Быстродействующий автодутьевой выключатель Советский патент 1980 года по МПК H01H33/00 H01H1/54 H01H3/32 

(54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОДУТЬЕВОЙ

I

Изобретение относится к электроаппаратостроению и может быть использовано в электроэнергетике для отключения токов высокого напряжения.

Известен быстродействующий выключатель с газовым дутьем, содержащий индукционно-динамический привод с индуктором, выполненным в виде плоской многовитковой катущки, якорем из хорощо проводящего материала, жестко соединенным с полым подвижным контактом выключателя, неподвижный контакт, пневматическую систему для ю передачи газа под давлением с «земли через полый подвижный контакт в дугогасительную камеру выключателя для обдува электрической дуги 1.

Недостатком известного выключателя является сложность конструкции, обусловленная наличием индукционнно-динамической системы для разведения контактов и пневматической системы для осуществления обдува и гащения дуги.

Известен электрический выключатель, 20 содержащий дугогасительную камеру с жидким диэлектриком, устройство для поддержания жидкого диэлектрика под давлением, выполненное в виде резервуара, содержащеВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

го «подущку сжатого газа, неподвижный контакт, включающее устройство, подвижный контакт, механически Соединенный с поршнем и связанный через жидкий диэлектрик с устройством для поддержания жидкого диэлектрика под давлением. Подвижный контакт выполнен полым и сообщается полостью с камерой, заполненной жидким диэлектриком, для обеспечения продольного дутья при отключении 2.

Недостатком этого выключателя является сложность конструкции.

Известен также автодутьевой выключатель с гидроприводом, содержащий неподвижный и подвижный контакты, главный цилиндр привода, порщень которого жестко свяЭан со сквозным штоком, соединенным с одной стороны с основным приводом, а с другой стороны - с подвижным контактом выключателя, вспомогательный индукционнодинамический привод с индуктором и якорем, соединенным посредством штока с поршнем, размешенным в рабочем цилиндре. Над- и подпоршневая полости главного цилиндра соединены обходным каналом, имеющим электромагнитный клапан. Над- и подпорщневая полости рабочего цилиндра соедийены с соответствующими полостями главного цилиндра. Подвижный контакт выключателя жестко связан с полым цилиндром, при перемещении которого относительно находящегося внутри цилиндра неподвижного порщня происходит сжатие газа и организуется обдув дуги 3.

Недостатком этого выключателя является сложность конструкции, обусловленная наличием основного и вспомогательного индукционно-динамического привода и специального устройства для обдува и гащения дуги, а также низкий КПД привода в результате ускорения жидкости большой массы и тормозящего действия на подвижный контакт со стороны сжимаемого для осуществления обдува дуги газа.

Цель изобретения - упрощение конструкции выключателя, увеличение КПД и расщирение функциональных возможностей привода.

Поставленная цель достигается тем, что в быстродействующем автодутьевом выключателе, содержащем дугогасительную камеру, основной цилиндр, заполненный диэлектриком, рабочий цилиндр, выполненный с диаметром, меньшим, чем у основного, подвижный и неподвижные контакты, индукционно-динамический привод, включающий индуктор и якорь, выполненный в виде диска из хорощо проводящего материала, токосъем и управляемую запхелку, дугогасительная камера, заполненная диэлектрической жидкостью, и рабочий цилиндр выполнены из прочного диэлектрика и расположены в изоляционном корпусе, неподвижный контакт выполнен в виде диска с отверстием в центре и расположен между основным цилиндром, в котором расположен якорь привода, и дугогасительной камерой, нижняя часть подвижного контакта выполнена в виде тарелки, плотно прилегающей к неподвижному контакту и перекрывающей его отверстие, а на средней части жестко закреплен порщень, плотно прилегающий к внутренней боковой поверхности рабочего цилиндра.

Якорь индукционно-динамического привода снабжен обратными клапанами для удаления жидкого диэлектрика из зазора между якорем и индуктором.

Верхняя часть рабочего цилиндра с целью достижения плавного торможения подвижного контакта в конце хода и выпуска газо-паровой смеси из дугогасительной камеры выполнена с сечением, больщим, чем сечение поршня, с помощью, например, вертикально расположенных канавок.

На фиг. 1 схематически представлен выключатель во включенном положении, общий вид; на фиг. 2 - конструкция якоря индукЦйоннб-динамическогопрйвьда. Выключательсодержит неподвижный контакт 1, выполненный в виде диска с отверстием в центре, подвижный контакт 2, нижняя часть которого выполнена в виде тарелки 3, плотно прилегающей к неподвижному контакту 1, а на средней части закреплен поршень 4, дугогасительную камеру 5 и рабочий цилиндр 6, заполненные жидким диэлектриком, стенки которых выполнены из прочного диэлектрика, например на стеклоэпоксидной основе, расположенные в изоляционном корпусе 7, основной цилиндр 8, выполненный из металла, например стали, с внутренним диаметром, больщим, чем у рабочего, индукционно-динамический привод с плоским многовитковым индуктором 9 и якорем 10, выполненным в форме диска из легкого, хорошо проводящего материала и расположенным в основном цилиндре 8, токосъем 11, управляемую, например, электромагнитную защелку 12, возвратные пружины 13 и 14. В стенках верхней части рабочего цилиндра 6 имеются расположенные вертикально канавки 15. Верхний конец подвижного контакта 2 имеет грибовидную коническую головку 16. Якорь 10 индукционно-динамического привода (фиг. 2) имеет расположенные по окружности обратные клапаны 17.,

