Коммутатор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 15.12.80. Бюллетень46Дата опубликования описания 23.12.80 ео делам изобретений и открытий(54) КОММУТАТОР Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратам для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током высокого напряжения в электрогидравлических, магнитоимпульсных установках, а также в других устройствах импульсной высоковольтной техники.Известны коммутаторы (так называемые электроблокировки), используемые в электрогидравлических установках. Такие коммутаторы содержат два неподвижных электрода, укрепленных на диэлектрическом основании и два подвижных электрода, закороченных перемычкой и связанных с рычажной системой электромагнитного привода. Перед включением электрогидравлической установки подают напряжение на катушку электромагнитного привода, подвижные электроды с перемычкой поднимаются и разрывают цепь защитного заземления, образуя два последовательных воздушных зазора, которые не пробиваются при данном напряжении, После отключения электропитания установки обесточивается электромагнитный привод и псгдвижные электроды падают под собственным весом. Длина межэлектродного промежутка при этом уменьшается, и его пробой происходит до соприкосновения электродов.С этого момента замыкается цепь защитного заземления, и остаточный (или полный, в случае аварийного выключения) заряд накопителя стекает на землю. Величина разрядного тока может достигать килоампера 11 .Недостатком этих коммутаторов является низкая скорость срабатывания, обусловленная наличием остаточного магнетизма в магнитопроводе и ярме электромагнита.Надежность контакта также невысока, так как возможно его дребезжание, и прижимающее усилие определяется только весом подвижных электродов с перемычкой.Кроме того, эти отрицательные качества коммутаторов приводят к удлинению элект роискровой и дуговой стадий в процессезамыкания, что увеличивает электроэрозионный износ материала электродов.Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому коммутатор, состоящий из неподвижных электродов, расположенных на диэлектрическом основании, и подвижных, закороченных перемычкой, и магнитного привода с катушкой. Токоподводы неподвижных электродов расположеныв плоскости перемещения перемычки, с ее стороны и перпендикулярно ей, Благодаря этим особенностям конструкции, коммутируемый ток, проходя через перемычку и токопроводы, образует между ними суммарное магнитное поле повышенной напряженности. Подвижные электроды с перемычкой имеют возможность продольного перемещения, поэтому магнитное давление приводит их в движение до соприкосновения с неподвижными электродами. В течение прохождения коммутируемого тока электродинами чески е силы обеспечивают надежный электрический контакт, скорость срабатывания данного коммутатора выше, чем у ранее указанного 2).К недостаткам этого устройства относятся невысокие скорость срабатывания и надежность контакта. В данной конструкции развиваемое электродинамическое усилие может быть ничтожно мало, если амплитуда коммутируемого тока не превышает некоторую критическую величину. Необходимость увеличения расстояния между неподвижными электродами при повышенных значениях рабочего напряжения также способствует снижению давления на перемычку, так как параллельные токоподводы образуют слабое магнитное поле суммарной напряженности, недостаточное для взаимодействия с магнитным полем перемычки. Кроме того, в таком устройстве после прекращения прохождения тока контакты разрываются, что недопустимо, например при закорачивании конденсаторных батарей.Цель изобретения - повышение надежности электрического контакта и увеличение скорости срабатывания коммутатора.Указанная цель достигается тем, что в коммутаторе, содержащем неподвижные электроды, закрепленные на диэлектрическом основании, подвижные электроды, замкнутые перемычкой, и электромагнитный привод с катушкой, последний снабжен дополнительной катушкой с параллельно соединенным с ней конденсатором, включенным через диод и сопротивление параллельно и встречно с основной катушкой, перемычка выполнена в виде плоской ферромагнитной спирали, а в диэлектрическое основание вмонтИрована ферромагнитная пластина.