ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1968 года по МПК H01H33/662 

Известны вакуумные выключатели, содеращие контактную систему и металлическое кранирующее устройство, помещенное в вауу.лшоплотную оболочку из диэлектрика, закрытую с торцов металлическими фланцами с крепленнымя на .них торцовыми экранами и разделенную па ряд примерно равных секций металлическими уплотнепиям,и, на каждом из оторых укреплен симметрично расположенный металлический экран, электрически изолированный от других экранов и от контактов. Применение подобных выключателей .в цепях напрял ен,пем выше 10-15 кв ограничено их электрической прочностью. Повышение электрической прочности увеличением длины диэлектрической оболочки или применением нескольких последовательпо соединенных выключателей дает незначительные результаты и, кроме того, ведет к усложнению конструкции привода и снижению надежности работы устройства.

В предложенном выключателе, с целью позыщения электрической прочности, экраны, укрепленные на уплотнениях, разделяют пространство внутри оболочки вдоль ее оси на ряд последовательных промежутков, имеющих близкие по величине электрические емкости. Каждое уплотнение с внещней стороны имеет кольцевое утолщение с закругленной поверхностью, выступающее над оболочкой и закрепляющее слои диэлектрика с уплотнением. Изо лнрозанные экраны представляют собой закрытую полость с отверстиями для прохождения вводов, причем средний экран выпол5 иен в виде открытого с двух сторон цилиндра, а крайние - в виде чаш, обращенных дном к торцам выключателя и имеющих отверстия для прохождения вводов. Средний экран может быть выполнен ,в виде полости с отверстиями для прохождения вводов, а тогда каждый соседний с ним экран представляет собой цилиндр с внутренним кольцевым выступом посередине.

На фиг. 1 схематически изображен предло5 женный ва-куумпый выключатель; на фиг. 2- сто эквивалентная электрическая схема; на фиг. 3 .и 4 - варианты выполнения изолированных экранов. Иеподвижный 1 и подвижный 2 контакты

0 выключателя впаяны а вводы 3 и 4. Подвижный контакт совершает возвратно-поступательное движение без нарушения герметичности благодаря наличию сильфона 5, вакуумно-плотно соединенного как с подвижным вво5 дом, так и с металлическим фланцем 6.

Неподвижный ввод вакуумно-плотно опаян с плоским металлическим, например медным, фланцем 7. Неподвижный ввод выполнен с отверстием, в которое впаяна тонкая 1медная

ключателя к откачной установке. После отпайки штенгель 8 для предохранения его от повреждений закрывается металлическим колпа ком 9. Каждый из фланцев 5 и 7 вакуумно-плотно соединен .с отбортовкой металлических, например медных, торцовых уплотнений 10 и 11, которые проложены под компенсаторами температурных расширений 12 и IS. На фланцах & « 7 прочно укреплены торцовые экраны 14 и 15. Диэлектрическая часть оболочки выключателя, выполненная, например, из вакуумно-плотной керамики, разделена на ряд секций в виде цилиндров 16, 17, 18 и 19. Наружная поверхность цилиндров может быть как гладкой, так и ребристой, и в случае изготовления цилиндров из керамики может быть покрыта глазурью. Диэлектрические цилиндры вакуумно-плотно соединены между собой через металлические, например медные, уплотнения 20, 21 и 22, на которых закреплены металлические экраны 23, 24 и 25, изолированные друг от друга и ;от контактов. Экраны могут быть выполнены заодно с уплотнениями. Каждое из уплотнений снаружи имеет кольцевое утолщение 26, 27 ,и 28 с закругленной поверхностью, выступающее над диэлектрическими цилиндрами и закрывающее места соединений диэлектрических цилиндров с металлическим уплотнением. Тем самым в этих соединениях вне вакуумно-плотной оболочки выключателя снижается напряженность электрического поля.

