ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Советский патент 1974 года по МПК H01H33/664 

1

Вакуумные дугогасительные камеры, использующие розеточную контактную систему для увеличения длительного пропускаемого тока, известны. Наибольшее распространение имеют вакуумные дугогасительные камеры с нормально замкнутыми контактами.

Цель изобретения - повысить надежность дугогасительной камеры.

Для этого часть стержня подвижного контакта пропущена сквозь розеточную часть неподвижного контакта, а диаметр контактирующего наконечника больще или равен диаметру отверстия, образованного ламелями неподвижного контакта; с целью увеличения быстродействия контактирующий наконечник выполнен в виде цилиндра, переходящего в нижней части в усеченный конус; с целью уменьшения перенапряжений контактирующий наконечник в своей нижней части снабжен насадкой, изготовленной из материала, снижающего уровень токов среза. Материал насадки может быть изготовлен на основе тугоплавкого металла, папример вольфрама, с малыми добавками металлов с плохой теплопроводностью и низкой упругостью пара, например цинка; с целью увеличения отключающей способности верхняя часть контактирующего наконечника снабжена -насадкой, изготовленной из материала, обладающего гетерирующими свойствами, материал может быть изготовлен на основе тугоплавкого металла, например молибдена, с добавками металлов, обладающих высокой сорбционной способностью, например тория.

На фиг. 1 представлена вакуумная дугогасительная камера с контактами, находящимися в нормально разомкнутом положении, осевой разрез. Стрелка А показывает направление движения подвижного контакта для замыкания цепи под воздействием привода; на фиг. 2 представлен розеточный контакт с ламелями, скользящими по конусному держателю, осевой разрез. Перемещение ламелей ограничено пазами, в которых ламели скользят,

слегка прижимаясь к держателю; на фиг. 3 - ненодвижный контакт в положении, соответствующем замкнутому. Розеточная часть образована ламелями, скользящими в пазах держателя. Ленты гибких токопроводов расположены вертикально с двух сторон от пружин, сжимающих ламели; на фиг. 4 - розеточный контакт в разомкнутом положении с ламелями, укрепленными на шарнира.х, которые дают возможность совершать ламелям как вращательное, так и возвратно-поступательное движение; на фиг. 5 представлена контактная система в последний момент перед размыканием с ламелями, закренленными на шарнирах в разрезе; на фиг. 6 - контактная система в

