Вакуумная дугогасительная камера Советский патент 1982 года по МПК H01H33/664 

(54) ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Изобретение относится к электро-технике и может бЫть использовано преимущественно в вакуумных коммутационньах аппаратах. Известны вакуумные дугогасительные камеры (ВДК), ограничивающие перенапряжения. Такие ВДК имеют либо контакты, содержащие материал с высоким давлением паров, такой как сурьма-висмут til, либо ограничитель коммутационных перенапряжений 2, а также оболочку внутри которой размещены контакты и создано разрежение до порядка рильфону обеспечивающий одному из («онтактов возможность совершать возвратно-поступательное движение, систему экранов, защищающих диэлектриче кую часть оболочки и сильфон от продуктов эрозии контактов, и токопрово ды, на одном из торцов которых закреплены контакты, причем один из то копроводов закреплен в оболочке неподвижно, а другой соединен через сильфон с оболочкой. ВДК С11 из-за содержания в контак тах материала с высоким давлением па ров имеет предельную коммутационную способность не выше 3 кА; В ВДК С21 необходимо относительно часто менять ограничители перенапряжений из-за небольшого срока службы по сравнению с вакуумной камерой. Кроме того, наличие таких ограничителей повьаиает стоимость-вакуумного коммутационного аппарата на 15-20 руб и усложняет его конструкцию. Наиболее близкими к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату являются ВДК, содержащие оболочку из диэлектрической и.металлической частей, сильфон, систему 1экрано в и токопроводы с контактами, , на одном из которых выполнен цилиндрический выступ входящий с гарантированным зазором в соответствующую выемку в другом контакте. Перенапряжения ;в такой системе контактов ограничиваются до безопасных пределов благодаря тому, что возникшее в цепи вследствие среза тока перенапряжение пробивает гарантированный зазор З. В этих ВДК постоянный зазорпредусмотрен между выступом одного контакта и выемкой другого, в которую входит выступ и полностью не выходит из нее при размыкании контактов. Такое конструктивное решение не обеспечивает стабильности ограничения перенапряжений в течение всего срока

службы ВДК. Это связано, во-первых, с возможностью перекрытия зазора продуктами эрозии контактов и, во-вторых, с возможностью перехода искрового разряда в дуговой. В последнем случае дуговой разряд разрушает обращенные друг к другу поверхности выступа и выемки, что приводит к увеличению зазора и, как следствие этого, к возрастанию величины ограничиваемого перенапряжения и вероятности про1боя изоляции электрооборудования.

Цель изобретения - повышение надежности и срока служба ВДК.

Указанная цель достигается тем, что гарантированный зазор предусмотрен вне области существования дуги, между дополнительным элементом из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, установленным на неподвижном токопроводе, и метал| лической частью подвижного токопровода.

При этом дополнительным элементом может служить экран, защищающий диэлектрическую часть оболочки от продуктов эрозии. Для случая смещенных токопроводов указанный зазор может быть образован между дополнительным элементом, установленным на торце токопровода, например, неподвижного, и металлической частью подвижного токопровода.

Кроме того, контакты могут быть снабжены отбортовкой, причем отбортовки обращены в противоположные стор ны и образуют с противоположным токопроводом постоянный зазор.

Форма отбортовки может быть различной в зависимости от назначения ВДК. Если ВДК предназначена для частых коммутаций небольших токов (до 100А), то отбортовке придается форма части поверхности вращения второго порядка, например цилиндра, а контакты выполняются Г-образньми. При частых коммутациях больших и малых токов отбортовке придается U-образная форма,, которая не допускает воздействия мощной дуги отключения на всю поверхность отбортовки.

Когда габаритные размеры ВДК играют существенную роль, минимально допустимый зазор между дополнит ельным элементом и отбортовкой контакта при полностью разомкнутых контактах должен быть таким, чтобы пробивное напряжение этого зазора было равно четырехкратному значению фазного напряжения вакуумной камеры.

Для того, чтобы при пробое гарантированного зазора искровой разряд не перешел в дуговой, дополнительный элемент изготавливается из материгша с металлической проводимостью, например аустенитной нержавеющей стали. Кроме того, дополнительный элемент может быть изготовлен и из диэлектрика, на внешнюю поверхность которого нанесен слой материала с металлической проводимостью, например графита.

Стабилизация ограничения коммутационных перенапряжений с помощью . гарантированного зазора, предусмотренного вне зоны существования дуги, будет еще лучше, если на внешнюю-поверхность дополнительного элемента

нанесен слой из материала с малой работой выхода электронов (не более ), например гексобромида лантана.

На фиг.1 изображена ВДК с простыми торцовыми контактами, металлическим корпусом в виде стакана, торцовой крышкой из диэлектрика и двумя гарантированными зазорами на фиг.2 - ВДК с корпусом.из диэлектрика, армирован;ного металлом, а в качестве дополнительного элемента выбран экран; на фиг.З - ВДК со смещенными токопрово ; дами, встроенными в оболочку параллельно другдругу, а контакты в поперечном сечении имеют Г-образную

форму; на фиг.4 - то же, с отбортовкой контактов, имеющей и-образную форму.

ВДК (фиг.1) включает металлический корпус 1 в виде стакана, торцовую крышку 2 из диэлектрика, неподвижный 3 и подвижный 4 токопроводы с контактами 5 и 6 соответственно, сильфон 7, экраны 8 и дополнительный.

