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

1

Известны вакуумные дугогасительные камеры, у которых подвижные токовводы имеют полости, частично заполненные стержнями. Известны также камеры, у которых подвижные токовводы соединяются с шинами коммутируемой цепи через гибкие токопроводы, выполненные из тонких проволочек или лент.

Предложена вакуумная дугогасительная камера, у которой хотя бы один токоввод (предпочтение отдается подвижному) может выполняться с конусообразной полостью, заполненной стержнем, тоже имеющим конусообразную форму и плотно прилегающим к внутренней поверхности полости. Стержень может быть выполнен из материала, у которого прочность больше, а пластичность меньще, чем у материала токоввода, и служит главным образом для передачи подвижному токовводу усилия от привода. Благодаря тому, что поверхность соприкосновения стержня с токовводом велика и имеет конусообразную форму, усилие от привода равномерно распределяется по всей площади внутренней полости и не деформирует токоввод. С целью увеличения быстродействия подвижный токоввод камеры соединяется с шиной коммутируемой цепи с помощью гибких проводников (лент или проволок), которые равномерно размещаются по сечению токоввода и имеют вид петли. Концы проводников в местах соединения с токовводом и шнНОИ коммутируемой цепи параллельны как оси токоввода, так и друг другу. Благодаря указанному расположению сила, создаваемая магнитным эффектом петли тока в изогнутом гибком проводе, направлена параллельно движению токоввода. Если петлеобразный гибкий токопровод своей выпуклой частью направлен в сторону усилия, прикладываемого к подвижному контакту при размыкании, сила магнитного эффекта петли тока ускоряет его движение при отключении тока. Если выпуклая часть петлеобразного токоподвода направлена в противоноложную сторону, сила иетли препятствует движению подвижного контакта нри отключении тока. Расположение гибкого токоподвода выбпрается в зависимости от назначения камеры. Если необходимо обеспечить быстродействие при отключении, выпуклость петли должна быть обращена по направлению движения подвижного контакта. Если необходимо пропускать большой ток без самопроизвольного отскока подвижного контакта, выпуклость петли должна быть направлена навстречу его .

На фиг. 1 изображен осевой разрез нормально замкнутой вакуумной дугогасительной камеры с полыми токовводами из меди, армированными коническими стальными стерл нями. Гибкие петлеобразные токоподводы, составленные из тонких ленточек, соединяют подвижный токоввод с торцовым фланцем, причем выпукла} вершина петли обра1цеиа в сторону перемещения подвижного контакта при отключении тока; иа фиг. 2 изображен осевой разрез нормально разомкнутой камеры. Выпуклая вершииа петлеобразного гибкого токоподвода обращена внутрь камеры, т. е. так же, как и на фиг. 1, в сторону перемещения подвижного контакта при отключении тока; на фиг. 3 изображен осевой разрез пормально замкнутой камеры. Выпуклая вершина петлеобразного гибкого токонодвода обращена внутрь камеры, т. е. в сторону, противополол ную перемещению подвижного контакта при отключении тока; на фиг. 4 изображен торец вакуумной дугогасительной камеры со стороны подвижного токоввода. Корпус вакуумной дугогасительной камеры состоит из четырех керамических цилиндров 1 (их может быть и другое количество), герметично соединенных между собой через металлические вакуумионлотиые прокладки 2. С торцов корпус вакуумноплотио закрыт металлическими, например медными, крышкамифланцами. Верхний флаиец 3 жестко соединен с неподвижным токовводом 4. Герметичное соединение нижнего фланца 5 с подвижным токовводом 6 осуществляется при помощи сильфона 7. Как неподвижный 4, так и подвижный 6 токовводы вынолиены полыми из металла, обладающего хорошими тепло- и электропроводностью, например из меди. Внутренняя полость токовводов выполнена в виде усеченного конуса. У камеры с нормально замкнутыми контактами полость расширяется внутрь камеры. Основание большего диаметра расположено у перехода токовводов в контактные наконечники 8, которые осуществляют передачу току от одного токоввода к. другому и дугогашение после размыкаиия цепи. Вышеупомянутые полости внутри токонроводов 4 и 6 заполнены стержнями 9 и 0. Благодаря этому стержни 9 и 10 имеют такую же конусообразную форму, что и у полости в токоподводах 4 и (3. Конусообразные поверхности плотно прилегают друг к другу, благодаря чему обеспечивается большая поверхность соприкосиовепия. Вследствие этого усилие, передаваемое на внутренний стержень от привода при размыкании, равномерно распределиется но всей площади внутренней полости подвижного токоввода. Кроме того, за счет конусообразности соприкасающихся поверхностей сила, действующая на токоввод, уменьшается, так как вектор этой силы раскладывается на взаимно перпендикулярные составляюнл,ие, одна из которых направлена вдоль поверхности соприкосновения и не давит на стенку токоввода. Благодаря уменьщению силы, действующей на токоввод, и равномерному распределению этой силы по большой поверхности, токоввод 6 не деформнруется даже при очень больших ускорениях и усилиях, развиваемых приводом и приложенных к стержню 10. Чтобы стержень 10 также не деформировался, его изготавливают из материала, у которого сопротивление иа разрыв значительно больн1е, а пластичность значительно мсныне, чем у материала токоввода 6. В случае испо.пьзования спиральных катушек для создания внутри камеры радиального магнитного поля стержни выполняют из магнитомягкого материала, не теряющего своих магнитных свойств при нагреве, для более эффективной концентрации магнитных силовых линий в межконтактном промежутке. В этом случае предпочтительнее иметь конусные стержни 10 в каждом из токовводов 4 и 6. Если ие предполагается использование спиральных катушек, можно ограничиться использованием стержня только в подвижном контакте. С торцовой частью токоввода 6, находяи ейся в воздухе, гальвамкчески соединено одним своим концом большое количество гибких, цапример медных, токоподводов 11, которые вторым своим кончим соединены с торцовым металлическим флашем 5 или с ншиой комдгутнруемсй цепи. Для уменьшения переходного сопротивления и увеличения нрочности упомянутые соедипепия предпочтительнее осуществлять пкйкой. Л.ЛЯ того, чтобы увеличить гибкость подвижного токоподвода 11 его набирают из отдельных тонких, например медных, проволочек, или нен1ироких тонких ленточек. Для равнолгерпого распределения тока по всему поперечному сечению токоввода 6 конц.ы гибких проводников 11, подходящие к местам соединелня с токовводом 6, равномерно размещены но его сечению и параллельны друг другу и осевой линии токоввода 6. Противоположные концы гибких проводников, подходящие к торцовому фланцу 5 или шине коммутируемой цепи, также параллельны не только друг другу, но н осевой линии токоввода 6, а следовательно, н противоположным концам тех же гибких проводников И. Гибкие нроводники в местах соединения с токоВВОДОЛ1 6 н фланцем 5 расположены упорядочными рядами, каждый из которых в совокупности приближается по форме к окружности. Все окружности нримерпо концентричны по отнон1ению друг к другу, как показапо на фиг. 4. Благодаря тому, что в изогнутом виде противоположные концы гибкого проводника ;1ар;;л,.сльны не только дпуг Другу, но и оси токоввода 6, сила магнитного эффекта тока, обтекающего изогнутый проводник И, направлена параллельно оси токоввода 6, а следоваельно, ;1аправлен но его не зсмен1енпя. При юбом нанравлении тска (как в том, что изобпажен стрелкам, на фнг. 1, 2, 3, так и в обатном) магнитное поле петли стремится удинить ее. В том случае, если изогнутый проодник 11 своей выпуклой вершиной обращен аружу, как на фиг. 1, т. е. в сторону перемеения подвижного токоввода 6 при отключеии тока, сила магнитного эффекта петли тока удет помогать этому перемещению, а следоательно, увеличивать его быстродействие.

