Вакуумная дугогасительная камера
1й 423192...,...„,„„„,ОПИСАНИЕ
Социалистиыеских, (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 15.07.66 (21) 1090891/24-7 (51) М, Кл. Н 0111 33/66 с присоединением заявки
{32) Приоритет
Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13
Дата опубликования описания 04.09.74
Государственный комитет
Совета Министров СССР
Ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.542 (088.8) (72) Авторы изобретения
Г. В. Левченко, С. Н. Мельник, Н. Н. Плащеико, В. С. Потокин, В. И. Раховский, Д. П. Рябов и А. Г. Свечков
Всесоюзный электротехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявитель (54) ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА
Вакуумные дугогасительные камеры, использующие розеточную контактную систему для увеличения длительного пропускаемого тока, известны. Наибольшее распространение имеют вакуумные дугогасительцые камеры с нормально замкнутыми контактами.
Цель изобретения — повысить надежность дугогасительной камеры.
Для этого часть стержня подвижного контакта пропущена сквозь розеточную часть неподвижного контакта, а диаметр контактирующего наконечника больше или равен диаметру отверстия, образованного ламелями неподвижного контакта; с целью увеличения быстродействия контактирующий наконечник выполнен в виде цилиндра, переходящего в нижней части в усеченный конус; с целью уменьшения перенапряжений контактирующий наконечник в своей нижней части снабжен насадкой, изготовленной из материала, снижающего уровень токов среза. Материал насадки может быть изготовлен на основе тугоплавкого металла, например вольфрама, с малыми добавками металлов с плохой теплопроводностью и низкой упругостью пара, например цинка; с целью увеличения отключающей способности верхняя часть контактирующего наконечника снабжена насадкой, изготовленной из материала, обладающего гетерирующими свойствами, материал может быть изготовлен на основе тугоплавкого металла, например молибдена, с добавками металлов, обладающих высокой сорбционцой способностью, например тория.
На фиг. 1 представлена вакуумная дугогасительная камера с контактами, находящимися в нормально разомкнутом положении, осевой разрез. Стрелка А показывает направление движения подвижного контакта для замыlO кания цепи под воздействием привода; на фиг. 2 представлен розеточный контакт с ламелями, скользящими по конусному держателю, осевой разрез. Перемещение ламелей ограничено пазами, в которых ламели скользят, 15 слегка прижимаясь к держателю; на фиг. 3— неподвижный контакт в положении, соответствующем замкнутому. Розеточная часть образована ламелями, скользящими в пазах держателя. Ленты гибких токопроводов распо20 ложены вертикально с двух сторон от пружин, сжимающих,ламели: на фиг. 4 — розеточный контакт в разомкнутом положении с ламелями, укрепленными па шарнирах, которые дают возможность совершать ламелям как враща25 тельное, так и возвратно-поступательное движение; на фиг. 5 представлена контактная система в последний момент перед размыканием с ламелями, закрепленными на шарнирах. в разрезе; на фиг. б — контактная система в
ЗО замкнутом состоянии с ламелями закреплен423192
3 ными «а шарнирах в разрезе. Стрелка В показывает направление автоматического перемещения подвижного контакта при размыкании цепи под влияние я разницы давлений.
Предлагаемая вакуумная дугогасительная камера состоит из герметичного корпуса, составленного из изоляционного цилиндра 1, который через коваровый переход 2 вакуумноплотно соединен с металлическим фланцем 3.
Через коваровый переход 4 цилиндр 1 вакуумплотно соединен с неподвижным контактом, который является частью корпуса. Неподвижный контакт образован ферромагнитным цилиндром 5, вакуумноплотно спаянным с медным токоподводом 6, переходящим в спираль
7. При протекании тока по виткам спирали 7 внутри корпуса создается аксиальпое магнитное поле. Для предотвра;цения деформации спирали предусмотрены стальные скобки 8, равномерно расположенные вдоль витков. Торцевая поверхность токоподвода б образована медным диском 9, в который впаяны армированные изоляторы 10. На изоляторах 10 укреплен металлический экран 11, предотвращающий возможность пробоя по длинным путям при разомкнутых контактах. Кроме . еталлического экрана с изоляторами внутри спирального токопровода расположена розеточнгя часть неподвижного контакта, изображенная в большем масштабе на фиг. 2 и 3. Спираль токоподвода 7 переходит в держатель 12, по которому скользят сегменты †ламе 13, образующие розеточную часть неподвижного контакта. Перемещение ламелей ограничивают винты 14, которые слегка прижимают ламели 13 к держателю 12, или пазы в держателе (на фиг. 2 и 3). Для обеспечения надежной передачи тока от спирали 7 к ламелям 13 служат гибкие токоподводы 15, набранные из тонких лент. Каждый из токоподводов 15 одним своим концом спаян с одной из ламелей
13, а другим надежно прижат с помощью винта 16 и шайбы 17 к спирали 7 и припаян к ней. Каждая из ламелей 13 пружиной 18 прижимается в замкнутом состоянии к контактному наконечнику 19 подвижного стержня 20.
