Автопневматический элегазовый выключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H33/91 

(5) АВТОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ЭЛЕГАЗОВЫЙ бЫКЛЮЧАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к элеКтроаппаратостроению и касается кон.струкции элегазового выключателя с автопневматическим дугргашением.

Известны элегазовые выключатели, в которых гасящий дугу поток образуется при тепловом расширении элегаг за, возникающем под воздействием энергии, выделяюи ейся во вспомогательной дуге PJ .

Однако дугогасительная способность таких выключателей невысока, так как дутье, организованное по указанному принципу, сравнительно слабое.

Наиболее близок к предложенному автопневматический элегазовый выключатель , который содержит газонаполненную герметизированную от внешней среды газовую камеру, дугогасительную камеру с подвижным и неподвижным контактом, поршневое устройство дугогашения и внешний привод управления подвижной системой выключателя,Необходимое для гашения дуги дутье возникает при сжатии элегаза в цилиндре над поршнем вследствие перемещения подвижной системы, включающей цилиндр, приводом 2 .

По мере роста мощности отключения требуется-и более мощный привод, что усложняет и удорожает выключатель.

Целью изобретения является обеспечение высокой отключающей способности выключателя без увеличения МО1ЦНОСТИ привода.

Указанная цель достигается тем, что автопневматический элегазовый выключатель, содержащий газонаполненную герметизированную от внешней среды газовую камеру, по крайней мерё« одну дугогасительную камеру с контак тами и соплом, поршневое устройство дугогашения и внешний привод управления подвижной системой выключателя, дополнительно снабжен расширительной камерой, выполненной в виде цилиндра с крышкой и поршнем, заполненной не более чем двухатомным газом, в которой размещены дополнитель но введенные неподвижные, укрепленны на крышке и изолированные от нее, и подвижные, укрепленные на пориже вспомогательные контакты для зажигания генерирующей дуги и устройство для создания магнитного поля, выполненное в виде постоянных магнитов, встроенных во внутреннюю полость вспомогательных контактов. Выключатель снабжен вспомогательцои внешней камерой, сообщающейся с расширительной камерой посредством канала, перекрываемого клапаном, крtopы i с помощью составной тяги откры вается в конце, операции отключения и Закрывается вновь в конце операци включения. Энергия Wo, выделяющаяся в генерирующей дуге за время ее горения равна (jid-fc и) Если она известна, то повышение давления и Р можно вычислить с помощью выражения ., (li-l)(),; где Рц давление в объеме V перед возникновением генерирующей дуги. Па; Р - давление в том же объеме в момент погасания.генерирую щей дуги. Для элегаза в области температур до 1500 К показатель адиабаты К 1,08. Для двухатомных газов, в част ности для воздуха, К 1,; для одноатомных газов К 1,67. Таким образом, как следует из выражения (2) повышение давления в воздухе или в любом другом двухатомном газе при прочих равных условиях происходит в 5 раз быстрее, чем в элегазе. Ес ли же вспомогательная дуга горит в одноатомном газе, то в этом случае повышение давления происходит в 3,4 раза быстрее, чем в элегазе. Кроме того, количество энергии, выделившейся в дуговом промежутке, как видно из выражения (l) , зависит от напряжения на дуге Uj - . При горении дуги в элегазе напряжение на дуге в 1, раза ниже, чем например, в воздухе. С учетом этого обстоятельства нарастание давления В возудхе происходит по крайней мере в 7,5 раз быстрее, чем в элегазе, и в 12,5 раза быстрее, если генерирующая дуга будет гореть в одноатомном газе. Соответствующим образом увеличивается и интенсивность дутья, а следовательно, и дугогасительная способность. Принципиальная схема автопневматического элегазового выключателя показана на чертеже. Газонаполненный герметизированный от внешней среды газовый объем,содержащийся в корпусе 1, полость сжатия 2, находящаяся в цилиндре 3 под поршнем k, и дугогасительные камеры 5 составляют единый газовый объем и заполнены элегазом при некотором избыточном давлении, причем, газ, находящийся в полости сжатия 2, может перетекать во внутренний объем корпуса 1 через отверстие 6 в нижней части цилиндра 3 и внутреннею полость трубчатого подвижного контакта 7. Расширительная камера 8 и внешняя полость 9, расположенная с наружной стороны цилиндра 3, заполнена не более, чем двухатомным газом, например инертным, азотом, воздухом и т.