Дугогасительное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01H33/76 

Изобретение относится к электротехнике и касается конструкции дугогасительных устрой-ств, например высоковольтных стреляющих предохранителей, предназначенных для защиты электрооборудования от токов короткого замыкания. . Известны дугогаситёльные устройства, у которых гашение дуги электрического тока происходит в камерах из газогенерирукицего материала, выполненных в виде шайб из прес сованной борной кислоты, устанавливаемах в корпус без зазора 1 и 2 Недостатком таких устройств является низкая эффективность гашения тока при отключении из-за отсутстви поперечного дутья в камере, известного как наиболее эффективное. Известно также дугогасительное устройства, представляющее собой па ром, состоящий из двух газогенерируютих трубок, соединенных между со бой обоймой с боковым патрувком, через котоЕялй осуществляется поперечное дутье. Последнее способствуе более эффективному гашению дуги.эле рического тока З .: Нёшичие патрубка сказывается на повьшении эффективности работы камеры, однако выхлоп ионизированных газов через этот патрубок значителъ11в снижает электрическую прочность поверхностной изоляции, что может привести к отказу в работе. . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является дугогасительное устройство, содержащее камеру с центральшфо и боковыми каналг1ми, расположенныьш пи длине камеры, установленную в изоляционный корпус С зазором, сообщающимся с атмосферой посредством выхлёпных отверстий в торце корпуса, и плавкую вставку длиной С. Кольцевой зазор, образуемый между, корпусом и дугогасительной камерой, сообщается с атмосферой посредством отверстий, выполненных в торце корпуса. Такая конструкция устройства обеспечивает высокую электрическую прочность поверхностной изоляции при срабатывании устройства 4j. Эффективная работа известного устройства достигнута путем образования поперечного дутья в нескольких местах дуги короткого згшыканйя. Однако при гсиаении больших токов, близких к номинальному току отключения, эффективность поперечного дутья несколько снижается, особенно из-за снижения давления в камере к моменту открытия первого бокового канала движущимся контактом за сче утечки образующихся газов по кольцевому зазору между контактами и ц ральным каналом. Снижение эффектив ности поперечного дутья проявляетс в том, что увеличивается время гаш ния дуги, тем самым вызывая увеличенный расход газогенерирующёго материала. Так как отключение токов, особен но малой величины, обеспечивается только при определенном сечении це рального дугогасительного канала, то увеличенный расход газогенерирую го материала снижает коммутационный ресурс. Цель изобретения - повьошение ком мутационного рерурса путем организации эффективного дутья, Поставленная цель достигается те чтo в устройстве, содержащем камеру с центральным и боковыми каналаьШ, установленную в изоляционный корпус с зазором, сообщающимся с атмос ферой посредством выхлопных отверст в торце .корпуса, и плавкую вставку длиной 6 , центральный канал выполнен с участком диаметром (l,5-2,0)d где d - диаметр прилегающего к этому участку центрального канала, расположенный симметрично относит тельно плавкой вставки, и длиной равной (1,5-2,0), ближайший к выхлопным отверстиям боковой канал расположен на расстоянии (0,75-1,5) от ближайшей к нему границы указанного участка, а на наружной поверхности камеры со стороны этого бокового канала от его верхнего края и до торца камеры со стороны выхлоп ных отверстий выполнена лыска.. Кроме .того,в камере в зоне плавк вставки .выполнень боковые отверстия суммарное сечение которых в 3-4 раз меньше сечения ближайшего к ним бокового канала. Выполнение центрального канала с участком увеличенного сечения -позво ляет в первый- момент уменьшить утечку образующихся газов через зазор между контактом и центральным каналом благодаря более низкому давлению, которде получается за счет большего объема канала в зоне плавкой вставки. Однако к моменту открытия боковых каналов движущимся контактом давление газов становится достаточно большим, чтобы эффективно гасить дугу. Объем участка определен экспериментальным путем: при длине и диаметре меньшем соответственно 1,5Е и l,5d утечки газа сравнимы с известным решением, при размерах более 2,оЕи 2,0d к моменту открытия бокового канала получается недостаточное для эффективного дутья давление. Таким образом, длина и диаметр участка с увеличенным сечением являются оптимальными и для получения наиболее эффективного дутья. Известно, что чем выше давление газов, обдувающих дугу, тем эффективнее происходит гашение тока. Поэтому боковой канаш выполнен на определенном расстоянии от границы участка. Величинаэтого расстояния определена экспериментальным путем и в первом приближении может быть объяснена следующим. Если боковой канал, выполнен на расстоянии менее 0,75 от границы участка, то он открывается движущимся кбн гактом при невысоком давлении в камере и эффективность дутья будет низкой. При открытии бокового канала, через расстояние более 1,5Е время гашения может увеличиться, так как длительно не открывается боковой канал и следовательно не будет поперечного дутья. Лыска на наружной поверхности камеры увеличивает сечение для истечения газов в выхлопные отверстия, что улучшает условия истечения газов из камеры. Кроме того, для снижения механической нагрузки на камеру за счет некоторого местного уравнивания давлений внутри камеры и снаружи могут быть выполнены отверстия, через которые газ поступает в зазор. Сечение этих отверстий выбирается незначительным и поэтому давление в зоне плавкой вставки не снижается. Таким образом, предлагаемое дугогасительное устройство обеспечивает интенсивный обдув дуги, что снижает время ее гашения. При меньшем времени горения дуги в лгорает меньше газгнерирующего материала, что способтвует более длительному сохранению иаметра центрального канала, не преышающему критической величины, при отором гасится наименьший ток отлючения. Иначе говоря, увеличиватся коммутационный ресурс предохраителя. На фиг.1 представлено дугогасиельное устройство высоковольтного атрона стреляющего предохранителя, бщий вид в разрезе; на фиг.2 - сеение А-А на фиг.1; на фиг.З - сеение .центрального канала в увелиенноммасштабе в районе плавкой ставки и бокового канала. Устройство содержит изоляционный орпус 1, дугогасительную камеру 2 центральным цилиндрическим канаом 3, боковым каналом 4, участком 5 величенного сечения, боковыми отерстиями 6 и лыской 7, установленой в корпусе 1 с зазором 8, верхний и нижний 10 контакты, плавкий элемент 11, прижимную гайгку 12 с выхлопными отверстиями 13 на торце, служащую для закрепления камеры, отключающую пружину 14 и боковые каналы 15.

