Дугогасительная камера

)М. Кл; Н О Н 9/30 ввуднрстюей кванте СССР в аелаа нзвбретеннй н втнрытн(53) УД КЬ 2 1, 3 Ь .542(088.8) клевеский инстит т 2) Авторы изобретения ярский и Ю.В.К(51) ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА Изобретение относится к областиэлектротехники, а именно к сильноточным электрическим аппаратам, дугогасительные камеры которых снабжены выхлопными отверстиями для выхода ионизированных газов, образующихся в про 5цессе гашения дуги.Известны дугогасительные камеры,в которых для ограничения иониэированной зоны выхлопа на пути истечения10из камеры ионизированных газов, оставшихся после гашения дуги, устанавливаются металлические перфорированныесетки, выполняющие функцию пламегасителя 11.В таких пламегасителях деиониэацияпроисходит вследствие активного теплообмена между высоконагретыми ионизированными газами и холодными развитыми поверхностями металлическихсеток,Однако в таких пламегасителях надежная деионизация достигается лишьпри достаточно большом числе сеток. Это приводит к увеличению стоимостии габаритных размеров дугогасительной камеры. Кроме того, таКие устройства обладают значительным газодинамическим сопротивлением на пути исте-,чения газа, что задерживает выход газа из камеры и способствует повторным зажиганиям дуги при восстановлении напряжения на межконтактном промежутке. Для снижения газодинамического сопротивления пламегасителяприходится осуществлять выход газа втрех перпендикулярных направлениях,а это может привести к межфазным дуговым замыканиям. Известна также дугогасительная камера, содержащая корпус с отверстиями для выхлопа ионизированных газов, контакты, дугогасительные рога, один из которых изолирован от токоведущих частей, и сетчатый пламегаситель, который выполнен в виде единой металлической сетки, сделанной из проволоки6691 4 В корпусе выполнены углубления, сетки отдельных секций расположены в углублениях корпуса, а сетки, углубления и выхлопные отверстия имеют общую центральную ось симметрии.Сетки, расположенные со стороны выхлопных отверстий, имеют более крупные ячейки и выполнены иэ жаростойкого металла, а более удаленные сетки имеют меньшие размеры ячеек и выпол- . 3 83 и перекрывающей все выхлопные отверстия, имеющиеся в корпусе камеры Г 21.Однако в этой камере деионизирующее действие сетки пламегасителя недостаточно, поэтому ионизированная зона выхлопа, в которой нельзя размещать токоведущие или заземленные части, велика. Кроме того, одновременное соприкосновение с единой сеткой пламегасителя ионизированных газов, истекающих через наиболее уда-. ленные друг от друга выхлопные отверстия и обладающих остаточной проводимостью, неизбежно ведет к возникновению дуговых замыканий на сетку и к термическому разрушению ее в местах этих замыканий.Целью изобретения является интенсификация процесса деионизации высоконагретых газов, образовавшихся при гашении дуги, и уменьшении ионизированной зоны выхлопа при минимальных размерах пламегасителя.Это достигается тем, что дугогасительная камера, содержащая корпус с отверстиями для выхлопа ионизированУных газов, контакты, дугогасительные рога, один из которых изолирован от токоведущих частей, и сетчатый пл, егаситель, снабжена делителем напряжения на резисторах, пламегаситель .выполнен в виде отдельных изолированных друг от друга секций из одной или нескольких гальванически соединенных металлических сеток, при этом секции расположены каждая над своим выхлопным отверстием, делитель напряжения включен между дугогасительными рогами, а каждая из точек соединения резисторов упомянутого делителя подсоединена к каждой секции пламегасителя, причем потенциал каждой секции является отличным от потенциалов соседних секций и отрицательным для той области обладающих остаточной проводимостью ионизированных газов, которая соприкасается с сетками данной секции. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 иены из металла с большой теплопроводимостью.На фиг.1 показана конструкция дугогасительной камеры выключающего аппарата, продольный разрез, при этом сетка левой секции пламегасителя снята; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг.З - схема работы пламегасителя дугогасительной камеры.Дугогасительная камера содержит корпус 1, выполненный из дугостойкого изоляционного материала, в углуб лениях 2 которого над наружными срезами выхлопных отверстий 3 расположены отдельные секции пламегасителя, состоящие из сеток 4, выполненных из жаростойкого металла и имеющих более крупные ячейки, и из гальванически соединенных с ними сеток 5, имеющих меньшие размеры ячейки и изготовленных из металла с большой теплопроводностью, Секции пламегасителя изо-, лированы друг от друга и подключены к делителю 6 напряжения. При этом" делитель 6 включен между изолированным от токоведущих частей рогом 7, расположенным у контакта 8, и рогом 9, гальванически соединенным с контах= том О.Работает дугогасительная камера следующим образом;При гашении электрической дуги внутри корпуса 1 возникает избыточное давление и оставшиеся после погасания дуги высоконагретые ионизированные газы выбрасываются из корпуса 1 через отверстия 3 (как это условно показано стрелками на фиг.З) и проходят последовательно через сетки 4 и 5 секций пламегасетеля. Благодаря остаточной проводимости газов, между рогами 7 и 9 сохраняется напряжение, которое оказывается одновременно приложенным к объему газа внутри корпуса 1 и к делителю 6, расположенному снаружи. Если. выбрать величины элементов делителя, например резисторов, так, чтобы электрический потенциал, подаваемый на сетки 4 и 5 и являющийся различным для каждой секции пламегасителя, был бы отрицательным по отношению к той области ионизированных газов, которая соприкасается с сетками данной секции, происходит следующее. При выбросе ионизированных газов в область электрического поля отрицательно заряженных сеток 4 и 5 положительно заряженные ионы притя836691иэ металлической проволоки, материалкоторой обладает большой теплопроводностью (например из латуни).