Контактная система вакуумной дугогасительной камеры

 

О П И С А Н И Е ц63553!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.03.74 (21) 2018598/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Клз

H 01Н 33/66

Н 01Н 1/02

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень № 44 (53) УДК 621.316.54 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (54) КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕДЪНОЙ КАМЕРЫ

Изобретение относится к контактным системам вакуумных дугогасительных камер, содержащим контактирующую и дугогасящую части, в частности к подбору их материала.

Известна контактная система (1), состоящая из контактирующей и дугогасящей частей, в которой контактирующую часть выполняют из сплавов на основе меди и серебра с висмутом или сурьмой или металлокерамической композиции с матрицей из тугоплавкого металла, поры которой заполнены вышеуказанным сплавом, а дугогасящую часть — из меди.

Материал дугогасящей части контактной системы подбирают таким, чтобы он обладал высокой отключающей способностью и дугостойкостью (2). При этом не предлагается принцип подбора материалов для всей контактной системы в целом, учитывающий соотношение их свойств.

Обычно конструкцией контактной системы задается такой путь тока, при котором на дугу отключения действуют элсктродинамические усилия, заставляющие ее переходить с контактирующей части системы на дугогасящую и затем вращаться до погасания. Скорость движения дуги и условия этого перехода зависят не только от конструкции контактной системы, но и от свойств контактных материалов и соотношения некоторых их характеристик, например магнитных.

Цель изобретения — увеличение отклю5 чающей способности и срока службы камеры.

Это достигается тем, что в контактной системе вакуумной дугогасительной камеры, содержащей контактирующую и дугогася10 щую части, выполненные из разных материалов, дугогасящая часть по крайней мере в своей периферийной области, изготовлена из ферромагнитного материала, причем отношение магнитных проницаемостей дугога15 сящей и контактирующей частей выбрано

5000 ) — 1,4.

Рк

На фиг. 1 представлена предлагаемая контактная система; на фиг. 2 и 3 показано распределение силовых линий контактной системы; на фиг. 4 и 5 приведены варианты выполнения контактной системы.

Контактирующая часть состоит из контактов 1 и 2, дугогасящая — из электродов

3 и 4. Контакты и электроды припаяны к вводам 5 п 6.

Путь тока в контактной системс (пока дуга находится в области контактирования)

Зр можно представить кривой Lь а после пс635531

65 рехода дуги в область дугогашения — кривой L2.

Рассмотрим распределение линий магнитной индукции у поверхности электродов, если какой-либо из материалов частей контактной системы ферромагнитный.

Известно, что на границе двух сред с различной магнитной проницаемостью силовые линии магнитной индукции испытывают преломление по закону

1д а1 р1 — 1

gg а2 р. где аь a> — углы между нормалью к границе раздела и векторами магнитной индукции в обеих средах; р1 и р — магнитные проницаемости сред.

Поэтому, если материал контактов 1, 2— ферромагнитный, а дугогасящих электродов

3 и 4 — неферромагнитный, распределение силовых линий магнитной индукции в сечениях А — А (см. фиг. 1) для пути тока L< и

Б — Б для пути L2 имеет вид, показанный соответственно на фиг. 2 и 3. (На фиг. 2 и

3 обозначены Д вЂ” дуга, 1 — вакуум, II— ферромагнитный контакт в сечениях А — А и

Б — Б соответственно,  — линии магнитной индукции).

При прохождении тока по пути L< линии магнитной индукции сгущаются за фронтом движения дуги и разрежаются перед фронтом. При прохождении тока по пути L2 имеет место обратная картина. Известно, что электродинамические усилия направлены из области сгущения линий магнитной индукции в область разрежения. Следовательно, в рассматриваемом случае, когда контакты

1, 2 ферромагнитны, а электроды 3 и 4 неферромагнитны, высокая магнитная проницаемость материала контактов ускоряет движение дуги в области контактирования и замедляет его при переходе из области контактирования в область дугогашения.

Этот эффект наблюдался на опыте.

В вакуумных дугогасительных камерах, у которых контактирующая часть выполнена из металлокерамической композиции с железной матрицей, а дугогасящая из меди, дуга либо не переходила на дугогасящие электроды, либо фиксировалась на границе между контактирующей и дугогасящей частями контактной системы. Это приводило к уменьшению отключающей способности системы вдвое по сравнению с той же системой, изготовленной полностью из меди.

Материал контактирующей части на основе железа имеет ряд преимуществ по сравнению с материалами на основе меди, а именно: меньше ток среза и свариваемость, значительно меньший электроизнос.

Если же контактирующую и дугогасящую части либо только дугогасящую часть контактной системы изготавливать из ферромагнитных металлов, следует ожидать только положительного эффекта: ускорения дви5

Зо

50 женйя оснований дуги у поверхности электродов и следовательно уменьшения износа и увеличения отключающей способности.

