Устройство для гашения магнитного поля

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 05,М 1.1965 ( 1016533/24-7) Кл. 21 с, 35/06 21 с, 68/01 с присоединением заявкиКомитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Мииистрое СССРПриоритетОпубликовано 08.1.1968. Бюллетень7 Дата опубликования описания 18.1 Ч.1968 АвторыизобретенияЗаявитель В, А. Образцов, И. А. Хорев и В. И. Языков Ленинградский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханикиУСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ С увеличением мощности турбо- и гидрогенераторов потребовались автоматы гашения поля на номинальный ток до 6000 а, способные отключать цепи обмоток возбуждения при токах до 1200 а. В Советском Союзе выпускается автомат гашения поля АГП-ЗО, рассчитанный на номинальный ток 3000 а и позволяющий отключать цепи обмоток возбуждения до 6000 а.Предложено устройство для гашения магнитного поля, в конструкции которого имеются существенные отличия по сравнению с автоматами АГП-ЗО, что дает новому устройству ряд значительных преимуществ.У автоматов АГПподвижные главный и разрывные контакты установлены на одной общей траверсе и общий вес подвижных контактов и траверсы составляет 2,8 кг.В предлагаемом устройстве траверса подвижных разрывных контактов отделена от траверсы подвижных главных контактов, вес траверсы с подвижными контактами составляет всего 1,3 кг, что позволяет более чем в два раза повысить скорость размыкания контактов без применения очень сильных возвратных пружин и уменьшить силу ударов траверсы об упор. В результате была достигнута такая же электрическая износоустойчивость разрывных контактов при токах до 2000 а, как у АГПпри 6000 а, и более чем в два раза повышена механическая износоустойчивость устройства. Кроме того, подвижная часть включающего устройства отделена от траверс подвижных контактов и после5 включения возвращается в исходное положение,Траверса подвижных главных контактовсвязана с подвижной частью привода посредством пружин, После включения главных кон 10 тактов подвижная часть включающего устройства возвращается в исходное положение ирастягивает эти пружины, что дополнительноувеличивает скорость размыкания главныхконтактов и уменьшает удар подвижных час 15 1 ей об упор. Применение подобных возвратных пружин не потребовало увеличения тяговых усилий выключающего устройства,Подвижные главные контакты, так же каки у автомата АГП-ЗО, выполнены в виде ро 20 лыков с серебряными ободками, но, если контакты АГПзамыкаются и размыкаютсяпрактически одновременно, то в описываемомустройстве каждая пара контактов замыкается и размыкается в определенной последова 25 тельности. Благодаря этому удалось сущесгвенно снизить электрический износ главныхконтактов при отключении токов до 12000 а идовести его до требований задания.Подвижные разрывные контакты выполнеЗО ны как и у автомата АГПв виде фигур 2109105 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 3ного мостика с выступами в средней части (сверху и снизу), которые могут поворачиваться в соответствующих гнездах обоймы и вкладыша и обеспечивают самоустановку контактов при включении и одновременность расхождения их при отключении. Однако в отличие от АГПвыступ на нижней части сделан в виде полуцилиндра, а не в виде полусферы, как у А 1 П. Такое выполнение позволило ограничить самоустановку контактов при включении плоскостью, проходящей через контакты, параллельной стенкам разрывной камеры, и избежать задевания контактов за стенки камеры и, следовательно, также повысило износоустойчивость контактов.Неподвижные главные конгакгы, так же как и у А 1 П-ЗО, представляют собой прямые квадратные шины с серебряными напайками в местах контактирования и с плоскими выводами, однако, в отличие от АГП-ЗО, каждый из контактов имеет по два вывода, расположенных с противоположных концов. Благодаря тому, что ток подводится к средней части контактов с двух сторон, удалось увеличить номинальный ток устройства в два раза практически без увеличения сечения главных неподвижных контактов,Все основные подвижные узлы и детали предлагаемого устройства перемещаются прямолинейно и с целью уменьшения трения и исключения возможности заеданий движутся на шариковых подшипниках качения,Траверсы главных и разрывных контактов запираются во включенном положении одним запирающим элементом, который при отключении устройства сперва освобождает траверсу главных контактов, а после того, как главные контакты разомкнутся, освобождает траверсу разрывных контактов. Такая конструкция запирающего устройства позволила решить вопрос о разделении траверс разрывных и главных подвижных контактов и увеличила надежность работы коммутационного узла устройства. Запирающий элемент выполнен на подшипниках качения,Проводники, соединяющие пластины дугогасительной решетки с шунтирующими решетку сопротивлениями, выведены через специальные отверстия в пластинах и в боковых прижимных изоляционных пластинах решетки. У АГПэти проводники выведены непосредственно от хвостовиков пластин решетки через щель в изоляционной прокладке, изолирующей пластины решетки от наружного магнитопровода. При коммутации токов около 6000 а в эту щель выбрасываются ионизированные газы. Применение нового способа вывода проводников в предлагаемом устройстве позволило сделать всю решетку полностью закрытой, что исключает выброс ионизированных газов за ее пределы.