Электровзрывной размыкатель Советский патент 1980 года по МПК H01H37/76 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации электрических цепей, в частности сильноточных высоковольтных электрических цепей например, индуктивных 5 сверхпроводящих накопителей, взрывных генераторов электроэнергии и др.

Известны быстродействующие электрические выключатели, содержащие рабочую камеру, в которой в продольном 10 магнитном поле расположены электроды, замкнутые взрывающейся проволочкой 1 .

После коммутации на-проволочку тока нагрузки каким-либо иным переключателем проволочка взрывается, причем j образующаяся дуга гашения принимает форму винтовой спирали. Диаметр спиралевидной дуги растет в результате взаимодействия тока дуги с продольным магнитным полем. Это обеспечива- 20 ет удлинение дуги и рост (восстановление) напряжения на межэлектродном промежутке и в дальнейшем ее угасание.

Длительность начальной стадии возникновения винтовой формы дугового столба из начального прямолинейного состояния может быть соизмерима со временем развития дуговой спирали 30

до значения параметров, обеспечивающих угасание дуги гашения.

Наиболее близким из известных технических решений к предлагаемому является электровзрывной размыкатель, содержащий установленные в рабочей камере электроды, соединенные взрывающейся проволочкой, навитой в виде спирали на изоляционный держатель 23 .

Выполнение взрывающейся проволочки в указанном размыкателе в виде спирали позволяет уменьшить габариты устройства, а также позволяет исключить начальную стадию развития дуговой спирали, а это в свою очередь увеличивает скорость восстановления напряжения. Кроме того, эффективно используется собственное магнитное поле.

Однако указанный размыкатель не обеспечивает четкого задания направления движения винтовой дуги и исключения пробоя между ее витками, что снижает его быстродействие и уро25вень размыкаемого напряжения.

Цель изобретения - повышение быстродействия размыкателя и уменьшение его габаритов.

Цель достигается тем, что в известном электровзрывном размыкателе, содержащем установленные в рабочей камере электроды, соединенные взрывающейся проволочкой, навитой в виде спирали на изоляционном держателе, изоляционный держатель выполнен в виде шнека, между лопастями которого расположена указанная взрывающаяся проволочка.

На чертеже представлен предложенный размыкатель в отсутствие рабочей .камеры.

Размыкатель содерхшт рабочую камеру (на чертеже .не показана) , в которой в продольном магнитном поле (в) расположены электроды 1 и 2, замкнутые взрывающейся проволочкой 3, навитой между лопастями изоляционного держателя 4, выполненного в форме шнека.

При исполнении держателя в форме шнека скорость восстановления напряжения возрастает вследствие упорядочения структуры винтовой дуги гашения (уменьшается величина шага дуговой спирали), возрастает величина максимального напряжения сети, отключаемого данным размыкателем.

Улучшается .эффективность использования объема рабочей камеры,так как восстанавливающееся напряжение определяется зависимостью 5r-E-L-d

(кв);

U

А

гдеЕ - напряженность электрического поля в столбе дуги гашения,

кВ/см ; L - расстояние между электродами,

см ; d - внешний изоляционного

держателя-шнека, см ; X - шаг лопастей изоляционного

держателя, см ,

Это позволяет уменьшить расстояни между электродами и диаметр рабочей камеры, необходимые для отключения заданного напряжения.

При изменении диаметра взрывающейся проволочки изменяется интервал времени до образования дуги гашения, что обеспечивает Условия согласования быстродействующего размыкателя« с работой перекоммутирующего на него силовой ток устройства.

Выбор шага лопастей держателя позволяет задавать (уменьшать) шаг дуговой спирали и тем самым регулировать (увеличивать) скорость восстановления напряжения на выключателе, т. е. время зггииения дуги. Это возможно вследствие того, что лопасти держателя исключают пробой между витками дуговой спирали и тем более между электродами. Скорость восстановления напряжения на размыкателеdU/dt в первом приближении можно записать в ви dU .,

dT А СкВ/с ),

.где V - радиальная скорость движения дугового столба,

см/с .

Применение держателя в форме шнека позволяет уменьшить размеры маг, нитной системы размыкателя за счет эффективного использования собственного магнитного поля дуговой спирали, пропорционального 3L/А г где 3 ,(Г ток в дуге.

Применение держателя в форме шнека обеспечивает более эффективное использование объема рабочей камеры включателя, что позволяет уменьшить ее размеры при тех же параметрах цепи. Это позволяет также уменьшить размеры магнитной системы выключателя.

Выбор размеров и формы зазора между лопастями держателя определяются

Q выбором требуемой- величины напряженности электрического поля в столбе ° дуги гашения и условием поддержания ее на определенном уровне по мере удлинения дуги и соответствующего

меньшения величины тока. Толщина

опастей определяется требуемым ресурсом работы держателя.

Продольное магнитное поле может создаваться как от независимых источников питания, так и последовательно включенными в цепь выключателя соленоидами.

Использование спиральной шнековой вставки позволяет решить вопрос о создании надежных компактных сильноточных (больше 10 -10). а высоковольтных (больше Ю ) быстродействующих (время гашения меньше 10 с) размыкателей, необходимых в настоящее время для решения ряда задач создания новой техники.

Формула изобретения

Электровзрывной размыкатель, содержащий установленные в рабочей камере электроды, соединенные взрывающейся проволочкой, навитой в виде спирали на изоляционном держателе, отличающийся тем, что,

0 с целью повышения быстродействия, изоляционный держатель выполнен в виде шнека, между лопастями которого расположена указанная взрывакядаяся проволочка.

5 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.MiyachI I., Naqanawa Н., Spiral are in SFg fasHieallng DC Interruption., 3d International ConferenП ce on Gas Discharges, London, 1974, p. 521.

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке 2366639, кл. Н 01 Н 37/76, 1976,