На фиг. 1 представлена схема коммутатора, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А - А на фиг. 1,Коммутатор содержит неподвижные 1 и подвижные 2 электроды. Неподвижные электроды 1 закреплены на диэлектрическом основании 3. Подвижные электроды 2 соединены перемычкой 4 в виде плоской спирали с прямоугольным отЬерстием для направляющей диэлектрической стойки 5. В донной части основания (корпуса) 3 размещены токоподводы 6 неподвижных электродов 1, 5о а на ее внешней торцовой стороне - пластина 7. Площадь пластины 7 превышает площадь перемычки 4. Материалом перемычки 4 и пластины 7 служат ферромагнетики. На крышке о основания (корпуса) 3 закреплен магнитопровод 9 электромагнита с двумя катушками, основной 10 и дополнительной 11, включенными встречно и параллельно в цепь постоянного тока, при этом катушка 11 включена через сопротивление 12 и диод 13 вместе с параллельно соединенным с ней конденсатором 14. Корпус 3 может быть выполнен герметичным и заполненным инертным газом.Коммутатор работает следующим образом. Перед началом работы установки, например электрогидравлической, в высоковольтной цепи которой включен Коммутатор, на катушки 10, 11 подается напряжение от источника постоянного тока. Ток, протекающий через основную катушку 10, образует магнитное поле, которое концентрируется магнитопроводом 9, в результате чего перемычка 4, являющаяся ярмом электромагнита, притягивается к крышке корпуса 8. За время перемещения перемычки 4 ток через 25 катушку 11 не проходит, так как она зашунтирована конденсатором 14. Время зарядки определяется величинами ограничивающего сопротивления 12 и емкости конденсатора 14. После зарядки последнего через дополнительную катушку 11 протекает зослабыи ток (по сравнению с током катушки 10), что ослабляет магнитное поле в зазорах электромагнита, но не настолько, чтобы он не смог удержать перемычку 4 в верхнем положении. При необходимости д экстренного выключения установки с разрядкой высоковольтных накопителей разрывают цепь питания катушек 10 и 11, Катушка 10 обесточивается, а через катушку Ы продолжает проходить ток, благодаря разрядке конденсатора 14. Вектор напря О женности магнитного поля в электромагнитеменяет свое напряжение на противоположное. Это направление оказывается встречным с вектором напряженности магнитного поля перемычки 4, образованного в резуль тате остаточного магнетизма ее материала.Взаимодействие полей приводит к отбрасыванию перемычки 4, Еще в полете перемычки 4 происходит искровой пробой межэлектродных промежутков, и через плоскую спираль 4 проходит коммутируемый ток.0 Вокруг спирали 4 создается магнитное поле,которое стремится замкнуться через пластину 7, благодаря чему подвижные электроды 2 с перемычкой 4 притягиваются к электродам 1 с ускорением. После полного соприкосновения электродов 1 и 2 прижимающее электродинамическое усилие продолжает действовать до прекращения разрядного тока.Использование Коммутатора позволит повысить надежность контакта, благодаря усиленному прижиму подвижных электродов к неподвижным во время прохождения разрядного тока через перемычку, выполненную в виде спирали и, следовательно, исключит возможность поражения обслуживающего персонала электрическим током. Увеличение скорости срабатывания достигается в результате взаимодействия магнитных полей дополнительной катушки электромагнита и перемычки и магнитного поля плоской спирали с ферромагнитной пластиной. Кроме того, увеличение скорости срабатывания позволит уменьшить электроэрозионный износ электродов.15Формула изобретенияКоммутатор, содержащий неподвижныеэлектроды, закрепленные на диэлектрическом основании, подвижные электроды, замкнутые перемычкой, и электромагнитный привод с катушкой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электрического контакта и увеличения скорости срабатывания, электромагнитный привод снабжен дополнительной катушкой с параллельно соединенным с ней конденсатором, которые включены через дополнительные диод и сопротивление параллельно и встречно с основной катушкой, перемычка выполнена в виде плоской ферромагнитной спирали, а в диэлектрическое основание вмонтирована ферромагнитная пластина.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Сб. Оборудование и технологические процессы с использованием электрогидравлического эффекта. Под ред. Г. А. Гулого, М., Машиностроение, 1977, с. 204,2. Авторское свидетельство СССР Лд 543068, кл. Н 01 Т 5(00, 1977 (прототип),788213 А-А митетаоткры ая на 113035, М лиал ППП Редактор Ф. МухаЗаказ 8363/61ВНИИ СоставТехредТиражГосударственнелам изобретесква, Ж - 35,Патент ъ, г. У итель М, КузиА. Бойкас844ого коний иРаушскжгород, ул. цоваКорректор М. ШарошиПодписноеСССРийд, 4/5Проектная, 4