Высоковольтный вакуумный переключатель. Выключатель высоковольтный вакуумный

Высоковольтный вакуумный выключатель

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации силовых энергетических цепей переменного тока. Выключатель содержит дугогасительную камеру, установленную в вертикально расположенном изоляционном корпусе, состоящем из двух частей. Для охлаждения нагретых токоведущих деталей выключателя и предотвращения их перегрева воздух поступает через вентиляционное отверстие в полость нижней части корпуса и через окна в полость верхней части корпуса. Здесь к нему подмешивается холодильный воздух, поступающий через вентиляционное отверстие. Поднимаясь по кольцевому вентиляционному каналу, воздух охлаждает дугогасительную камеру и верхний вывод. Далее воздух через вентиляционные отверстия поступает в полость, образованную насадкой, охлаждая радиатор, и выходит из выключателя. Технический результат - повышение эффективности охлаждения и расширение диапазона применения выключателя на большие токи. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации силовых энергетических цепей переменного тока.

Известен высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий по меньшей мере одну вакуумную дугогасительную камеру с подвижными и неподвижными контактами, установленную в вертикально расположенном изоляционном корпусе, диэлектрическую тягу (RU 2144232 С1 от 1998.05.12, МПК Н 01 Н 33/66).

Недостатком данного устройства является низкое диэлектрическое сопротивление.

Известен высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий по меньшей мере одну дугогасительную камеру с подвижным и неподвижным контактами, установленную в вертикально расположенном изоляционном корпусе с ребрами на внешней поверхности, диэлектрическую тягу, рычаг общего вала выключателя (проспект ОАО “Ровенский завод высоковольтной аппаратуры”, Украина, г. Ровно, ул. Белая, 16, 2002 г.).

Недостатком этого устройства является недостаточно эффективное охлаждение токоведущих частей выключателя.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение охлаждения выключателя и за счет этого увеличение пропускной способности по току высоковольтного вакуумного выключателя. Кроме того, данное решение позволяет уменьшить изгибающие нагрузки на вакуумную камеру и тем самым повысить надежность ее работы.

Данная задача решается за счет того, что в верхних торцах обеих частей корпуса выполнены внутренние фланцы, на которых закреплены соответственно на верхнем верхний вывод и вакуумная дугогасительная камера, на нижнем - нижний вывод, кроме того, во внутренних фланцах выполнены центральные отверстия, а в верхнем фланце - дополнительно вентиляционные отверстия по периферии, причем площадь поверхности нижнего вывода, расположенная в проекции центрального отверстия нижнего внутреннего фланца, меньше, чем площадь этого отверстия, а внутренний диаметр верхней части изоляционного корпуса выполнен больше наружного диаметра дугогасительной камеры. У нижнего торца верхней части изоляционного корпуса в боковой ее поверхности выполнено вентиляционное отверстие. Радиатор охлаждения установлен у верхнего торца вакуумной дугогасительной камеры. Верхний оребренный участок радиатора расположен над дополнительными вентиляционными отверстиями. В верхней части изоляционного корпуса установлена насадка из изоляционного материала, в которой расположен радиатор охлаждения. На внутреннем фланце нижней части изоляционного корпуса выполнен радиальный паз, в котором установлен направляющий штифт, закрепленный на нижнем выводе. На внутреннем фланце нижней части изоляционного корпуса выполнен цилиндрический выступ, обращенный к нижнему торцу изоляционного корпуса. Шток подвижного контакта и изоляционная тяга связаны с помощью шарнира с возможностью качания изоляционной тяги на оси шарнира. В нижнем выводе выполнено отверстие, в котором расположена конусная втулка, а в ней, в свою очередь, установлена распорная втулка, причем конусная втулка соединена гибкой токопроводящей связью с втулкой, закрепленной на штоке подвижного контакта.

Расположенный вертикально, соосно выкуумной дугогасительной камере, верхний вывод состоит из нескольких цилиндрических участков, первый из которых закреплен своим нижним торцом на верхнем торце вакуумной дугогасительной камеры, причем его верхний торец поджат к внутреннему фланцу верхней части изоляционного корпуса, второй участок расположен в центральном отверстии внутреннего фланца, а третий участок - в насадке из изоляционного материала. На периферии первого участка верхнего вывода выполнены ребра.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 дан продольный разрез выключателя; на фиг.2 - поперечный разрез А-А; на фиг.3 - вариант с вертикальным расположением верхнего вывода.

Высоковольтный вакуумный выключатель содержит вакуумную дугогасительную камеру 1 с подвижным 2 и неподвижным 3 контактами. Вакуумная дугогасительная камера 1 установлена в вертикально расположенном изоляционном корпусе 4. Изоляционный корпус 4 состоит из двух частей - нижней части 5 и верхней части 6, которые соединяются по разъему в плоскости, перпендикулярной оси изоляционного корпуса 4. На боковой поверхности изоляционного корпуса 4 выполнено вентиляционное отверстие 7, а выше него - ребра 8. У верхнего торца нижней части 5 изоляционного корпуса 4 выполнен внутренний фланец 9, на котором закреплен нижний вывод 10. Нижний вывод 10 фиксируется относительно фланца 9 за счет штифта 11, установленного в радиальном пазу 12. В верхней части 6 изоляционного корпуса 4 выполнен внутренний фланец 13, на котором с внутренней стороны закреплены верхний вывод 14 и вакуумная дугогасительная камера 1.

Внутренний диаметр верхней части 6 изоляционного корпуса 4 выполнен больше наружного диаметра дугогасительной камеры 1, между ними образован кольцевой вентиляционный канал 15. Во внутреннем фланце 13 на его периферии выполнены дополнительные вентиляционные отверстия 16.

Вентиляционное отверстие 17 выполнено также у нижнего торца верхней части 6 изоляционного корпуса 4. Во внутренних фланцах 9 и 13 выполнены центральные отверстия 18 и 19.

Поперечные размеры нижнего вывода 10 меньше, чем диаметр центрального отверстия 18, кроме того, нижний вывод 10 имеет в плане форму клина, поэтому площадь поверхности нижнего вывода 10, расположенная в проекции центрального отверстия 18 внутреннего фланца 9, меньше, чем площадь этого отверстия, а окна 20 и 21 сообщают полости нижней 5 и верхней 6 частей корпуса 4.

У верхнего торца вакуумной дугогасительной камеры 1, соосно ей, в центральном отверстии 19 внутреннего фланца 13 установлен радиатор охлаждения 22, который закреплен на верхнем выводе 14. Оребренный верхний участок радиатора охлаждения 22 расположен над вентиляционными отверстиями 16. Радиатор охлаждения 22 закрыт насадкой 23 из изоляционного материала, которая закреплена на верхней части 6 изоляционного корпуса 4, например, с помощью резьбового соединения.

