БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1969 года по МПК H01H33/08 H01H83/08 

Известны быстродействующие автоматические выключатели постоянного тока, содержащие быстродействующий привод, контактную и дугогасительную систему в виде катушки магнитного дутья и камеры с продольными внутренними перегородками и щитами.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что перегородки дугогасительной камеры выполнены V-образной формы с сужающимися .кверху концами и удлиненным основанием, охваченным магнитонроводом катущки главного магнитного дутья. В верхней части перегородки охвачены дополнительными магнитоироводами, расположенными вдоль осей перегородок. На концах этих магнитопроводов имеются магнитные перемычки, охваченные разрезанными в верхней части кольцами из токопроводящего материала.

На чертеже представлены предлолсенный выключатель и разрезы по А-А и Б-Б.

Выключатель имеет быстродействующий электромагнитный привод /. ЯКорь 2 через тягу 3 связан € подвижным контактом 4. Контактное нажатие осуществляется прул :иной 5. На изоляционной панели 6 установлен неподвижный контакт 7, сидящий на сериесной катущке магнитного дутья. Ток защищаемой цепи проходит по выводной шине 8, неподвижному контакту 7, нодвижному контакту, щиие Я проходящей в окно магнитопровода 10,

и выводной шине 11. В зависимости от направления намагничивания постоянного магнита 12 и рабочего направления тока, протекающего через выключатель, выключатель может быть настроен на срабатывание от тока прямого или обратного напряжения. При отключении магнитные потОКи, создаваемые постоянным магнитом 12 и шиной 9, направлены согласно в левом зазоре fli между якорем 2

и магнитопроводом 10 и встречно в правом зазоре а-. Якорь перебрасывается влево и размыкает контакт выключателя. Включение производится катушкой 13, при этом якорь переходит вправо. Механизм свободного расцепления выключателя на чертел е не показан. Он быть выполнен одним из известных способов, например, в виде дополнительного якоря, не позволяющего контактам выключателя сомкнуться до тех пор, пока по

катушке 13 протекает большой ток.

Дугогасительная система выключателя состоит из узкого иодвил ного контакта 4, узкого неподвил ного контакта 7 с сериесной катушкой магнитного дутья, навитой вокруг

шихтованного сердечника, и дугогасительной камеры с нарул ными стенками 14 и торцовыми стенками 15.

риала, например асбоцемента, или газогонсрирующегс .материала, например фибры.

Перегородки 16 образуют узкую продольную щель, IB которой зажигается и растягивается . V-образная форма перегородок способствует быстрому выбросу средней части дуги из узкой щели в широкую.

Созданный дугой ионизированный газ быстро вытекает из узкой щели в широкую, чем обеспечи.вается быстрое восстановление диэлектрической прочности контактного промежутка. Вытекая, газ увлекает за собой дугу. Выше точки касания контактов в иижней части У-образны. перегородок сделаны узкие вертикальные прорези 17 для подачи свежего воздуха и межконтактное пространство и ускорения движения возникающей на контактах дуги. Через прорези 17 ионизированный газ вытекает из узкой щели в широкий объе.м, ограниченный нарул-сными стенками 14. Так как ;прорези. 1 7 узкие и расположены понерек ствола; Доходит .мимо них. Когда .jJtaaJfeaется выше прорезей, через них в зону контактов поступает свежий воздух, способствующий быстрой деонизации межкоитактного про.межутка и исключению повторных пробоев. В зоне возникновения дуги газодинамические силы и силы .магнит1ного дутья направлены согласно, обеспечивая быстрый выброс дуги из контактного промежутка и быстрое восстановление его диэлектрической прочности. Если V-образНые перегородки изготовлены из газогеиерирующего материала, газовый поток вверх усиливается за счет выделения газа перегородками.

Вывести дугу вверх из контактного промежутка еще не достаточно, «необходимо растянуть ее до длины, обеопечи вающей гашение. Эту задачу выполняют верхние, расходящиеся под углом около 90° концы V-образных перегородок, охваченные П-образными магиитопровода.ми 18, которые создают сильное магнитное дутье, сосредоточенное вдоль осей перегородок. После выброса из контактного промежутка дуга занимает положение б BI, г. При этом часть ствола дуги находится еще Б узкой щели ..между перегородками 16.

