Контактная система вакуумной дугогасительной камеры Советский патент 1978 года по МПК H01H33/664 H01H1/02 

1

Изобретение относится к контактным системам вакуумных дугогасительных камер, содержащим контактирующую и дугогасящую части, в частиости к иодбору их материала.

Известна контактная система 1, состоящая из контактирующей и дугогасящей частей, в которой контактирующую часть выполняют из сплавов на основе меди и серебра с висмутом или сурьмой или металлокерамической композиции с матрицей из тугоплавкого металла, поры которой заполнены вышеуказанным сплавом, а дугогасящую часть - из меди.

Материал дугогасящей части контактной системы подбирают таким, чтобы он обладал высокой отключающей способностью и дугостойкостью 2..При этом не предлагается принцип подбора материалов для всей контактной системы в целом, учитывающий соотнощение их свойств.

Обычно конструкцией контактной системы задается такой путь тока, при котором на дугу отключения действуют электродинамические усилия, заставляющие ее нереходить с контактирующей части системы на дугогасящую и затем вращаться до погасания. Скорость движения дуги и условия этого перехода зависят не только от конструкции контактной системы, но и от свойств

контактных материалов и соотношения некоторых их характеристик, наиример магнитных.

Цель изобретения - увеличение отключающей способности и срока службы камеры.

Это достигается тем, что в контактной системе вакуумной дугогасительной камеры, содержащей контактирующую и дугогасящую части, вынолненные из разных материалов, дугогасящая часть по крайней мере в своей периферийной области, изготовлена из ферромагнитного материала, причем отнощение магнитных нроницаемостей дугогасящей и контактирующей частей выбрано

5000 1,4.

На фиг. 1 представлена предлагаемая контактная снстема; на фиг. 2 и 3 показано распределение силовых линий контактной системы; на фиг. 4 и 5 приведены варианты выполнения контактной системы.

Контактирующая часть состоит из контактов 1 и 2, дугогасящая - из электродов 3 и 4. Контакты и электроды припаяны к вводам 5 и 6.

Путь тока в контактной системе (иока

дуга находится в области контактирования)

можно представить кривой LI, а иосле нерехода дуги Ё область ДугогаЫёнйй- кривой LZ.

Рассмотрим распределение линий магнитной индукции у поверхности электродов, если какой-либо из Материалов частей контактной системы ферромагнитный.

Известно, что на границе двух сред с различной магнитной проницаемостью силовые линии магнитной индукции испытывают преломление по закону

tg4 J4

«2И-2

где аь «2 - углы между нормалью к границе раздела и векторами магнитной индукции в обеих средах;

(д,1 и 0,2 - магнитные проницаемости сред.

Поэтому, если материал контактов 1, 2- ферромагнитный, а дугогасящих электродов 3 и 4-неферромагнитный, распределение силовых линий магнитной индукции в сечеииях А-А (см. фиг. 1) для пути тока LI и Б-Б для пути LZ имеет вид, показанный соответственно на фиг. 2 и 3. (На фиг. 2 и 3 обозначены Д - дуга, I - вакуум, II - ферромагнитный контакт в сечениях А-А и Б-Б соответственно, В - линии магнитной индукции).

При прохождении тока по пути Li линии магнитной индукции сгущаются за фронтом движения дуги и разрежаются перед фронтом. При прохождении тока по пути LZ имеет место обратная картина. Известно, что электродинамические усилия направлены из области сгущения линий магнитной индукции в область разрежения. Следовательно, в рассматриваемом случае, когда контакты 1, 2 ферромагнитны, а электроды 3 и 4 неферромагнитны, высокая магнитная проницаемость материала контактов ускоряет движение дуги в области контактирования и замедляет его нри переходе из области контактирования в область дугогашения. Этот эффект наблюдался на опыте.

В вакуумных дугогасительиых камерах, у которых контактирующая часть выполнена из металлокерамической композиции с железной матрицей, а дугогасящая из меди, дуга либо не переходила на дугогасящие электроды, либо фиксировалась на границе между контактирующей и дугогасящей частями контактной системы. Это приводило к уменьшению отключающей способности системы вдвое по сравнению с той же системой, изготовленной полностью из меди. Материал контактирующей части на основе железа имеет ряд преимуществ по сравнению с материалами на основе меди, а имеиио: меньще ток среза и свариваемость, значительно меньщий электроизнос.

Если же контактирующую и дугогасящую части либо только дугогасящую часть контактной системы изготавливать из ферромагнитных металлов, следует ожидать только положительного эффекта: ускорения движения основании дуги у поверхности электродов и следовательно уменьшения износа и увеличения отключающей способности.