Шток 24 подвижного контакта 2 связан с рычагами привода (не показано) изоляционной тягой 25, причем соединение ее со штоком 24 выполнено в виде шарнира 26.

В нижнем выводе 10 выполнено отверстие 27, соосное центральному отверстию 18. В этом отверстии размещена конусная втулка 28, а в ней установлена распорная втулка 29. Обе втулки фиксируются относительно нижнего вывода гайкой 30. На штоке 24 установлена втулка 31, которая связана гибкой токоведушей связью 32 со втулкой 28.

На внутреннем фланце 9 нижней части изоляционного корпуса 5 выполнен цилиндрический выступ 33, обращенный к нижнему торцу 34 изоляционного корпуса 5.

В разъемах между насадкой 23 и верхней частью 6 корпуса 4, а также между верхней 6 и нижней 5 частями корпуса 4 установлены эластичные диэлектрические прокладки 35 и 36, например, из селикона.

На фиг.3 представлен вариант конструкции, при котором верхний вывод 37 расположен вертикально, соосно выключателю и состоит из нескольких цилиндрических участков разного диаметра. Первый участок 38 закреплен своим нижним торцом 39 на верхнем торце вакуумной дугогасительной камеры 1, которая, в свою очередь, винтами 40 закреплена на внутреннем фланце 41 в верхней части изоляционного корпуса 6. Верхний торец 42 поджат к внутреннему фланцу 41. Второй участок 43 расположен в центральном отверстии 44, а третий 45 - в насадке из изоляционного материала 46. Кольцевой канал 47, образованный насадкой 46 и верхним выводом 37, соединен отверстиями 48 с кольцевым каналом 15.

Устройство работает следующим образом.

Для охлаждения нагретых токоведущих деталей выключателя и предотвращения их перегрева воздух поступает через вентиляционное отверстие 7 в полость нижней части 5 корпуса 4 и через окна 20 и 21 в полость верхней части 6 корпуса 4. Здесь к нему подмешивается холодный воздух, поступающий через вентиляционное отверстие 17. Поднимаясь по кольцевому вентиляционному каналу 15, воздух охлаждает дугогасительную камеру 1 и верхний вывод 14. Далее воздух через вентиляционные отверстия 16 поступает в полость, образованную насадкой 23, охлаждая радиатор 22, и выходит из выключателя.

Радиатор охлаждения 22 находится непосредственно у верхнего торца вакуумной дугогасительной камеры 1. Это улучшает теплоотдачу от наиболее теплонапряженного участка выключателя и повышает эффективность его охлаждения.

При вертикальном расположении верхнего вывода воздух, проходя из кольцевого канала 15 в отверстия 48, охлаждает первый участок вывода 38, а затем, проходя по кольцевому каналу 47, охлаждает второй 43 и третий 45 участки верхнего вывода.

Ребра, выполненные на периферии первого участка 38 верхнего вывода 37, способствуют более эффективному его охлаждению.

При включении и отключении выключателя рычаг приводного вала, совершая движение по окружности, отклоняет от оси нижний конец изоляционной тяги 25, разворачивая ее на оси шарнира 26, благодаря чему шток 24 и дугогасительная камера 1 перемещаются только вдоль оси, не испытывая существенных изгибающих нагрузок.

Цилиндрический выступ 33 увеличивает длину пути тока утечки по внутренней поверхности корпуса 5, а диэлектрические прокладки 35 и 36 из селикона повышают изоляционную прочность корпуса 4.

Таким образом, использование изобретения позволило повысить эффективность охлаждения и расширить диапазон применения выключателя на большие токи. Кроме того, изобретение позволило уменьшить изгибающие нагрузки на вакуумную дугогасительную камеру и повысить надежность работы выключателя.

Формула изобретения

1. Высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий по меньшей мере одну вакуумную дугогасительную камеру с подвижным и неподвижным контактами, установленную в вертикально расположенном изоляционном корпусе, состоящем по меньшей мере из двух частей - верхней и нижней, диэлектрическую тягу, рычаг общего вала выключателя, верхний и нижний выводы, отличающийся тем, что в верхних торцах обеих частей корпуса выполнены внутренние фланцы, на которых закреплены соответственно на верхнем - верхний вывод и вакуумная дугогасительная камера, на нижнем - нижний вывод, кроме того, во внутренних фланцах выполнены центральные отверстия, а в верхнем фланце - дополнительно вентиляционные отверстия по периферии, причем площадь поверхности нижнего вывода, расположенная в проекции центрального отверстия нижнего внутреннего фланца, меньше, чем площадь этого отверстия, а внутренний диаметр верхней части изоляционного корпуса выполнен больше наружного диаметра дугогасительной камеры.

2. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что у нижнего торца верхней части изоляционного корпуса в боковой ее поверхности выполнено вентиляционное отверстие.

3. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что радиатор охлаждения установлен у верхнего торца вакуумной дуговой камеры.

4. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.3, отличающийся тем, что верхний оребренный участок радиатора расположен над дополнительными вентиляционными отверстиями.

5. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что в верхней части изоляционного корпуса установлена насадка из изоляционного материала, в которой расположен радиатор охлаждения.

6. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что на внутреннем фланце нижней части изоляционного корпуса выполнен радиальный паз, в котором установлен направляющий штифт, закрепленный на нижнем выводе.

7. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что на внутреннем фланце нижней части изоляционного корпуса выполнен цилиндрический выступ, обращенный к нижнему торцу изоляционного корпуса.

8. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что шток подвижного контакта и изоляционная тяга связаны с помощью шарнира с возможностью качания изоляционной тяги на оси шарнира.

9. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что в нижнем выводе выполнено отверстие, в котором расположена конусная втулка, а в ней, в свою очередь, установлена распорная втулка, причем конусная втулка соединена гибкой токопроводящей связью со втулкой, закрепленной на штоке подвижного контакта.

10. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что расположенный вертикально соосно с вакуумной дугогасительной камерой верхний вывод состоит из нескольких цилиндрических участков, первый из которых закреплен своим нижним торцом на верхнем торце вакуумной дугогасительной камеры, причем его верхний торец поджат к внутреннему фланцу верхней части изоляционного корпуса, второй участок расположен в центральном отверстии внутреннего фланца, а третий участок - в насадке из изоляционного материала.

11. Высоковольтный вакуумный выключатель по п.10, отличающийся тем, что на периферии первого участка верхнего вывода выполнены ребра.

