Выключатель

 

Изобретение относится к области электротехники , в частности к выключателям для импульсных энергосистем термоядерных установок. Цель изобретения - повышение быстродействия, увеличение допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижение коммутационных потерь. В выключатель введены дополнительный замыкающий контакт 7 и два вспомогательных дугогасящих контакта 12. 13. которые установлены в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуют кольцеобразный канал, который соединяет полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3. при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра 14. В стенке вспомогательного цилиндра установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтирующие контакты. Главьые контакты-внутренний 8 и наружный 9 - выполнены в виДе тарельчатых пружин, а в замыкающем поршневом контакте 4 выполнена цилиндрическая полость 32. Ч з.п. ф-лы. 6 ил. (Л

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

©Э 3 д

<>

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 15.08.91. Бюл, У 30 (21) 3898204/07 (22) 21.05.85 (72) Н. А. Ахмеров, В. A..Ãîäîíþê, А. И. Емельянов и Н. И. Крисько (53) 621.316.524 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 748545, кл. Н Ol Н 33/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1182930, кл. Н Ol Н 33/00, 1984. (54) ВЪ| КЛЮЧ АТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к выключателям для импульсных энергосистем термоядерных установок. Цель изобретения — повышение быстродействия, увеличение допустимых величин ком мутируем ы х токов, надежности и ресурса, а также снижение коммуÄÄSUÄÄ 1375015 (51) 5 Н 01 Н 33/02. тационных потерь. В выключатель введены дополнительный замыкающий контакт 7 и два вспомогательных дугогасящих контакта 12, 13, которые установлены в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуют кольцеобразный канал, который соединяет полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3, при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра 14. В стенке вспомогательного цилиндра установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтирующие контакты. Глав ые контакты-внутренний 8 и наружный 9выполнены в виде тарельчатых пружин, а в замыкающем поршневом контакте 4 выполнена цилиндрическая полость 32. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1375015

50

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации сильноточных и высоковольтных электрических цепей, например, в импульсных энергосистемах термоядерных установок.

Целью изобретения является повышение быстродействия, увеличение допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижение коммутационных потерь в выключателе.

На фиг. 1 представлен выключатель с замкнутыми контактами; на фиг. 2 — то же с разомкнутыми контактами; на фиг. 3— изображены внутренний и наружный главные контакты описываемого выключателя; на фиг. 4 — верхний вспомогательный дугогасящий контакт (вид по стрелке А на фиг. 2); на фиг. 5 — нижний вспомогательный дугогасящий контакт (вид по стрелке

5 на фиг. 2); на фиг. 6 — сечения В-В и

Г-Г на фиг. 1.

Выключатель содержит корпус из изоляционного материала, поршневой привод

2, дугогасительную камеру 3, представляющую собой полость в корпусе 1, замыкающий поршневой контакт 4 с ламелями 5, основной. поршень 6, на котором жестко закреплен дополнительный замыкающий контакт 7, внутренний 8 и наружный 9 главные контакты ламельного типа с т ковводами

10 и 11, верхний 12 и нижний .., вспомогательные дугогасящие контакты, жестко установленные в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуюшие кольцеобразный ка нал, осуществля юшин соединение полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3. В стенке вспомогательного цилиндра также жестко установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтирующие контакты. При этом вспомогательный шунтирующий контакт 15 уста новлен над кольцеобразным каналом, а нижний контакт 16 — под кольцеобразным каналом.

Нижние вспомогательные дугогасящий

13 и шунтирующий 16 контакты имеют токовводы 17, которые соединяются, например, коаксиальными кабелями с токовводами 11, жестко соединенными с наружным главным контактом 9. Верхние вспомогательные дугогасящий 12 и шунтируюший 15 контакты имеют токовводы 10, в свою очередь жестко соединенные с внутренним главным контактом 8. Основной поршень 6 установлен в основном цилийдре 18 и соединен со штоком 19„имеюшим канавку 20 для управляемых фиксаторов 21. Замыкающий поршневой контакт 4 установлен в вспомогательном цилиндре 14 и соединен с возвратной пружиной 22. Поршневой привод 2, дугогасительная камера 3, основной 18 и вспомогательный 14 цилиндры соосны и их полос5

10 !

