Высоковольтный вакуумный выключатель Советский патент 1981 года по МПК H01H33/66 H01H50/24 

1

Изобретение относится к высоковольтным вакуумным выключателям, предназначенным для коммутации электрических и радиотехнических цепей и является усовершенствованием известных высоковольтных вакуумных ,. выключателей.

Вакуумный выключатель может найти применение в мощной стационарной, передвижной и бортовой электротехнической и радиотехнической аппаратуре для подключения источников питания и нагрузок, переключения антенн х цепей, отводов катушки высокочастотного контура, конденсаторов в высоковольтных антенно-согласуюадих устройствах и т.д.

Известны высоковольтные вакуумные выключатели, в которых якорь электромагнита из магнитог 1ягкого металла вращается на оси вращения. Подвеска якоря на оси вращения обеспечивает достаточно высокую устойчивость к воздействию ускорений вибрационных и ударных нагрузок l}Однако такой выключатель имеет существенный недостаток. Он состоит в том, что для обеспечения свободного вращения якоря на оси, между поверхностями вращения имеются гарантированные зазоры (люфты в осевом и радиальном направлениях. Имеющиеся допуски на изготовление деталей и узлов ведут к увеличению суммарной величины этих люфтов. При воздействии ускорений {механических нагрузок и в момент срабатывания, при подаче напряжения на обмотку управления, якорь электромагнита смещается в осе10вом и радиальном направлениях на величину имеющихся люфтов, что вызывает изменение величины контактного давления в выключателе в замкнутом положенииконтактов и величины меж15контактного зазора при разомкнутом положении контактов. Эти изменения становятся еще более значительными из-за всегда имекщегося отклонения от параллельности оси вращения и

20 плоскости контактирования выводовконтактов и подвижного контакта.

Указанные недостатки ведут к нестабильности характеристик выключателя, в частности к нестабильному за25мыканию цепи между неподвижными контактами L-образной контактной пластиной при подаче напряжения питания на обмотку управления, т.е. при притянутом к сердечнику якоря электромагнита одна из частей L-об30

разной контактной пластины из-за значительного увеличения зазора не контактирует с соответствующим ей выводом-контактом. При этом мощность электромагнита идет, в основном, на преодоление упругих сил реакции той части контактной пластины, которая наиболее близко расположена к соответствующему ей выводу-контакту, т.е. на ее прогиб. Особенно ощутимо это проявляется при повышенной температуре окружающей среды, т.е. когда из-за I КС провода сопротивления обмотки увеличивается и мощность электромагнита падает. Это ведет к тому, что мсяцность .обмотки в этом случае оказывается недостаточной для прогиба близко расположенной части контактной пластины до згииыкания второй ее части. Следствием этого является незамыкание цепи даже в тех образцах, которые в нормальных условиях работали стабильно (без рбоев .

Кроме того, из-за несоосности отверстий в якоре и корпусе (или его элементе) под ось, а также непосредственного контакта магнитомягкого материала якоря с материалом оси при вращении якоря между поверхностями оси и отверстий в вакууме возникает очень большая сила трения, которая ведет к появлению микросварок и заклиниванию якоря на оси.

Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция вакуумного выключателя, в которой указанный выключатель содержит вакуумированную камеру, неподвижные контакты, устано ленные на вводах, подвижный крнтакт, жестко закрепленный на вращанвдемся якоре электромагнита, который расположен в корпусе состыкованном с кольцом, якорь электромагнита вращается на двух втулках из твердого материала, а сами втулки свободно вращаются на оси 2.

Применение в этом выключателе двух втулок из материала с большой твердостью, свободно вращающихся на оси из того же материала, на которых свободно ;вращается якорь электромагнита, позволяет значительно повысить надежность работы подвижной системы выключателя за счет дополнительной степени свободы вращения и уменьшения сил трения.

Однако и в э,том выключателе не принято мер по снижению радиальных и продольных люфтов, т.е. ему свойственны описанные выше недостатки.

Цель изобретения - снижение радиальных и продольных люфтов и повышение тем самым стабильности замыкания цепи, процента выхода годных и снижение трудоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в данном вакуумном выключателе подвеска якоря электромагнита выпилнена на двух винтовых полуосях с коническими концами, жестко закрепленных в кольце корпуса электромагнитаи соосно расположенных между собой.

Причем конические концы полуосей выполнены из твердого материала (или имеют покрытие из твердого материала) и входят в цилиндрические .отверстия якоря электромагнита.

