2. Параметры ударной волны регулируются изменением энергии электрического разряда E= , где С - емкость; U - зарядное напряжение конденсаторной батареи 6, и продолжительностью разряда.

Необходимая энергия электрического разряда Е 1 Дж/г, время нарастания фронта ударной волны τ_ф≈(5-10)·10^-6 с. В качестве дугогасящей жидкости предпочтительно использовать среды с высокими коэффициентами переноса, а также электрической прочностью, например сжиженную шестифтористую серу.

Используя данный способ гашения электрической дуги отключения в коммутационных аппаратах, имеющих одинаковую мощность привода по сравнению с прототипом, удается коммутировать ток в 1,5 раза большей величины при уменьшении на 30% времени коммутации. (56) Электротехника , 1977, N 10, с. 44. ПТЭ, 1983, N 4, с. 132.

Использование: для гашения электрической дуги отключения в высоковольтных коммутационных аппаратах. Сущность изобретения: способ гашения электрической дуги отключения заключается в том, что в процессе разведения контактов дугу деформируют затопленными струями дугогасящей жидкости, истекающими из полости контактов в дугогасительную камеру. Причем процесс воздействия на дугу сопровождают контролем толщины дуги. В момент достижения значения толщины дуги δ определяемого выражением , где δ - коэффициент поверхностного натяжения, r - плотность дугогасящей жидкости, a - ускорение контактной поверхности плазма дуги - невозмущенная жидкость, гашение дуги завершают за счет дополнительного воздействия ударных волн, направленных перпендикулярно дуге отключения и генерированных, например, разрядниками, расположенными концентрично контактам. Используя данный способ гашения электрической дуги отключения в коммутационных аппаратах, имеющих одинаковую мощность привода (по сравнению с прототипом), удается коммутировать ток в 1,5 раза большей величины при уменьшении на 30% времени коммутации. 3 ил.

СПОСОБ ГАШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ ОТКЛЮЧЕНИЯ, при котором в процессе разведения контактов деформируют дугу затопленными струями дугогасящей жидкости, истекающими из полости контактов в дугогасительную камеру, отличающийся тем, что, с целью увеличения значений коммутируемых токов и уменьшения времени коммутации, процесс воздействия на дугу сопровождают контролем толщины дуги δ и в момент достижения значения
δ = 2 ,
где σ - коэффициент поверхностного натяжения;
ρ - плотность дугогасящей жидкости;
a - ускорение контактной поверхности плазма дуги - невозмущенная жидкость,
гашение дуги завершают с помощью дополнительного воздействия ударных волн, направленных перпендикулярно дуге и генерированных с помощью разрядников, установленных в дугогасительной камере концентрично контактам.