В обоих случаях должно соблюдаться условие: магнитная проницаемость у материала дугогасящей части должна быть больще не менее в 1,4 раза, чем у материала контактирующей части системы. При изготовлении контактирующей части из композиции 70% железа, 4% сурьмы, а остального - меди или бескислородной меди, а дугогасящей - из железа наблюдалось увеличение отключающей способности вдвое по сравнению с ранее испытанной системой.

Аналогичные результаты имели место при изготовлении контактирующей части из меди, а дугогасящей из композиции 70% железа и остального - меди. В первом случае

отнощение - составляло 1,4, а во втоp,jj

,4.

В случае изготовления дугогасящей части системы из ферромагнитного металла следует, ожидать еще одного положительного

эффекта. Дугогасящая часть контактных систем, как правило, имеет конструкцию, основанную на принципе рельсового ускорителя плазмы. С концом рельс имеет место выброс сгустков плазмы, которые попадают на поверхность, окружающую контактную систему. Эта поверхность всегда содержит хемосорбированные газы, которые при взаимодействии с плазмой освобождаются. В результате этого давление в вакуумной дугогасительиой камере может повыситься до недопустимого уровня, и камера выйдет из строя. Силы, прижимающие дугу к ферромагнитному металлу, возникающие на периферии дугогасящей части системы, если она

ферромагнитна, аналогично тому, как это имело место в случае прохождения тока по пути LZ (фиг. 1), препятствуют выбросу сгустков плазмы на поверхность, окружающую контактную систему, вследствие чего уменьщается количество десорбированных газов. Для получения этого эффекта достаточно не всю, а лищь периферийную часть контактной системы, изготовить из ферромагнитного металла (фиг. 4, 5).

На фиг. 4 и 5 показан один полюс контактной системы, где 7 - контакт, 8 - дугогасящий электрод, 9 - прорези в дугогасящий электрод или аналогичный показанному на фиг. 4 и 5, ио с прорезями, имеющими противоположное направление, т. е. второй полюс может являться зеркальным отображением первого. Противолежащие части дугогасящих электродов, расположенных между соответствующими прорезями, образуют рельсовые ускорители. Детали 7, 8 изготовлены из неферромагнитных металлов, на периферии контактной системы имеются ферромагнитные накладки 10 (фиг. 4) или кольцо 11 (фиг. 5).

В Дайййй контактной системе Могут использоваться следующие варианты сочетания контактных материалов, вес. %:

I.Контактирующая часть

Железо70Железо70

Сурьма4 или Висмут 1-3

Медь Остальное Медь Остальное Дугогасящая часть состоит из железа и никеля. Отношение - 1,4.

FK

II.Контактирующая часть

Сплав висмут0,5-1

Бор0,009-1

МедьОстальное

Дугогасящая часть состоит из композиции железа 70 вес. % и медь - остальное; железа, никеля.

Отнощение ,4.

к

В каждом варианте допустимы любые сочетания указанных материалов при соблюдении соотношения - 1,4. Могут приН-к

меняться и другие, не перечисленные выше, материалы, сочетание которых соответствует изобретению.

Значения отношений магнитных проницаемостей материалов дугогасящей и контактирующей частей получены в результате подстановки значений магнитных проницаемостей и содержания ферромагнитного материала в дугогасящей и контактирующих частях в следующую формулу:

J - д

IJ-K (ф-Ск)-Ьр.м

где Хд -магнитная проницаемость дугогасящей части;

Ик - магнитная проницаемость контактирующей части;

Цф - магнитная проницаемость ферромагнитного материала;

м- магнитная промйцаешсть мёДй; . Ск - содержание ферромагнитного материала в дугогасящей и контактирующей частях.

Для первого примера, подставив числовые значения в формулу, получим

Нд У-ф Сц ,Сд к (, Ск) + {1.„ Ск

1,0 вес.ч.

100

или 70%

0,7 вес.ч.

Для второго примера

5000-1

5000.

% О-Ы В связи с изложенным

-л

5000:

1,4.

(Av

Формула изобретения

Контактная система вакуумной дугогасительной камеры, содерл ащая контактирующую и дугогасящую части, выполненные из разных материалов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отключающей способности и срока службы камеры, дугогасящая часть по крайней мере в своей периферийной области выполнена из ферромагнитного материала, причем отнощение магнитных проницаемостей дугогасящей и контактирующей частей выбрано

5000 ,4.

к

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2975255, кл. 200-144, 1961.

2.Патент Англии № 1194674, кл. Н IN, 1970.