Выполнение подвескн якоря электромагнита на двух винтовых полуосях с коническими концами, жестко закрепленных в кольце К01пуса электромагнита и соосно расположенных между собой, причем конические концы опор входят в отверстия якоря электромагнита, позволяет исключить наличие продольных и осевых люфтов в подвиж. ной системе выключателя. Исключение указанных люфтов стабилизирует контактный зазор, а следовательно, повышает стабильность срабатывания выключателя и надежность его работы

Выполнение конических концов из твердого материала (или с покрытием из твердого материала) снижает силу трения и вероятность диффузионного сваривания трущихся поверхностей полуосей и якоря, что также способствует повышению стабильности срабатывания и надежности работы выключателя.

Выполнение полуосей с коническими концами, входящими в цилиндрические отверстия якоря электромагэгита, позволяет резко снизить трение за счет значительного уменьшения площади соприкосновения трущихся поверхностей, т.е. соприкосновение поверхности отверстия якоря с конической поверхностью полуосей в предлагаемом выключателе происходит по линии. Это сних;ает вероятность диффузионного сваривания и повышает надежност работы выключателя.

На фиг1 1 изображен предлагаемый выключатель при разомкнутом положении контактов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Ij на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Вакуумный выключатель имеет цилиндрическую стеклянную оболочку 1, вакуумноплотно спаяньую с молибденовыми .выводами-контактами 2 и переходным кольцом 3 из ковара, с которым вакуумноплотно с помощью сварки соединен диамагнитный цилиндр 4, вакуумноплотно спаянный с сердечником 5 из магнитомягкого металла и механически прочно с кольцом 6 из магнитомягкого металла, являющимся частью корпуса электромагнита, расположенной в вакууме.

Вторым элементом корпуса электромагнита является корпус 7 из магнитомягкого металла, расположенный вне вакуумной оболочки и состыкованный с кольцом 6 через дно диамагнитного цилиндра 4. К внутренней поверхности кольца 6 через никелевую пластину 8 жестко прикреплен нераспыляекклй газопоглотитель 9. В кольце 6 с помощью резьбы и накладок 10, приваренных к кольцу, жестко закреплены две винтовые полуоси 11 с коническими концами и соосно расположенные друг относительно друга, на которых вращается якорь 12 электромагнита из магнитомягкого металла. Свобода поворота якоря 12 без диального и продольного люфтов обеспечивается до закрепления регулировкой зазора меящу поверхностями отверстий в якоре и коническими поверхностями полуосей 11 путем ввинчивания или вывинчивания их 3 кольцо б.

На якоре 12 эяёктсюмагяита через изолятор 13 жестко закреплён подвижный контакт 14 и дополнительная пластина 15. Рбзомкйутре положение контактов обеспечивается пружиной 16 возврата, а требуемый дазор между неподвижньми контактами 2 и подвижным контактом 14 обеспечивается уступом, выполненным н4 кольце 6. Для управления подвижным контактом 14, закрепленным иа якоре, имеется катушка 17 управления.

При подаче напряжения питания на эту катушку под воздействием созданного ею магнитного потока якорь 12 притягивается к сердечнику 5 и кольцу корпуса злектрсялагн.ита 6, сжимая возвратную пружину 16. Контактная пластина подвижного контакта 14, жестко связанная через изолятор с якорем 12, закыкает контакты 2 несколько раньше, чем якорь притянется к кольцу 6.

При снятии напряжения питания якорь электромагнита отжимается возвратной пружиной 16, а подвижный контакт 14 разгллкает электрическую цепь между контактами 2.

Выключатель может быть выполнен и в металлокерамическом исполнении.

Использование подвески якоря на двух винтовых полуосях повышает стабильность работы, увеличивает процент выхода годных, снижает расход металла, уменьшает трудоемкость изготовления и экономит электроэнергию.

Формула изобретения

10

1.Высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий вакуумированную камеру, неподсижные контакты, установленные на вводах, подвижный

контакт, жестко закрепленный на вращающемся якоре электромагнита, который расположен в корпусе, состыкованном с кольцом, отличающийся тем, что,-с целью повышения стабильности срабатывания, надежности работы и снижения трудоемкости, подвеска якоря электромагнита выполнена в виде двух винтовых полуосей с коническими концами, которые

жестко закреплены в кольце корпуса электромагнита и расположены соосно между собой, причем конические конхда полуосей входят в отверстия, которые выполнены в якоре.

2.Выключатель по п.1, о т л и чающийся тем, что конические концы полуосей выполнены из твердого материала.

3.Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что отверютия

в якоре выполнены с цилиндрической поверхностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельстЕсз СССР №305517, кл. Н 01 Н 33/66, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР №517720, кя. Н 01 Н 33/66, 1.977,