Электромагнитный выключатель Советский патент 1982 года по МПК H01H33/18 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к выключателям высокого напряжения.

Известен .выключатель, имеющий один электромагнит с сердечником в виде замкнутого прямоугольного магнитопровода и две катушки, установленные на противоположных участках магнитопровода и соединенные между собой одними выводами последовательно второй вывод одной катушки электрически связан с неподвижным контактом, а второй вывод другой катушки присоединен к рогу камеры, установленному в районе расположения неподвижного контакта (переднему рогу) ClJ.

Электромагнит вводится в работу через дугу тока короткого закшкания после погасания вспомогательной дуги между неподвижным дугогасительным контактом и передним рогом. Для гашения вспомогательной дуги применяется устройство для гашения вспомогательной дуги в виде решетки из дугостойких изоляционных пластин, расположенное между основанием переднего рога и неподвижным дугогасительным контактом.

В этом выключателе индукция поперечного магнитного поля в средней части камеры примерно на 10% меньте индукции в районе установки рогов камеры.

Недостатком данного выключателя является то, что замкнутый магнитопровод расположен вблизи частей выключателя, находящихся при отключенном выключателе под разными потенциалами, а катушки электромагнита имеют постоянную электрическую связь

10 с неподвижным контактом выключателя. Поэтому для того, чтобы исключить перекрытия с частей выключателя, нат ходящихся под напряжением, на катушки и магнитбпровод, изоляция соот15ветствующих деталей выключателя должна быть существенно усилена.

Кроме того, электромагнит выключателя может ввестись в работу до момента достижения другой заднего

20 рога, соединенного с подвижным контактом. .В;этом случае дуга затягивается в камеру неравномерно.

