Контактная система вакуумной дугогасительной камеры
Владельцы патента RU 2562246:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к вакуумным выключателям и может быть использовано в вакуумных дугогасительных камерах высокого напряжения. Контактная система вакуумной дугогасительной камеры содержит соосно расположенные подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня и присоединенной к нему контактной детали с плоской поверхностью контактирования. В центре плоской поверхности контактирования подвижного контактного узла выполнено углубление, а в центре плоской поверхности контактирования неподвижного контактного узла закреплен выступающий над поверхностью цилиндрический контакт, который выполнен из спрессованной смеси порошков с высокой и низкой удельной электропроводностью так, что концентрация порошка с высокой удельной электропроводностью монотонно убывает от закрепленного конца цилиндрического контакта до свободного. Соосно расположенные углубление и цилиндрический контакт выполнены с размерами, обеспечивающими их электрическое соединение. Технический результат - предотвращение возникновения дуги при размыкании контактных узлов и, как следствие, предотвращение их эрозионного разрушения, повышение ресурса и надежности конструкции контактной системы вакуумной дугогасительной камеры. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к вакуумным выключателям, и может быть использовано в вакуумных дугогасительных камерах высокого напряжения.
Известна контактная система вакуумной дугогасительной камеры [Вакуумные дугогасительные камеры. Сборник статей сотрудников ВЭИ. Составители А.А. Перцев и Л.А. Рыльская. - Рязань: издательство "Рязанский издательский дом", 2008. - С.346-358], в которой подвижный и неподвижный контактные узлы расположены соосно и состоят из металлического токоподвода в виде стержня и контактной детали в виде круглого диска с плоской поверхностью контактирования.
Недостатком такой контактной системы вакуумной дугогасительной камеры является высокая эрозия поверхности контактного узла в результате горения электрической дуги, которая возникает при размыкании контактов. Это снижает ресурс вакуумной дугогасительной камеры.
Известна контактная система вакуумной дугогасительной камеры [RU 2449405 C1, МПК H01H 33/664 (2006.01), опубл. 27.04.2012], содержащая подвижный и неподвижный коммутирующие контакты, каждый из которых состоит из дугостойкой контактной накладки, соединенной с выступом дискового основания. Выступ выполнен в форме объемного сегмента. Обойма жестко охватывает диск с выступом и дугостойкую контактную накладку.
Недостатками этого устройства являются сложность конструкции контактного узла, а также то, что увеличение стойкости материала контакта к эрозии не снижает эрозионного воздействия дуги при размыкании контактов.
Известна контактная система вакуумной дугогасительной камеры [RU 2464663 C2, МПК H01H 33/664 (2006.01), опубл. 20.10.2012], принятая за прототип, содержащая подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня, контактной детали с плоской поверхностью контактирования, индуктора в виде разрезного кольца из материала с высокой электропроводностью и втулки из материала с низкой электропроводностью. Индуктор в виде разрезного кольца и втулка расположены между контактной деталью и токоподводом и соединены с ними. Втулка установлена внутри индуктора и соосно с ним. Контактная деталь имеет форму перевернутой чаши с боковой цилиндрической поверхностью, охватывающей индуктор. Переход между плоской поверхностью и боковой цилиндрической поверхностью сделан с радиусом скругления не менее 5 мм.
Недостатками этой контактной системы являются сложность конструкции, а также невозможность полного исключения пробоя промежутка между контактными узлами при размыкании. Возникающая в результате пробоя эрозия неизбежно приводит к изменению геометрии поверхности контактных узлов, а значит к усилению дуги при размыкании. По мере эксплуатации эрозия поверхности контактных узлов усиливается, вплоть до полного выхода устройства из строя.
Задачей изобретения является предотвращение возникновения дуги при размыкании контактных узлов и, как следствие, предотвращение их эрозионного разрушения, повышение ресурса и надежности конструкции контактной системы вакуумной дугогасительной камеры.
Поставленная задача решена за счет того, что контактная система вакуумной дугогасительной камеры, также как в прототипе, содержит соосно расположенные подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня и присоединенной к нему контактной детали с плоской поверхностью контактирования.