Чтобы создать газодинамические условия, снособствующие движению дуги, концы V-образных перегородок выполняют сужающимися, а широкий канал между торцовыми стенками 15 камеры и продольны.ми торцами V-образных перегородок - слегка расширяющимся.

Растянутая до верхних концов V-образных перегородок дуга полностью выходит в широкий объем, ограниченный наружными стенками камеры и цродольными концами V-образных перегородок. Так как переход из узкой щели к широкому объему резкий, то дуга, попав в широкий объем, не может войти обратно в узкую щель. Вход ионизированных газов в узкую щель по той же причине также затруднен, что исключает возникновение повторных пробоев.

Таким образом, дуга стабилизируется в широком объеме, длина ее в течение всего времени гашения ирактически не .меняется. Вследствие свободного вытекания горячих газов из широкого объе.ма камеры дуга охлаждается и гаснет. Напряжение на дуге поддерживается практически неизменным вплоть до .момента ее исчезновения. Величина напряжения определяется размера.ми дугогасительной

10 системы. Постоянство напряжения на дуге обеспечивает, как было показано выше, минимально воз.можное время гашения дуги и полное время отключения выключателя. Подвижной 4 и ненодвижный 7 контакты

15 выключателя выполнены узкими, что позволяет разместить их в узкой щели между V-образными перегородками.

Для ускорения растяжения дуги выключатель имеет сильное магнитное дутье, сконцентрированное в нескольких узких областях, а именно: в зоне возникновения дуги (создастся магнитопроводом 18 с сериесной катушкой магнитного дутья) и вдоль осевых линий концов перегородок (создается магни5 топроводами 19 с магнитными пере.мычками 20 ,на концах).

Дуга, входя в область, охваченную магнитопровода.ми 19 с перемычками 20, возбуждает в них магнитный поток. Магнитное дутье, созданное самой дугой, движет ее к концам V-образных перегородок. Магнитопроводы 19 находятся внутри камеры, между наружными стенками и V-образными перегородками. В результате этого между магнитопроводами остается минимальный зазор, что увеличивает силу .Л1агнитного дутья. Использование магнитопроводов 19 позволяет обойтись без катушки вспомогательного дутья, применяемой

0 в известных выключателях, что ликвидирует задержку во времени, которое затрачивается на вхождение тока в катушку. xVlarHHTHoe дутье, сосредоточенное в зоне контактов и вдоль осевых линий концов V-образных перегородок, весьма экономично, так как оно действует только в узкой области с наибольшим газодинамическим сопротивлением. Когда дуга стабилизируется в широкол ограниченном объеме, магнитное дутье на нее уже не действует, что способствует ее стабилизации. Магнитные перемычки 20 охвачены разрезанны.ми в верхней части кольцами 21 из токопроводящего материала, например меди, которые защищают перемычки от действия высокой температуры дуги и стабилизируют опорные точки дуги в процессе ее гашения.

Магнитопроводы 19 могут быть связаны с перемычками 20 нежестко, в результате чего концы магнитопроводов притягиваются магнитным полем дуги, уменьшая ширину щели между перегородками по мере движения дуги вверх. Уменьшение ширины щели в нижней части перегородок препятствует проникновению ионизированных газов и возникновению

Предмет изобретения

Быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока, содержащий быстродействующий привод, контактную и дугогасительную -систему с гашением дуги в воздухе, состоящую из катущки магнитного дутья и камеры с продольными внутрейними перегородками i щитами, отличающийся тем, что, с целью увеличения токоограничивающей сиособностп выключателя, ускорения гащения

дуги и исключспия перенапряжений Bbiuje заданного уровня, перегородки выполлены -образ110й формы с сужающимися кверху концами и удлиненным основанием, охваченным магнигонрсводом катущк главного магнитного дутья, а в верхней части перегородок - дополнительными магнитопроводами, расположенными вдоль осей перегородок, с магнигным нсремычками на концах, охваченными разрезанными в верхней части кольцами из токоироводящего материала.

-2ff