Выключатель

А 1 5 191 3/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) ВЪ КЛЮЧ АТЕЛ Ь(57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к выключателям для импульсных энергосистем термоядерных установок, Цель изобретения - повы. шение быстродействия, увеличение допустимых величин ком мутируем ы х токов, надежности и ресурса, а также снижение комму.. тационных потерь. В выключатель введены дополнительный замыкаюгций контакт 7 и два вспомогательных дугогасящих контакта 12, 13, которые установлены в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуют кольцеобразный канал, который соединяет полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3, при этом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра 14. В стенке вспомогательного цилиндра установлены верхний 15 и нижний 16 вспо. могательные шунтирующие контакты. Главные контакты-внутренний 8 и наружный 9- выполнены в виде тарельчатьх пружин, а в замыкающем поршневом контакте 4 выполнена цилиндрическая полость 32. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.40 45 50 Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для коммутации сильноточных и высоковольтных электрических цепей, например, в импульсных энергосистемах термоядерных установок.Целью изобретения является повышение быстродействия, увеличение допустимых величин коммутируемых токов, надежности и ресурса, а также снижение коммутационных потерь в выключателе.На фиг. 1 представлен выключатель с замкнутыми контактами; на фиг. 2 - то же с .разомкнутыми контактами; на фиг. 3 - изображены внутренний и наружный главные контакты описываемого выключателя; на фиг. 4 - верхний вспомогательный дугогасяший контакт (вид по стрелке А на фиг. 2); на фиг. 5 - нижний вспомогательный дугогасяший контакт (вид по стрелке Б на фиг. 2); на фиг. 6 - сечения В-В и Г-Г на фиг. 1.Выключатель содержит корпусиз изоляционного материала, поршневой привод 2, дугогасительную камеру 3, представляющую собой полость в корпусе 1, замыкающий поршневой контакт 4 с ламелями 5, основной, поршень 6, на котором жестко закреплен дополнительный замыкающий контакт 7, внутренний 8 и наружный 9 главные контакты ламельного типа с т ковводами 10 и 11, верхний 12 и нижнийвспомогательные дугогасяшие контакты, жестко установленные в стенке вспомогательного цилиндра 14 и образуюшие кольцеобразный канал, осушествляюшия соединение полости вспомогательного цилиндра 14 с дугогасительной камерой 3. В стенке вспомогательного цилиндра также жестко установлены верхний 15 и нижний 16 вспомогательные шунтируюшие контакты. При этом вспомогательный шунтируюший контакт 15 установлен над кольцеобразным каналом, а нижний контакт 16 - под кольцеобразным каналом,Нижние вспомогательные дугогасяший 13 и шунтирующий 16 контакты имеют токо- вводы 17, которые соединяются, например, коаксиальными кабелями с токовводами 11, жестко соединенными с наружным главным контактом 9, Верхние вспомогательные дугогасящий 12 и шунтируюший 15 контакты имеют токовводы 1 О, в свою очередь жестко соединенные с внутренним главным контактом 8. Основной поршень 6 установлен в основном цилийдре 18 и соединен со штоком 19 имеюшим канавку 20 для управляемых фиксаторов 21. Замыкающий поршневой контакт 4 установлен в вспомогательном цилиндре 14 и соединен с возвратной пружиной 22. Поршневой привод 2, дугогасительная камера 3, основной 18 и вспомогательный 14 цилиндры соосны и их полос 5 О 5 20 25 30 35 ти заполнены электропрочной жидкостью, Корпус 1 с торцов закрыт фланцами 23 и 24, Между фланцем 23 и дополнительным замыкаюгцим контактом 7 размешены пружины 25. Верхние 15 и нижние б вспомо. гательные контакты прижимаются к ламелям 5 замыкавшего поршневого контакта 4 пружинами 26. В стенке вспомогательного цилиндра 14 размещены управляемые фиксаторы 27, удерживающие замыкающий поршневой контакт 4 в разомкнутом положении.Для заполнения внутренней полости выключателя электропрочной жидкостью служит клапан 28, а для стравливания избы. точного давления - клапан 29. Оба клапана расположены на фланце 23, В корпусе 1 имеются отверстия 30, посредством которых сообщаются полости основного цилиндра 8 и дугогасительной камеры 3, В замыкаюшем поршневом контакте 4 сделано отверстие 31 и цилиндрическая полость 32, посредством которых сообщаются полости 33 поршневого привода 2 и полбсть 34 вспомогательного цилиндра 14. Цилиндрическая полость 32 сделана также для облегчения замыкаюшего поршневого контакта 4.В включенном положении внутренний 8 и наружный 9 главные контакты замкнуты посредством дополнительного замыкаюшего контакта 7, а вспомогательные дугогасяшие верхний 12, нижний 13 и шунтируюшие верхний 15, нижний 16 контакты замкнуты посредством замыкаюшего поршневого контакта 4, Величины электрических сопротивлений контактов выключателя удовлетворяют следуюшему соотношению 11, 13где К, - сопротивление главных контактов;1 - сопротивление вспомогательныхшунтируюших контактов;Вз - сопротивление вспомогательныхдугогасяших контактов.