Если выпуклость петли направлена внутрь, как на фиг. 3, сила, создаваемая током в петле, будет препятствовать перемещению и способствовать увеличению устойчивости вакуумной дугогасительной камеры к электродинамическому воздействию сквозного тока (подробнее об этом будет сказано ниже). К торцовым флапцам 3 и 5 с помощью вит-тов 12 прижимаются или обычные наконечники 13, или контактные кольца 14, являющиеся частью щин 15 коммутируемой цени. Благодаря предложенной системе передачи тока к токоподво.чам увеличивается быстродействие камеры, во-первых., ликвидируется специальный хомут на подвижном токоподводе б, который увеличивает массу последнего, во-вторых, гибкий токопровод 11 полгогает приводу при перемещении подвижного контакта в процессе отключения тока. Кроме того, указанная система передачи тока увеличивает номинальный ток вакуумной дугогасительиой камеры.

На металлических прокладках 2, фланцах 3 и 5 внутри камеры укреплены экраны 16-18, секционирующие изоляционный корпус и вакуумировацное цространство межлу торцовыми флаццами.

Во время горения дуги из межконтактного промежутка выхолят пары мета.лла контактов. Ударяясь об экран, пары отдают свою тепловую и кинематическую энергию экоану. Для предотвращения чрезмерного нагрева центральный изолированный экран 18, на который падает основной поток пара, имеет толстые стенки не меттее 2.5 мм и вт-тпплпетт цч материала, обладающего хорошей теплонроводностью и теплое ткостьо. Не все пары конленсируются на экране при перво: соприкосновении с ним. Часть атомов пара отражается н попадает обратно в межконтактный промежуток, что способствует повторному зажиганию дуги. Для того, чтобы нредотвратцть подобное прямое отражение, центра.тьный экран 18 выполняется с выступом 9.

В поперечном сечении образ; ютт1.г1я 20 выступа 19 имеет вид параболы. Чтобы лвелнчить кондертсируюнше возможности экрана 18. его внутренняя поверхность выполняется с мелкой насечкой 21.