Устройство работает следующим образом..

ПРИ расплавлении плавкогоэлемента 11 загорается дуга на участке 5 увеличенного сечения, в результате чего выделяется большое количество газа, так как в первый момент верхний контакт 9 под действием пружины 14 и нижний контакт 10 (пружина не показана) в силу инерции двигаются медленно, то в зоне 5 создается высокое давление. После преодоления верхним контактом 9 расстояния до бокового канала 4 открывается интенсивное истечение накопленного газа через зазор, образованный лыской 7 и-зазором 8, и дале через выхлопные отверстия 13 в прижимной гайке 12 - в атмосферу.

В момент образования дуги газы через о.тверстия 6 поступгиот в зазор 8 и создают тем самым некоторое уранивание давления внутри камеры 2, что способствует снижению механической нагрузки в этом районе.

Для гашения дуги токов отключения близких к номинальному току отключения требуется небольшое расхождение контактов 9 и 10, так как выделяется большое количество газов и поэтому достаточно выполнить один боковой канал 4. Для гашения малых токов требуется большое расхождение контактов вследствие того, что выделяется незначительное количество газа и поэтому могут быть выполнены боковые каналы 15 сечение которых не превышает сечения бокового канала 4.

Экспериментальные сравнительные испытания предохранителя на напряжение 35 кВ с номинальным током отключения. 5 кА показали, что время гашения дуги в предлагаемом дугогасительном устройстве при отключении токов 2-5 кА меньше в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом.

Кроме того, расход газогенерирующего материала камеры снижается в 1,5-2 раза, что значительно увеличивает коммутационный ресурс предохранителя.

Формула изобретения

1. Дугогасительное устройство, содержащее камеру с центральным и

o

боковыми каналами, расположенными по длине камеры, установленную в изоляционный корпус с зазором, сообщающимся с атмосферой посредством выхлопных отверстий в торце корпуса, 5 и плавкую вставку длиной 2 , отличающееся, тем, что, с целью повышения коммутационного ресурса, в центральном канале в месте расположения плавкой вставки выполнен 0 участок диаметром {l,5-2,0)d, где

d - дис1метр прилегающего к этому . участку центрального канала, расположенный симметрично относительно плавкой вставки, и длиной равной 5 (1,5-2,0)6, ближайший к выхлопным отверстиям боковой канал расположен на расстоянии (О,75-1,5) от ближайшей к нему границы указанного участка, а на наружной поверхноси ти камеры со стороны этого бокового кансша от его верхнего края и до торца камеры со стороны выхло пных отверстий выполнена лыска.

2. Устройство по П.1, о т л,и . чающееся тем, что в камере, в зоне плавкой вставки выполнены боковые отверстия, суммарное сечение которых в 3-4 раза меньше сечения ближайшего к ним бокового канала.

Источники информации, 0 принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании 996204, кл. Н 2 В, 1963.

2.Патент США 3267235, кл. 337-178, 1962.

5 3. Авторское свидетельство СССР 514367, кл. Н 01 Н 33/04, 1976.

4. Авторское, свидетельство СССР 2978043/24-07, кл. Н 01 Н 33/76, 1980.

д-д