Выключатель Советский патент 1980 года по МПК H01H33/02 

t

Изобретение относится к электро-, технике и предназначено для коммутации любых электрических цепей, в частности сильноточных высоковольтных цепей постоянного тока, а также в случаях, когда уменьшение габаритов (или веса) выключателя оказывается существенным, например, в авиации и других видах транспорта.

Известны конструкции электрических выключателей 1, гашение дуги в которых достигается путем увеличения напряжения горения этой дуги до напряжения сети (восстановление напряжения). Это достигается или путем увеличения длины (растяжением) дуги гаигения или путем увеличения напряженности электрического поля в столбе дуги, или увеличением всего напряжения горения други. Для этого используется газовое дутье, повышение давления, поперечное магнитное поле, выбор среды, введение промежуточных электродов и т.д.

Время выключения известных электрических выключателей сравнительно велиуо и обычно ограничивается временем удлинения дуги или временем развгл(-ния электродов на расстояние, требуемое по соображениям электрической прочности межэлектродного промежутка.

Известны выключатели 2j с использованием винтовой спиральной

формы дуги гашения, содержащие рабочую камеру к расположенные внутри нее вдоль одной линии электроды, выполненные с возможностью осевого 10 перемещения. Создание в рабочем объеме камеры выключателя винтовой дуги обеспечивает наиболее эффективное использование рабочего объема выключателя и уменьшение его баритов (и веса) при одних и тех же параметрах коммутируемой цепи. Одновременное расширение витков дуговой спирали позволяет увеличить скорость восстановления напряжения 20 пропорционально числу ее витков. Использование внешнего продольного магнитного поля позволяет дополнительно увеличить скорость расширения дуговой спирали Р известном 25 выключателе.

Однако такой выключатель обладает рядом недостатков: наиболее быстрое развитие коротковолновых возмущений дугового столГэа, которио шунтируются в результате э.г;о1 три1 с

кого пробоя у основания токовой петли, более быстрое развитие коротковолновых возмущений также следует как из теоретического анализа, так и элементарных рассуждений. Действительно, у таких возмущений больше рг1диальная составляющая тока, и соответственно, сильнее взаимодействи с собственным магнитным полем тока дуги или с внешним продольным магнитным полем В.

Вторым ограничивающим фактором является пробой между соседними витками образующей дуговой спирали, пока мала электрическая прочность промежутка плазма - плазма. Наконец, возможен пробой непосредственно между электродами.

Эффективное восстановление напряжения на выключателе начинается только после сформирования дуговой спирали с достаточно большим шагом, что ограничивает эффективность использования рабочего объема камеры выключателя и время восстановления напряжения на выключателе.

Целью изобретения является уменьшение габаритов рабочей камеры выключателя и ускорение восстановления напряжения на его электродах и повьиение надежности.

Цель достигается тем, что в электрическом выключателе, содержащем рабочую Kar-iepy и расположенные внутри нее вдоль одной линии электроды, выполненные с возможностью осевого перемещения, рабочая камера выключателя выполнена в виде вставки, выполненной из э;1ектроизоляционного материала и имеющей внутреннюю винтовую нарезку с центральным отверстием, в котором расположены электроды выключателя. Оди-н из электродов снабжен стержнем из электроизоляционного материала, который входит в соприкосновение с другим электродом.

На фиг. 1 представлен выключатель, продольный разрез; на фиг. 2пример исполнения выключателя с центральным ПОДВИЖНЕЛМ стержнем; на фиг. 3 - схема развития дуговой спирали.

Электрический выключатель содержит электроды 1 и 2, расположенные вдоль одной линии и выполненные с возможностью осевого перемещения в отверстии 3 по оси рабочей камеры находящейся внутри вставки 4 из электроизоляционного материала. Вставка 4 имеет внутреннюю винтовую нарезку 5, которая вместе с отверстием 3 образует рабочую камеру выключателя. На фиг, 2 показан выключатель, электрод 1 которого выполнен в виде трубки со скруг; и1юй торцовой поверхностью с внутренним диаметром, равным диаметру подвижного электрода 2. Внутренний диаметр центрального отверстия во вставке 4 выбирается равным диаметру подвижного электрода 2. Около неподвижного электрода 1 имеется небольшая камера б с диаметром, равным илт большим диаметра этого электрода Изоляционный стержень 7, исключающий прямой пробой между электродами , имеет диаметр подвижного электрода 2, с которым контактирует и двигается. Глубина винтовой нарезки 5 и ширина паэа (а тем самым и

шаг дуговой спирали) уменьшаются по мере удаления от неподвижного электрода.

Использование вставки приводит

5 к принудительному заданию шага дуговой спирали, образующейся при разведении электродов. Наличие перегородок между витками дуги гашения, предотвращает пробой между ними,

0 что позволяет уменьшить шаг дуговой спирали.

Так как расстояние между электродами по-прежнему задается электрической прочностью промежутка, то

2 это позволяет при том же напряжении сети умекьшить диаметр камеры. Для уменьшения осевого размера выключателя (расстояние разведения электродов) непосредственно за подвижным электродом в центральный канал вставки вводят стержень из электроизоляционного материала. Это позволит иск71ючить прямой пробой между электродами по центральному отверстию вставки с винтовой нарезкой .

5 При этом неподвижный электрод может быть выполнен, например, в виде трубки.

Увеличение числа витков дуговой

0 спирали при уменьшении шага винтовой нарезки вставки увеличивает скорость восстановления напряжения на выключателе пропорционально числу витков. При этом также увеличи, вается радиальная скорость движения столба дуги гашения.

Выбор размеров и формы канавки винтовой нарезки вставки определяется выбором требуемой величины напряженности электрического поля в столбе дуги гашения и условием поддержания ее на определенном уровне по мере удлинения дуги и соответствующего уменьшения величины тока. Толщина перегородок определяется

5 требуеьллм ресурсом работы вставки. Использование вставки с меньшим шагом винтовой нарезки обеспечивает достижение требуемой длины ду1и в меньшем объеме рабочей камеры выQ ключателя.

Использование описанной вставки позволит уменьшить габариты выключателей, что особенно важно для сильноточных высоковольтных цепей

с или для специальных областей техники (авиация, косметическая техника, транспорт и т.д.).

Формула изобретения 1. Выключатель, содержащий рабочую камеру и расположенные внутри нее вдоль одной линии электроды, выполненные с возможностью осевого перемещения, отличают и. йс я тем, что, с целью уменьшения габаритов рабочей камеры выключателя и ускорения восстановления напряжения на электродах, рабочая камера выполнена в виде вставки из электроизоляционного материала, в которой выполнены внутренняя винтовая нарезка с центральным отверстием, в котором расположены указанные электроды.

2. Выключатель по п. 1, о т л ичающийс я тем, что, с целью повышения надежности путем исключения электрического пробоя между электродами, он снабжен стержнем из электроизоляционного материала, который укреплен в одном из электродов и входит в соприкосновение с другим электродом.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Германии № 330268, кл. 21 с 35/05, 1938.

2.Miyachi I. и др. Труды Inter5national Conference cros Discharge, London, 1974, с. 521.