РИСУНКИ

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.04.2008

Извещение опубликовано: 27.05.2009 БИ: 15/2009

www.findpatent.ru

Высоковольтный вакуумный выключатель

изобретение относится к области электротехники , в частности к высоковольтным вакуумным выключателям, и является усовершенствованием авт. св. № 1069024. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение удобства эксплуатации. Полюс выключателя имеет четыре последовательно соединенных камеры 1, в каждой установлено устройство 2 контроля предельного износа контактов и устройство 3 контроля герметичности камеры. Устройства 2 и 3 имеют контейнеры 4 и 5 с шариками 6 и 7 разных диаметров и соединены изоляционной трубой 8 и трубой 9 с контролирующим устройством 10, которое соединено с сигнальным устройством посредством контактов 11, 12 реле 13. Контролирующее устройство 10 снабжено перегородкой 14, разделяющей его на отсеки 15 и 16, и сортирует шарики по параметрам - массе, диаметру и другим, что соответствует резным видам неисправности и передается на сигнальное устройство. 1 ил. « (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1282235 А 2 (sg 4 Н 01 Н 33/66

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДелАм изОБРетекий и ОткРытий (61) 1069024 (21) 3935343/24-07 (22) 23.07.85 (46) 07.01.87. Бюл. № 1 (71) Научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт Производственного объединения «Уралэлектротяжмаш» (72) С. П. Чистяков, Ю. П. Полетавкин, Ф. В. Галимов, С. В. Салмин и Э. М. Либерзон (53) 621.328.524 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1069024, кл. Н 01 Н 33/66, 1984. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ

В Ы КЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным вакуумным выключателям, и является усовершенствованием авт. св. № 1069024. Цель изобретения вЂ” повышение надежности и улучшение удобства эксплуатации. Полюс выключателя имеет четыре последовательно соединенных камеры 1, в каждой установлено устройство 2 контроля предельного износа контактов и устройство 3 контроля герметичности камеры. Устройства 2 и 3 имеют контейнеры 4 и 5 с шариками 6 и 7 разных диаметров и соединены изоляционной трубой 8 и трубой 9 с контролирующим устройством 10, которое соединено с сигнальным устройством посредством контактов 11, 12 реле 13. Контролирующее устройство 10 снабжено перегородкой 14, разделяющей его на отсеки 15 и 16, и сортирует шарики по параметрам вЂ” массе, диаметру и другим, что соответствует резным видам неисправности и передается на сигнальное устройство. 1 ил.

1282235

Формула изобретения

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к высоковольтным вакуумным выключателям, и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1069024.

Цель изобретения вЂ” повышение надежности и улучшение удобства эксплуатации.

На чертеже изображен один из вариантов исполнения полюса высоковольтного вакуумного выключателя на 110 кВ.

Полюс выключателя имеет четыре последовательно соединенных камеры 1 (показаны две).

На каждой камере установлено устройство 2 контроля предельного износа контактов и устройство 3 контроля герметичности камеры. Устройства 2 и 3 имеют контейнеры

4 и 5 соответственно. В каждом контейнере размещен металлический шарик, причем диаметр шарика 6 в контейнере 4 больше диаметра шарика 7 контейнера 5.

Устройства 2 и 3 соединены между собой изоляционными трубами 8 и при помощи изоляционной трубы 9 вЂ” с контролирующим устройством !О, которое соединено с сигнальным устройством контактам и 11 и

12 реле 13. Контролирующее устройство 10 снабжено перегородкой 14, разделяющей его на отсеки 15 и 16. Контролирующее устройство 10 сортирует шарики по заданному параметру: либо по массе, либо по диаметру, либо по скорости движения шариков, либо по другим параметрам. При этом каждый из параметров, характеризующий шарик, соответствует одному из нарушений режима работы: если по массе, то шарику одной массы может соответствовать, например, разгерметизация камеры, а шарику другой вЂ” меньшей или большей массы вЂ” износ контактов.

Шарики могут быть разделены также по диаметру, при этом шарикам одного диаметра соответствует один вид неисправности, например разгерметизация камеры, а шарикам другого, большего или меньшего диаметра вЂ” другой вид неисправности, например износ контактов.

Кроме того, возможны случаи разделения шариков по скорости их движения, плотности и ряду других параметров.

Для более оперативного определения камеры с возникшей в ней той или иной неисправностью, характер которой определен по параметру шарика, шарики каждой из камер, характеризующие одну из неисправностей, могут быть окрашены в разный цвет.

Выключатель работает следующим образом.

При достижении предельного износа контактов камер 1 или при нарушении их герметичности срабатывает устройство 2 контроля предельного износа или устройство 3 контроля герметичности.

При этом шарик 6 или 7, расположенный соответственно в контейнере 4 или 5, под действием собственного веса перемещается по изоляционным трубам 8 и 9 и подается на контролирующее устройство 10.

Контролирующее устройство 10, выполненное в виде короба, содержащего желоб со щелью переменного сечения, в зависимости от диаметра шариков подает их в отсеки 15 или 16, разделенные перегородкой 14. Так, например шарик 7, характеризующий нарушение герметичности, из устройства 3 герметичности камеры подается по устройству передачи сигнала через отсек 16 контролирующего устройства 10 к контактам 12 реле 13 и замыкает их.

При этом срабатывает элемент сигнального устройства, соответствующий нарушению герметичности камеры, предупреждая обслуживающий персонал о возникшей в процессе работы выключателя неисправности и выводя его из эксплуатации.

При срабатывании устройства 2 контроля предельного износа шарик 6, характеризующий предельный износ контакта, подается по устройству передачи сигнала через отсек 15 контролирующего устройства 10 к контактам 11 реле 13 и замыкает их.

При этом срабатывает элемент сигнального устройства, соответствующий предельному износу, предупреждая о возникшей в процессе работы выключателя неисправности, но выключатель продолжает работать до удобного для ремонта выключателя времени.

Таким образом, обслуживающий персонал предупрежден о возникших неисправностях, а в зависимости от их характера выключатель либо выводится из эксплуатации, либо продолжает работать.

Изобретение обеспечивает оперативность контроля работы выключателя и избирательность к повреждениям, что позволяет повысить надежность и облегчить обслуживание выключателя.

Высоковольтный вакуумный выключатель по авт. св. № 1069024, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения удобства эксплуатации, он снабжен дополнительным контролирующим устройством, размещенным между трубопроводом и сигнальным устройством, выполненным в виде контейнера с перегородкой, разделяющей его на отсеки, каждый из которых предназначен для размещения шариков определенного параметра в зависимости от вида нарушений режима работы выключателя и соединен с соответствующим этому виду наруц ений элементом сигнального устройства.

www.findpatent.ru

Высоковольтный вакуумный выключатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным выключателям. Цель изобретения - упрощение конструкции, сборки и регулировки за счет изменения условий работы пружины. Вакуумный выключатель содержит три дугогасительные камеры 1 с подвижным 3 и неподвижным 2 контактами. Стержневой пр ошнодержатель 7 имеет профильный паз, а трубчатый пружинодержатель 8 имеет два отверстия, в одном из которых установлены ось 9,а в другом-ось цпя соединения с двуплечим рычагом 5. 2 ил. с (О (Л со ел о О5 :о 4 9иг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (д1) 4 Н 01 Н 33/66

ВОЙ.9%>5a g

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 39943) О/24-07 (22) 03.12.85 (46) 07.11.87. Бюл. № 41 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро высоковольтной аппаратуры Ровенского завода высоковольтной аппаратуры им. 50-летия Советской Украины (72) В.А.Сказко (53) 621,316.524(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 773771, кл. Н 01 Н 33/66, 1978.