На фиг. 2 изображен осевой разрез нормально разомкнутой вакуумной дугогаснтельной камеры, у которой подвижный контакт под действием привода и атмосферного давления при размыкании перемещается внутрь камеры. Чтобы предотвратить деформацию токоввода 22, последиий выполняется с внутренней полостью, имеющей вид усеченного копуса, внутрь которой до плотного соприкосновения с ее поверхностью введен стальной стержень 23, обладающий той же конусностью, что и полость внутри токоввода 22. Основания большего диаметра внутренней полости токоввода 22 и стержня 23 обращены наружу в отличие от нормально замкнутой камеры, изображенной иа фиг. 1. В замкнутом состоянии контактный наконечник 24 подвижного

контакта находится в соприкосновении с ламелями 25 иеподвижного контакта. Ламели прижимаются к наконечнику 24 с помощью круговой пружины 26. Перемещение ламелей в вертикальном направлении осуществляется под действием пружин 27.

Гибкий токоподвод 28, состоящий из отдельных тонких нешироких ленточек, расположен внутри камеры и направлен своей выпуклой вернтнной также внутрь камеры, т. е. по направлению перемещения подвижного контакта при отключении тока. Противоположные концы гибкого токоподвода 28, впаянные в

кольцо 29 н торцочый фланец 30, пара.тлельны дрУГ и образуют ряды, расположенные ри ерт-о но концентрическим окружностям. Ток, про-оля по каждой из ленточек гибкого тпкопо.твода. образует петлю, магнитное поле коопой со.чдает усилие, удлиняющее петлю, слелова-ельно, направленное ВНУТРЬ камеры. Это усилие от гибкого токоподвода пере.тается ТОПЦОВОЛТУ фланцу и токовводу подвижного контакта. Так как (Сланец закреп,-теч жестко, то п(л действием создаваемого УСИЛИЯ подвижный контакт переметцается внутрь тсллтеры, т. е. гибкий токоподвод помогает пепе онтенно подвижного контакта при о т с л юч е и и ц тока.

На фи. 3 изображена в разрезе часть нор ально зa ткнyтoй камеры, в которой гибкий токополвол удерживает подвижный контакт в зa ткнyтo. сгсто ннн, что особенно важно при

пропускании сквозных токов, к. з. для ,чиквидации э ектподцнамического отброса. Нижний с 1ланеп 3 РПКУУЛ-ПОПЛОТНО соедннен с подвижным контактолг Я2 через сильфонное уплотнение 33. Электр ческая связь между нижним

фланцем 31 и 1: твнжным контактом 32 осуществ. гнбкнм токоподво.том 34, который состоит Т13 множества гибких топких пластинок-ленточек. Олннм концом гибкие проводники 34 (проволочки или ленточки) впаяны ряда-чи в токовг-пд подвижного контакта 32, а противоположны коннот в неподвижный тижний фланец 31, причем в совокупности каждый ря.д примерно является окружностью, концен рической по отношению ко всем остальным. Каждая пластинка изогнута таким образом, что ее противоположные концы непосредственно перед местом соединения с нижним фланцем 31 и токовводом (32) параллельны друг другу, а выпуклая часть пластииок обращена внутрь камеры. Таким образом, ток, проходя по каждой из пластинок, образует петлю, магнитное поле которой будет создавать Усилие, передаваемое подвижному контакту 32 и совпадающее по направлению с перемещением контакта при замыкании. Следовательно, при такой конфигурации гибкого токоподвола сила, создаваемая магнитным полем петли тока, направлена навстречу э. д, с,, возникающей при протекании тока в торцевых

контактах.

7 Предмет изобретения

1.Вакуумная дугогасительная камера, содержащая корпус, закрытый с торцов металлическими крышками, в котором расположены экраны и контакты с токовводами из материала с высокой электрической проводимостью, по крайней мере один из которых выполнеп с полостью, заполненной стержнем, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отключающей способности, полости и стержню придана форма усечецных конусов, плотно прилегающих друг к другу, по крайней мере, частью своих боковых поверхностей.

2.Камера по ц. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения скорости перемещения подвижного контакта, стержень обращен меньшим диаметром в сторону направления усилия привода при размыкании.

3.Камера по пп. 1 или 2, отличающаяс я тем, что стержень выполнен из материала, у которого прочность больше, а пластичность, меньше, чем у материала токоввода, например из стали.

4.Камера по пп. 1, 2 или 3, отличающаяся тем, что, по крайней мере один из

токовводов, например подвижный, соединен с токопроводящей шиной коммутируемой цепи с помощью нескольких параллельпых друг другу гибких проводников.

5.Камера по п. 4, отличающаяся тем, что каждый из гибких проводников изогнут в

виде петли.

6.Камера по п. 5, отличающаяся тем, что, с целью увеличения быстродействия, вершина петли гибких проводников обращена в

сторону воздействия усилия привода.

7.Ка.мера по п. 5, отличающаяся тем, что, с целью увеличения динамической устойчивости, вершина указанной петли обращена в сторону, противоположную направлению

усилий, привода при размыкании и электродинамического отброса, возникающего при протекании сквозных токов.

;/

(Риг f

П

//

//

//