Контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры Советский патент 1980 года по МПК H01H33/664 

(54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ Изобретение относится к мощнойкоммутационной технике, а конкретне I к вакуумным дугогасительным камерам (ЙДК). Во время горения дуги отключения в ВДК участки электродов в местах соприкосновения с плазмой дуги нагр ваются и, если к моменту перехода тока через нуль какой-либо участок электрода окажется нагретым свыше определенной температуры, произойде отказ в гашении дуги. Температура электродов в момент перехода тока через нуль тем больше, чем больше ток дуги, напряжение на дуге, время горения дуги, и снижается при увели чении площади электродов, занятых (угои. Поскольку ток дуги и время ее горения заданы внешними условиями, то снизить нагрев можно лишь умень шив напряжение на дуге и увеличив площс1Дь ее воздействия на электроды ПОСКОЛЬКУ вначале своего возникновения дуга имеет очень небольшое сечение, то необходимо заставить ее расшириться за время горения, т. е, при отключении тока промыишенной частоты за время 5-10 мс. Практичес ки же необходимо, чтобы расширение лроизсишо за время на порядок мень(Шее, приблизительно за 1 мс для того, чтобы успели остыть участки контактов, на которых дуга возникла. Единственным известным сейчас способом управления дугой в ВДК явлкется воздействие на нее магнитным полем. Необходимую конфигурацию и напряженность магнитного поля получают, применяя дугогасящие системы с токоподводами определенной формы. Эти дугогасящие системы 1 образуют в области горения дуги магнитное поле, перпендикулярное направлению тока в дуге, что заставляет дугу быстро расширяться и занимать :большую поверхность электродов, благодаря чему увеличивается отключающая способность. Недостатком таких дугогасящих систем является большое падение напряжения на дуге и интенсивный износ контактных и дугогасящих поверхностей. Известна также дугогасящая система с уменьшенной напряженностью поперечного, магнитного поля в области, занятой дугой. Одна из модификаций дугогасящей системы 2, принятой за прототип, (Представляет собой подвижный и неподвижный токоподводшдие стержни с дисковыми наконечниками на каждом из них. На дисковых наконечниках укреплены стержни, направленные вдоль оси ВДК. Контактирование подвижного и не подвижного контактов осуществляется мезвду поверхностью дискового наконеч инка и торцовой поверхностью стержней. При отключении тока дуга вначале возникает между торцами стержней и дисковыми наконечниками, а зат перемещается на поверхности стержней параллельные оси ВДК, и там гаснет. Контактная и дугогасящиеся системы ВДК в указанном патенте обладают рядом недостатков, а именно ввиду большого диаметра контактной поверхнести мало магнитное поле в области возникновения дуги, а дуга плохо пеперемещается; из-за параллельности дугогасящих стержней с осью ВДК неполностью устраняется поперечное магнитное поле в области горения дуги в промежутках между стержнями, что приводит к росту напряжения на дуге. Целью изобретения является увеличение отклоняющей способности, повышение механической прочности и износостойкости контактной систе У1Ы вакуумной дугогасительной камеры. Указанная цель достигается тем, что контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры образовано стержнями, укрепленными на подвижном и неподвижном токоподводах и располо женными ВОКРУГ оси ВДК,причем стержни имеют различную длину, так что стерж ни каждого токоподвода чередуются между собой по высоте,и длинные стержни одного токоподвода контактируют с короткими стержнями противоположного токоподвода. При этом поверхности стержней подвижного контакта и обращенные к ним поверхности неподвижного контакта параллельны радиусу , проходящему в центре между ними и наклонены к оси контактной системы на угол -45°6j + 45°, а обращен ные друг к другу поверхности длинных стержней, принадлежащих противо положным токоподводам, могут иметь контактные выступы в тангенциальном направлении. Кроме того, контактирующие поверхности могут быть накло нены к оси камеры на угол 45°4fb l35 На фиг. 1 изображен общий вид од ного из вариантов контактной систем на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. на фиг. 3-6 другие разновидности контактной системы. Контактное устройство, изображен ное на фиг. 1 и 2, содержит неподвижный 1 и подвижный 2 токоподводы, заканчивающиеся контактодержателями 3, На контактодержателях 3 располож ны контактирующие стержни 4-7, кото рые имеют различную длину, причем длинные стержни 4 подвижного контак контактируют с короткими стержнями 7 неподвижного контакта, а длинные стержни 6 неподвижного контакта контактируют с короткими стержнями 5 подвижного контакта. Короткие и длинные стержни 4и5 подвижного контакта чередуются между собой, так как и короткие и длинные- стержни би7 неподвижного контакта. Обращенные друг к другу поверхности 8и9 стержней подвижного и .неподвижного контактов параллельны радиусу R, проведенному через середину между ними, инаклонены к оси ВДК на угол d. 0-45. Контактирующие поверхности 10 стержней наклонены к оси ВДК на угол О 45-135 . Стержни 4,5,6,7 могут крепиться как к контактодержателям 3, так и непосредственно к токоподводам 1и2. Для увеличения сечения стержней и их площади среднее сечение А-А контактной системы имеет больший диаметр, чем в области контактирования. Контактная система работает следующим образом, В замкнутом положении ток протекает от неподвижного токоподвода 1 через контактодержатель 3 по стержням 6и7 в стержни 4и5 и далее в контактодержатель 3 и токоподвод 2 подвижного контакта. Благодаря тому, что стержней много, после незначительной приработки контактов и достаточном контактном нажатии контактирования осуществляется между каждой парой контактов, вследствие чего уменьшается переходное сопротивление. Малое сопротивление на всем пути прохождения тока достигается за счет изготовления стержней из материала с высокой электропроводностью, лапример из меди. Благодаря этим усовершенствованиям ВДК такой конструкции может применяться при больших номинальных токах и обладать высокой устойчивостью к сквозным токам короткого замыкания. После размыкания контактов между контактирующими поверхностями 10 стержней зажигаются дуги, причем магнитное поле от токоподводов направлено перпендикулярно к току в дуге, что вызывает быстрый уход дуг с контактирующих поверхностей 10 и в результате их малый нагрев и износ. Интересно, что в данной контактной системе магнитное поле от контактодержателя 3 направлено навстречу магнитному полю от токоподводов 1и2 и стержней 5,4,6,7, причем соотношение этих полей меняется в зависимости от соотношения длин длинных и коротких стержней. Таким образом, выбирая соотношение длин коротких стержней, можно регулировать направление и интенсивность перемещения дуги с контактирующих поверхностей