При срабатывании поршневого привода 2 на замыкающий поршневой контакт 4 начинает действовать давление столба диэлектрической жидкости в полостях 33 и 32.3 амыкаюши й порш невой контакт 4 приходит в движение и создает давление в жидкости, находящейся в полости 34 вспомогательного цилиндра 14, Основной поршень 6 вместе с жестко закрепленным на нем дополнительным замыкаюшим контактом 7 начинает ускоренно перемещаться в основном цилиндре 18. Размыкание главных контактов 8 и 9 происходит без образования дуги, так как они шунтированы вспомогательными дугогасяшими 12, 13 и шунтируюшими 15, 16 контактами, При движении основного поршня б вместе с жестко закрепленными на нем дополнительным замыкающим контактом 7 между контактом 7 и глав379)15ными контактами - внутренним 8 и наружным 9 образуются меж контактные промежутки Ь и 5 соответственно, причем 5+5= = 2 5 гле Ь,величина перемещения основного поршня. После удаления лополни. тельного замыкаюпего контакта 7 от главных контактов 8 и 9 на необходимое расстоя.цие управляемые фиксаторы 21 вхолят в канавку 20, выполненную в штоке 19, и удеркивают основной порнець 6 в крайнем верх. нем положении. В момент фиксации поршня 6 вместе с жестко закрепленным на нем до.полнительным контактом 7 разрываетсяцепь, состоящая из верхнего всгомогательного шунтируюиего контакта 15, ламелей 5 поршневого контакта 4, нижнего вспомогательного шунтируюшего контакта 16.Затем раэрываетея цепь, состоящая из верхнего вспомогательного дугогасяшего контакта 12, ламелей 5 поршневого контакта 4, нижнего лугогасящего контакта 13, Загораются дуги между кромками ламелей 5 поршневого контакта 4 и кромками нижнего вспомогательного дутогасящего контакта 13, на которые воздействует поток электропрочной жилкости, истекакщей из полости 33 через открыаюиийся кольиеоб. разный канал, образованный контактами 12 и 13, в лугогасительную камеру 3, Времягорения дуг между кромками ламелей 5 и контактом 13 не нревьшает времени прохождения нижнеи кром кои замыкакиисго поршневого контакта 4 промежутка между вспомогательными лугогасяшими контактами 12 и 13, который контакт 4 проходит уже набрав большую скорость 1. 100 м/с).Под действием потока электропрочной жидкости и электролинамических силпроис. ходит перемещение дуг но кольиеобразному каналу, образованному контактами 12 и 13, и их гашение в лугогасительной камере 3.После того, как полностью открывается кольцеобразный зазор между контактами 12 и 13, замыкаюиий поршневой контакт 4 и поршень поршневого привола 2 тормозятся, причем контакт 4 улерживается в ра. зомкнутом положении управляемыми фикса. торами 27. При срабатывании выключателя в полости основного цилиндра 18 образуется избыточное давление паров электро. прочной жидкости, когорое при достижении предельной величины стравливается в ма.гистраль через клапан 29, расположенныйна флание 23.В исходное положение элементы выключателя возвращаются следующим образом.Сначала снимают усилие переместившеепоршень поршневого привода 2 в крайнееверхнее положение, Под действием избыточного давления, величина которого вовнутреннем объеме выключателя контролируется клапаном 29, поршень привода 2 перемешается в крайнее нижнее положение. За 15 20 25 ЗО 35 40 45 тем полается команлз на упрзляемьи фик. саторы 21 и 27. Под лейстнием пружин 25 основной поршень 6 возвращается исходное положение. Зам ы как) ии й пори невой контакт 4 возвращается в исхолцое положе ние пол лействием возвратной пружины 22.Размещение на основном поршне дополнительного замыкаюиего контзктз таким образом, что его рабочая поверхность обращена к рабочим поверхностямненогп)имцых главных контактов, которые расположены кониентрично друг относительи) друга, обеспечивает рял преимуше(тв данногоь. ключателя по срзвненик с прототипом. Тзк в прототипе межконтзктный промежуток, образующийся при движении одного из гланых контактов, соответстуст величине еремепения основного порпня. В реп оженцом выключателе необхолимьй мсжконтактный промежуток образуется из суммы промежутков между ка жлым гз гл зни х контактов и Лополнительным замы;зощим контактом. Каждый из этих промежутко соответствует перемешнию осногого пори. ня, поэтому цеобхолимое лля рззмькзнии главных контзкто цеременени( очинного цорншя в Ланном выклк)чателе в лвз рззз меньив по сравненик) с прототипом. Кроме тоо, известно, что межконтзктный роме. жуток, разделенный цз лз посл(ловзтельных )омежутка, можетьл(Г)кзт Г)о.ьсеанряжецие, чем промежу)(к нразрыва. В лацном выклочатслесе токнод и соединении( с ними к)цт;кть к(ч к) .