Размещение сеток отдельных секцийв углублениях 2 корпуса 1 и на такомрасстоянии от наружного среза выхлопных отверстий, которое достаточно длярастекания струи ионизированного га"эа вдоль всей поверхности ближайшейк отверстию сетки, а также таким образом, чтобы центры симметрии сетоки углублениИ находились на продолжениипродольных осей соответствующих выхлопных отверстий секций пламегаси"теля, позволяет более равномерно распределить термические нагрузки насетки, лучше использовать их охлаждающие поверхности.Для каждого конкретного исполнениядугогасительной камеры экспериментально могут быть установлены оптимальные размеры ячеек сетки, расстояние между сетками в секции, а такжевеличины отрицательных потенциалов,подаваемых на них, которые обеспечи-.вают наиболее полну 1 о деионизацию,Изоляция хотя бы одного из размещенных внутри корпуса камеры дополнительных электродов, к которым можетбыть подключен делитель напряжения,например одного из дугогасительныхрогов, необходима для того, чтобыисключить передачу напряжения к потребителю через делитель после размыкания контактов аппарата и завершенияпроцесса деионизации газов в камере.Описанная дугогасительная камераможет применяться в коммутационныхконтактных аппаратах управления (например в контакторах), а также в аппаратах распределителя и за 1 циты (например в выключателях) в тех случаях,когда большиЕ коммутационные нагрузки камеры требуют выполнения выхлопных отверстий в ее корпусе и когдапо условиям эксплуатации аппарата необходимо резко снизить ионизированную зону выхлопа. При таком конструктивном исполнении камеры понижениеатмосферного давления (например приразмещении аппарата в высокогорномрайоне) мало влияет на границы ионизированной зоны выхлопа. 55 формула изобретения гиваются к поверхности сетки, образуя пространственный заряд, который экранирует сетку. Электроны (несущие отрицательный заряд) отбрасываются от сетки, сталкиваются с вновь поступающими ионами и нейтрализуются, Кроме того происходит интенсивный теплообмен высоконагретых газов с развитой холодной поверхностью металлических сеток 4 и 5. В результате значитель ного понижения температуры газон имеет место объемная рекомбинация электронов и ионов в нейтральные атомы и молекулы. Все это приводит к тому, что сквозь секции пламегасителя про ходит газ, обладающий уже высоким электрическим сопротивлением и не способный вызнать внешние дуговые замыкания.В аппаратах переменного тока, а 20 также в тех случаях, когда нежелательно соблюдение полярности при подключении аппарата к цепи постоянного тока, делитель 6 напряжения должен быть выполнен симметричным относитель1но точек подключения, например, к рогам 7 и 9.Выполнение пламегасителя секционированным в виде отдельно расположенных у каждого выхлопного отверстия 30 металлических сеток, изолированных от сеток соседних секций, позволяет не только подать на них различный потенциал и, следовательно, создать оптимальные условиядеионизацин, но 35 и устранить возможность возникновения дуговых замыканий на сетку, часто наблюдаемых в пламегасителе, где все отверстия для выхлопа газов из ка 5меры перекрыты единой металлической 40 сеткой. Металлические сетки отдельных секций пламегасителя в зависимости от требуемой секции леионизации газов и45 допустимых размеров ионизированной зоны выхлопа могут быть выполнены одинарными, сдвоенными ( как показано на фиг.1,2 и 3), строенными и т.д. Однако при этом следует иметь в виду, что для снижения газодинамического сопротивления сеток и повышения их теплостойкости первые на пути истечения газов сетки целесообразно выполнять с более крупной ячейкой и из проволоки, изготовленной из жаростойкой стали (например марки 12 х 18 Н 10 Т). Последующие сетки могутиметь меньшие размеры ячейки и выполнены 1. Дугогасительная камера, содержащая корпус с отверстиями для вы836691 хлопа ионизированных газов, контакты, дугогасительные рога, один изкоторых изолирован от токоведушихчастей, и сетчатый пламегаситель,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью интенсификации процесса деиониэации высоконагретых газов, обоаэовавшихся при гашении дуги, и уменьшения ионизированной зоны выхлопапри минимальных размерах пламегасителя, она снабжена делителем напряжения на резисторах, пламегасительвыполнен в виде отдельных изолированных друг от друга секций из однойили нескольких гальванически соединенных металлических сеток, при этомсекции расположены каждая над своимвыхлопным отверстием, делитель напряжения включен между дугогасительными рогами, а каждая из точек соединения резисторов упомянутого делителя подсоединена к каждой секциипламегасителя, причем потенциал каждой секции. является отличным от потенциалов соседних секций и отрица-,8тельным для той области обладающихостаточной проводимостью ионизированных газов, которая соприкасаетсяс сетками данной секции.2. Камера по п.1, о т л и ч а -ю щ а я с я тем, что в корпусе выполнены углубления, сетки отдельныхсекций расположены в углубленияхкорпуса, а сетки, углубления и выО хлопные отверстия имеют общую центральную ось симметрии,3. Камера по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что сетки, расположенные со стороны выхлопных отверстий,15 имеют более крупные ячейки и выполнены из жаростойкого материала, а болееудаленные сетки имеют меньшие размерыячеек и выполнены из металла с боль-,шой теплопроводностью,26 Источники информациипринятые во внимание при зкспертизе1. Патент Франции У 2026965,кл. Н 01 Н 73/00, 1969.2. Патент США У 3997746,25 кл, Н 01 Н 9/30, 1976.1836691 Фиг 4 Ы Р Составител Техред Е,Г агребельная ец дак 24/40 одпис комитета СС ий и открыт ушская наб.4/ лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Тираж 78 ИИПИ Государственного по делам изобрете 3035, Москва, Ж., Р