35 ти заполнены электропрочной жидкостью.

Корпус l с торцов закрыт фланцами 23 и

24. Между фланцем 23 и дополнительным замыкающим контактом 7 размещены пружины 25. Верхние 15 и нижние 16 вспомогательные контакты прижимаются к ламелям 5 замыкавшего поршневого контакта 4 пружинами 26. В стенке вспомогательного цилиндра 14 размещены управляемые фиксаторы 27, удерживаюшие замыкающий поршневой контакт 4 в разомкнутом положении.

Для заполнения внутренней полости выключателя электропрочной жидкостью служит клапан 28, а для стравливания избыточного давления — клапан 29. Оба клапана расположены на фланце 23. В корпусе I имеются отверстия 30, посредством которых сообщаются полости основного цилиндра 18 и дугогасительной камеры 3. В замыкающем поршневом контакте 4 сделано отверстие 31 и цилиндрическая полость 32, посредством которых сообщаются полости

33 поршневого привода 2 и полость 34 вспомогательного цилиндра 14. Цилиндрическая полость 32 сделана также для облегчения замыкающего поршневого контакта 4.

В включенном положении внутренний

8 и наружный 9 главные контакты замкнуты посредством дополнительного замыкающего контакта 7, а вспомогательные дугогасяшие верхний 12, нижний 13 и шунтирующие верхний 15, нижний 16 контакты замкнуты посредством замыкающего поршневого контакта 4. Величины электрических сопротивлени и контактов выключателя удовлетворяют следующему соотношению

R,< К, Кз, где Я,— сопротивление главных контактов;

1> — сопротивление вспомогательных шунтирующих контактов;

Ra — сопротивление вспомогательных дугогасящих контактов.

При срабатывании поршневого привода

2 на замыкающий поршневой контакт 4 начинает действовать давление столба диэлектрической жидкости в полостях 33 и 32.

3 амыкаюши и порш невой контакт 4 приходит в движение и создает давление в жидкости, находящейся в полости 34 вспомогательного цилиндра 14. Основной поршень 6 вместе с жестка закрепленным на нем дополнительным замыкающим контактом 7 начинает ускоренно перемещаться в основном цилиндре 18. Размыкание главных контактов 8 и 9 происходит без образования дуги, так как они шунтированы вспомогательными дугогасящими 12, 13 и шунтирующими 15, 16 контактами. При движении основного поршня 6 вместе с жестко закрепленными на нем дополнительным замыкающим контактом 7 между контактом 7 и глав1 375(11 5

50

55 ными контактами — внутренним 8 и наружным 9 образуются меж контактные промежут ки S и S»соответственно, причем S +Stt ——

= 2 5,)„гле S величина перемещения основного поршня. После удаления лополнительного замыкаюзцего контакта 7 оТ главных контактов 8 и 9 на необходимое расстояние управляемые фиксаторы 21 вхолят в канавку 20, выполненную в штоке 19, и удер

}кивают основной поршень 6 в крайнем верхнем положении. В момент фиксации поршня

6 вместе с жестко закрепленным на нем дополнительным контактом 7 разрывается цепь, состоящая из верхнего вспомогательного шунтирующего контакта 15, ламелей

5 поршневого контакта 4, нижнего вспомогательного шунтируюшего контакта 16.

Затем раэрываетея цепь, состоящая из верх-него вспомогательного дугогасящего контакта 12, ламелей 5 поршневого контакта 4, нижнего лугогасящсго контакта 3. Загораются дуги между кромками ламелей 5 поршневого контакта 4 и кромками нижнего вспомогательного дутогасящего контакта 13, на которые воздействует поток электропрочной жилкости, истеклк>щей из полости 33 через откры»яюшийся кольцеобразный канал, образованный контактами

12 и 13, в лугогасительную камеру 3. Время горения дуг между кромками ламелей 5 и контактом 13 не нрсвь!шает времени прохождения нижнеи кром кои замыкающего поршневого контакта 4 промежутка между вспомогательными дугогасяшими контактами 12 и !3, который контакт 4 проходит уже набрав большую скорость (100 м/с).