креп. лень в корпусе, что цозв)ляег ни:) нес по;п)ижных частей вьклочзт(ли, уьч личин за счет этого скорость лицкении осноного цо)ни Н 1)им)но в 1, ) рзз ) вн(ник) с)ототином, з такж( носить н;,) жносгь. Таким оГразом уленьненце нГходикого лля рз мыкация глзных к)нгзктон персмеш нии основного норпнялз рззз цри увелиенин скорости еп) движения )имер. но н 1,5 раза уменьшает реми разяканин г)зн,х контакта приблизительи) в 3 ра. за, что увеличивает быстролсйстисыклк)- чателя и уменЬшает п)терн егосшвогз. тельных контактах, обладающих л )ольцо большим сопротилснием. распиликение главных контактов кони(ггричго пру относите.но друга на рзлиусе, близком и ралиусу основного поршня, даст )змож ность увегнчить плональ их сечения, з значит и допустимую величину коммутируемых токов при одинаковых с прототи цом габаритах выклк)чателя и мощности его привода. В прочотипе главные контакты и закои поршневой контакт полвсргзютс эрозии пол действием дуги, что сиикает ресурс вы. ключателя. В данном выключателеелень две пары вспомогательных контактов шунтируюшие и дугогасяшие, что обеспечивает размыкание главных контактов без1375015 формула изобретения загорания дуги и вследствие этого увеличение ресурса выключателя. Шунтируюшие вспомогательнь 1 е контакты также не подвергаются воздействию дуги, так как в момент их размыкания замкнуты дугогасяшие вспомогательные контакты. Суммарное сопротивление вспомогательных контактов не изменяется от одного срабатывания вы. ключателя к другому, что уменьшает коммутационные потери и увеличивает ресурс выключателя. Контактные поверхности дугогасящих вспомогательных контактов и заМыкающего поршневого контакта практически не подвергаются воздействию дуги, так как разрыв контактов происходит по острой кромке, а замыкаюгций поршневой контакт полностью входит во вспомогательный цилиндр, поскольку высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра. По сравнению с прототипом скорость замыкающего порш невого контакта увеличена в 1,2 раза, в результате конструктивного выполнения, позволяющего уменьшить его вес.Все контакты и токовводы выключателя выполнены ламельными, что снижает коммутационные потери за счет уменьшения индуктивного сопротивления выключателя, Кроме того, ламельные контакты облегчают условия дугогашения и дают возможность повысить величину коммутируе,.х токов. 1. Выключатель, содержащий корпус, поршневой привод, дугогасительную камеру, замыкающий поршневой контакт, основной поршень и два главных контакта, каждый из которых снабжен токовводом, основной поршень установлен в основном цилиндре и соединен со штоком, снабженным фиксаторами, замыкающий поршневой контакт установлен во вспомогательном цилиндре и соединен с возвратной пружиной, поршневой привод, дугогасительная камера, основ 6ной и вспомогательный цилиндры соосны иих полости заполнены электропрочной жид.костью, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, увеличения до.пустимых величин коммутируемых токов,5 надежности и ресурса, а также снижениякоммутационных потерь, в выключатель введены дополнительный замыкающий контакти два снабженнык токовводами вспомогательных контакта для шунтирования глав 10 ных контактов, главные контакты расположены в основном цилиндре концентричнодруг относительно друга и жестко прикреплены к корпусу, дополнительный замыкающий контакт жестко закреплен на основномпоршне таким образом, что его рабочаяповерхность обращена к рабочим поверхностям главных контактов, а вспомогательные контакты жестко установлены в стенкевспомогательного цилиндра и образуюткольцеобразный канал, осуществляющий20 соединение полости вспомогательного цилиндра с дугогасительной камерой, приэтом высота замыкающего поршневого контакта не превышает высоты вспомогательного цилиндра.2. Выключатель по и, , отличающийсятем, что введена вторая пара вспомогательных контактов с токовводами для шунтирования главных контактов, при этом один изконтактов установлен над кольцеобразнымканалом, а второй - под кольцеобразным30 каналом в отверстиях, выполненных в стенке вспомогательного цилиндра.3. Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что главные контакты выполнены в виде тарельчатых пружин.4, Выключатель по пп. 1 - 3, отличаюЗ 5 щийся тем, что главные, вспомогательныедополнительный замыкающий и замыкающий поршневой контакты выполнены ламельными,5. Выключатель по пп, 1 - 4, отличаю 40 щийся тем, что в замыкающем поршневомконтакте выполнена цилиндрическая полость.1375015 дцР 4 арош тная, 4 Сост Редактор Н. Коган Техред Заказ 3438 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 13035, Москва, Ж -Производственно. полиграфическое павитель В И, Верег343 а СССР п 35, Рауш редпркят ПоповаКорректор М ШПодписноеделам изобретений и откая наб., д, 4/5е, г. Ужгород, ул. Проек