Патент США № 4099039, кл. 200-144, 1976.

ÄÄSUÄÄ 1350694 А 1 (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛ10ЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным выключателям. Цель изобретения вЂ” упрощение конструкции, сборки и регулировки эа счет изменения условий работы пружины. Вакуумный выключатель содержит три дугогасительные камеры 1 с подвижным 3 и неподвижным

2 контактами. Стержневой пружинодержатель 7 имеет профильный паэ, а трубчатый пружинодержатель 8 имеет два отверстия, в одном из которых установлены ось 9,а в другом вЂ о для соединения с двуплечим рычагом

5. 2 ил.

l 35069

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным вакуумным выключателям.

Цель изобретения вЂ” упрощение конг> струкции, сборки и регулировки за счет изменения условий работы пружины.

На фиг.1 изображен механизм поджатия контактов вакуумного выключателя в отключенном положении; на фиг.2 вЂ” то же, во включенном положении.

Вакуумный выключатель содержит три дугогасительные камеры 1, в которых размещены неподвижный 2 и подвижный 3 контакты. Подвижный контакт камеры шарнирно соединен с изоляционной тягой 4, которая, в свою очередь, шарнирно связана с одним из плечей двуплечего рычага 5„ Вторым плечом рычаг 5 связан с механизмом поджатия, состоящим из предварительно напряженной пружины 6, работающей на . растяжение, и двух пружннодержателей. 2

Стержневой пружинодержатель 7 имеет продольный паз, а трубчатый пружиподержатель 8 содержит два отверстия, в одном из которых установлена ось

9 для соединения со стержневым пружннодержателем, а Во втором установлена ось для соединения с двуплечим рычагом 5.

Пружинодержатель 7 с прот >положной от продольного паза стороны имеет резьбовое отверстие для завинчивания регулировочного болта 10, который шарнирно соединен с приводным рычагом 11 и законтргаен гайкой 12.

В целом механизм поджатия имеет вид 4о отдельного сборочного узла, что является очень удобным для сборки и регулировки выключателя.

Устройство работает следующим образом. 45

В отключенном положении устройства пружина находится между двумя пружинодержателями в положении предварительного натяжения. Под действием усилия пружины 6 ось 9 упирается в кромку продольного паза.

При включении приводной рычаг 11 поворачивается против часовой стрелки и тянет за собой пружинодержатель

7 с пружиной 6 и пружинодаржателем

8, поворачивая вокруг оси рычаг 5, который толкает изоляционную тягу 4, воздействующую на подвижный контакт

3. После замыкания контактов 2 и 3

4 изоляционная тяга 4, рычаг 5 и пружинодержатель 8 останавливаются, а второй пружинодержатель 7 с приводным рычагом 11 некоторое время продолжает перемещаться благодаря пазу в пружинодержателе 7, пока элементы привода не встанут на запорное устройство.

Таким образом, на контакты 2 и 3 воздействует, дополнительное поджатие пружины 6. Учитывая соотношения плечей рычага 5, при незначительном усилии пружины можно в несколько раз увеличить величину поджатия контактов 2 и 3 по сравнению с усилиями самой пружины.

Процесс отключения протекает в обратной последовательности. После разблокирования вал привода поворачивается по часовой стрелке, пружина сжимается, выбирая зазор в продольном пазу пружинодержателя 8 до момента размыкания контактов 2 и 3, ось

9 упирается в кромку продольного паза пружинодержателя 7, рычаг 5, поворачиваясь по часовой стрелке, тянет вниз изоляционную тягу, контакты

2 и 3 размыкаются, происходит отключение выключателя.

По сравнению с известным предлагаемый высоковольтный вакуумный выключатель имеет улучшенные технико-экономические показатели за счет более простой ко| струкции, позволяющей упростить сборку и регулировку, при одновременном уменьшении трудоемкости изготовления.

Формула изобретения

Высоковольтный вакуумный выключатель, содержащий по крайней мере одну дугогасительную камеру и приводное устройство, соединенное с каждой камерой при помощи приводной тяги и механизма поджатия с предварительно напряженной пружиной поджатия, установленной на стержневом пружинодержателе, проходящем сквозь пружину, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, сборки и регулировки за счет изменения условий работы пружины, указанная пружина одним концом закреплена на указанном стержневом пружинодержателе со стороны привода, с другим концом закреплена на дополнительно введенном трубчатом пружинодержателе, установленном со стороны приводной тя1350694

4 нодержателе и проходящей сквозь продольный паз, выполненный дополнитель но на стержневом пружинодержателе. ги, причем трубчатый и стержневой пружинодержателн соединены с помощью оси, закрепленной на трубчатом пружиСоставитель fo. Торшин

Техред И. Beðåñ Корректор А.Обручар

Редактор Н.Егорова

Тираж 697 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5287/50

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

www.findpatent.ru

Высоковольтный вакуумный переключатель

Использование: изобретение относится к конструкции высоковольтного вакуумного переключателя поляризованного типа (с магнитной "защелкой"), предназначенного для коммутации без нагрузки мощных высокочастотных цепей. Сущность изобретения: электромагнит в переключателе расположен перпендикулярно продольной оси его вакуумной переключающей части с обеспечением перемещения сердечника электромагнита перпендикулярно к ней в плоскости, совпадающей с направлением перемещения подвижного контакта при замыкании им цепи на неподвижные контакты. Механизмы регулирования контактного нажатия выполнен в виде двух резьбовых втулок из магнитомягкого металла, например, низкоуглеродистой стали, расположенных аксиально по центру оснований корпуса электромагнита и жестко закрепленных в них соосно с сердечником с двух его противоположных торцов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к высоковольтным вакуумным переключателям (выключателям, реле) с электромагнитной системой управления с поляризующими постоянными магнитами, предназначенным для коммутации мощных высоковольтных высокочастотных электрических и радиотехнических цепей.