Пружина выполнена из материала, пе теряющего своих упругих свойств при температурах
800 С, например вольфрама, или специального сплава и закреплена с помощью винта 21.
Рабочая поверхность розеточной части неподвижного контакта в собранном виде состоит из нескольких тел вращения, плавно переходящих друг в друга: цилиндра 22 и двух усеченных конусов 23 и 24 с разными углами наклона образующих к оси. Ламели 13 и их цилиндрические части 22 выполнены из материала, устойчивого к свариванию с высокими коэффициентами тепло- и электропроводности, с малым переходным сопротивлением, например меди с добавками висмута, а поверхности усеченных конусов 23 и 24 облицованы тонким слоем дугостойкого материала, так как поверхность 23 принимает участие в процессе дугообразования при размыкании контактов, а
65 поверхность 24 в дугогашении. Контактный наконечник 19, укрепленный на подвижном стержне 20, имеет несколько рабочих поверхностей: коническую 25, цилиндрическ чо 26 и стакапообразпую 27. Цилиндрическая часть 26 наконечника 19 выполнена из материала, устойчивого к сваривацию с высокими коэффициентами электро- и теплопроводности, хорошей снимаемости, с малым переходным сопротивлением, например серебра с добавками сурьмы, а коническая и стаканообразная облицованы тонким слоем дугостойкого материала, так как коническая повехность принимает участие в дугообразовании, а стаканообразная — в дугогашении. Цилиндрические поверхности 26 наконечника 19 и 22 ламелей 13 в замкнутом состоянии прижимаются друг к другу с помощью пружин 18 и участвуют в процессе пропускания тока.
На ферромагнитном цилиндре 5 укреплен металлический экран 28, закрывающий острые углы розеточной части и места спая стекла с коваровым переходом 4 от пробоев.
Подвижный стержень 20 имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение без нарушения герметичности благодаря наличи|о сильфона 29, который защищен от расправленных капель металла, образующихся при отключении тока, металлическим экраном 30. Для предотвращения пробоя по длинным путям и защиты места спая со стеклом коварового перехода 2 служит металлический экран 31, укрепленный на фланце 3. Разрезанное пружиняшее стальное кольцо 32 надето на канавку в подвижном стержне и препятствует растяжению сильфона и слишком глубокому проникновению подвижного контакта под действием разности давлений внутрь камеры.
Вакуумная дугогасительная камера присоединяется к откачному посту через металлический штенгель 33, вакуумноплотно закрепленный во фланце 3. Для крепления вакуумного выключателя в аппаратуре служит фланец 34.
На фиг. 4 — 6 изображена розеточная часть неподвижного контакта с ламелями 13, закрепленными шарнирно. На фиг. 4 и б ламели занимают положение, в котором они находятся при замкнутых контактах, на фиг. 5 при разомкнутых. Витки спирали 7 соединяются в данном случае с кольцом 35, имеющим приливы 36 по числу ламелей. В каждом из приливов 36 имеется отверстие и прорезь над ним, На прилив 36 надеваются „37 ламели, которые выполнены с овальным отверстием. После совмещения отверстий в приливе 36 и ушках 37 в отверстие вставляется штифт 38. Вокруг штифта ламель 13 может совершать как вращательное, так и возвратно-поступательное движение, ограниченное овальным отверстием 39. Размах вращательного движения ограничен стержнем 40, который задает направление перемещения ламелей 13, так как он шарнирно соединен с ламелыо через штифт 41. Ограничителем хода слу423192
15 гю гз зо
65 жит специальный винт 42. Необходимая сила, прижимающая ламели 13 к контактному наконечнику 19, создается пружиной 18. Токоподводы 15 выполнены гибкими из тонких лент.
Острые углы розеточной части контакта закрывают металлический экран 28.
При пропускании тока контакты вакуумной и дугогасительной камеры замкнуты, как показано на фиг. 6. Для замыкания контактов привод перемещает подвижный стержень 20 по стрелке Л, показанной на фиг. 1, сильфон
29 сжимается, и контактный наконечник 19 приходит в соприкосновение с ламелями 13.
Первыми соприкасаются конусные поверхности 23 ламелей 13 и конусная поверхность 25 контактного наконечника 19. Под влиянием силы, передаваемой приводом, ламели 13 начинают раздвигаться, сжимая пружины 18.
Отверстие в розеточном контакте увеличивается, и контактный наконечник 19 входит внутрь розеточного контакта: контакты замкнуты.
При этом поверхность 22 цилиндрической части ламелей пружиной 18 прижимается к поверхности 26 цилиндрической части контактного наконечника. Как известно, через розеточный контакт можно длительно пропускать ток значительно больший, чем через торцовый.
