Вакуумный выключатель высокого напряжения Советский патент 1979 года по МПК H01H33/664 

1

Изобретение относится к вакуумным выключателям высокого напряжения, предназначенным для коммутации мощных высокочастотных цепей без нагрузки, и может найти примененние в мощной стационарной и передвижной радиотехнической аппаратуре для переключения антенных цепей, высоко- частотных контуров, отводов катушки высокочастотного контура, конденсаторов в антенно-согласующих устройствах н т. д.

Известны вакуумные выключатели высокого напряжения для высокочастотных цепей содержащие цилиндрическую металлокерамическую оболочку, внутри которой размещены неподвижный и подвижный контакты, токопроводящий и силовой элементы в виде сильфонов, соединяющих подвижный контакт приводным элементом, и токоподводы к неподвижному и подвижному контактам

1.

Известно, что в замкнутом положении в случае идеально твердого металла контакты соприкасаются не по всей своей плоскости контактирования,- а только в трех точках. В действительности площадь истинного контакта зависит от материала контактов, контактного нажати.я и чистоты обработки поверхности контактирующих деталей, а также от.точности изготовления деталей и узлов.

Поэтому из-за всегда имеющейся несоосности контактов в известном выключателе контактирование происходит, как правило, не по периметру торцов контактов, а в одной точке. Это ведет к тому, что через эту точку, имеющую малое сечение, идет весь ток. Прохождение, высокочастотного тока больщой величины через малое сечение приводит к перегреву контактов, а в ряде случаев, к расплавлению и свариванию контактных точек, что снижает надежность работы выключателя.

Кроме того также известно, что в высоком вакууме ряд металлов, к которым относится медь, имеют склонность к холодному диффузионному свариванию. В вакуумном выключателе контакты выполнены из меди и бронзы. Так как из-за несоосности контактирование может происходит только в одной точке, то на нее будет оказывать давление полное контактное нажатие. Это может привести к холодному диффузионному свариванию замкнутых контактов вакуумного выключателя даже без пропускания тока

высокой частоты. В случае пропускания то йа чёреЗ контакты или повйшения температуры окружающей среды этот процесс протекает более интенсивно. Сваривание контак тЖ1 дет Хзначйтёльнйтйу увелйчёнйкггягового усилия, необходимого для размыкания контактов, или к полной потере работоспособн бстйТчтов совокуп.ности надежность работы выключателя.

Цель изобретёТЗйя -- ус-ррайёнйе ука агйн ьТх недостатков; снйжёнйе тейпературы пер егрева контактов и веройтности их диффузионногб сваривания.

Поставленная цель достигается тем, что выключатель снабжен дополнительной токопроводящей пластиной, концентрйчно охва ; тьшающей неподвижный контакт, с которым эЛеКтрйЧ ескй и механически прочно соединена, и имеющей радиально изогнутые во внутрь пружинящие лепестки. Последние могут бытъ°р аспШбжёнБ1 относительно торцовой поверхности неподвижного контакта на расстоянии, по крайней мере непорядок прёвыщающем имеющийся, зазор между контактирующими торцовьЫй поверхностями замкнутых контактов. КойТцЪГЛепёеткО В

быть изогнуты в противоположном от ПОДВИЖНОГО контакта направлении. Токопроводящая пластина и лепестки могут быть в ыГ пеЖёньГИЗ немагнитного высокопровоДящето металла с малой сКЛонностьЮ К свариванию, например, молибДе на.

На фиг. I изображен общий вид описываемого вакуумного выключателя при разомкнутом положении контактов; на фиг. 2 - сеченйе по А-А; на фиг. 3 - расположение,

упругоголепестка относительно торца медного контакта; на фиг. 4 замкнутое положение контактов в случае несоосности подвижного и неподвижного контактов.

Предлагаемый выключатель содержит герметизированную керамическую оболочку 1 ; Вакуумноплотно спаянную с медными переходными кольцами 2. Керамические кольца 3 припаиваются внутри переходных колец 2 и служат для компенсаций разности коэффициентов термического расширения керамйки и медных колец. Переходные кольца скруглены для уменьшения концентрации напряженности электрического поля.-

Узел ПОДВИЖНОГО контакта состоит из медного основания 4, с которым спаяны бронзовый фланец 5 и бронзовая направляющая втулка 6, обеспечивающая осевое перемещение щтока 7. Шток спаян с силовым элементом, выполненным в виде сильфона 8, и подвижным контактом 9, внутренняя поверхность которого имеет форму конуса. С подвижным контактом спаян сильфон 10, служащий в качестве токоведущего элемента, другие концы Сйльфонов 8 и 10 припаяны к основанию 4.