замкнутом состоянии с ламелями закрепленными на шарнирах в разрезе. Стрелка В показывает направление автоматического перемещения подвижного контакта нри размыкании цепи под влиянием разницы давлений. Предлагаемая вакуумная дугогасительная камера состоит из герметичного корпуса, составленного из изоляционного цилиндра 1, который через коваровый переход 2 вакуумноплотно соединен с металлическим фланцем 3. Через коваровый переход 4 цилиндр вакуумплотно соединен с ненодвижным контактом, который является частью корпуса. Ненодвнжный контакт образован ферромагнитным цилиндром 5, вакуумнонлотно снаянным с медным токоподводом б, переходящим в спираль 7. При протекании тока но виткам спирали 7 внутри корпуса создается аксиальное магнитное поле. Для предотвращения деформации спирали предусмотрены стальные скобки 8, равномерно расположенные вдоль витков. Тордевая поверхность токонодвода 6 образована медным диском 9, в который внаяны армированные изоляторы 10. На изоляторах 10 укреплен металлический экран И, предотБращ1ающий возмол ность пробоя по длинным путям при разомкнуты.х контактах. Кроме металлического экрана с изоляторами внутри спирального токопровода расположена розеточная часть неподвижного контакта, изображенная в большем масштабе на фиг. 2 и 3. Спираль токоподвода 7 переходит в держатель 12, но которому скользят сегменты-ламели 13, образующие розеточную часть неподвижного контакта. Перемещение ламелей ограничивают винты 14, которые слегка прижимают ламели 13 к держателю 12, или пазы в держателе (на фиг. 2 и 3). Для обеспечения надежной передачи тока от спирали 7 к ламелям 13 служат гибкие токонодводы 15, набранные из тонких лент. Каждый из токоподводов 15 одним своим концом снаян с одной из ламелей 13, а другим надежно нрижат с помощью винта 16 и шайбы 17 к спирали 7 и нринаян к ней. Каждая из ламелей 13 пружиной 18 прижимается в замкнутом состоянии к контактному наконечнику 19 подвижного стержня 20. Пружина вынолнена из матернала, не теряющего своих упругих свойств при температурах 800°С, например вольфрама, или специального сплава и закренлена с помощью винта 21. Рабочая поверхность розеточной части неподвижного контакта в собранном виде состоит из нескольких тел вращения, плавно переходящих друг в друга: цилиндра 22 и двух усеченных конусов 23 и 24 с разными углами наклона образующих к оси. Ламели 13 и их цилиндрические части 22 вынолнены из материала, устойчивого к свариванию с высокими коэффициентами тепло- и электропроводности, с малым переходным сопротивлением, например меди с добавками висмута, а поверхности усеченных конусов 23 и 24 облицованы тонким слоем дугостойкого материала, так как поверхность 23 принимает участие в нроцессе дугообразования при размыкании контактов, а новерхность 24 в дугогашении. Контактный наконечник 19, укрепленный на нодвижном стержне 20, имеет несколько рабочих поверхностей: коническую 25, цилиндрическую 26 и стаканообразпую 27. Цилиндрическая часть 26 наконечника 19 выполнена из материала, устойчивого к свариванию с высокими коэффитщентами электро- и теплопроводности, хорошей снимаемости, с малым переходным сопротивлением, нанример серебра с добавками сурьмы, а коническая и стаканообразная облицованы тонким слоем дугостойкого материала, так как коническая повехность принимает участие в дугообразовании, а стаканообразная - в дугогашении. Цилиндрические поверхности 26 наконечника 19 и 22 ламелей 13 в замкнутом состоянии прижимаются друг к другу с помощью пружин 18 и участвуют в процессе пропускания тока. Ца ферромагнитном цилин.дре 5 укренлен металлический экран 28, закрывающий острые углы розеточной части и места спая стекла с коваровым переходом 4 от пробоев. Цодвижный стержень 20 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение без нарушения герметичности благодаря наличию сильфона 29, который защищен от расправленных капель металла, образующихся при отключении тока, металлическим экраном 30. Для предотвращения пробоя по длинHfc iM путям и защиты места спая со стеклом коварового перехода 2 служит металлический экран 31, укрепленный на фланце 3. Разрезанное пружинящее стальное кольцо 32 надето на канавку в нодвижном стержне и препятствует растяжению сильфона и слишком глубокому проникновению подвижпого контакта под действием разности давлений внутрь камеры. Вакуумная дугогасительная камера присоединяется к откачному носту через металлический штенгель 33, вакуумноплотно закрепленный во фланце 3. Для кренления вакуумного выключателя в аппаратуре служит фланец 34. Ца фкг. 4-6 изображена розеточная часть неподвижного контакта с ламелями 13, закрепленными шарнирно. Ца фиг. 4 и 6 ла.мели занимают положение, в котором они находятся при замкнутых контактах, на фиг. 5 при разомкнутых. Витки спирали 7 соединяются в данном случае с кольцом 35, имеющим приливы 36 по числу ламелей. В каждом из приливов 36 имеется отверстие и прорезь над ним. Ца прилив 36 надеваются ушки 37 ламели, которые выполнены с овальным отверстием. После совмещения отверстий в приливе 36 и ушках 37 в отверстие вставляется щтифт 38. Вокруг штифта ламель 13 может совершать как вращательное, так и возвратно-поступательное движение, ограниченное овальным отверстием 39. Размах вращательного движения ограничен стержнем 40, который задает направление перемещения ламелей 13, так как он шарнирно соединен с ламелью через штифт 41. Ограничителем хода служит специальный винт 42. Необходимая сила, прижимающая ламели 13 к контактному наконечнику 19, создается пружиной 18. Токоподводы 15 выполнены гибкими из тонких лент. Острые углы розеточной части контакта закрывают металлический экран 28.

При пропускании тока контакты вакуумной и дугогасительной камеры замкнуты, как показано на фиг. 6. Для замыкания контактов привод переметает подвижный стержень 20 по стрелке А, показанной на фиг. 1, сильфон 29 сжимается, и контактный наконечник 19 приходит в соприкосновение с ламелями 13. Первыми соприкасаются конусные поверхности 23 ламелей 13 и конусная поверхность 25 контактного наконечника 19. Под влиянием силы, передаваемой приводом, ламели 13 начинают раздвигаться, сжимая пружины 18. Отверстие в розеточном контакте увеличивается, и контактный наконечник 19 входит внутрь розеточного контакта: контакты замкнуты. При этом поверхность 22 цилиндрической части ламелей пружиной 18 прижимается к поверхности 26 цилиндрической части контактного наконечника. Как известно, через розеточный контакт можно длительно пропускать ток значительно больший, чем через торцовый. Кроме того, площадь соприкосновения увеличивается, так как контактирующие поверхности как контактного наконечника 19, так и ламелей выполнены из мягкого, легко сминающегося матег-чала с высоки--: .с ффицнентами тепло- и электропровод гости, с низким переходным сопротивлепием.