Так как в области зажигания на контактирующих поверхностях 10 действует поперечное к току дуги магнитное поле, дуга нечнет смещаться на поверхности 8и9 длинных стержней 4и6, где она горит в продольном , магнитном поле.

Поскольку величина отключаемого тока увеличивается с увеличением площади дугогасящих поверхностей, поверхности 8и9 длинных стержней 4и6 могут иметь наклон к оси ВДК. В этом случае при тех же габаритах контактной системы увеличиваются поверхности 8и9. Наибольшая приемлемая величина угла наклона поверхностей 8 9 к оси контактной системы заключена в пределах 0. oL 45. С той же целью контактная система может иметь расширение в экваториальной плоскости А-А по отношению к ее диаметру по широте контактирующих поверхностей 10.

На фиг. 3 приведена разновидность контактного устройства, в которой длинные и короткие контактные стержни 4,5,6,7 крепятся не к контакто-держателю 3, а непосредственно к токоподводам 1и2. Это может упростить и удешевить контактную систему.

На фиг. 4 приведено контактное устройство, в которой для уменьшения скручивающих усилий, действующих на контактную систему при протекании больших токов, угол наклона сС поверхностей 8и9 длинных стержней 4и6 меняется по высоте контактной системы. Изменение угла наклона поверхностей 8и9 к оси контактной системы может происходить в пределах. -45° i dL + 45°.

Дсшьнейшее увеличение или уменьшение угла наклона нецелесообразно, так как контактная система потеряет механическую прочность.

На фиг. 5 приведено контактное устройство, в котором для уменьшения скручивооощих усилий угол наклона одной поверхности длинных стержней 4и6 равен + flL , а угол наклона другой поверхности того же стержня равен -dL

На фиг. 6 приведено контактное устройство, в котором для увеличения числа точек, контактирования и более равномерного распределения их по высоте контактной системы, поверхности 8и9 длинных стержней 4иб имеют выступы 11и12.

Контактные поверхности 10 всех приведенных модификаций контактного устройства могут иметь наклон к оси ВДК на угол Р) 45-135°, что увеличивает контактирующую поверхность и снижает износ контактов, а также улучшает механическую устойчивость контактной системы при включении и протекании больших сквозных токов 5 короткого замыкания. Если же контактные поверхности 10 наклонить к оси ВДК на угол f, менее 45° или более 135° то .это приведет к необходимости чрезмерного увеличения хода подвижQ ного контакта и габаритов ВДК.

Формула изобретения

1.Контактное устройство вакуум5ной дугогасительной камеры, содержащее укрепленные на подвижном и неподвижном токоподводах стержни, расположенные вокруг оси дугогасительной камеры, отличающееся

0 тем, что, с целью увеличения отключающей способности, повышения износостойкости и механической прочности, указанные стержни выполнены различной длины, причем стержни каждого

5 токоподвода чередуются между собой по высоте, и длинные стержни одного токоподвода контактируют с короткими стержнями противоположного токоподвода.

0

2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что обращенные друг к другу поверхности длинных стержней, принадлежащих противопое ЛОЖНЫМ токоподводс1м, параллельны прямой, перпендикулярной оси контактной системы и проведенной через среди.нную плоскость между указанными поверхностями, и наклонены к оси сийтемы на угол -45° dL i 45

3.Устройство по п. п. 1и2, о тличающееся тем, что обращенные друг к другу поверхности длинных стержней, прингщлежащих противоположным токоподводам, имеют контактные выступы в тангенциальном направлении.

4.Устройство по п.п. 1,2иЗ, отличающееся тем, что

0 контактирующие поверхности наклонены к оси камеры на угол 45°6П|6 135°.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 5- 1. Патент США 3462572, кл. 200-144, 1972.

2. Патент США 3814880, кл. 200-144 В, 1974.

W

.J

Vut.if ffut.S put.f