Вакуумный переключатель может быть использован в стационарной, передвижной и бортовой электротехнической и радиотехнической аппаратуре для подключения источников питания и нагрузок; для переключения антенных цепей, резонансных контуров и отводов катушки высокочастотного контура; для коммутации между радиопередатчиками и радиоприемника; для подключения и отключения конденсаторов в высоковольтных цепях, антенно-согласующих устройствах, фильтрах подавления гармоник и т.д. Известные вакуумные переключатели и вакуумные реле на переключение с электромагнитом поляризованного типа, предназначенные для указанных выше целей, имеют ряд существенных недостатков. В вакуумном переключателе, описанном в [1] поляризующие постоянные магниты закреплены непосредственно на высоковольтных выводах, а обмотка управления электромагнита расположена коаксиально на внешней поверхности цилиндрической части оболочки из стекла. Поэтому поляризующий магнитный поток его электромагнитной системы управления замыкается через длинные воздушные промежутки, наличие которых ведет к значительному магнитному сопротивлению и большим потокам рассеивания энергии магнитного поля. Это существенно снижает величину энергии постоянного магнита по удержанию подвижного контакта в каждом из крайних его положений. Вследствие отмеченного, переключатель имеет низкую надежность работы при воздействии механических нагрузок, что проявляется в размыкании цепи замкнутых контактов. Наряду с отмеченным недостатком, переключатель имеет большие габариты из-за расположения обмотки управления концентрично на оболочке, а постоянных магнитов непосредственно на высоковольтных выводах, т.е. за счет неоптимальной конструкции его электромагнитной системы управления. Снижение потоков рассеивания магнитного поля и уменьшение массогабаритных характеристик обеспечено в конструкциях вакуумных реле на переключение, предложенных в [2, 3] Достигнуто это выполнением их поляризованных электромагнитов в виде самоэкранирующейся (броневой) конструкции. Однако и в этих вакуумных реле проблема существенного повышения надежности работы в условиях воздействия механических нагрузок не была решена. В вакуумном реле, описанном в [2] обусловлено это большими силами трения в паре вращения ось якорь (сердечник) электромагнита, из-за соприкосновения их под большим давлением от непрерывного воздействия силы притяжения постоянного магнита, что существенно снижает передаваемое усилие подвижному контакту. В результате снижается контактное нажатие, а следовательно, и токопропускная способность данного реле в условиях воздействия механических нагрузок. Снижению контактного нажатия способствует всегда имеющее место отклонение плоскости перемещения (вращения) якоря электромагнита от плоскости перемещения подвижного контакта при замыкании его на неподвижные контакты, а также гарантированные лифты в подвижных сочленениях: ось якорь, якорь подвижный контакт. В отличие от вакуумного реле [2] в вакуумном переключателе [3] сердечник совершает линейное перемещение по его продольной оси, а преобразование осевого перемещения сердечника во вращательное перемещение подвижного контакта происходит за счет многоступенчатого подвижного соединения упругого поводка сложной формы с взаимодействующими с ним при срабатывании элементами. При этом подвижность в соединениях обеспечивается наличием гарантированных зазоров (люфтов) между сопрягаемыми поверхностями в местах сочленения поводка со скобой, поводка с выступом на корпусе и зажимом, кольцевой части поводка с изолятором подвижного контакта. Это, в совокупности с увеличением зазоров в подвижных соединениях за счет паразитных люфтов, из-за допусков при изготовлении деталей и узлов и износа сопрягаемых поверхностей деталей при срабатывании из-за трения, и исключительной сложности обеспечения повторяемости размеров поводка такой конструкции, снижает контактное нажатие. Общим недостатком рассмотренных выше конструкций вакуумного реле и вакуумного переключателя является невозможность компенсации "паразитных" люфтов в подвижных соединениях и неуправляемого изменения длин межконтактного зазора и рабочего хода якоря (сердечника) электромагнита, обусловленных допусками на изготовление деталей и узлов вакуумной переключающей части (вакуумного блока) и электромагнита, из-за отсутствия в их конструкциях регулировочных элементов для установления оптимального контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов. Следствием изложенного является снижение токопропускной способности и надежности работы таких приборов в условиях воздействия механических нагрузок и низкая стабильность их срабатывания при длительной коммутации. Ближайшим техническим решением является конструкция вакуумного переключателя, описанная в [4] Сущность предложенного в [4] решения состоит в том, что повышение надежности работы переключателя с замкнутыми контактами при воздействии ускорений механических нагрузок и стабильности его параметров срабатывания достигнуто за счет снабжения переключателя механизмом двойного регулирования контактного нажатия подвижного контакта на каждый из неподвижных контактов в отдельности. Выполнен он в виде резьбовой регулировочной втулки из магнитомягкого металла, которая после регулировки контактного нажатия жестко крепится в основании корпуса электромагнита и одновременно служит ограничителем хода сердечника в верхнем его положении, и стержня из диамагнитного металла, который жестко крепится одним концом соосно в сердечнике, а вторым концом соединен с помощью резьбы с держателем изолятора и жестко крепится к держателю после завершения регулировки контактного нажатия у второй пары контактов. Оптимальная величина контактного нажатия обеспечивается при сборке: на нижний неподвижный контакт регулировкой положения подвижного контакта путем осевого перемещения держателя изолятора по резьбовой части диамагнитного стержня; а на верхний неподвижный контакт регулировкой положения подвижного контакта с помощью изменения верхней границы расположения сердечника путем осевого перемещения резьбовой регулировочной втулки в основании электромагнита. Однако и эта конструкция, наряду с рассмотренными выше, имеет присущий им общий существенный недостаток, который состоит в следующем. Известно, что после механической обработки, пайки и сварки в деталях и узлах приборов есть остаточные механические напряжения. При вакуумно-термической обработке они вызывают неуправляемое изменение межконтактного и рабочего магнитного зазоров у вакуумных переключателей (выключателей, реле). Наблюдается это также и при сварке узлов в прибор. В результате имеет место уход установленного при сборке контактного нажатия у рассмотренных выше приборов, а следовательно, снижается надежность их работы в условиях воздействия механических нагрузок и стабильность их характеристик. Компенсировать изменения контактного нажатия в указанных приборах после их сборки, заварки (герметизации и вакуумно-термической обработки) не представляется возможным, поскольку отсутствует доступ к контактам и подвижным элементам электромагнита. Таким образом, в рассмотренных выше конструкциях вакуумных переключателей (вакуумных реле на переключение) с электромагнитом поляризованного типа не решена радикально проблема стабилизации параметров и обеспечения надежной их работы в условиях воздействия механических нагрузок. Сущность изобретения заключается в том, что вакуумный переключатель, содержащий укрепленные в вакуумированной камере на вводах два неподвижных контакта, расположенный в зазоре между ними средний подвижный контакт, укрепленный на гибком элементе, в совокупности образующие вакуумную переключающую часть, механически связанную через изолятор подвижно с втяжным сердечником из магнитомягкого металла, управляемым электромагнитом поляризованного типа со встроенным механизмом регулирования контактного нажатия, отличается тем, что электромагнит в нем расположен перпендикулярно продольной оси вакуумной переключающей части с возможностью перемещения сердечника перпендикулярно к продольной оси вакуумной переключающей части в плоскости, совпадающей с направлением перемещения подвижного контакта при замыкании им цепи на неподвижные контакты, а механизм регулирования контактного нажатия выполнен в виде двух резьбовых втулок из магнитомягкого металла, например, из низкоуглеродистой стали, расположенных аксиально по центру оснований корпуса электромагнита и жестко закрепленных в них соосно с сердечником с двух его противоположных торцов, при этом подвижное соединение сердечника с вакуумной переключающей частью выполнено с помощью поводка в форме прямого стержня, ось которого расположена в плоскости перемещения подвижного контакта перпендикулярно оси сердечника и соосно с продольной осью вакуумной переключающей части, причем поводок одним концом жестко закреплен в сердечнике на равном расстоянии от его торцов, а свободный конец поводка подвижно сочленен с держателем изолятора через втулку из твердого металла, отверстие в которой выполнено