Нод действием потока электропрочной жидкости и электролинамических сил происходит перемещение дуr но кольцеобразному каналу, образованному контактами 12 и 13, и их гашение в лугогаситсльной камере 3.

После того, кяк полностью открывается коль цеобразный зазор между контактами 12 и

13, замыкаюгций поршневой контакт 4 и поршень поршневого привола 2 тормозятся, причем контакт 4 улерживается в разомкнутом положении управляемыми фиксаторами 27. При сраблтывании выключателя в полости основного цилиндра 18 образуется избыточное давление паров электропрочной жидкости, когорое при достижении предельной величины стравливается в магистраль через клапан 29, расположенный на фланце 23.

В исходное положение элементы выключателя возвращаются следующим образом.

Сначала снимают усилие переместившее поршень поршневого привода 2 в крайнее верхнее положение. Под действием избыточного давления, величина которого во внутреннем объеме выключателя контролируется клапаном 29, поршень привода 2 перемещается в крайнее нижнее положение. 3атем полается команля на yrtpat)ляемьц фиксаторы 2! и 27. Под лействием пружин 25 основной поршень 6 возврлшлется» исходное положение. Зам ь! как) 1ци и пор )плевой контакт 4 возвращается в исхолное положе. ние пол лействием возвратной пружины 22.

Размещение ня основном поршне лонолнительного замыкающего контяктл таким образом, что его рабочая tlo»(1)vtto(.TI обращена к рабочим поверхностям невод!зим(ных главных контактов, которые расположены концентрично друг относнтель!к) друга, обеспечивает pRgl, преимушеств ллнного»ыключателя по срявнсник> с прототипом. Тяк в прототипе межконтяктный промежуток, образующийся при движении одного из гла»ных контактов, соответствует величине нереме!ценил основного пор!Иня. В предложенном выключателе нсобхолимь!й мсжконтяктный промежуток образуется из су (м1! промежутков между ка жлым из гл л l) tl ы х контактов и Лополнительнь!м зaмы;<лк>щиht контактом. Каждый из этих промежутко» соответствует псремеLLL(нию ос»о»но! о поршня, поэтому необхолимос лля рлзмыклнин главных контакто» перемещение основного иорншя в ланном выклк)чатсле 13 лвя рл3л меньше по сравнсник> с прототипом. Кроме

Tol о, известно, что межконтлктный промсжуток, рлзлелен ный на лпл I to(ë(äotla T(. i ьtll1x пр(>мсжуткл, можст»ы;1(!Ик;3Tt Г)Р. )ь!11с( янряжение, чем промсжу«>к Гн 1 1)llзрывл.

Е3 ллнном вык tto«aT(лс»сс ToK(>l(13oл! и соелинснны(с ними контакты >к((тк злкрсплсны в корпусе, что нозволясг (низ!1!1 исс пол!3»жных частей выкл!Очлтслн. у!)(личи» зл c«rl этого скорость лви.кении основного

I!opt!!till примерно в 1,5 р;1:!!! 11() (рлвн(ник) с llðoòoтиlloM, а также ио»ьц ить и;1л ж ность.

Таким ОГ>разом умень!пенис н(()бхо lllмого лл>! р!3 змь(кяния глл»нь!х к()нглк1О!3 пс()сме(цснин основного пор!пнн в li!a рлзл при у(зели !е н!!и скорости сt о,л ни ж(н ив !1рим срно и 1,5 раза уменыняст время рлзм IK;IIIH>3

