ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1968 года по МПК H01H33/662 

Известны вакуумные выключатели, вйкууМированная камера которых представляет собой изолированный баллон, закрытый с торцов металлическими крышками, внутри которого расположены контактная система, выполненная в виде соленоидов со встречным направлением витков, с укрепленными в них ферромагнитными сердечниками, на концы которых надеты конусообразные разрезанные на лепестки наконечники, и экранная система из изолированных друг от друга вакуумными промежутками металлических экранов, два из которых гальванически соединены с соответствующими торцовыми металлическими крышками, а другие изолированы как от экранов, так и от контактов, причем один из изолированных экранов входит внутрь другого с небольшим зазором между стенками.

Подобные выключатели не обеспечивают отключения больших токов и обладают малой электрической прочностью.

Предлагаемая конструкция вакуумного выключателя обладает повышенной отключающей способностью, может отключать большие предельные токи и выдерживает большие напряжения в статическом режиме.

В описываемом выключателе изолированные экраны выполнены в виде чаш, обращенных своим дном к неизолированным экранам из ферромагнитного материала, например никеля, и укреплены на ребристых иЗоЯяторах, например керамических, монтированных йа неизолированных экранах или стойках. С целью повышения электрической прочности,

указанные изоляторы утоплены в экраны, расстояние между которыми выбрано из условия исключения пробоя по длинным путям.

Такое крепление и взаимное расположение экранов наиболее предпочтительно, так как

при сближении поверхностей, имеющих разные потенциалы, уменьшает в вакууме вероятность пробоя по длинным путям. Для приближения изолированных экранов к неизолированным, на каждом из экранов выполнены отверстия, расположенные по окружности одного радиуса. Число отверстий равно числу изоляторов.

На чертеже схематически изображен описываемый вакуумный выключатель.

Выключатель имеет два медных токоввода, обладающих разными потенциалами при разомкнутых контактах. Один из токовводов /- неподвижен, а другой - 2 может совершать возвратно-поступательное движение без нарушения герметичности, благодаря наличию сильфонного уплотнения 3. Токовводы изолированы друг от друга с помощью герметичного корпуса 4 из стекла или керамики, вакуумноплотно соединены с фланцами 5 и 5, на переходы 7, например изготовленные из ковара. Переходы 7 вакуумноплотно соединены с изоляционным корпусом 4. Место соединения изолятора с металлом может явиться инициирующим центром при возникновении вакуумного пробоя в выключателях, поэтому переходы 7, соединяющие фланцы токовводов с корпусом, изогнуты внутрь вакуумного промежутка вдоль стенок корпуса. Таким образом переходы сами защищают место своего соединения с изолятором. Эта конструкция существенно улучшает условия центрирования фланцев относительно корпуса и увеличивает степень соосности токовводов. На каждом из токовводов укреплены встречно закрученные спирали 8, соединенные с контактными наконечниками 9, образующие в совокупности контактную систему. На каждом из фланцев токовводов жестко укреплены мeJaлличecкиe экраны 10 и 11, снособствующие более равномерному распределению электрического поля в вауумном промежутке между фланцами. Зазор между стенками экранов и корпуса не должен превыщать нескольких миллиметр.ов для предотвращения от пробоев по длинным путям. На экране 11 укреплены три ребристых изолятора 12 из специальной керамики, способной выдерживать высокие напряжения без газоотделения. На трех изоляторах 12 жестко укреплен изолированный металлический экран 13, охватывающий межконтактный промежуток. Между экраном и стенками колбы оставлен небольшой зазор. Внутрь экрана 13 с небольшим зазором между стенками входит другой изолированный металлический экран 14, укрёпленный на трех изоляторах 15. Оба изолированных зкрана в совокупности охватывают весь межконтактный промежуток и закрывают внутреннюю поверхность стенок корпуса от металлизации продуктами эрозии контактов. Оба изолированных экрана выполнены из ферромагнитного металла, например никеля. Для обеспечения высокой степени соосности контактов относительно друг друга применено центрирующее устройство 16, расположенное внутри сильфона и жестко соединенное с фланцем подвижного контакта. Чтобы защитить место спая металла со стеклом, снаружи на вакуумный выключатель с обеих концов надеты специальные защитные крыщки 17. Для крепления выключателя в аппаратуре предусмотрен фланец 18 с отверстиями под болты. Контактная система создает суммарное магнитное поле, взаимодействующее с магнитным полем дуги с помощью встречно закрученных спиралей и «лепестков, расположенных строго друг против друга. В результате дуга ускоренно перемещается с центральной контактирующей площадки к краям наконечников. Ускоренное направленное движение дуги сокращает время задержки ее на одном локальном участке контакта. Вследствие этого нагретые участки контактов значительно сокращаются, а главное, они нагреваются дугой до меньших температур. Поэтому в межконтактный нромежуток попадает меньшее количество раскаленного металлического пара, который создает среду, поддерживающую горение дуги. Пары беспрерывно с большой скоростью уходят из межконтактного промежутка и конденсируются на холодных поверхностях экранной системы. Следовательно, облегчаются условия при уменьшении скорости поступления паров для погасания дуги. Экранная система защищает внутреннюю поверхность стенок корпуса выключателя от осаждения на них паров, возникающих при горении дуги, и образования на стенках металлической проводящей пленки. Кроме того, экраны, расположенные близко к стенкам баллона, препятствуют развитию пробоя по длинным путям с одного фланца на другой. Два экрана прочно соединены с фланцами, токовводов, а два других изолированы от фланцев с помощью ребристых керамических изоляторов. Развивать поверхность у изоляторов необходимо для того, чтобы оставить участки н,е запыленными парами во время работы выклю-чателя. Расстояние между стенками изолированных экранов, входящих друг в друга, не сколько миллиметров. Благодаря тому что все экраны изолированы друг от друга вакуумными промежутками, все пространство внутри корпуса разбито на три промежутка и напряжение, приложенное к токовводам при разомкнутых контактах, распределяется по этим промежуткам. Таким образом, удается повысить общее напряжение, выдерживаемое выключателем. Контактная система, примененная в описываемом выключателе, создает магнитное поле. Для того, чтобы уменьшить магнитное сопротивление внешней среды, экраны, непосредственно охватывающие межконтактный промежуток, необходимо изготавливать из ферромагнитного материала, например никеля. Предмет изобретения 1- Вакуумный выключатель, содержащий вакуумированную камеру, состоящую из изоляционного баллона, закрытого с торцов металлическими крышками, внутри которой расоложены контактная система, выполненная виде соленоидов со встречным направленим витков, с укрепленными в них ферромагнитыми сердечниками, на концах которых укрепены конусообразные разрезанные на лепести наконечники, и экранная система, состояая из изолированных друг от друга вакуумыми промежутками металлических экранов, ва из которых гальванически соединены с оответствующими торцовыми крышками, а ругие изолированы как от экранов, так и от

входит внутрь другого с небольшим зазором между стенками, отличающийся тем, что, с целью повышения отключающей сиособности, изолированные экраны выполнены в виде чаш, обраш:енных своим дном к неизолированным экранам, из ферромагнитного материала, например никеля, и укреплены на ребристых изоляторах, например керамических, закрепленных на неизолированных экранах или стойках.;

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности, указанные изоляторы )топлены в экраны, расстояние между которыми выбирается из условия исключения пробоя по длинным путям.

18

6ss