Секционирование значительно повышает электрическую прочность диэлектрика в целом при равномерном делении приложенного напряжения по секциям. В настоящем изобретении равномерное деление напряжения по секциям достигается за счет того, что электрические емкости промежутков, образованных соседними экранами, и емкости самих секций диэлектрика близки по величине. (Емкости промежутков и -секций диэлектрика на схеме обозначены теми же номерами, что и сами промежутки и секции).

Ci,2 - емкость между разомкнутыми ионтактами 1, 2. Таким образом, условием равномерного деления напряжения является выполнение соотношений:

C32-fCt9 С

Czg+Cie ; - Csi-Ь С

18

(I)

.

(П)

Сз5 Сзб 33+ Сз Сз7+ Сз8 С С.

(III)

Удобно секции диэлектрика 16, 17, 18 и 19 выполнять примерно одинаковыми, примерно одинаковыми должны быть и промежутки 29, 30, 31 и 32. Длина этих промежутков должна быть невелика, но они должны обладать достаточной электрической прочностью. Присоединение экранов 23, 24, 25 к уплотнениям 20, 21, 22 позволяет разделить длинный промежуток между вводами на ряд последовательных промежутков 29, 30, 31, 32. Это значительно повышает электрическую прочность

выключателя в -целом в условиях высокого вакуума и тем более в условиях, соответствующих левой ветви кривой Пашена.

На фиг. 3 экраны 23, 24, 25 образуют полость, причем средний экран 24 выполнен в виде открытого с двух сторон цилиндра, а экраны 23, 25 - в виде чаш, обращенных дном к торцам выключателя. В дне чаш имеются отверстия для прохождения вводов.

В вакуумном выключателе, приведенпэ.м на фиг. 4, экраны 23, 25 выполнены в виде цилиндров с внутренними кольцевыми выступами 39, 40 посередине. Во всех конструкциях выдержаны вышеприведенные соотношения /, //, ///.

Для всех описанных конструкций характерна и следующая особенность. В местах крепления экранов 23, 24, 25 к уплотнениям 20, 21, 22 наружные стенки каждого из экранов образуют цилиндры, симметрично расположенные по отношению к соответствующему уплотнению. Между указанными цилиндрами и диэлектриком оболочки зазор невелик: он примерно в 5-10 раз меньще радиуса оболочки прибора. Эти особенности конструкции обеспечивают снижение напряженности электрического поля в местах соединения диэлектрика с металлом внутри оболочки выключателя.

предмет изобретения

1. Вакуумный выключатель, содерл ащий контактную систему и металлическое экранирующее устройство, помещенные в вакуумноплотную Оболочку из диэлектрика, закрытую с торцов металлическими фланцами с укрепленными на них торцовыми экранами, и разделенную на ряд примерно равных секций металлическими уплотнениями, на каждом из которых укреплен симметрично расположенный металлический экран, электрически изолированный от других экранов и от контактов, отличающийся тем, что, с Целью повышения

электрической прочности выключателя, изолированные экраны, укрепленные на уплотнениях, разделяют пространство внутри оболочки вдоль ее оси на ряд последовательных промежутков, имеющих близкие по величине

электрические емкости, и каждое из указанных уплотнений с внешней стороны имеет кольцевое утолщение с закругленной поверхностью, выступающее над оболочкой и скрепляющее слои диэлектрика € уплотнением.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что каждый из изолированных экранов выполнен в виде закрытой полости с отверстиями для прохождения вводов. 3. Выключатель по п. 1, отличающийся тем,

что изолированные экраны в совокупности образуют полость, причем средний экран выполнен в виде открытого с двух сторон цилиндра, а крайние - в виде чаш, обращенных своим дном к торцам выключателя и

4. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что средний экран выполнен в виде полости с отверстиями для ирохождения вводов, а

12

каждый из соседних с ним экранов - в виде цилиндра с внутренним кольцевым выступом посередине.f

,

; гз

:сз5

30 П

,г .с 31 -Cts

с37

Фиг. 2

Риг 3

fue