Электромагнитный выключатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 1)983793(22) Заявлено 29.12 ВО (21)3241034/24-07с присоединением заявки М -(23) Приоритет -Опубликовано 2 М 282. Бюллетень Йо 47Дата опубликования описания 23,1232 И) М. Кп.з Н 01 Н 33/18 Государственный домитет СССР по делам изобретений и открытий1331 УДК 621, 316. . 542 (088. 8) УРанн, Лолев, .И. МаЕаенКС" и Г,С. Горбачев Научно-исследовательский центр по испытаниювысоковольтной аппаратуры щ" щ,мю(54) ЭЛЕКТРОЮГНИТНЫЙ ВЫКЛЮЧЛТЕЛЬ Изобретение относится к выключателям высокого напряжения.Известен выключатель, имеющий один электромагнит с сердечником в виде замкнутого прямоугольного магнитопровода и две катушки, установленные на противоположных участках магнитопровода н соединенные между собой одними выводами последовательно, второй вывод одной катушки электрически связан с неподвижным контактом, а второй вывод другой катушки присоединен к рогу камеры, установленному в районе расположения неподвижного контакта (переднему рогу) (1 1.Электромагнит вводится в работу через дугу тока короткого замыкания после погасання вспомогательной дуги между неподвижным дугогасительным контактом и передним рогом, Для гашения вспомогательной дуги применяется устройство для гашения вспомогательной дуги в аиде решетки из дугостойких изоляционных пластин, расположенное между основанием передне го рога и неподвижным дугогасительным контактом.В этом выключателе индукция поперечного магнитного поля в средней части камеры примерно на 10 меньше индукции в районе установки рогов камеры.Недостатком данного выключателяявляется то, что замкнутый магнитопровод расположен вблизи частей выключателя, находящихся при отключенном выключателе под разными потенциалами, а катушки электромагнитаимеют постоянную электрическую связьс неподвижным контактом выключателя,Поэтому для того, чтобы исключитьперекрытия с частей выключателя, на-,ходящихся под напряжением, на катушки и магнитопровод, изоляция соответствующих деталей выключателя должна быть существенно усилена.Кроме того, электромагнит выключателя может ввестись в работу до.момента достижения другой заднегорога, соединенного с подвижным контактом. ,В, этом случае дуга затягивается в камеру неравномерно.Недостатком выключателя являетсятакже то, что вспомогательная дугав этом выключателе горит между неподвижным дугогасительным контактоми передним рогом, т.е. вблизи эоныразжкания дугогасительных контактов.Поэтому продукты горения вспомога- ЗО тельной дуги поступают в зону разьы 983793кания контактов и снижают электрическую прочность межконтактного промежутка.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых рога, два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных ро, гов Г 2 3.Электромагнит в этом выключателе вводится в работу через дугу тока короткого замыкания основную дугу после погасания между центральными рогами вспомогательной дуги, которая в конечной стадии своего горения 20 разбивается на две последовательные части, горящие между центральными рогами и защитным экраном, установленным наярме сердечника электромагнита. После погасания вспомога тельной дуги основная дуга разбивается на две последовательные части, которые под действием поперечного магнитного поля, создаваемого элект-. ромагнитом, перемещаются по боковым 30 рогам, электрически связанным с выводами выключателя, и центральным рогам в керамические пакеты дугогасительной камеры.Для гашения вспомогательной дуги 35 в выключателе используется узел, состоящий из стальных пластин с 6-образными щелями, разделенных изоляционными перегородками, которые расположены между центральными рогами и ярмом сердечника электромагнита. Продукты горения вспомогательной дуги отводятся вверх, в окружающий воз.- дух, через два канала, образуете катушками электромагнита, центральными рогами и ярмом электромагнита,Катушки электромагнита выключателя не имеют постоянной электрической связи с выводами выключателя, а сердечник. электромагнита удален . от заземления частей и частей выключателя, находящихся под напряжением, Это значительно уменьшает вероятность перекрытия дугогасительной камеры через сердечник электромагнита.Зона горения вспомогательной дуги 55 удалена от зоны размякания контактов. Благодаря этому в определенной степени снижается воздействие продуктов горения вспомогательной дуги на электрическую прочность межконтактного щ промежутка по сравнению с указанны,ми техническими решениями.