Кроме того, площадь соприкосновения увеличивается, так как контактирующие поверхности как контактного наконечника 19, так и ламелей выполнены из мягкого, легко сминающегося г.ате".чача с высоки и .сэффициептами тепло- и элсктропроводности, с низким переходным сопротивлением.
При отключении подвижш и стерже;.b 20 под влиянием разниц,i давлений приходит в движение, и контактный наконечник 19 пепемещается по стрелке В (фиг. 5) внмтрь розеточного контакта, при этом поверхность 26 скользит по поверхности 22. Цилиндрические поверхности 22 и 26 плавно переходят в соответствующие конусные поверхности 23 и 25.
При перемещении ко;-.тактного наконечника 19 относительно розеточногo контакта цилиндрические поверхности 26 и 22 выходят из сопrirr— косновения, и ламели 13 под действием rip .— жин 18 постепеппо смещаются к центпу. Пои этом конусные поверхности 23,чамелсй 13 вступают в соприкосновение с конусной поверхность о 25 контактного наконечника 19.
При дальнейшем перемещении конусные поверхности 23 и 25, последними выходя из соприкосновения, при отключении тока участвуют в образовании расплавленного металлического мостика. Для того, чтобы мостики имели ограниченные размеры, поверхности 23 и 25 должны быть облицованы тугоплавким материалом, например вольфрамом, или металлокерамической композицией на его основе. Под влиянием тепла, выделяющегося в мостике при прохождении тока, мостик испаряется, и в его парах загорается дуга. При отключении малых токов пара выделяется недостаточно, это приводит к форсированному погасанию дуги до прохода тока через нуль, т. н. «срезу» тока, в результате чего возникают перенапряжения. Чтобы не допустить обреза тока, в металлокерамическую облицовку поверхностей
23 и 25 вводятся легколетучие добавки в количестве 0,1 + 10 вес. О/О, например цинк, олово, или их смесь.
Возникшая в парах металла дуга начинает перемегцаться вверх по ламелям и наконечнику под влиянием магнитного поля петли тока и попадает па концы ламелей и верхнюю часть контактного наконечника, при этом ее опорные пятна перемещаются по поверхностям 24 и 27.
Так как в olioрных пятнах развивается высокая те иератур". то из контактов выделяется растворенпый в их газ. Чтобы поглотить этот газ и те..; са ым увеличить отключающую способность, в д тостойкую облицовку поверхностей 24 и 27 вводятся небольшие добавки (0,1 —, 10 вес., ) металлов, адсорбирующих газ при повышенных температурах. например тония л:;:га",," г ч,х смеси. За основу дугостой .ой облщ.овки выбран молибден, обладаюг iiii ао..-е щ:сокпмп гстсрирующпми свойствами го срагнению с вольфрамом.
При обтекании током витков спирали 7 внутри вакуумного выключателя создается аксиальное магии;пое поле. Так как дуга в нашей контактной системе, в первом приближении, расположена горизонтально, то благодаря взаимодействщо магнитного поля дуги с аксиаль,brir магнитным полем спирали, дуга совершас". круговое движение вокруг оси подвижного стержня. Таким образом, под влилнием двух ма IIIIT 1. Вакуумная дугогаснтельн",ÿ камера, содержашая корпус, внутри которого размещены подвиж ьш контакт, состоящий из стержня и контактиру:ощегo наконечника, и неподвижный контакт, состоящий из спирального токоIIpoBoI2 и po еточной части, образованной из нескольчи.; л",., åëåé, вывернутых дугогасительпы..:и конца,»r внутрь спирального токопровода, являюц;егося частью корпуса, и изолированный экран, о т l и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, по крайней мере. ч" сть с.ержня подвижного контакта пропущена сквозь розеточную часть неподвижного контакта. а диаметр контактирующего наконечника больше или равен диаметру отверстия, образованного ламелями неподвижного контакта. 2. Камера Iro п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения быстродействия, контактирующий наконечник выполнен в виде цилиндра, переходягцего в нижней части в усеченный конус. 3. Камера по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения перенапряжений, контактирующий наконечник в своей 423192 пнжней части снабжен насадкой, изготовленной из материала, снижающего уровень токов среза. 4. Камера по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что насадка нижней части контактирующего наконечника изготовления из материала на основе тугоплавкого металла, например вольфрама, с малыми добавками металлов с плохой теплопроводностью и низкой упругостью пара, например цинка. 5. Камера по пп. 1 — 4, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отключающей способности, верхняя часть контактирующего наконечника снабжена насадкой, изготовленной из материала, обладающего гетерирующими свойствами. 5 б. Камера по и. 1 — 5, отличающаяся тем, что насадка верхней части контактирующего наконечника изготовлена из материала на основе тугоплавкого металла, например молибдена, с добавками металлов, обладающих 10 высокой сорбционной способностью, например тория. 423I92 <5 моиг б Составитель В. Кадлубинский Редактор В. Фельдман Техред T. Миронова Корректор И. Позняковская Заказ 2132/12 Изд. № 720 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5 Типография, пр. Сапунова, 2