по диаметру поводка и сферически скруглено по всему контуру. Сопоставительный анализ с известными техническими решениями [1-3] в том числе и с наиболее близким аналогом [4] позволяют сделать вывод, что заявляемый высоковольтный вакуумный переключатель отличается тем, что у него электромагнит расположен перпендикулярно продольной оси вакуумной переключающей части с возможностью перемещения сердечника перпендикулярно к продольной оси вакуумной переключающей части в плоскости, совпадающей с направлением перемещения подвижного контакта при замыкании им цепи на неподвижные контакты, а механизм регулирования контактного нажатия выполнен в виде двух резьбовых втулок из магнитомягкого металла, например из низкоуглеродистой стали, расположенных аксиально по центру оснований корпуса электромагнита и жестко закрепленных в них соосно с сердечником с двух его противоположных торцов, пир этом подвижное соединение сердечника с вакуумной переключающей частью выполнено с помощью поводка в форме прямого стержня, ось которого расположена в плоскости перемещения подвижного контакта перпендикулярно оси сердечника и соосно с продольной осью вакуумной переключающей части, причем поводок одним концом жестко закреплен в сердечнике на равном расстоянии от его торцов, а свободный конец поводка подвижно сочленен с держателем изолятора через втулку из твердого металла, отверстие в которой выполнено по диаметру поводка и сферически скруглено по всему контуру. Таким образом, заявляемый высоковольтный вакуумный переключатель соответствует критерию изобретения "новизна". Анализ известных технических решений в исследуемой области электротехники [1-4] позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом высоковольтном вакуумном переключателе, и признать заявляемое техническое решение соответствующим изобретательскому уровню. Совокупность перечисленных выше существенных признаков заявляемого изобретения обеспечивает достижение технического результата, который состоит в следующем. Расположение в предлагаемом вакуумном переключателе электромагнита перпендикулярно продольной оси вакуумной переключающей части с возможностью перемещения сердечника перпендикулярно к продольной оси вакуумной переключающей части в плоскости, совпадающей с направлением перемещения подвижного контакта при замыкании им цепи на неподвижные контакты, устранило недостатки, имеющиеся при соосном расположении электромагнита и вакуумной переключающей части [2 4] Достигается это за счет устранения расхода энергии магнитного поля на преодоление сил трения в подвижных сочленениях (ось сердечник и многоступенчатой передачи движения подвижному контакту, в случае наличия поводка сложной конфигурации), и потерь магнитного потока на рассеивание в "паразитных" магнитных зазорах, изменяющихся в сторону увеличения после вакуумно-термической обработки из-за остаточных напряжений в деталях, паяных и сварных швах. В совокупности отмеченное повышает надежность работы переключателя в условиях воздействия ускорения механических нагрузок. Этому способствует и устранение в предложенной конструкции заклинивания в подвижных сочленениях, поскольку в ней отсутствует подвеска сердечника на оси и передача движения подвижному контакту с помощью многоступенчатой передачи и поводка сложной конфигурации, а сердечник по направляющей втулке перемещается не в вакууме, где трение скольжения чрезвычайно велико, а при атмосферном давлении. Отметим также, что благодаря изложенному снижен ход сердечника для обеспечения надежного замыкания подвижного контакта на неподвижные. В результате повышено быстродействие переключателя без увеличения массы, габаритов и мощности его электромагнита. Снабжение электромагнита переключателя двумя резьбовыми втулками из магнитомягкого металла и расположение их с двух противоположных сторон относительно торцов сердечника обеспечивает получение при регулировке оптимальной и одинаковой величины контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов у всех изготавливаемых в производстве переключателей. Важно, что достигается это в собранном вакуумном переключателе, т.е. когда вакуумный блок жестко состыкован с электромагнитом и отрицательное влияние на величину отклонения контактного нажатия от оптимального значения оказывает вся совокупность допусков изготовления деталей и узлов. Устранение отрицательного влияния этих допусков и установление оптимального контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов обеспечивается регулировкой местоположения каждой из втулок относительно сопредельных торцов сердечника, так как за счет этого ход сердечника от его среднего положения до каждой втулки увеличивается или уменьшается. Достигнуть этого же в конструкции переключателя при расположении регулировочных элементов в вакууме [4] не представляется возможным, поскольку после вакуумно-термической обработки в ней нет доступа к регулировочным элементам. Обеспечение оптимального и одинакового контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов способствует повышению надежности работы вакуумного пеpеключателя в условиях воздействия ускорения механических нагрузок, стабилизирует контактное сопротивление, параметры срабатывания и температуру перегрева контактов при пропускании через них тока высокой частоты. Выполнение механизма регулировки в виде двух резьбовых втулок из магнитомягкого металла, расположенных вне вакуумированной оболочки, обеспечивает плавную регулировку хода сердечника и заданную точность выставления оптимального контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов после вакуумно-термической обработки, т.е. с компенсацией изменений межконтактного и рабочего магнитного зазоров из-за остаточных механических напряжений в деталях и узлах. В результате повышается надежность работы переключателя при сохранении тяговых хаpактеристик его электромагнита. Кроме того, упрощается процесс установления и контроля непосредственно при сборке величины контактного нажатия каждого переключателя после его вакуумно-термической обработки. Жесткое закрепление резьбовых втулок в основании из магнитомягкого металла соосно с сердечником с двух его противоположных тоpцов исключает возможность изменения установленного пpи pегулиpовке контактного нажатия, что сохpаняет стабильными паpаметры сpабатывания и повышает тем самым надежность pаботы переключателя в условиях воздействия механических нагрузок и при длительной коммутации. Этому же способствует и выполнение втулок из магнитомягкого металла, поскольку благодаря этому обеспечивается замкнутая цепь магнитопровода электромагнита. Сочленение электромагнита с вакуумной переключающей частью (блоком) поводком в форме круглого стержня и расположение оси поводка в плоскости перемещения подвижного контакта перпендикулярно оси сердечника и соосно с продольной осью вакуумного переключающего блока (при среднем положении подвижного контакта) существенно упростило конструкцию и процесс сочленения вакуумного переключающего блока с электромагнитом. В совокупности с жестким закреплением поводка в сердечнике на равном расстоянии от его торцов это обеспечило симметричность хода сердечника относительно продольной оси переключателя и минимальную величину его, необходимую для компенсации гарантированного зазора между поверхностью поводка и отверстия во втулке держателя изолятора. Выполнение сферической поверхности по контуру отверстия во втулке держателя изолятора или на конце поводка обеспечило высокую подвижность соединения при минимальном гарантированном зазоре между соприкасающимися поверхностями поводка и втулки. Малый износ этих поверхностей вследствие обеспечения между ними при указанном исполнении трения качения вместо трения скольжения и выполнения поводка и втулки из твердого металла, обеспечило стабильность характеристик срабатывания и контактного сопротивления при длительной коммутации. Таким образом, совокупность отмеченных выше признаков позволяет получить технический эффект, состоящий в устранении: расхода энергии магнитного поля на преодоление сил трения в подвижных сочленениях, потерь магнитного потока на рассеивание в "паразитных" магнитных зазорах и заклинивания в подвижных сочленениях; в снижении хода сердечника и повышении быстродействия; в устранении отрицательного влияния на надежность работы допусков изготовления деталей и узлов, а так же в компенсации изменения межконтактного и рабочего магнитного зазоров после вакуумно-термической обработки. В итоге повышена надежность работы переключателя в условиях воздействия ускорений механических нагрузок и при длительной коммутации, стабилизированы параметры срабатывания, контактное сопротивление и температура перегрева контактов без увеличения его массы и габаритов. На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого высоковольтного вакуумного переключателя; на фиг. 2 то же, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1. Возможность осуществления изобретения подтверждается представлением конструкции переключателя во взаимосвязи входящих в него