Выключатель с электромагнитом с йобразным сердечником имеет следующие недостатки: 65 отражение продуктов горения вспомогательной дуги от ярма сердечника вниз, в сторону зоны размыкания кон- тактов, не исключает полностью возможность воздействия продуктов горе- . ния вспомогательной дуги на электрическую прочность межконтактного промежуткаркатушки электромагнита расположены вблизи зоны горения дуги. Поэтому возможно их повреждение электрической дугой в случае нарушения дугостойкой изоляции катушек;индукция поперечного магнитного поля неравномерно распределена вдоль длины дугогасительной камеры: величина индукции в районе боковых рогов примерно на 20 меньше величины индукции в районе центральных рогов;центральные рога устанавливаются в дугогасительной камере в строго определенном месте, зависящем от расположения ярма сердечника электромагнита. Это затрудняет обеспечение оптимального момента ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя.Недостаток выключателя заключается также в том что электромагнит его жестко закреплен на дугогасительной камере и является неотъемлемой ее частью, что значительно увеличивает вес камеры и затрудняет установку и сьем камеры с выключателя.Целью изобретения является получение равномерного распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль длины дугогасительной камеры, повышение эффективности гашения дуги и увеличение надежности работы выключателя.Иоставленная цель достигается тем, что в выключателесодержащем привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета из дугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых и два центральных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним. выводом с одним из центральных рогов, сердечник электромагнита выпоЛнен в виде двух П-образных магнитопроводов, концы кото. рых соединены между собой, внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральные рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, а их средние части изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов, при этом средняя часть одного рога, смещенного в сторону контактов, изогнута в плоскости движения контактов навстречу средней части другого рога.Электромагнит данного выключателя .5 вводится в работу после достижения дугой центральных рогов. Навивка витков катушек электромагнита выполнена таким образом, чтобы магнитные потоки, создаваемые отдельными катушхами вцеках магнитопроводов, были направлены навстречу друг другу, а взаимодействие суммарного магнитного поля в воздушном зазоре между щеками магнитопроводов, в котором устанавливается дугогасительная камера, с током дуги обеспечивало бы перемещение дуги по рогам дугогасительной камеры вверх.Наличие небольшого магнитного сопротивления между концами магнитопроводов электромагнита и соединение концов магнитопроводов внахлест способствует увеличению суммарного магнитного потока от обеих катушек в средней части воздушного зазора при некотором уменьшении магнитного потока в районе расположения катушек электромагнита. Благодаря этому индукция поперечного магнитного поля равномерно распределяется по длине дугогаси тельной камерычто обеспечивает равномерное затягивание дуги в камеру. Электромагнит выключателя вводится в работу после перемещения дуги на боковые и центральные рога, причем 35 центральные рога дуга достигает позже, чем боковые. Это исключает неравномерность затягивания дуги в дугогасительную камеру из-за неодновременности достижения дугой боковых рогов. Вспомогательная дуга горит между центральными рогами, а продукты ее горения между изоляционными пластинами выводятся вверх, в окружающий воздух, и не оказывают влияние 45 на электрическую прочность межконтактного промежутка.На Фиг. 1 изображена принципиальная конструкция выключателя; на фиг. 2 - магнитная система; на Фиг. За,б - конструкция центральных рогов, в двух проекциях; на фиг. 4- разрез В-В на Фиг. Зб; на Фиг. 5- разрез А-Л на Фиг. За; на фиг. б схема процесса отключения тока КЗ,Выключатель содержит (Фиг, 1) главные 1 и дугогасительные 2 контакты, электромагнит с двумя П-образными магнитопроводами 3 и 4, основную дугогасительную камеру 5, содержащую два пакета б из керамических пластин 60 с Л-образными щелями, два боковых рога 7 и 8, соединенных с выводами 9 и 10 выключателя, изоляционные пластины 11 с двумя центральными рогами 12 и 13. Магнитопровод 3 электромаг нита крепится к изоляционной плите.14, которая, в свою очередь, крепится к раме выключателя 15. С помощью двух изоляционных планок 16 (фиг, 2) магнитопровода 3 и 4 жестко соединены друг с другом. Между концами магнитопроводов имеется изоляционная прокладка 17. На планках 16 укрепляются провода 18 - 20, соединяющие катушки 21 и 22 электромагнита между собой и с центральными рогами 12 и 13 (Фиг,1).На внутренних поверхностях каждой из пластин 11 имеется ребро 23 в форме усеченного по диагональной нлоскос" ти параллелепипеда (Фиг. 3). Два ребра 23 образуют цель, сужающую кверху.Центральные рога 12 и 13 выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхности изоляционных пластин 11. Средние части центральных рогов изогнуты в зигзаг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов 1 и 2, Средняя часть центрального рога 13 изогнута в плоскости движения контактов 1 и 2 навстречу средней части центрального рога 12 и смещена в сторону контактов 1 и 2.