элемент 9. В данной ВДК может быть предусмотрен один зазор 10 или два гарантированных зазора 10 и 11 соответственно между экраном 8 и металлическим корпусом 1, а также между дополните Ль ным. элементом 9 и подвижным токопроводом. Выбор количества зазоров определяется номинальным напряжением ВДК и величиной часто коммутируемого тока. Для ВДК на высокое напряжение должен быть предусмотрен один зазор 11, а для низкого напряжения два зазора 10 и11, если ВДК часто коммутирует небольшие токи, и один зазор 10, если она часто коммутирует большие токи и редко малые токи (до

ЗОА). Для того, чтобы зазор 11 не изменялся при перемещении токопровода 4 f последний проходит через направляющую 12.

ВДК (фиг.2) состоит из диэлектрического корпуса, армированного металлическими фланцами 13 и 14 неподвижного 3 и подвижного 4 токопроводов с контактами 5, и 6, сильфона 7, экранов 8 и 15, защищающих диэлектрики

и сильфон от продуктов эрозии контактов. В данной ВДК экран 8, закрепленный на фланце 13, выполняет роль дополнительного элемента, а между ним и нижним фланцем 14 предусмотрен

один гарантированный зазор 10. При таком размещении зазора 10 подвижный токопровод может быть снабжен направ ляющей- 12 либо не иметь ее. ВДК, изображенная на фиг.З, имеет несколько зазоров, а ее токопроводы 3 и 4 параллельны друг другу, но сме щены. На боковой поверхности токопро водов закреплены контакты с отбортов кой, имеющие в поперечном сечении Г-образную форму. Между о тбортовкой контактов и боковой поверхностью токопроводов имеются зазоры 16 и 17, величина которых может быть выбрана такой, чтобы они ограничивали коммутационные перенапряжения. В данной конструкции ВДК гарантированными зазорами являются не1би17, аЮи 11, так как они удалены из области существования дуги. Зазоры 16 и 17 выполняют вспомогательную роль. Дополнительный элемент 9 установлен на торце 18 неподвижного токопровода и закреплен на нем болтом 19. Между дополнительным элементом 9 и отбортовкой подвижного контакта б предусмотрен зазор 20, величина которого выбирается такой, чтобы при полностью разомкнутых контактах пробивное напряжение его было не менее четырех кратного значения номинального фаз,ного напряжения ВДК. Для того, чтобы при перемещении подвижного токопрово ;ца зазоры 16 и 17 не изменялись,ВДК снабжена направляющей 12. Камера работает следующим образом. При размыкании контактов между ними возникает дуга, под действием которой контакты подвергаются эрозии Для того, чтобы продукты эрозии не попадсши на сильфон и не разгерме тизировали его, он окружен экраном 15 При отключении больших токов (нес колько сот ампер) возникшая между ко тактами дуга под действием электрома нитных сил может быть смещена в зазо ры 16 и 17. в результате материал от бортовки контактов разрушается, а вместе с этим снижается эффективност этих зазоров. С целью устранения это го в ВДК (фиг.4) предусмотрена отбор товка 21 и-образной формы. В случае смещения дуги в такой зазор время ее существования меньше времени, необходимого для ее перемещения в зазор 16 или 17. Следовательно, эффективность этих зазоров остается такой же, как и при отключении малых токов Дополнительный элемент 9 выполнен из диэлектрика, на внешнюю поверхность которого нанесен слой 22 из материала с металлической проводимостью. Таким образом, наличие зазоров 10, 11 и 20, удаленных из области существования дуги, позволяет обеспечить неизменность величины ограничения перенапряжений на уровне, не превыиающем допустимого значения для изоляции электрооборудования в течение всего срока службы ВДК. Предлагаемое техническое решение может быть использовано не только в высоковольтных коммутационных аппаратах, но и в низковольтных. До этого в последних ограничение перенапряжений осущест- вляется только за счет введения в контакты материала с высокой упругостью паров. Кроме того, использование ВДК в низковольтных коммутационных аппаратах позволяет существенным образом повысить коммутационную износостойкость. .; Формула изобретения 1.Вакуумная дугогасительная камера, содержащая оболочку, состоящую из диэлектрической и металлической частей, сильфон, систему экранов и неподвижный и (подвижный токопроводы с контактами, на одном из которых выполнен цилиндрический выступ, входящий с гарантированным зазором в соответствующую выемку в другом контакте, отличающаяся темр что, с целью повышения надежности и срока,службы, указанный зазор размещен вне области существования дуги. 2.Камера поп.1, отличающаяся тем, что указанный зазор образован между дополнительно введенным элементом из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением, установленным на неподвижном токопроводе, и металлической частью подвижного токопровода. 3.Камера попп.1 и2, отл ич аю щ а я с я тем, что указанный зазор для случая смещенных токопроводов образован между дополнительно введенным элементом, у :тановленным на торце неподвижного токопровода, и металлической частью подвижного токопровода. 4.Камера по пп. ,отличаю щ а я с я тем, что контакты снабжены отбортовкой, причем отбортовки обращены в противоположные стороны и образуют с противоположными токопроводами постоянный зазор. 5.Камера по пп.1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что отбортовке придана форма части поверхности вращения в виде цилиндра, а контакты выполнены Г-образными. 6.Камера по пп.1-3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что отбортовке придана и-образная форма. 7.Камера по пп.1-5, отличающаяся тем, что дополнительный элемент изготовлен из материала с металлической проводимостью, например аустенитной нержавеющей стали.