элементов. Вакуумный переключатель состоит из вакуумного переключающего блока и электромагнитной системы управления поляризованного типа (с магнитной "защелкой") с втяжным сердечником. Вакуумный переключающий блок состоит из трех одинаковых соосно расположенных керамических цилиндров 1 3, между которыми расположены медные тонкостенные выводы 4 и 5 неподвижных и вывод 6 подвижного контактов, вакуумплотно припаянные к торцовым поверхностям керамических цилиндров. Выводы 4 и 5 неподвижных контактов выполнены за одно целое с неподвижными контактами 7 и 8 для уменьшения сопротивления токопрохождению и снижения нагрева. С этой же целью они выполнены из немагнитного высокопроводящего металла. В случае необходимости дополнительного демпфирования, неподвижные контакты 7 и 8 могут быть выполнены отдельно от вывода из термоупругого немагнитного металла (например молибдена) и механически прочно и электрически надежно соединены с выводами 4 и 5 с помощью пайки, сварки и др. В зазоре между неподвижными контактами 7 и 8 расположен цилиндрический подвижный контакт 9 из молибдена или другого немагнитного высокопроводящего металла, который вакуумплотно спаян с мембраной 10 из молибдена или другого немагнитного высокопроводящего термоупругого металла. Вместо мембраны может быть использован и сильфон, особенно в случае необходимости повышения количества коммутационных операций. Выходящий из мембраны конец подвижного контакта 9 механически прочно спаян с изоляционным стержнем 11 из керамики, с которым также механически прочно спаян держатель 12 изоляционного стержня 11. В отверстии его свободного конца с помощью пайки жестко закреплена втулка 13 из твердого металла, внутренняя поверхность отверстия в которой выполнена сферической. К нижнему торцу керамического цилиндра 3 механически прочно прикреплено переходное кольцо 14, которое служит для скрепления вакуумного переключающего блока (вакуумной переключающей части) с электромагнитной системой управления. На кольце 14 с помощью пайки механически прочно закреплен фланец 15, служащий для крепления переключателя на рабочем месте в аппаратуре. К торцу вывода 4 вакуумплотно припаяна заглушка 16, пайка которой для снижения термических напряжений в зоне спая производится либо с применением компенсационного кольца 17 из молибдена или керамики, либо с утончением вывода в зоне спая. Для сохранения и поддержания в объеме переключателя рабочего давления в течении заданного срока службы и хранения переключатель снабжен нераспыляемым газопоглотителем 18. Он крепится либо на заглушке 16, либо на неподвижных контактах. Последнее предпочтительнее, ибо его поглотительная способность повышается с увеличением температуры, из-за нагрева контактов пропускаемым током высокой частоты. При использовании штенгельной откачки в центре заглушки 16 припаивается вакуумплотно штенгель 19, который по завершению вакуумно-технологической обработки вакуумплотно пережимается, а затем закрывается защитным колпачком 20. Электромагнитная система управления включает цилиндр 21, с которым механически прочно (сваркой, пайкой и др.) скреплен цилиндрический корпус 22 электромагнита из магнитомягкого металла, например, из низкоуглеродистой стали, ось которого расположена в плоскости перемещения подвижного контакта, причем сам корпус 23 расположен симметрично относительно продольной оси вакуумной переключающей части. Соединенный подвижно верхним концом с минимальным гарантированным зазорам со втулкой 13, поводок 23 жестко скреплен (пайкой, сваркой и т.д.) с сердечником 24 из магнитомягкого металла и расположен симметрично относительно его торцов. При этом, в среднем (нейтральном) положении сердечника 24, поводок 23 расположен соосно с продольной осью вакуумного переключающего блока. Ограничение хода сердечника 24 с каждой из сторон обеспечено резьбовыми втулками 25 и 26 из магнитомягкого металла. Регулировка хода сердечника 24 в каждую из сторон, а следовательно, и величины контактного нажатия в каждой из пар замкнутых контактов, обеспечивается ввинчиванием или вывинчиванием втулок 25 и 26 по центру оснований 27 и 28 из магнитомягкого металла. Основания 27 и 28 жестко скреплены (пайкой, сваркой и др.) с корпусом электромагнита 22. После регулировки местоположения втулок 25 и 2, для обеспечения оптимального контактного нажатия на каждый из неподвижных контактов, они жестко (сваркой и др.) закрепляются в основаниях 27 и 28. Для обеспечения перемещения сердечника 24 строго перпендикулярно продольной оси вакуумного переключающего блока и в плоскости перемещения подвижного контакта, сердечник 24 помещен в направляющую втулку 29 из немагнитного металла (латунь и др.). На внешней поверхности втулки 29 строго посередине и диаметрально противоположно закреплены два постоянных магнита 30 и 31 в форме секторов с радиальным направлением силовых линий магнитного поля) с радиальным намагничиванием). По обе стороны от постоянных магнитов 30 и 31 расположены обмотки управления 32 и 33, намотанные на каркасы 34 и 35 таким образом, что при подаче напряжения питания в них создается управляющий магнитный поток, противоположно направленный поляризующему магнитному потоку постоянных магнитов 30 и 31. Каждая из обмоток (или совместно) закрыта охранным цилиндром 36 из изоляционного материала. Распайка провода обмоток выполнена на вывода 37 изолятора 38. Для обеспечения перемещения поводка 23 совместно с сердечником 24 в плоскости перемещения подвижного контакта, в корпусе 22, втулке 29 и цилиндре 36 выполнен продольный паз в плоскости перемещения подвижного контакта, длина которого больше максимального перемещения поводка 23 с сердечником 24 в каждую из сторон, а ширина его больше диаметра поводка 23 или держателя 12. При сочленении вакуумного переключающего блока с электромагнитной системой управления поводок 23 входит в отверстие втулки 14 с минимальным гарантированным зазором, что в совокупности с выполнением сферической поверхности в отверстии втулки 14 или на конце поводка 23, обеспечивает высокую степень подвижности соединения с минимальным "паразитным" люфтом и незначительным износом сопрягаемых поверхностей при длительной коммутации, поскольку при этом имеет место трение качения (а не скольжения) поверхностей из твердых металлов упомянутых элементов. После сочленения вакуумной переключающей части и электромагнитной системы управления переходное кольцо 23 и цилиндр 21 жестко скрепляют между собой, например, с помощью сварки, а затем с помощью регулировки положения втулок 25 и 26 устанавливают требуемое контактное нажатие последовательно сначала на один, а затем на другой неподвижный контакты. По завершении регулировки втулки 25 и 26 жестко (например, с помощью сварки) скрепляют с основаниями электромагнита 27 и 28. Переключатель имеет дистанционное импульсное управление, с фиксацией подвижного контакта в каждом из крайних положений постоянными магнитами. Благодаря этому он потребляет электроэнергию на управление кратковременно только в момент срабатывания. В исходном состоянии подвижный контакт 9 замкнут на один (любой) из неподвижных контактов, например верхний неподвижный контакт 8. В этом случае ток высокой частоты проходит с вывода 4 на неподвижный контакт 8 и далее на подвижный контакт 9, а затем на вывод 6. В этом исходном положении основной поляризующий магнитный поток постоянных магнитов замкнут по следующему пути: постоянные магниты 30 и 31, часть сердечника 24, прилегающая к втулке 26, втулка 26, основание 28, корпус 22 и далее постоянные магниты 30 и 31. Переключатель работает следующим образом. Для переключения подвижного контакта 9 на нижний неподвижный контакт 7 на обмотку управления 33 подается управляющий импульс напряжения с полярностью, создающей в обмотке управления магнитный поток, противоположно направленный магнитному потоку постоянного магнита в данной ветви. При достижении в магнитной цепи данной ветви равенства поляризующего и управляющего потоков, за счет магнитного потока постоянных магнитов во второй ветви и мгновенного перераспределения основного магнитного потока постоянных магнитов на вторую ветвь, сердечник 24 перебрасывается во второе устойчивое состояние ко второй втулке 25 и в ту же сторону перемещается жестко связанный с сердечником 24 поводок 23. При своем движении конец поводка 23, перекатываясь по сферической поверхности втулки 13, заставляет перемещаться держатель 12 в той же плоскости. За счет прогиба при этом мембраны 10 движение от держателя 13 через изолятор 11 передается подвижному контакту 9 до замыкания его на неподвижный контакт 7. Кинематическая схема взаимодействующих при коммутации подвижных элементов подбирается таким образом, что замыкание контактов происходит несколько раньше, чем сердечник 24 достигает торцовой поверхности втулки 25. При дальнейшем движении сердечника 24 до упора на втулку 25 создается нужное контактное нажатие. Для возвращения подвижного контакта 9 к верхнему неподвижному контакту 8, напряжение соответствующей полярности и величины падают на обмотку 32.

