Вакуумно-дуговой прерыватель тока

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))4 Н 01 J 17/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3892697/24-21 (22) 06,05 ° 85 (46) 30.11 86. Бюл, Ф 44 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (72) И. M. Дрозд, В. И. Крижановский, А, И. Кузьмичев, В. А. Лапшин, В, М. Ртищев, Е. Е, Худякова и А. И. Шендаков (53) 621.387(088.8) (56) DethIofsen R., MyIius I. MagneticaIIy Modulated Vacuum Arc for DC

Switching — IEEE Conf. Rec. 13 Pulse

Power ModuIator Symp. ВиНа1о, N,Y, 1978, р. 222-226,, Swen Y., GiImour А. S. Magnetic.

FIux Сопсеп га 1оп with the Anode

in à Vacuum Arc Switch. — IEEE Conf.

Rec. 13-th Pulse Power ModuIator

Symp., Buffalo, N.-Y. 1978, р. 208212, (54) ВАКУУМНО-ДУГОВОЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ

ТОКА

„„SU„„1274026 А1 (57) Изобретение относится к области газоразрядной техники. Цель изобретения - повышение эффективности управления, Вакуумно-дуговой прерыватель содержит катод 3, размещенный на одной оси с осесимметричным анодом (А) 2, А 2 представляет собой первый ближайший к катоду (К) 3 кольцевой виток катушки управления (КУ), состоящей из нескольких витков. Размещение витков КУ в оптической тени, полученной проекцией К 3 на первый виток А 2, предотвращает исключение замыкания дуги, минуя . первый виток, и исключает замыкание витков КУ из-за осаждения на них продуктов эрозии К 3. Таким образом

А2 выполняет функцию парового экрана для КУ, Благодаря тому, что КУ размещена в непосредственной близости от межэлектродного промежутка, а поверхность первого витка КУ выполняет функцию анода, снижается мощность управления, увеличивается крутизна нарастания имйульса гасящего магнитного поля, образующегося вокруг КУ и снижается время гашенчя дуги. 2 ил.

127402б

Изобретение относится к газоразрядной технике, а более конкретно к устройствам для прерывания тока в разрядных цепях импульсных генераторов и защиты от короткого замыкания.

Цель изобретения — повышение эффективности управления, .На фиг. 1 и 2 изображены конструктивные схемы вариантов прерывателя.

Вакуумно-дуговой прерыватель тока содержит оболочку 1, внутри которой поддерживается давление остаточных

-3 газов не более 10. Па, Осесимметричный анод 2 представляет собой первый ближайший к катоду 3 кольцевой виток катушки 4 управления, Катод 3 размещен на одной оси с анодом 2 ° Катушка

4 управления состоит из нескольких витков, поверхности которых параллельны друг другу и сформированы вращением параллельно направленных образующих вокруг анодной оси, Каждый последующий виток катушки 4, начиная со второго ближайшего к катоду витка, размещен в оптической тени, полученной проекцией катода 3 на первый ближайший к катоду виток

Направление проекции катода 3 на первый виток 2 показано на фиг, 1 и 2 штриховой линией. Для управления моментом зажигания вакуумно †дугового разряда на катоде 3 размещена система 5 поджига, Подключение электродов и катушки управления к внешней цепи осуществляется с помощью изолированных от оболочки токовводов 6 °

Все витки катушки 4 размещены в оптической тени, полученной проекцией катода 3 на первый виток-анод

2, для предотвращения исключения замыкания дуги, минуя первый виток, и исключения короткого замыкания витков катушки 4 из-за осаждения на них продуктов эрозии катода 3, Таким образом„ в предложенном прерывателе тока анод 2 выполняет функцию парового экрана для катушки 4 управления„ Применять законы геометрической оптики для определения траекторий частиц пара (продуктов эрозии катода) допустимо вследствие того, что внутри оболочки поддерживается высокий вакуум, поэтому разлет частиц пара от поверхности катода происходит по прямым линиям, Так как осаждение продуктов эрозии катода на аноде нежелательно, угоп д. выбирают таким, чтобы угол падения частиц пара на поверхность анода относительно нормали к поверхности был больше нуля, поскольку с увеличением угла падения возрастает коэффициент отражения паровых частиц от поверхности анода, На фиг, 1 представлена конструкция.прерывателя, у которого угол сС между

10 осью и образующими поверхностями витков катушки 4 составляет около 90 .