Такая форма центральных рогов способствует более быстрому затягиванию основной дуги в керамические пакеты дугогасительной камеры на необходимую для ее надежного гашения высоту и позволяет уменьшить расстояние ежду изоляционными пластинами 11ри обеспечении достаточной для гаения длины вспомогательной дуги. На концах внутренних ветвей центральных рогов укреплены гибкие связи 24, которые соединяются с проводами 18 и 19, идущими от катушек электромагнита.Место установки центральных рогов определяется наиболее оптимальным моментом ввода в работу электромагнита при данной мощности отключения выключателя. В зависимости от мощности отключения центральные рога могут быть сдвинуты относительно середины дугогасительной камеры в сторону переднего или заднего бокового рога, приподняты или опущены относительно нижних торцов пакетов из керамических пластин.Выключатель работает следующим образом.При расхождении дугогасительных ,контактов 2 электрическая дуга, растягиваясь под действием тепловых конвекционных потоков и электроди-. намических сил, достигает сначала боковых 7 и 8, а затем центральных 12 и 13 рогов дугогасительной камеры 5. Между центральными рогами загорается вспомогательная дуга, шунтирующая катушки электромагнита. Вспомогательная дуга быстро перемещается по внутренним ветвям центральных ро 983793гов, поворачивается на 90 , удлиняется и гаснет.Продукты горения вспомогательной дуги выбрасываются вверх в окружающий воздух, не оказывая влияния на электрическую прочность межконтакт- ,5 ного промежутка. После этого основная дуга разбивается на два участка, горящие между боковыми 7, 8 и центральными 12,13 рогами и весь ток короткого заьнкания проходит через катушки 21 и 22 электромагнита, создавая интенсивное магнитное поле, равномерно распределенное по длине дугогасительной камеры. Дуга под действием этого поля перемещается по бо ковым и центральным рогам вверх, в щели керамических пластин камеры. Там она удлиняется, охлаждается и гаснет в ближайший нуль тока.Соединение катушек электромагнита с центральными рогами, расположенными в средней части дугогасительной камеры и удаленными от частей выключателя, находящихся под напряжением, позволяет выполнить, изоляцию катушек по отношению к этим частям выключателя на напряжение, меньше напряжения, выдерживаемого выключателем.Йаличие изоляционной перегородки между концами магнитопроводов снижа ет напряжение между частями выключателя, находящимися под напряжением, и магнитопроводами. Это позволяет облегчить изоляцию магнитопроводов по отношению к этим частям, препятствующую возникновению перекрытий дугогасительной камеры через магнитопроводы электромагнита.Повышение эффективности гашения дуги обеспечивается за счет равномерности распределения индукции по перечного магнитного поля вдоль длины камеры и исключения влияния на электрическую прочность межконтактного промежутка продуктов горениявспомогательной дуги. Формула изобретенияЭлектромагнитный выключатель, содержащий привод, главные и дугогасительные контакты, дугогасительную камеру, имеющую два пакета издугостойких изоляционных пластин со щелями, два боковых рога, два центрапьных рога, закрепленных на изоляционных пластинах, электромагнит с двумя катушками, каждая из которых соединена одним выводом с одним из центральных рогов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения равномерного распределения индукции поперечного магнитного поля вдоль длины дугогасительной камеры, повышения эффективности гашения дуги и увеличения надежности работы выключателя, сердечник электромагнита выполнен в виде двух П-образных магнитопроводов, концы которых соединены между собой внахлест через изоляционную перегородку, при этом сечение концов магнитопроводов в два раза меньше, чем сечение остальных их участков, катушки другими выводами соединены встречно-последовательно, центральные рога выполнены в виде изогнутых полос, прямолинейные ветви которых расположены на внешней и внутренней поверхностях изоляционных пластин, а их средние части изогнуты в зиг" заг в противоположные стороны в плоскостях, перпендикулярных плоскости движения контактов, при этом средняя часть одного рога смещенного в сторону контактов, изогнута в плоскости движения контактов навстречу средней части другого рога.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 2831946,кл, Н 01 Н 33/18, 1958,2. Патент США Р 2821606,кл. 200-147, 1958 (прототип),.б Составитель Н. Глеклередактор аг, Шандор ТезредО. Неце Корректор О. Бил край 761осударетвенного аи изобретений и ИОсква, Ж, Ра Заказ 9937/бЗ Т ПодписноеВЯИИПИ Г ксэйтета СССРпо дел открытий113035, уыская наб., д. 4/ жгород, ул Филиал ППП "Патентф ная