ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Советский патент 1970 года по МПК H01H33/664 

Известны вакуумные выключатели, содержащие вакуумированную дугогасительную камеру, выполненную из изоляционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами, внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов. Однако эти выключатели имеют недостаточную величину предельно отключаемого тока. Отключающая способность вакуумных выключателей зависит не только от контактов, но и от размеров и конфигурации экранов и от материала, из которого они выполнены.

Предложенный выключатель отличается от известных тем, что с целью цовыщения его отключающей способности экран, окружающий межконтактный промежуток, выполнен, например, в своей центральной части из металла, обладающего теплоемкостью больщей, чем у меди, и атомным весом меньщим, чем атомный вес металла контактов, например из бериллия.

Периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выще, чем у металла центральной части экрана, например из меди.

чатель, поперечный разрез; на фиг. 2,а, бив- различные конструкции экрана, поперечный разрез.

Дугогасительная вакуумная камера / выключателя представляет собой отпаянный герметичный сосуд, состоящий из цилиндров, изготовленных из изоляционного материала, например из стекла. С торцов сосуд закрыт металлическими крыщками-фланцами 2 и 5, выполненными, например, из меди. Стеклянные цилиндры одним из своих торцов вакуумплотно соединены с фланцами 2 и 5 при помощи ножевых спаев 4 WL 5, а другим - с промежуточным металлическим, например медным, кольцом 6 при помощи ножевого спая 7. Внутри камеры / расположены неподвижный 8 и подвижный 9 электрические контакты. На фланцах 2 и 5 укреплены металлические экраны W и 11, закрывающие изнутри места соединения металла с диэлектриком в спаях 4 и 5, а на внутренней поверхности колец 6 - экраны 12 и 13, помогающие более равномерно распределять напряжение внутри выключателя. На центральном кольце, соединяющем цилиндр, расположен центральный металлический экран 14. состоящий из двух симметричных частей /5 и 6, который охватывает контакты и защищает внутренние стенки изоляционных цилиндров от металлизации продуктами эрозии, создающимися при горении ДУГИ. Пары металла контактов попадают в осповном на ту часть экранов, которая раснолол ;ена напротив межконтактного промежутка. Энергия, которую приносят пары, нагревает экран до температуры, при которой начинается интенсивное выделение газов, содержащихся в металле экранов. Чтобы не допустить повышения температуры до опасного предела, экран в центральной части выполпен со специальпым утолщением 17, аккумулирующим подводимую энергию. Для еще более эффектнвного предотвращения перегрева экран изготовлен из металла, обладающего большой теилоемкостью, например из бериллия, теплоемкость которого, примерно, в четыре раза больще, чем у меди. Любая конструкция, имеющая определенные размеры, обладает ограниченной теплоемкостью. Поэтому, чтобы уменьшить нагрев центральной части экрана 14, необходимо обеспечить интенсивный отвод подводимого тепла. Для этого периферийные части 18 и 19 экрана выполнены толщиной 5-6 мм. Кроме того, эти части могут быть выполнены из металла, обладающего температуропроводностью больщей, чем у металла, из которого изготовлены центральные части экранов. Так, наиример, если центральные части экранов изготовлены из бериллия, то периферийные части могут быть изготовлены из меди или серебра (фиг. 2,а). Атомы металла, приходящие в парообразном состоянии на поверхность экрана, частично оседают (конденсируются на стенке), частично отражаются и уходят обратно в межконтактный промежуток, где могут способствовать повторному зажиганию дуги. Для того чтобы предотвратить это нежелательное явление, необходимо повысить коэффициент конденсации путем подбора соответствующих металлов, из которых изготовлены экраны и контакты, а внутреннюю поверхность экрана выполнить таким образом, чтобы направить поток отраженных атомов мимо межкоптактного промежутка. При конденсации паров металла на стенке приходящий свободный атом взаимодействует с атомов, входящим в состав кристаллической рещетки, т. е. обладающим ограниченной подвижностью. Энергия, которую способен воспринять атом, находящийся в рещетке, зависит от его подвижности, т. е. от энергии связи в рещетке и соотнощения атомных весов соударяющихся атомов. Если приходящий атом более тяжелый, то он сможет сдвинуть более легкий атом решетки на большее расстояние. Таким образом кристаллическая решетка поглощает часть энергии приходящего атома. Эта часть энергии тем больше, чем меньше энергия связи в рещетке металла, из которого изготовлен экран, и чем более тяжелым является атом конденсирующегося металла но сравнению с атомом, находящимся на новерхности, воспринимающей столкновение. таллы (от вольфрама до сурьмы), для экранов - металлы с наименьшим возможным атомным весом и низкой энергией связи в решетке, например бериллий. Впутреппяя поверхность экрана 14 быть выполнена с выступами 20 (фиг. 2,6), имеющими вид тел вращения вокруг осп выключателя. В поперечном сечении образующие 21 выступов 20 должны иметь вид полупарабол с общей вершиной на стыке экранов, В общем случае образующие 21 в поперечном сечепии могут образовать сферу, эллипс и т. д. Для увеличения конденсирующих возможностей экрана на его внутренней поверхности укреплена мелкая сетка 22, выполненная из проволоки, толщина которой не более нескольких десятков микрон. Сетка в один или несколько слоев прикрепляется к экрану точечной сваркой, на заклепках, или винтами. Чтобы направить атомы после отражения мимо межконтактного промежутка, внутреннюю поверхность экрана можно, выполнить с выемкой 23 (фиг. 2,0), образующие которой могут иметь вид параболы, эллипса, сферы и т. п. На поверхность экрана может быть нанесена не только мелкая сетка 22, но и мелкая насечка. Увеличивая общую площадь внутренней поверхности экранов, что в, свою очередь, увеличивает поверхность конденсации паров, сетка или насечка, или же их сечение дробят напыляющийся слой металла на отдельные мелкие участки, размер которых тем меньше, чем мельче ячейки сетки пли насечки. Благодаря этому предотвращается такое вредное явление, как отслаивание напыленного металла большими кусками, которые могут закоротить части выключателя, находящиеся под разными потенциалами. Предмет изобретения 1.Вакуумный выключатель, содержащий вакуумированную дугогасительную камеру, выполненную из изоляционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами, внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов, отличающийся тем, что, с целью повышения его отключающей способности, экран, окружающий межконтактный промежуток, выполнен, например, в своей центральной части из металла, обладающего теплоемкостью больщей, чем у меди, и атомным весом меньшим, чем атомный вес металла контактов, например из бериллия. 2.Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выше, чем у металла центральной части экрана, например из меди. 3.Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральная часть (пояс) экрана выполнена утолщенной, например, в 3-10 раз, по сравнению с периферийными частями эк