Узел неподвижного контакта состоит из

медного основания 11, с которым спаяны

фланец 5, медный неподвижный контакт 12

И никелевая пластина 13 к которой жестко прикреплены таблеткй газопоглотителя 14. Мног6ле ПёсткбЁая токопроводящая пластина 15 из молибдена и кольцо 16 из меди жестко крепятся на неподвижном контакте 12 с помощью сварки или пайки, при этом лепестки располагаются на одном уровне над плоскостью торца на расстояний, по крайней мере на порядок превышающем величину зазора между поверхностями торцов из-за несоосности контактов. С внешней стороны с основанием 11 вакуумноплотно спаян медный штенгель 17.

Керамическая оболочка и узел неподвижного контакта паяются в атмосфере водорода, а пайкй узла подвижного контакта производится в вакууме токами высокой частоты. Окончательная сборка выключателя заканчивается оргонодуговой сваркой переходных колец 2 с основаниями 4 и 11 узлов подвижного и неподвижного контактов.

Из внутреннего объема выключателя через металлический штенгель 17 откачивают воздух и газы, выделяющиеся в процессе вакуумно-технологической обработки. По окончании ее штенгель вакуумно-плотно пережимается с обеспечением при этом диффузионной сваркй места пережима, а затем навинчивается защитный колпачок 18. Нераспыляемый газопоглотитель 14 используется для сохранения и поддержания рабочего давления внутри выключателя в течение заданного срока службы.

Контакты выключателя размыкаются при воздействий усйЛйя на шток 7 сверху внйз, а замыкание обеспечивается, атмосферным давлением. При этом замыкание цепи обеспечивается в первую очередь упругими лепестками 19, 9 при дальнейшем движении подвижного контакта, он замыкается непосредственно на неподвижный контакт через материал лепестков. В тех же местах,где не происходит непосредственного контактирования подвижного и неподвижного контактов, замыкание обеспечивают упругие лепест кй дополнительной токопроводящей пЛастйны.

Применение дополнительной токопроводящей пластины, имеющей радиально -изогнутые во ВБутрь пружинные лепестки, позволяет увеличить действительную площадь контактирования без увеличения контактированйя нажатйя, что снижает потери мощности высокой частоты, а следовательно, и нагрев, и повышает токопропускную способность выключателя. При этом теплообмен между неподвижным н подвижным контактами не ухудшается, а наоборот, улучшается, так как к теплопередаче между контактами через точку жесткого контактирования, воспринимающей основное контактное нажатие, добавляется теплопередача через упругие лепестки.

Расположение лепесткав относительно торцовой поверхности неподвижного контакта на расстоянии, по крайней мере на порядок превышающем имеющийся зазор между торцевыми поверхностями замкнутых контактов, обеспечивает контактирование каждого лепестка с неподвижным контактом, что снижает сопротивление н повышает надежность работы замкнутых контактов. В связи с тем, что подвижный и неподвижный контакты в замкнутом положении контактируют через лепестки, снижается вероятность холодного диффузионного сваривания даже при полном контактном нажэд тии на точку их непосредственного контак-. тирования. Изгиб концов лепестков в противоположном направлении от подвижного контакта позволяет снизить напряженность электрического поля, что ведет к снижению вероятности электрического пробоя при работе вы; ключателя с разомкнутыми контактами. Изготовление токопроводяЩей пластины и лепестков из немагнитного высокопроводящего металла с -малой склонностью к свариванию, например . молибдена, позволяет снизить вероятность сваривания контактов при пропускании через них тока в замкнутом положении. jPopMyAa изобретения 1. Вакуумный выключатель высокого н апряжения для вь1сокочастотных ценей, .содержащий цилиндрическую металлокерамическую оболочку, внутри которой размещены неподвижный н подвижный контакты, токопроводящий н силовой элементы в виде сильфонов, соединяк)щих подвижный контакт с приводным механизмом, токоподводь к неподвижному и подвижному контактам, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь мощности высокой частоты и повышения токопропускной способности, он снабжен дополнительной токопроводящей пластиной, концентрично охватывающей неподвижный контакт, с которым она электрически и механически прочно соединена ц снабжена радиально изогнутыми во внутрь пружинящими лепестками. 2.-Вакуумный выключатель по п. 1, огличающийся тем, что указанные лепестки расположены относительно торцовой поверхности неподвижного контакта на расстоянии, по крайней мере на порядок, превыщающем имеющийся зазор между контактирующими торцовь1ми повёрхнбстями замкнутых контактов. 3.Вакуумный выключатель по п. п. 1 и 2, отличающийся тем, что концы указанных лепестков изогнутыв противоположном от подвижного контакта направлении. 4.Вакуумный выключатель по п. п. 1-3, отличающийся тем, что указанные токопроводящая пластина и лепестки выполнены из немагнитного высокопроводящего металла с малой склонностью к свариванию, например, молибдена. Источники информации, принятые во внимание при эксперт изё 1 Авторское свидетельство СССР № 297152, кл. Н 01 Н 33/66, 1974.

А

Фиг. 5

Фиг.14