д. Полость 9 сообщается с расширительной камерой 8 посредством радиально-кольцевого канала 10, перекрываемого во включенном положении аппарата кольцевым клапаном 11. В расширительной камере 8 размещены вспомогательные контакты 12 и 13, необходимые для зажигания генерирующей дуги }k, устройство для создания магнитного поля и изоляционная перегорОдка 15. Магнитное поле необходиМО для обеспечения движения дуги в пределах расширительной камеры 8 с целью более равномерного нагревания заключенного в ней газа. Оно может создаваться различными способами, например посредством постоянных встречно включенных магнитов 16 и 17, встроенных во внутреннюю полость вспомогательных контактов 12 и 13. Неподвижные вспомогательные контакты 12 укреплены на крышке цилиндра 18 и изолированы рт нее, если она выполнена из металла, подвижные контакты 13 укреплены на поршне. В некоторых случаях вспомогательные контакты целесообразно зашунтировать шунтирующим устройством 19. Герметизация расширительной камеры 8 может быть обеспечена подвижным уплотнением, например сильфоиом 20. Поршень t с помощью штока 21 связан с внешни приводом. Автопневматический элегазовый выключатель работает следующим образом. При отключении внешний привод перемещает вниз шток 21, поршень k, Между контактами 12 и 13 загораются генерирующие дуги, быстро перемещаемые магнитным полем в неподвижном одно-или двухатомном газе. Выделяющаяся вО вспомогательных дугах тепловая энергия затрачивается на нагре вание заключенного в расширительной камере 8 одно-или двухатомного газа, вследствие чего давление в камере 8 возрастает. Под воздействием быстронарастаюцего давления сверху поршень k быстро опускается вниз и сжимает элегаз в полости сжатия 2 Сжат|)1й элегаз из полости 2 через отверстия 6 поступает в камеру 8 и, вытекая че рез внутренние полости подвижных кон тактов 7,обеспечивает гашение главных дуг, возникающих на неподвижном 22 и подвижном 7 контактах. Таким образом,в данном выключателе привод не создает необходимое для га ыения .дуги высокое давление. Х)н осуй;ествляет- только перемещение подвиж нУх частей и аппарата в начале процесса отключения и обеспечивает его включение. Для этого достаточен простой и дешевый привод. Для быстрой подготовки аппарата к операции включения в конце хода порш ня Ц с помощью составной тяги, состоящей из элементов 23 и 2, открываетс (опускается вниз) кольцевой клапан 11, и сжатый газ из расширительной камеры 8 по радиально-кольцевому 1 аналу 10 поступает во внешнюю полость 9 вследствие чего давле ние в камере 8 падает и становится возможным быстрое включение и, если необходимо, повторное отключение, поскольку клапан 11 при включении посредством составной тяги закрывается. Чтобы исключить взаимное замыкание дуг в камере 8 устанавливается одна изоляционная перегородка 15 или больше (в зависимости от числа вспомогательных дуг). При отключении малых токов {до 1000 А) в генерирующих дугах выделяется незначительная энергия, поэтому в расширительной камере 5 давление практически не возрастает. Однако для отключения таких токов достаточно слабое дутье, которое спосооен образовать внешний привод. Несмотря на некоторое усложнение конструкции по сравнению с прототипом вследствие наведения некоторых новых элементов расширительной камеры, вспомогательных контактов и др. предложенный автопневматический элегазовый выключатель обеспечит зна- чительный экономический эффект благодаря отказу от применения сложных гидропневматических приводов,- необходимых для создания автопневматических выключателей на большие токи отключения. Формула изЪбретения 1. Автопневматический элегазовый выключатель, содержащий газозаполиенную герметизирова.нную от внешней среды газовую камеру, по крайней мере, одну дугогасительную камеру с подвижным и неподвижным, тами и соплом, поршневое устройство дугогашения и внешний привод управления подвижной системой выключателя, отличающийся тем, что, С целью-ббеспечения высокой отключающей cnoco6HOctM при однооременном упрощении внешнего привода, он дополнительно снабжен расширительной камерой, заполненной не более чем двухатомным газом и выполненной в виде цилиндра с крышкой и поршнем, в jkoтopoй размещены дополнительно введенные неподвижные, укрепленные на крышке цилиндра, и, подвижные, укрепленные на поршне вспомогатель ные контакты для зажигания генерирующей дуги и устройство для создания магнитного поля, выполненное в виде постоянных магнитов которые встроены во внутреннюю полость вспомогательных контактов. 2. Выключатель по п.1, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения его надежности, он снабжен вспомогательной внешней камерой, сообщающейся с расширительной камерой посредством канала с клапаном и тягой.

7328i4kk8

Источники информации,напряжения. Л., Энергия, 1979.г,

принятые во внимание при экспертизе с.111, рис.-1.

1. Полтев А.И. Конструкция и рас- 2. Там же, с. , рис.4-25, чет элегазовых аппаратов высокого , Ц-26,