t)IaI3íI,iê контакта!3 приблизительно »,3 раза, ITo увеличивает быстродействие»ыклк)члтсля и уменЬшаст п()тсри» clo »с Омогятельных контактах, обладающих л )!)ольно большим сопротиззлсни M. Р;!Снол(»кение главных контактов конц(1»три itt() лру! относительно друга на рялиусс, близком и ралиусу Основного пори!ни, ласт I((i»Mo!KllocTb увс Ill÷èòü плОИ(аль их cc÷oltèH, >1 значит и допустимую величину коммутируемых токов при одинаковых с прототи ном габаритах вы кл к)ч а тел я и мощности с го н р и водя. В прозотипе главные контакты и 3a !1>IKlttoLILI и поршневой контакт подвсрглютс» эрозии пол действием дуги, что сни>клст ресурс Hl!ключателя. В данном выключателе»»елены две пары вспомогательных контлктов шунтируюшие и дугогасяшис, ITo обеспечивает размыкание главных контлктов без

1375015

Формула изобретения загорания дуги и вследствие этого увеличение ресурса выключателя. Шунтируюшие вспомогательные контакты также не подвергаются воздействию дуги, так как в момент их размыкания замкнуты дугогасяшие вспомогательные контакты. Суммарное сопротивление вспомогательных контактов не изменяется от одного срабатывания выключателя к другому, что уменьшает коммутационные потери и увеличивает ресурс выключателя. Контактные поверхности дугогасяших вспомогательных контактов и заМыкающего поршневого контакта практически не подвергаются воздействию дуги, так как разрыв контактов происходит по острой кромке, а замыкающий поршневой контакт полностью входит во вспомогательный цилиндр, поскольку высота замыкаюшего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра. По сравнению с прототипом скорость замыкаюшего порш невого контакта увеличена в

I 2 раза, в результате конструктивного выполнения, позволяющего уменьшить его вес.

Все контакты и токовводы выключателя выполнены ламельными, что снижает коммутационные потери за счет уменьшения индуктивного сопротивления выключателя.

Кроме того, ламельные контакты облегчают условия дугогашения и дают возможность повысить величину коммутируе»,.iх "îêîâ.

1. Выключатель, содержащий корпус, поршневой привод, дугогасительную камеру, замыкаюший поршневой контакт, основной поршень и два главных контакта, каждый из которых снабжен токовводом, основной поршень установлен в основном цилиндре и соединен со штоком, снабженным фиксаторами, замыкающий поршневой контакт установлен во вспомогательном цилиндре и соединен с возвратной пружиной, поршневой привод, дугогасительная камера, основ6 ной и вспомогательный цилиндры соосны и их полости заполнены электропрочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, увеличения допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижения коммутационных потерь, в выключатель вве дены дополнительный замыкаюший контакт и два снабженнык токовводами вспомогательных контакта для шунтирования глав1О ных контактов, главные контакты расположены в основном цилиндре концентрично друг относительно друга и жестко прикреплены к корпусу, дополнительный замыкаюший контакт жестко закреплен на основном поршне таким образом, что его рабочая поверхность обрашена к рабочим поверхностям главных контактов, а вспомогательные контакты жестко установлены в стенке вспомогательного цилиндра и образуют кольцеобразный канал, осушествляюший

20 соединение полости вспомогательного цилиндра с дугогасительной камерой, при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра.

2. Выключатель по и. !, отличающийся тем, что введена вторая пара вспомогательных контактов с токовводами для шунтирования главных контактов, при этом один из контактов установлен над кольцеобразным каналом, а второй — под кольцеобразным

30 каналом в отверстиях, выполненных в стенке вспомогательного цилиндра.

3. Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что главные контакты выполнены в виде тарельчатых пружин.

4. Выключатель по пп. 1 — 3, отличаюЗ5 щийся тем, что главные, вспомогательные дополнительный замыкающий и замыкаюший поршневой контакты выполнены ламельными.

5. Выключатель по пп. 1 — 4, отличаю40 щийся тем, что в замыкающем поршневом контакте выполнена цилиндрическая полость.

1375015 Риг f

У

13750I5 у ф фиг,6

Составитель В. Попова

Редактор Н. Коган Техред И. Верег Корректор М. Шароши

Заказ 3438 Тираж 343 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4