Недостатком выключателя является также то, что вспомогательнё1я дуга

25 в этом выключателе горит между неподвижным дугогасительным контактом и передним рогом, т.е. вблизи зоны разкикания дугогасительных контактов Поэтому продукты горения вспомога30тельной дуги поступают в зону раэмыкания контактов и снижают электрическую прочность межконтактыого промежутка. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогаситель ные контакты, дугогасительную камеру имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых рога, два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одни выводом с одним из центральных ро.гов C2J. , Электромагнит в этом выключателе вводится в работу через дугу тока короткого замыкания основную дугу после погасания между центральными рогами вспомогательной дуги, которая в конечной стадии своего горения разбивается на две последовательные части, горящие между центральными рогами и защитным экраном, установ ленным на ярме сердечника электромагнита. После погасания вспомогательной дуги основнсш дуга разбивается на две последовательные части, которые под действием поперечного магнитного поля, создаваемого элект ромагнитом, перемещаются по боковым рогам, электрически связанным с выводами выключателя, и центральным рогам в керамические пакеты дугогасительной камеры. Для гашения вспомогательной дуги в выключателе используется узел, со стоящий из стальных пластин с Л-образными щелями, разделенных изоляционными перегородками, которые рас положены между центральными рогами и ярмом сердечника .з лектромагнита. Продукты горения вспомогательной ду ги отводятся вверх, э окружающий во дух, через два канала, образуемые катздиками электромагнита, центральными рогами и ярмом электромагнита. Катушки электромагнита выключателя не имеют постоянной электрической связи с выводами выключателя, а сердечник электромагнита удален от заземления частей н частей выклю чателя, находящихся под напряжением Это значительно уменьшает вероятнос перекрытия дугогасительной камеры через сердечник электромагнита. Зона горения вспомогательной дуг удалена от зоны раз1ллкаакя контакто Благодаря этому в определенной степени снижается воздействие продукто горения вспомогательной дуги на эле трическую прочность межконтактного промежутка по сравнению с указанны ми техническими решениями. Выключатель с электромагнитом с N-образным сердечником имеет следую щие недостатки: отражение прддуктов горения вспоогательной дуги от ярма сердечника вниз, в сторону зоны размыкания контактов, не исключает полностью возможность воздействия продуктов горе- . НИН вспомогательной дуги на электрическую прочность межконтактного промежутка;катушки электромагнита расположены вблизи зоны горения дуги. Поэтому возможно их повреждение электрической дугой в случае нарушения дугостойкой изоляции катушек индукция поперечного магнитного поля неравномерно распределена вдоль длины дугогасительной камеры: величина индукции в районе боковых рогов примерно на 20% меньше величины индукции в районе центральных рогов; центральные рога устанавливаются в дугогасительной камере в строго определенном месте, зависящем от расположения ярма сердечника электромагнита. Это затрудняет обеспечение оптимального момента ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя. Недостаток выключателя заключается также в том, что электромагнит его жестко закреплен на дугогасительной камере и является неотъемлемой ее частью, что значительно увеличивает вес камеры и затрудняет установку и съем камеры с выключателя. Целью изобретения является получение равномерного распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль длины дугогасительной камеры, повышение эффективности гашения дуги и увеличение надежности работы выключателя. Доставленная цель достигается тем, что в выключателе,,содержащем привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеквдую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых и два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных рогов, сердечник электромагнита выполнен в виде двух П-образных магнитопроводов, концы которык соединены между собой, внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральные рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внзиней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, .а,их средние части изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения коитактов, при этом средняя часть одного рога, смещенного в сторону контактов изогнута в плоскости движения контак тов навстречу средней части другого рога. Электромагнит данного выключателя вводится в работу после достижения дугой центральных рогов. Навивка витков катушек электрюмагнита выполнена таким образом, чтобы магнитные потоки, создаваемые отдельными катуш ками в щеках магнитопроводов, были направлены навстречу друг другу, а взаимодействие суммарного магнитного поля в воздушном зазоре между щеками магнитопроводов, в котором устанавливается дугогасительная камера, с током дуги обеспечивало бы перемещение дуги по рогам дугогасительной камеры вверх. Наличие небольшого магнитного сопротивления между концамимагнитопро водов электромагнита и соединение Концов магнитопроводов внахлест способствует увеличению суммарного магнитного потока от обеих катушек в средней части воздушного зазора при некотором уменьшении магнитного пото ка в районе расположения катушек эле тромагнита. Благодаря этому индукция поперечного магнитного поля равномер но распределяется по длине дугогасительной камеры,/что обеспечивает рав номерное затягивание дуги в камеру. Электромагнит выключателя вводится в работу после перемещения дуги на боковые и центральные рога, причем центральные рога дуга достигает позже, чем боковые. Это исключает нерав номерность затягивания дуги в дугогасительную камеру из-за неодновременности достижения дугой боковых рогов. Вспомогательная дуга горит между центральными рогами, а продукты ее