Вакуумный выключатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союэ СоиетскикСоцмалистическнкРеслублнк 765900 Ф(51) М. Кл э тт 01 Н 33/66 Государстеенный комитет Опубликовано 23.09.80. Бюллетень35Дата опубликования описания 27.09.80по делам иэобретений и открытий(54) ВАКУУМНЫЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ 1Изобретение относится к импульсной электроэнергетике, а именно к высоковольтным вакуумным выключателям.Известны вакуумные выключатели, широко используемые для коммутации высоковольтных цепей постоянного и переменного тока, содержащих например линии передачи, трансформаторы, емкостные и индуктивные элементы и пр. 1.Широкое применение вакуумных выключателей обусловлено свойствами вакуума как хорошей изолирующей среды, быстро восстанавливающей электрическую прочность, а также их большим ресурсом и надежностью, малым весом и габаритами при высоком значении коммутируемой мощности.Наиболее близким является вакуумный выключатель, содержащий вакуумную дугогасительиуиэ камеру, внутри которой размещены подвижный и неподвижный контакты, рабочие части которых выполнены в виде коаксиально расположенных конусных металлических поверхностей, а снаружи помещена катушка индуктивности 2).Недостатком такого вакуумного выключателя является наличие достаточного рентгеновского излучения в процессе замыкания вакуумным выключателем высоковольтных цепей. Это связано с тем, что в результате сближения контактов, находягцихся под . высоким напряжением, по достижении определенного расстояния между контактами происходит автоэлектронная эмиссия с одного из контактов (катода), вызывающая как разогрев поверхности другого контакта (аиода), облегчающий отрыв микрочастиц, попадание которых на катод инициирует вакуумный пробой промежутка, так и дега сорбцию газа из анода, его ионизацию, бомбардировку катода образовавшимися вонами, также приводящую к пробою. Автоэлектронная эмиссия в вакуумном промежутке между металлическими контактами сопровождается сильным рентгеновским излучением, которое является опасным для здоровья обслуживающего персонала. При коммутации вакуумным выключателем высоковольтной цепи с напряжением до 100. кВ мощность дозы рентгеновского излучения на расстоянии 1 м от выключателя достигает нескольких десятков рч и возрастает по мере износа контактов, При использовании тугоплавких насадок на контактах, как и в известном устройстве, имеет место более жест65900 с ним. 3кое рентгеновское излучение, обладающее более высокой проникающей способностью.Цель изобретения - повышение безопасности работы с выключателем путем уменьшения уровня рентгеновского излучения, соп вождающего его работу.ля этого на торцовой пластине металлического корпуса,. соединенного с неподвижным контактом вакуумного выключателя, изнутри помещен коллектор для приема электронного пучка, состоящий из диэлектрика с малым содержанием атомов тяжелых элементов, например, полиэтилена или парафина, причем рабочий объем вакуумной камеры отделен от коллектора металлической фольгой.На чертеже изображено предлагаемое устройство. Вакуумная дугогасительиая камера 1 содержит металлический корпус 2, закрытый с торцов металлическими пластинами 3 и 4. Торцовая пластина 3 имеет отверстие с изолятором 5 и металлической направляющей 6, к которой присоединен вакуумный сильфон 7, соединенный с подвижным контактом 8. Неподвижный контакт 9 соединен с корпу".ом 2, Контакты 8 и 9 имеют форму тел вращения и образуют расширяющийся коаксиал. Край 10 внешнего и торец 11 внутреннего контактов снабжены наплавками из тугоплавких материалов. Снаружи корпуса размещены витки катушки 12 индуктивности, На торцовой пластине 4 изнутри укреплен токоприемный коллектор 13, состоящий из нескольких слоев диэлектрика: полиэтилена и парафина. Корпус 2 выполнен разборным, причем в торце его нижней части закреплена тонкая металлическая фольга 14, закрывающая вакуумный объем камеры 1. Нижняя часть - пластина 4 корпуса камеры скрепляется с верхней частью корпуса болтами по окружности фланцев. Отсек с коллектором также выполнен откачным,Работа выключателя при замыкании контактов происходит следующим образом. 