В обоих случаях должно соблюдаться условие: магнитная проницаемость у материала дугогасящей части должна быть больше не менее в 1,4 раза, чем у материала контактирующей части системы. При изготовлении контактирующей части из композиции 70 железа, 4 сурьмы, а остального — меди или бескислородной меди, а дугогасящей — из железа наблюдалось увеличение отключающей способности вдвое по сравнению с ранее испытанной системой, Аналогичные результаты имели место при изготовлении контактирующей части из меди, а дугогасящей из композиции 70 железа и остального — меди. В первом случае отношение — составляло 1,4, а во втоРк ром>) 1, 4.

В случае изготовления дугогасящей части системы из ферромагнитного металла следует, ожидать еще одного положительного эффекта. Дугогасящая часть контактных систем, как правило, имеет конструкцию, основанную на принципе рельсового ускорителя плазмы. С концом рельс имеет место выброс сгустков плазмы, которые попадают на поверхность, окружающую контактную систему. Эта поверхность всегда содержит хемосорбированные газы, которые при взаимодействии с плазмой освобождаются. В результате этого давление в вакуумной дугогасительной камере может повыситься до недопустимого уровня, и камера выйдет из строя. Силы, прижимающие дугу к ферромагнитному металлу, возникающие на периферии дугогасящей части системы, если она ферромагнитна, аналогично тому, как это имело место в случае прохождения тока по пути L> (фиг. 1), препятствуют выбросу сгустков плазмы на поверхность, окружающую контактную систему, вследствие чего уменьшается количество десорбированных газов.

Для получения этого эффекта достаточно не всю, а лишь периферийную часть контактной системы, изготовить из ферромагнитного металла (фиг. 4, 5).

На фиг. 4 и 5 показан один полюс контактной системы, где 7 — контакт, 8 — дугогасящий электрод, 9 — прорези в дугогасящий электрод или аналогичный показанному на фиг. 4 и 5, но с прорезями, имеющими противоположное направление, т. е. второй полюс может являться зеркальным отображением первого. Противолежащие части дугогасящих электродов, расположенных между соответствующими прорезями, образуют рельсовые ускорители. Детали 7, 8 изготовлены из неферромагнитных металлов, на периферии контактной системы имеются ферромагнитные накладки 10 (фиг. 4) или кольцо 11 (фиг. 5).

20

В каждом варианте допустимы любые сочетания указанных материалов при соблюдении соотношения д ))1,4. Могут приРк меняться и другие, не перечисленные выше, материалы, сочетание которых соответствует изобретению.

Значения отношений магнитных проницаемостей материалов дугогасящей и контактирующей частей получены в результате подстановки значений магнитных проницаемостей и содержания ферромагнитного материала в дугогасящей и контактирующих частях в следующую формулу:

Рф . С, 35 е (Рф. Ск)+ Р.. где н — магнитная проницаемость дугогасящей части;

p„— магнитная проницаемость контактирующей части; цф — магнитная проницаемость ферромагнитного материала;

В данной контактной системе Могут ис= пользоваться следующие варианты сочетания контактных материалов, вес. :

I. Контактирующая часть

Железо 70 Железо 70 5

Сурьма 4 или Висмут 1 — 3

Медь Остальное Медь Остальное

Дугогасящая часть состоит из железа и никеля. Отношение =1,4.

Рк

П. Контактирующая часть

Сплав висмут 0,5 — 1

Бор 0,009 — 1

Медь Остальное

Дугогасящая часть состоит из композиции железа 70 вес. О и медь — остальное; железа, никеля.

Отношение >>1,4.

Рк

p„ = магнитная проницаемость меди, С„, C„: — содержание ферромагнитного материала в дугогасящей и контактирующей частях.

Для первого примера, подставив числовые значения в формулу, получим

Рк Рф к к

С С

Рк (Р.ф Ск)+Рм Ск

100% 1,0 вес.ч. или

70% 0,7 вес.ч.

Для второго примера

ug 5000 1=5000.

Рк 0+1

В связи с изложенным

5000 «» ) 1,4.

Рк

Формула изобретения

Контактная система вакуумной дугогасительной камеры, содержащая контактирующую и дугогасящую части, выполненные из разных материалов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения отключающей способности и срока службы камеры, дугогасящая часть по крайней мере в своей периферийной области выполнена из ферромагнитного материала, причем отношение магнитных проницаемостей дугогасящей и контактирующей частей выбрано

5000 = — " 1,4.

uz

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2975255, кл. 200 — 144, 1961.

2. Патент Англии № 1194674, кл. Н 1N, 1970.