Искровой промежуток разрядника

 

1. ИСКРОВОЙ ПРОМЕЖУТОК РАЗРЯДНИКА, содержащий две пластины из дугостойкого изолирующего материала, образующие узкощелевую камеру гашения с расходящимися главными электродами, и катушки электромагнитного дутья, отличающийс я тем, что, с целью создания условий для рассеивания энергии перенапряжений в рабочем сопротивлении разрядника до начала активного дугогашения в искровых промежутках, в нем концы главных электродов выведены за пределы камеры гашения и согнуты в виде двух участков разомкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения и охватывающего ее снаружи, и имеется дополнительный электрод в виде замкнутого кольца. Коаксиального с камерой гашения, образующего вместе с кольцеобразными участками главных электродов дополнительный кольцевой искровой промежуток .i(Л^0065СГ)ос

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (192 (И2

3(5в Н 01 Т 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 1742654/24-07 (22) 04. 02. 72 (46) 15.07.84. Бюл. № 26 (72) В.А.Волькенау, Г.Г.Лаврентьев и В.В.йматович (53) 621.316.933.1(088.8) (54)(57) 1. ИСКРОВОЙ ПРОМЕЖУТОК

РАЗРЯДНИКА, содержащий две пластины из дугостойкого изолирующего материала, образующие узкощелевую камеру гашения с расходящимися главными электродами, и катушки электромагнитного дутья, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью создания условий для рассеивания энергии перенапряжений в рабочем сопротивлении разрядника до начала активного дугогашения в искровых промежутках, в нем концы главных электродов выведены за пределы камеры гашения и согнуты в виде двух участков разомкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения и охватывающего ее снаружи, и имеется дополнительный электрод в виде замкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения, образующего вместе с кольцеобразными участками главных электродов дополнительный кольцевой искровой промежуток.

486618 ток.

На фиг. 1 изображен предложенный искровой промежуток, разрез; . на

S фиг. 2 — разрез A A на фиг. 1; на фиг. 3 — электрическая схема включения промежутка совместно с катушкой электромагнитного дутья.

В средней части искрового промежут1О ка расположена обычная узкощелевая камера 1 гашения с расходящимися роговыми электродами 2 и 3, которые в дальнейшем называются главными. Камера гашения образована расположенными сверху и снизу стенками из изолирующе.го дугостойкого материала и ограничена замком 4 из того же материала.

Главные электроды выведены за пределы камеры 1 гашения и согнуты в виде двух участков одного разомкну о того кольца, коаксиального с камерой гашения и охватывающего ее снаружи.

Кроме того, имеется дополнительный кольцевой электрод 5, коаксиальный с камерой гашения и образующий вмес25 те с кольцеобразными участками главных электродов дополнительный искровой промежуток с малым зазором (2MM) Цель изобретения — создание условий для рассеивания энергии перенапряжений в рабочем сопротивлении разрядника до начала активного дугогашения в искровых промежутках. Для этого в предложенном промежутке концы главных .электродов выведены за пределы камеры

: гашения и согнуты в виде. двух участков разомкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения и охватывающего ее снаружи, и имеется дополнительный электрод в виде замкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения, образующего вместе с кольцеобразными участками главных электродов допол2. Искровой промежуток по и. 1, отличающийся тем, что, с целью создания условий для начала активного дугогашения при токах, не превышающих заданного предела, один из главных электродов и дополнительный кольцевой электрод соединены с внешними токоподводами через катушку электромагнитного дутья, а другой главный электрод соединен с дополнительным электродом через дополнительную катушку, расположенную и намотанную так, чтобы она создавала в зазоре между укаэанными электродами магнитное поле, равное и противоположное полю укаэанной катушки электромагнитного дутья при заданном пределе тока.

Известные токоограничивающие иск- ровые промежутки, предназначенные для работы в разрядниках переменного тока мало пригодны для применения в таких разрядниках, поскольку в них активное дугогашение начинается почти сразу вслед за пробоем разрядника с задержкой 0,5 мс или менее. Подвергаясь действию длительных волн тока с высокой амплитудой, они обычно выходят из строя. Для того, чтобы использовать такие промежутки требуются сложные схемы разрядников, например параллельное включение двух разрядников или схемы с шунтированием разрядника при . длительных перенапряжениях, что снижает надежность работы.

3. Искровой промежуток по и 1 отличающийся тем,что, с целью создания условий для начала активного дугогашения при токах, непревышающих заданного предела, один из главных электродов и дополнительный кольцевой электрод соединены с внешними токоподводами через катушку электромагнитного дутья, а другой главный электрод соединен с дополнительным электродом через резистор, сопротивление которого выбрано таким образом, чтобы оно обеспечиt вало гашение дуги между указанными электродами при токах, равных или меньших заданного предела тока. нительный кольцевой искровой промежуили камеру 6 вращения дуги. Место пробоя 7 искрового промежутка, котоЗО рое может быть выполнено путем сниже ния в выбранном участке зазора до 1мм и установкой устройства предварительной ионизации (что не показано на з 4866 фиг. 1), располагается у конца кольцеообразного участка электрода 2.

Стенки, ограничивающие этот дополнительный искровой промежуток сверху и снизу,. могут быть выполнены как за одно целое с изолирующими стенками камеры гашения, так и отдельно из другого материала.

Схема подключения искрового промежутка к внешним токоподводам 8 10 и 9 через катушку 10 электромагнитного дутья, показана на фиг. 3.

