Искровой промежуток разрядника

(19) (111З(5 в Н 01 Т 1/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ИСКРОВОЙ ПРОМЕЖУТОКРАЗРЯДНИКА, содержащий две пластиныиз дугостойкого изолирующего материала, образующие узкощелевую камеругашения с расходящимися главнымиэлектродами, 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 сопротивленииразрядника до начала активного дугогашения в искровых промежутках, внем концы главных электродов выведены за пределы камеры гашения исогнуты в виде двух участков разомкнутого кольца, коаксиального с камерой гашения и охватывающего ееснаружи, и имеется дополнительныйэлектрод в виде замкнутого кольца,коаксиального с камерой гашения, образующего вместе с кольцеобразнымиучастками главных электродов дополнительный кольцевой искровой промежуток,486618 ток,На фиг. 1 изображен предложенныйискровой промежуток, разрез; ,. на5 фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг, 3 - электрическая схема включения промежутка совместно с катушкойэлектромагнитного дутья,В средней части искрового промежут 1 О ка расположена обычная узкощелевая камера 1 гашения с расходящимися роговыми электродами 2 и 3, коорые вдальнейшем называются главными. Камерагашения образована расположеннымисверху 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 ввиде двух участков одного разомкнуо того кольца, коаксиального с камеройгашения и охватывающего ее снаружи.Кроме того, имеется дополнительныйкольцевой электрод 5, коаксиальныйс камерой гашения и образующий вмес 25 те с кольцеобразными участками главных электродов дополнительный искровой промежуток с малым зазором (2 мм) 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 допол 2. Искровой промежуток по и. 1, о т л и,ч а ю щ и й с я 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 цих 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 резистор, сопротивление которого выбрано таким образом, чтобы оно обеспечивало 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, кото- ЗО рое может быть выполнено путем снижения в выбранном участке зазора до 1 мм и установкой устройства предварительной ионизации (что не показано на3 4866фиг. 1), располагается у конца кольцеообразного участка электрода 2.Стенки, ограничивающие этот дополнительный искровой промежуток сверхуи снизу,. могут быть выполнены какза одно целое с изолирующими стенкамикамеры гашения, так и отдельно издругого материала,Схема подключения искрового промежутка к внешним токоподводам 8 10и 9 через катушку 10 электромагнитного дутья, показана на фиг. 3.Катушка 10 электромагнитного дутья может быть любой конструкции,обеспечивающей необходимое магнитное 15поле как в камере 1 гашения, так ив камере 6 вращения; она может бытьснабжена устройством, защищающим ееот повреждения при крутом фронте волны напряжения, например, шунтирующим 20искровым промежутком или нелинейнымшунтирующим сопротивлением, которые непоказаны на Фиг. 2, Для того, чтобыискровой промежуток мог успешно выполнять свои Функции, в него вводится дополнительное устройство 11(см. Фиг. 1 и 2), которое представляет собой комбинацию 8 и . , величи -ны которых различны при разных исполнениях промежутка. 30В соответствии с первым исполнением устройство 11 представляет катушкуэлектромагнитной ловушки, котораявключена между электродами 3 и 5,Катушка расположена инамотана такимобразом, что магнитное поле, котороеона создает в кольцевом зазоре междуэлектродами 3 и 5 под действием на -пряжения на дуге, горящей между теми же электродами, равно и противоположно полю от катушки 10 в том жезазоре, при токе гашения 3 г.Действие искрового промежутка сводится к следующему.Дуга, возникающая в месте пробоя 7, под действием поля катушки 10 начинает движение против часовойстрелки в зазоре камеры 6 вращения.За время начальной задержки, пока дуга доходит до места входа в каме ру 1 гашения, ток, обусловленныйволной перенапряжения, достигаетзначительной 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 ивходит в зону действия катушки устройства 11. Поле этой катушки, обусловленное током в ней под действиемЕО - 40-50 В, не зависит от тока 3 через искровой промежуток. Поскольку в это время ток Зц 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 60; она угасает, и цикл работы промежутка повторяется. По мере рассеивания энергии волны перенапряжения ток через разрядник спадает до значения 3 щ 3 г, обусловленного действием нормального рабочего напряжения. При очередном проходе дуги через участок торможения она задерживается в нем, поскольку ноле здесь при Зад 6 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 . , 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 11 должен быть много меньше 3, а постоянная вре- мени Ц по возможности мала. Второе исполнение искрового промежутка, обеспечивающее решение поставленной задачи, предусматривает использование в качестве устройства 11 резистора, сопротивление486618 которого должно быть таково, чтобыток в нем под действием напряженияна дуге, горящей в зазоре междуэлектродами 3 и 5, был бы равен илинесколько меньше тока гашения 3,5Конструктивно он может быть выполнени размещен как показано на фиг. 1 и 2,или любым другим образом. Схема егоподключения видна из фиг. 3, однакоиндуктивность 4 этого резистора должна быть близка к нулю и он не долженсоздавать сколько-нибудь заметногомагнитного поля,После приближения дуги к входу вкамеру гашения развитие процесса втаком искровом промежутке зависит отвеличины тока 3, При 3 цп ) 1 г возникают обе указанные выше дуги между электродами 2 и 3, 3 и 5, причемдуга между электродами 3 и 5 быстродостигает зазора между электродами2 и 5 и вызывает его замыкание вблизи места пробоя, Дуга между электродами 2 и 3 угасает, и цикл работыпромежутка повторяется при малом значении О . Если же 3 од й 1 г, тодуга 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 началаеактивного 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 возникаютаналогичные задачи, При этом он совершенно не имеет ограничения в отношении амплитуды или длительноститоковых воздействий, т.е. может бытьприменен в системах любой мощностис ЛЗП любой длины,