Катушки магнитного дутья разрывной камеры предлагаемого устройства, обеспечивающие схождение дуги с контактов, растягивание ее и вхождение в дугогасительную решетку, выполнены плоскими и расположены под верхней частью наружного магнитопровода. Замыкание магнитного потока осуществляется не через стальные сердечники как в АГП-ЗО, а через верхнюю часть наружного маги итопровода, Благодаря этому потоки рассеивания системы практически отсутствуют. Это позволило уменьшить индуктивность катушек при сохранении потока в рабочем зазоре и уменьшить вредное влияние насыщения сердечников при коммутации токов до 12000 а, повысить надежность работы устройства при коммутации как предельных, так и критических токов. Верхняя часть катушек второй ступени электромагнитного дутья экранирована дополнительным магнитопроводом, что исключило возможность торможения дуги в зоне решетки, где направление поля, создаваемого катушками второй ступени дутья, не совпадает с направлением радиального поля.При переходе дуги на рога одновременно с включением катушек второй ступени магнитного дутья в предлагаемом устройстве производится отключение катушек первой ступени дутья, что исключает возможность торможения дуги при переходе ее в область камеры, лежащую за пределами контура катушек первой ступени дутья.Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод о том, что предлагаемая конструкция устройства для гашения магнитного поля создает возможность надежной работы крупных электрических машин при новых более высоких параметрах возбуждения. На фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство во включенном положении, вид сбоку; на фиг. 2 - описываемое устрой. ство в отключенном положении, вид спереди; на фиг. 3 - главные неподвижные контакты; на фиг, 4 - траверса главных подвижных контактов в момент размыкания цепи главных неподвижных контактов; на фиг. 5 изображен мостик подвижного разрывного контакта в момент отхода от неподвижных разрывных контактов; на фиг. 6 - кольцевая дугогасительная решетка; на фиг. 7 - половина симметричной разрывной камеры; на фиг. 8 показаны электрические схемы главной цепи устройства для двух положений электрической дуги и на фиг. 9 - система магнитного дутья с указанием распределения магнитных потоков,На основании 1 коробчатого типа смонтированы все основные узлы устройства: неподвижные главные контакты 2, траверса 3 подвижных главных контактов, траверса 4 подвижных разрывных контактов, разрывная камера б, система магнитного дутья, кольцевая дугогасительная решетка 6, набор шунтирующих решетку сопротивлений 7, включающее устройство 8, запирающие элементы 9 и 10 и отключающее устройство 11, 210910Неподвижные главные контакты 2 выполнены в виде двух параллельных токопроводов, имеющих на концах башмаки для подсоединения токоподводящих шин или кабелей.Траверса 3 несет подвижные главные контакты 12 - двенадцать медных роликов с кольцевыми серебряными напайками. По бокам траверса имеет направляющие для сочленения с плоскими шариковыми подшипниками 13 качения. Нажатие на роликовые контакты передается от нажимных пружин 14 через систему рычагов 15. Роликовые контакты расположены на разных уровнях, средние выше, а крайние ниже, что достигается благодаря применению упорной оси 1 б с переменным диаметром, жестко связанной с траверсой 4 и с якорем 17 включающего устройства. Опорная площадка траверсы 3, под которую при включении устройства подходят верхние подшипники запирающего элемента 10, расположена под некоторым углом к плоскости его движения.Траверса 4 представляет собой цилиндр, на верхнем конце которого закреплен стакан 18 с разрывными контактами 19, выполненными в виде фигурного мостика (фиг. 5), снабженного в середине выступами полусферической формы сверху и полуцилиндрической снизу. Нажатие на разрывные контакты осуществляется с помощью нажимной пружины 20 через специальный колпачек 21, с полуцилиндрической выборкой. Траверса 4 имеет по бокам направляющие для сочленения с плоскими шариковыми подшипниками 13 качения. На траверсе укреплен шариковый подшипник 22 для установки ее на запирающий элемент 10.Разрывная камера 5 состоит из двух симметричных частей. В фигурные пазы камеры вкладываются фигурные рога 23 и неподвижные разрывные контакты 24. В зоне разрывных,контактов укреплены вкладыши 25 (фиг, 7) из дугостойкого материала, защищающие поверхность камеры от металлизации при отключении.Система магнитного дутья (фиг. 9) устройства включает катушки 2 б первой и катушки 27 второй ступеней дутья, катушки 28 (фиг. 6) кольцевой дугогасительной решетки и магнитопроводов 29 - 33. Катушки 2 б и 27 расположены под верхним магнитопроводом 29, экранирующим верхнюю часть их витков.