На фиг, 2 представлена система электродов прерывателя тока, у которой угол о между осью и образующими нао

15 много меньше 90 . Соответственно, в первом случае угол падения частиц на поверхность анода намного больше нуля, во втором случае угол падения близок к нулю. В итоге в первом слу20 чае толщина напыленных на поверхность анода 2 продуктов эрозии катода будет меньше.

Отраженные от поверхности первого витка частицы могут попадать на

25 диаметрально противоположные участки последующих витков катушки ° Подобный эффект полностью исключен в прерывателе, показанном на фиг, 1, у которого угол о между образующими о

30 витков и осью составляет около 90 а отраженные частицы рассеиваются вниз.

Принцип работы прерывателя заключается в следующем, Прерыватель последовательно включают в разрядный контур импульсного генератора. При подаче на систему

5 поджига импульса достаточной амплитуды на рабочей поверхности като40 да 3 под действием вакуумной искры возникает катодное пятно, Из катодного пятна. истекает паровая струя, создающая среду, в которой развивается дуговой разряд между

4 катодом 3 и анодом 2. Амплитуда тока дугового разряда определяется параметрами внешней цепи. При подаче импульса тока в катушку 4 управления вокруг нее образуется магнитное

0 поле, силовые линии которого параллельны поверхности анода 2, т,е. ортогональны силовым линиям электрического поля. Под действием скрещенных полей траектория электронов приобретает циклоидальный характер,. уменьшается подвижность электронов в направлении к аноду 2. Вблизи анода 2 образуется оболочка электронно1274026 4 ги 2 мкс, Энергия управляющего импульса прототипа составляла 18 Дж, 1 . а предлагаемого — 8 Дж. Таким образом, предложенная конструкция вакуумно-дугового прерывателя тока характеризуется более высокой эффективностью по управлению, формула изобретения (Pub. 2

Составитель В. Александров

Редактор А, Долинич Техред И.Верес Корректор .Е. Сирохман

Заказ 6484/52 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го пространственного заряда и увеличивается падение напряжения на дуге, При достижении критического значения напряженности магнитного поля 2 кГс) падение напряжения на дуге становится равным напряжению источника питания и дуга гаснет. Время гашения дуги обратно пропорционально крутизне нарастания магнитного поля и составляет единицы микро- 10 секунд при амплитуде прерываемого тока 100 А, напряжении 3 Кв.

Благодаря тому; что в прерывателе катушка управления размещена в непосредственной близости от междуэлек- 5 тродного промежутка, а поверхность первого витка катушки выполняет функцию анода, снижается мощность управления, увеличивается крутизна нарастания импульса гасящего магнит- щ ного поля, снижается время гашения дуги, а в целом повышается эффективность управления вакуумно-дуговым прерывателем тока °

Режим работы прерывателей: пре- 2 рываемый ток 100 А, коммутируемое напряжение 3 кВ, время гашения дуВакуумно-дуговой прерыватель тока, содержащий оболочку, осесимметричный анод с осевым отверстием, катод, расположенный на одной оси с анодом, систему поджига и катушку управления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления, анод совмещен с катушкой управления и выполнен в форме спирали, поверхность витков которой сформирована вращением параллельно направленных образующих вокруг анодной оси, а каждый последующий виток, начиная с второго ближайшего к катоду, размещен в оптической тени, полученной проекцией катода на первый ближайший к катоду виток.