При отключении подвижный стержень 20 под влиянием разнигты давлении приходит в движение, и контактный наконечник 19 перемещается по стрелке В (фиг. 5) внутрь розеточного контакта, при этом поверхность 26 скользит по поверхности 22. Цилиндрические поверхности 22 и 26 плавно переходят в соответствующие конусные поверхности 23 и 25. При перемещении контактного наконечника 19 относительно розеточного контакта цилиндрические поверхности 26 и 22 выходят из соприкосновения, и ламели 13 пОхД действие1 г пружин 18 ностепенно смещаются к центру. ПРИ этом конусные поверхности 23 ламелей 13 вступают в соприкосновение с конусной поверхностью 25 контактного наконечннка 19. При дальнейшем перемещении конусные поверхности 23 и 25, последними выходя из соприкосновения, при отключении тока участвуют в образовании расплавленного металлического мостика. Для того, чтобы мостики имели ограниченные размеры, поверхности 23 и 25 должны быть облинованы тугоплавким материалом, нанример вольфрамом, или металлокерамической композицией па его основе. Под влиянием тепла, выделяющегося в мостике при прохождении тока, мостик испаряется, и в его парах загорается дуга. При отключении иалых токов пара выделяется недостаточно, это приводит к форсированному погасанию дуги до прохода тока через нуль, т. и. «срезу

тока, в результате чего возникают перенапряжения. Чтобы не допустить обреза тока, в металлокерамическую облнцовку поверхпостей 23 и 25 вводятся легколетучне добавки в количестве 0,1 + 10 вес. %, например цинк, олово, или их смесь.

Возникшая в парах металла дуга начинает перемещаться вверх по ламелям и наконечнику под влиянием магнитного поля петли тока

и попадает на концы ламелей и верхнюю часть контактного наконечника, при этом ее опорные пятна перемещаются по поверхностям 24 и 27. Так как в опорных пятнах развивается высокая температура, то нз контактов выделяется

растворенный в них газ. Чтобы поглотить этот газ и .; ся.лым увеличить отключающую способность, п ;гтостойкую облицовку поверхностей 24 ц 27 вводятся небольшие добавки (0,1 -f 10 вес. %) металлов, адсорбирующих

газ при повышешых температурах, например тория ил;- тпта-;;- ;ix смссн. За основу дугостойкой облицовки выбран молибден, обладаюгП 1 бо;:ес высокими гстернрующнми свойствами по сравнению с вольфрамом.

При обтекании током витков снпрали 7 внутри вакуумного выключателя создается аксиальное .магнитное поле. Так как дуга в нашей контактной системе, в нервом приближении, расположена горизонтально, то благодаря взаимодействию магнитного поля дуги с аксиальным магнитным нолем спирали, дуга совершает круговое движение вокруг оси подвижного стержня. Таким образом, под влиянием двух магиитпых полей (петли тока и спирали) дуга перемеш,ается по ламелям и контактному наконечнику но спирали вверх, где, продолжая перемещаться по кругу, при переходе тока через нуль, гаснет.

Пред м е т и з о б р е т е н и я

40

1.Вакуумная дугогасительная камера, содержашая корпус, внутри которого размещены подвин :ный контакт, состоящий из стержня и контактирующего наконечника, и неподвижный контакт, состоящий нз спирального токопровода ц розеточной части, образованной из нескольких ло мелей, вывернутых дугогасительными концами внутрь спирального токопровода, являющегося частью корпуса, и изолировакпый экран, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, по крайней мере, часть стержня подвижного контакта пропущена сквозь розеточную часть неподвижного контакта, а диаметр контактирующего

наконечника больше или равен диаметру отверстия, образованного ламелями неподвижного контакта.

2.Камера но и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, контактирующий наконечник выполнен в виде цилиндра, переходящего в нижней части в усеченный конус.

3.Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьщения перенапряжеНИИ, контактирующий наконечник в своей нижней части снабжен насадкой, изготовленной из материала, снижающего уровень токов среза. 4.Камера по пп. 1-3, отличающаяся тем, что насадка нижней части контактирующего наконечника изготовления из материала на основе тугоплавкого металла, например вольфрама, с малыми добавками металлов с плохой теплопроводностью и низкой упругостью пара, например цинка. 5.Камера по пп. 1-4, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отключающей способности, верхняя часть контактирующего наконечника снабжена насадкой, изготовленной из материала, обладающего гетерирующими свойствами. 6. Камера по п. 1-5, отличающаяся тем, что насадка верхней части контактирующего наконечника изготовлена из материала на основе тугоплавкого металла, например молибдена, с добавками металлов, обладающих высокой сорбционной способностью, например тория.

| J

/5 2

38

J7

2

J9

/

2 22

i9

27

26

28

21

Фиг 6