Кольцевая дугогасительная ретпетка (фиг. 6) состоит из набора медных пластин 34, отделенных друг от друга фибровыми кольцевыми прокладками 35. Медные пластины 34 набраны на изолированном внутреннем магнитопроводе 33. По краям решетки установлены катушки магнитного дутья 28, создающие радиальное поле, Пластины решетки изолированы от наружного магнитопровода кожухом 3 б из винипласта. Вырезы в пластинах направлены по касательной к кольцевому зазору. Проводники 37 от пластин дугогасительной решетки выведены к шунти 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 рующим сопротивлениям специальным термостойким проводом через отверстия в пластинах 34 и в боковых нажимных изоляционных пластинах 38, с помощью которых осуществлена стяжка решетки. Шунтирующие решетку сопротивления 7 представляют собой фарфоровые цилиндры с намоткой из константановой проволоки разных сечений,Включающее устройство 8 содержит якорь 17 с шарнирно закрепленным на нем рычагом 39, сердечник 40 и включающую катушку 41, Якорь по бокам имеет направляющие для сочленения с плоскими шариковыми подшипниками 13, Якорь включающего устройства не имеет жесткой связи с траверсами подвижных главных и разрывных контактов.Запирающий элемент 9 выполнен в виде фигурной пластины, одной стороной опирающейся на шариковые подшипники сверху и снизу. Центры осей верхних подшипников расположены на разных расстояниях от линии, соединяющей центры осей нижних подшипнико,в,Отключающее устройство соленоидного типа содержит отключающую катушку 42, наружный магнитопровод со стопом 43 и якоря 44 с бойком,Включение предлагаемого устройства осуществляется подачей напряжения на катушку 41, якорь 17 притягивается к сердечнику 40 и перемещает своими упорами траверсу 3 подвижных главных контактов в сторону неподвижных контактов 2, а рычагом 39 - траверсу 4 подвижных разрывных контактов. Сначала включаются разрывные контакты 19, замыкающие цепь разрывных контактов, а затем главные контакты 12, закатывающие. ся между неподвижными главными контактами 2. Обе траверсы удерживаются во вклю ценном положении с помощью одного и того же запирающего элемента 10, который под катывается под наклонную площадку травер сы 3 и под подшипник 22 на траверсе 4 и удерживается во включенном положении запирающим элементом 9. После снятия напряжения катушки 41 якорь 17 включающего устройства с рычагом 39 отпадает в исходное положение. При включении и отключении все основные узлы устройства - траверса 3, траверса 4, якорь 17, запирающий элемент 9, запирающий элемент 10 движутся прямолинейно на шарикоподшипниках или плоских подшипниках качения с шариками.Отключение устройства производится подачей напряжения на отключающую катушку 42, якорь 44 отключающего устройства, притягиваясь к стопу 43, ударяет своим бойком по запирающему элементу 9. Элемент 9 освобождает запирающий элемент 10, который под действием горизонтальной составляющей силы давления на него со стороны траверсы 3 выкатывается сначала из-под траверсы подвижных главных контактов 3, а затем из-под подшипника 22, укрепленного на траверсе 4 подвижных разрывных контактов.В результате траверса 8 начинает двигаться раньше траверсы 4, обеспечивая тем самым перекрытие при размыкании контактов.Электрическая дуга, возникшая на разрывных контактах под действием магнитного поля катушек 2 б первой ступени магнитного дутья, переходит на рога 23 и включает цепь катушек 27 второй ступени магнитного дутья. Под действием магнитного поля катушек 27 второй ступени магнитного дутья электрическая дуга движется по рогам 23 разрывной камеры Б и проникает в кольцевую дугогасительную решетку б, включая катушки 28. Под действием созданного катушками 28 радиального магнитного поля электрическая дуга приходит в быстрое вращательное движение и при подходе тока к нулю поочередно гаснет сначала в секциях, шунтируемых сопротивлениями, а затем в нешунтированных секциях дугогасительной решетки,Предмет изобретения1. Устройство для гашения магнитного поля крупных электрических машин, содержащее контактную систему с подпружиненными контактными мостиками, дугогасительную систему с катушками магнитного дутья и кольцевой решеткой и привод с защелкой, отличающееся тем, что, с целью повышения номинального тока, отключающей способности, электрической и механической износоустойчивости, траверсы, несущие подвижные главные и разрывные контакты, разделены, отделены 5 от подвижных частей включающего устройства привода и снабжены общим запирающим элементом, а катушки магнитного дутья дугогасительной системы расположены между крышкой камеры и верхней частью магнито провода, катушка второй ступени экранирована дополнительным магнитопроводом.2. Устройство по и, 1, отличающееся тем,что, неподвижные главные контакты контактной системы выполнены с подводом тока с 15 двух сторон к месту контактирования, а параллельно включенные подвижные главные контакты выполнены так, что размыкаются разновременно.3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, 20 что запирающий элемент защелки выполненна подшипниках качения.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что контактный мостик в месте сопряжения с колпачком пружины имеет полуцилиндриче скую поверхность, а в месте сопряжения страверсой - ,полусферическую.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что отверстия дугогасительной решетки расположены на боковых пластинах дугогаси тельной решетки.Заказ 677/1 Тираж о 30 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, пр. Серова, д. 4 Типография, пр, Сапунова, 2