При разряде накопителя энергии на индуктор 9 генерируется сильное импульсное магнитное поле, которое индуцирует вихревые токи в якоре 10. В результате взаимодействия токов якоря и магнитного поля индуктора якорь 10 начинает ускоряться, сжимая возвратную пружину 13 (фиг. 1). Давление со стороны якоря 10 передается через несжимаемую среду жидкого диэлектрика, заполняющего полость основного цилиндра 8, на нижнюю поверхность тарелки 3 подвижного контакта 2. В момент времени, когда величина ускоряющей силы превышает величину сил сопротивления, действующих со стороны подвижного контакта 2, подвижный контакт начинает перемещаться, разрывая отключаемую цепь. Между наружной боковой поверхностью тарелки 3 подвижного контакта и стенкой отверстия неподвижного контакта 1 образуется быстро увеличивающийся кольцевой зазор, через который протекает с большой скоростью жидкий диэлектрик, вытесняемый якорем 10 из полости основного цилиндра 8 в дугогасительную камеру 5. В образовавшемся зазоре зажигается электрическая дуга и образуется газо-паровая смесь за счет испарения и разложения жидко;сти Диэлектрика. Интенсивное охлаждение газо-паровой смеси высокоскоростным потоком жидкого диэлектрика сушественно улучшает условия гашения дуги и, следовательно, уменьшает время ее горения. Давление жидкости, поступающей из основного цилиндра 8 в дугогасительную камеру 5, передается на поршень 4, жестко закрепленный на средней части подвижного контакта 2 и расположенный в рабочем цилиндре 6, обеспечивая дальнейшее перемещение подвижного контакта. Рабочий цилиндр б выполнен таким образом, что его внутренний диаметр меньше внутреннего диаметра основного цилиндра 8. Это позволяет при небольшом ходе якоря 10 иметь сравнительно большой ход поршня 4, а следовательно, и подвижного контакта 2. Когда в процессе перемещения подвижного контакта 2 нижняя поверхность поршня 4 достигает канавок 15, вертикально расположенных в верхней части рабочего цилиндра 6, происходит выпуск из дугогасительной камеры газо-паровой смеси, а истечение через эти канавки жидкости приводит к сбросу давления в подпоршневой полости рабочего цилиндра и плавному торможению подвижного контакта. В разомкнутом положении подвижный контакт 2 фиксируется зашелкой 12 с помощью расположенной в его верхней части грибовидной головки 16. Возвращение в исходное положение подвижного контакта 2 производится с помощью пружины 14 при срабатывании электромагнитной защелки 12, освобождающей головку 16, а якоря 10 - с помощью пружины 13. Для обеспечения эффективного срабатывания индукционно-динамического привода при следующей операции отключения выключателя необходимо удалить из зазора между якорем 10 и индуктором 9 жидкий диэлектрик, небольшое количество которого может попасть в указанный зазор при перемещении якоря. С этой целью якорь 10 (фиг. 2) снабжен обратным клапаном 17. Использование предлагаемого выключателя в электроэнергетике для отключения токов высокого напряжения позволяет упростить конструкцию, увеличить функциональные возможности индукционно-динамического привода в результате использования приводимого им в движение потока жидкого диэлектрика не только для перемещения подвижного контакта выключателя, но также для гашения дуги, повысить КПД привода вследствие перемещения жидкости небольшой массы и отсутствия тормозящего действия со стороны гасящей среды.

Формула изобретения 1. Быстродействующий автодутьевой выключатель, содержащий дугогасительную камеру, основной цилиндр, заполненный диэлектриком, рабочий цилиндр, выполненный с диаметром, меньшим, чем у основного, подвижный и неподвижный контакты, индукционно-динамический привод, включающий

индуктор и якорь, выполненный в виде диска Из хорощо проводящего материала, токосъем и управляемую защелку, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции выключателя, увеличения КПД и расширения функциональных возможностей привода, дугогасительная камера и рабочий цилиндр выполнены из прочного диэлектрика и расположены в изоляционном корпусе, неподвижный контакт выполнен в виде диска с отверстием в центре и расположен .между

основным цилиндром, в котором расположен якорь привода, и дугогасительной камерой, нижняя часть подвижного контакта выполнена в виде тарелки, которая плотно прилегает к неподвижному контакту и перекрывает его отверстие, а на средней части жестко

закреплен дополнительно введенный порщень, который плотно прилегает к внутренней боковой поверхности рабочего цилиндра.

2.Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что якорь снабжен обратными клапа.нами.

3.Выключатель по п. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью достижения плавного торможения подвижного контакта в конце

хода и выпуска газо-паровой смеси из дугогасительной камеры, верхняя часть рабочего цилиндра выполнена с сечением, большим, чем сечение поршня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии № 39-8917, кл. 59 А 1, опублик. 29.06.64.

2.Патент Франции № 516359,

кл. Н 01 Н 33/68, опублик. 15.04.67.

3.Патент Японии № 49-31710, кл. 39 А 1, 32.3, опублик. 23.08.74.

748545