Катушка 10 электромагнитного дутья может быть любой конструкции, обеспечивающей необходимое магнитное 15 поле как в камере i гашения, так и в камере 6 вращения; она может быть снабжена устройством, защищающим ее от повреждения при крутом фронте волны напряжения, например, шунтирующим 20 искровым промежутком или нелинейным шунтирующим сопротивлением, которые не показаны на фиг. 2. Для того, чтобы искровой промежуток мог успешно выполнять свои функции, в него вводит- 25 ся дополнительное устройство 11 (см. фиг. 1 и 2), которое представляет собой комбинацию R и ., величи— ны которых различны при разных исполнениях промежутка. 30

В соответствии с первым исполнением устройство 11 представляет катушку электромагнитной ловушки, которая включена между электродами 3 и 5.

Катушка расположена инамотана таким образом, что магнитное поле, которое она создает в кольцевом зазоре между электродами 3 и 5 под действием на— пряжения на дуге, горящей между теми же электродами, равно и противо- 40 положно полю от катушки 10 в том же зазоре, при токе гашения3г.

Действие искрового промежутка сводится к следующему.

Дуга, возникающая в месте пробоя

7, под действием поля катушки 10 начинает движение против часовой стрелки в зазоре камеры 6 вращения.

За время начальной задержки, пока дуга доходит до места входа в каме- 50 ру 1 гашения, ток, обусловленный волной перенапряжения, достигает значительной величины, превышающей выбранный ток гашения 3 . У входа в камеру 1 гашения дуга разбивается 55 на две последовательно включенных, дуги. Дуга между электродами 2 и 3 распространяется в направлении камеры гашения; однако зазор между электродами на этом участке мал и напряжение на дуге д О 40-50 В.

Дуга между электродами 3 и 5 продолжает движение в камере вращения и входит в зону действия катушки устройства 11. Поле этой катушки, обусловленное током в ней под действием

LU 40-50 В, не зависит от тока 3 п через искровой промежуток. Поскольку в это время ток 30 >Зг, то поле от катушки 10 больше, чем поле от дополнительной катушки устройства 11 в зазоре;поэтому дуга между электродами 3-5 проходит участок торможения и замыкает зазор между электродами 2 и 5 вблизи места пробоя 7.

Первая дуга между электродами 2 и 3 не успевает за это время войти в камеру гашения и набрать заметное

h U она угасает, и цикл работы промежутка повторяется. По мере рассеивания энергии волны перенапряжения ток через разрядник спадает до значения 3 „q J обусловленного действием нормального рабочего напряжения. При очередном проходе дуги через участок торможения она задерживается в нем, поскольку оле здесь при 11 д г равно нулю или оказывается тормозящим. При этом дуга, горящая между электродами 2 и 3, входит в камеру гашения и дальнейший процесс активного дугогашения протекает как обычно за счет удлинения дуги и усиленного охлаждения и деионизации ее на стенках узкощелевой камеры гашения. По мере растяжения дуги и роста 0(, тормозящее поле в зазоре между электродами 3-5 возрастает, поскольку происходит падение тока и соответственно напряженности поля катушки 10, а тормозящее поле катушки устройства 11 остается неизменным. Выбор величин и L . показанных на фиг. 3, определяется в этом случае необходимостью иметь заданные ампер-витки в катушке, включенной на постоянное напряжение 40-50 В. При этом ток в катушке устройства Т1 должен быть много меньше 3, а постоянная времени L(R по возможности мала.

Второе исполнение искрового промежутка, обеспечивающее решение поставленной задачи, предусматривает использование в качестве устройства 11 резистора, сопротивление

486618

ВНИИПИ Заказ 5474

Тираж 591 Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4 которого должно быть таково, чтобы ток в нем под действием напряжения на дуге, горящей в зазоре между электродами 3 и 5, был бы равен или несколько меньше тока гашения 3„ .

Конструктивно он может быть выполнен и размещен как показано на фиг. 1 и 2, или любым другим образом. Схема его подключения видна из фиг. 3, однако индуктивность L этого резистора долж- )0 на быть близка к нулю и он не должен создавать сколько-нибудь заметного магнитного поля, После приближения дуги к входу в камеру гашения развитие процесса в таком искровом промежутке зависит от величины тока 3 „. При 3 ц ) 1 г возникают обе указанные выше дуги между электродами 2 и 3, 3 и 5, причем дуга между электродами 3 и 5 быстро достигает зазора между электродами

2 и 5 и вызывает его замыкание вблизи места пробоя. Дуга между электродами 2 и 3 угасает, и цикл работы промежутка повторяется при малом зна- 25 чении 0 . Если же J Од 6 1 r, то дуга между электродами 3 и 5 не возникает, а дуга, горящая между главными электродами 2 и 3, входит в камеру гашения и угасает, достигнув периферии камеры. Описанный выше искровой промежуток с начальной задержкой и контролем момента начала активного дугогашения по величине тока обладает высокой токовой пропускной способностью, свойственной искровым промежуткам с вращающейся дугой, и высокой токоограничивающей и дугогасительной способностями при гашении дуги постоянного сопровождающего тока, свойственной узкощелевым токоограничивающим искровым промежуткам, объединяя в себе достоинства обоих типов. Он может быть использован как в разрядниках постоянного тока сверхвысокого напряжения, так и в разрядниках переменного тока, в тех случаях, когда там возникают аналогичные задачи. При этом он совершенно не имеет ограничения в отношении амплитуды или длительности токовых воздействий, т.е. может быть применен в системах любой мощности с ЛЗП любой длины.