горения между изоляционными пластинами выводятся вверх, в окружакяций воздух, и не оказывают влияни на электрическую прочность межконтак иого промежутка. На фиг. 1 изображена принципиальная конструкция выключателя на фиг. 2 - магнитная система; на фиг. За,б - конструкция центральных рогов, в двух проекциях на фиг. 4 разрез В-В на иг. 36; на фиг. 5 разрез А-А на фиг. За; на фиг. б схема процесса отключения тока КЗ. Выключатель содержит фиг. 1) главные 1 и дугогасительные 2 контак ты, электромагнит с двумя П-образными магнитопроводами 3 и 4, основную дугогасительную камеру 5, содержащую два пакета 6 из керамических пластин с Л-образными щелями, два боковых ро га 7 и 8, соединенных с выводами 9 и 10 выключателя, изоляционные пластины 11 с двумя центральными рогами 12 и 13. Магнитопровод 3 электромагнита крепится к изоляционной плите 14, которая, в свою очередь, крепится к раме выключателя 15. С помощью двух изоляционных планок 16 (фиг. 2) магнитопровода 3 и 4 жестко соединенц друг с другом. Между концами магнитопроводов имеется изоляционная прокладка 17. На планках 16 укрепляются провода 18 - 20, соединяющие катушки 21 и 22 электромагнита между собой и с центральными рогами 12 и 13 (фиг.1). На внутренних поверхностях каждой из пластин 11 имеется ребро 23 в форме усеченного по диагональной плоскости параллелепипеда (фиг. 3). Два ребра 23 образуют щель, сужающую кверху. Центральные рога 12 и 13 вьтолиены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви котоЕ«ах расположены на внешней и внутренней поверхности изоляционных пластин 11. Средние части- центральных рогов изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов 1 и 2. Средняя часть центрального рога 13 изогнута в плоскости движения контактов 1 и 2 навстречу средней части центрального рога 12 и смещена в сторону контактов 1 и 2. Такая форма центральных рогов способствует более быстрому затягиванию основной дуги в керамические пакеты дугогасительной камера на необходимую для ее надежного гашения высоту и позволяет уменьшить расстояние Между изоляционными пластинами 11 при обеспечении достаточной для гашения длины вспомогательной дуги. На концах внутренних ветвей центральных рогов укреплены гибкие связи 24, которые соединяются с проводами 18 и 19, идущими от катушек электромагнита. Место установки центральных рогов определяется наиболее оптимальным моментом ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя. В зависимости от мощности отключения центральные рога могут быть сдвинуты относительно середины дугогасительной камеры в сторону переднего или заднего бокового рога, приподняты или опущены относительно нижних торцов пакетов из керамических пластин. Выключатель работает следующим образом. При расхождении дугогасительных ,контактов 2 электрическая дуга, рас тягиваясь под действием тепловых конвекционных потоков и электроди-: намических сил, достигает сначала боковых 7 и 8, а затем центральных 12 и 13 рогов дугогасительной камеры 5. Между центральными рогами загорается вспомогательная дуга, шунтирующая катушки электромагнита. Вспомогательная дуга быстро перемещается по внутренним ветвям центральных рогов, поворачивается на 90 , удлиняется и гаснет. Продукты горения вспомогательной дуги выбрасываются вверх в окружающий воздух, не оказывая влияния на электрическую прочность межконтактного промежутка. После этого основная дуга разбивается на два участка горящие между боковыми 7, 8 и центральными 12,13 рогами и весь ток короткого замлкания проходит через катушки 21 и 22 электромагнита, создавая интенсивное магнитное поле, равномерно распределенное по длине дугогасительной камеры. Дуга под дейст вием этого поля перемещается по боновым и центральным рогам вверх, в щели керамических пластин камеры. Там она удлиняется, охлаждается и гаснет в ближайший нуль тока. Соединение катушек электромагнита с 1ентральными рогами, расположенными в средней части дугогасительной камеры и удаленными от частей выключателя, находящихся под напряжением позволяет выполнить изоляцию катуше по отношению к этим частям выключателя на напряжение, меньше напряжения, вьодерживаемого выключателем. Наличие изоляционной перегородки между концами магнитопроводов снижает напряжение между частями выключателя, находящимися под напряжением, и магнитопроводами. Это позволяет облегчить изоляцию магнитопроводов по отношению к этим частям, препятствуквдую возникновению перекры тий дугогасительной камеры через ма нитопроводы электромагнита. Повышение эффективности гашения дуга обеспечивается за счет равномерности распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль дли ны камеры и исключения влияния на электрическую прочность межконтактного промежутка продуктов горения вспомогательной дуги. Формула изобретения Электромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеклцую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелйми, два боковых рога, два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных рогов, отличающийся тем, что, с целью получения равномерного распределения индукции поперечного магнитного прля вдоль длины дугогасительной камеры, повышения эффективности гашения дуги и увели- ; чёния Надежности работьг выключателя, сердечник электромагнита выполнен в виде двух П-образных магнитопроводов, концы которых соединены между собой внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральн|ле рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, а их средние части изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпенд151кулярных плоскости движения контактов, при этом средняя часть одного рога смещенного в сторону контактов, изогнута в плоскости движения контактов навстречу средней части другогчэ рога. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2831946, кл. Н 01 Н 33/18, 1958. 2.Патент США № 2821606, кл. 200-147, 1958 (прототип).

16

n

.т

I , I

Id

/ /

20 Фиг. 2

//

/

« rXJ- LTTLfr

..