Согласно изобретению в центре плоской поверхности контактирования подвижного контактного узла выполнено углубление, а в центре плоской поверхности контактирования неподвижного контактного узла закреплен выступающий над поверхностью цилиндрический контакт. Цилиндрический контакт выполнен из спрессованной смеси порошков с высокой и низкой удельной электропроводностью так, что концентрация порошка с высокой удельной электропроводностью монотонно убывает от закрепленного конца цилиндрического контакта до свободного. Соосно расположенные углубление и цилиндрический контакт выполнены с размерами, обеспечивающими их электрическое соединение.
Предложенное решение контактных деталей позволяет при размыкании поверхностей контактирования контактных деталей создать постепенное уменьшение электрической проводимости контактной системы, что обеспечивает снижение величины протекающего тока до значения, недостаточного для образования дуги. Это, в свою очередь, позволяет избежать эрозионного разрушения поверхности контактных узлов и упростить конструкцию контактной системы вакуумной дугогасительной камеры, в результате чего достигается увеличение ее ресурса и надежности.
На фиг.1 представлена конструкция контактной системы вакуумной дугогасительной камеры с замкнутыми контактными узлами.
На фиг.2 представлена конструкция контактной системы вакуумной дугогасительной камеры с разомкнутыми контактными узлами.
Контактная система вакуумной дугогасительной камеры 1 содержит подвижный и неподвижный соосно расположенные контактные узлы. Подвижный контактный узел состоит из токоподвода 2 в виде стержня и контактной детали 3 с плоской поверхностью контактирования, в центре которой выполнено углубление 4. Неподвижный контактный узел состоит из токоподвода 5 в виде стержня и контактной детали 6 с плоской поверхностью контактирования, в центре которой закреплен выступающий над поверхностью цилиндрический контакт 7. Цилиндрический контакт 7 выполнен из спрессованной смеси порошков с высокой и низкой удельной электропроводностью (например, из порошков карбида вольфрама WC и корунда Al2O3), так что концентрация порошка с высокой удельной проводимостью монотонно убывает от закрепленного конца цилиндрического контакта 7 до другого. Соосно расположенные углубление 4 и цилиндрический контакт 7 выполнены с размерами, обеспечивающими их электрическое соединение.
При выполнении операции отключения привод вакуумного выключателя через систему валов, рычагов и изоляционную тягу (не показаны на фиг.1 и 2) приводит в движение токоподвод 2 в металлической гофре, отделяющей вакуумную среду камеры от окружающей среды, и контактную деталь 3, что приводит к размыканию плоских поверхностей контактирования контактных деталей 3 и 6. При дальнейшем движении подвижного контактного узла контактная деталь 3 смещается относительно цилиндрического контакта 7, и зона электрического контакта между внутренней поверхностью углубления 4 и цилиндрическим контактом 7 переходит из области высокой удельной проводимости в область низкой удельной проводимости цилиндрического контакта 7. В результате уменьшения электропроводности при размыкании плоских поверхностей контактирования контактных деталей 3 и 6 происходит постепенное снижение величины тока, протекающего через контактную систему вакуумной дугогасительной камеры, вплоть до величины, недостаточной для образования дуги между разомкнутыми контактными деталями 3 и 6.
Контактная система вакуумной дугогасительной камеры, содержащая соосно расположенные подвижный и неподвижный контактные узлы, каждый из которых состоит из токоподвода в виде стержня и присоединенной к нему контактной детали с плоской поверхностью контактирования, отличающаяся тем, что в центре плоской поверхности контактирования подвижного контактного узла выполнено углубление, а в центре плоской поверхности контактирования неподвижного контактного узла закреплен выступающий над поверхностью цилиндрический контакт, который выполнен из спрессованной смеси порошков с высокой и низкой удельной электропроводностью так, что концентрация порошка с высокой удельной проводимостью монотонно убывает от закрепленного конца цилиндрического контакта до свободного, причем соосно расположенные углубление и цилиндрический контакт выполнены с размерами, обеспечивающими их электрическое соединение.