4электронный пучок фокусируется магнитным полем катушки 12 индуктивностн, которое препятствует. его попаданию на неподвижный электрод 9. Пучок электронов, ускоренный в межконтактном зазоре, минуя неподвижный контакт 9, попадает в простран ство дрейфа, следуя вдоль силовых линиймагнитного полясквозь отверстие в контакте 9 достигает тонкой металлической фольги 14, проходит сквозь нее и попадает в коллектор 13 (траектория электронов по 1 вказана на рисунке пунктиром). Толщина фольги 4 выбирается такой, чтобы она не препятствовала выходу электронного пучка из вакуумной камеры, но предотвращала бы натекание газа в вакуумный объем из отсека с коллектором 3. При попадании электронного пучка в коллектор, выполнечный из диэлектрика, например, полиэтилена и парафина, торможение электронов имеет механизм, отличающийся от того, что происходит при попадании электронов в металл, особенно содержаший атомы тяжелых мев таллов. В веществе, содержащем элементыс малым атомным номером, например, водород, углерод и др., происходит постепенное торможение ускоренных электронов и их рассеивание. Толщина диэлектрика выбирается такой, чтобы быстрые электроны проходили через диэлектрик, теряя значительную часть своей энергии, н достигали металлического корпуса, В этом случае диэлектрик мало заряжается электронным пучком, и этот заряд не оказывает заметного тормозязв щего влияния иа электронный пучок приего пролете к коллектору. Замедлившиеся при прохождении через диэлектрик электроны, достигшие металлического корпуса, тормозятся в нем, вызывая генерацию мягкого рентгеновского излучения, Все это приводит к уменьшению жесткого рентгеновского излучения, проникающая способность которого меньше, и оно в достаточной степени поглощается корпусом выключателя, снижая тем самым радиационную опасность при работеВ исходном положении контакты 8 и 9разведены и к ним приложено высокое напряжение с того участка электрической цепи, который необходимо замкнуть, Неподвижный контакт 9 находится под положительным потенциалом относительно подвижного контакта 8. В катушке 12 индуктивиости протекает постоянный ток, создающий аксиаль- ное.магнитное поле внутри вакуумной камеры, При срабатывании привода подвижного контакта (иа рисунке ие показан) подвиж- иыЯ контакт 8 начинает сближаться с неподвижным контактом 9, При достижении определенного расстояийя между контактами напряженность электрического поля в межконтактном промежутке достигает ве: личины, достаточной для начала автоэмиссии электронов с подвижного контакта 8, играющего роль катода, Образовавшийся Процесс выключения тока предлагаемым вакуумным выключателем ничем не отличается от известного процесса. Формула изобретенияВакуумный выключатель, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, внутри которой размещены подвижный и неподвижный контакты, рабочие части которых выполнены в виде коаксиально расположенных конусных поверхностей с отверстием в центре неподвижного контакта, а снаружи помещена катушкаиндуктивности, причем неподвижный контакт соединен с корпусом, выполненным в виде металлического цилиндра, закрытого с торцовметаллическими плас гинами с отверстием в одной из них ад765 ЯК)6объем вакуумной камеры отделен от- ,лектора металлической фольгой. 5прохода подвижного контакта, отличакщий ся тем, что, с целью повышения безопасности работы путем уменьшения уровня рентгеновского излучения, он снабжен коллектором из диэлектрика с малым содержанием атомов тяжелых элементов, например, полиэтилена и парафина, указанный коллектор размещен на другой торцовой пластине металлического корпуса изнутри, а рабочий Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании1271322,кл. Н 1 Я, 192.2. Авторское свидетельство СССР196959, кл. 21 с 35/09, 1967.ВНИИПИ Заказ 692618 Тираж 844 Подписное филиал ППП Патентэ, г жгород, ул. Проектиаи,