Формула изобретения

1. Высоковольтный вакуумный переключатель, содержащий в укрепленной камере на вводах два неподвижных контакта, расположенный между ними средний подвижный контакт, укрепленный на гибком элементе, образующие в совокупности вакуумную переключающую часть (блок), механически связанную через изолятор подвижно с втяжным сердечником из магнитомягкого металла, управляемым электромагнитом поляризованного типа с встроенным механизмом регулирования контактного нажатия, отличающийся тем, что электромагнит расположен перпендикулярно продольной оси вакуумной переключающей части с возможностью перемещения сердечника перпендикулярно ее продольной оси в плоскости, совпадающей с направлением перемещения подвижного контакта при замыкании им цепи на неподвижные контакты. 2. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что механизм регулирования контактного нажатия выполнен в виде двух резьбовых втулок из магнитомягкого металла, например из низкоуглеродистой стали, расположенных аксиально по центру оснований корпуса электромагнита и жестко закрепленных в них соосно с сердечником с двух его противоположных торцов. 3. Переключатель по п.1, отличающийся тем, что подвижное сочленение сердечника с вакуумной переключающей частью выполнено с помощью поводка в форме прямого стержня, ось которого расположена в плоскости перемещения подвижного контакта перпендикулярно оси сердечника и соосно с продольной осью вакуумной переключающей части. 4. Переключатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что поводок одним концом жестко закреплен в сердечнике на равном расстоянии от его торцов, а свободный его конец подвижно сочленен с держателем изолятора через втулку из металла, отверстие в которой выполнено по диаметру поводка и сферически скруглено по всему контуру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Высоковольтный вакуумный трехполюсный выключатель

Использование: изобретение относится к области электротехники, в частности, к высоковольтному аппаратостроению и касается конструкций высоковольтных вакуумных выключателей. Существо: в высоковольтном вакуумном трехполюсном выключателе с неодновременным размыканием контактов полюсов, содержащем рычаги управления подвижными контактами камер, узел фиксации, удерживающий выключатель во включенном положении, а привод, узел фиксации выполнен в виде двух соосно расположенных и идентичных друг к другу фиксаторов, механически не связанных с приводом, содержащих механизм свободного расцепления. Каждый фиксатор представляет собой втулку с размещенным внутри нее подпружиненным элементом, имеющим форму тела вращения, отделенным от оси тяги зазором, величина которого выбрана в зависимости от величины времени задержки. Концы оси тяги установлены в пазах рычага с возможностью возвратно-поступательного перемещения и контактирования с подпружиненным элементом в процессе движения тяги. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к высоковольтному аппаратостроению, и касается конструкций высоковольтных вакуумных выключателей.

Известны и широко применяются, в частности, для коммутации дуговых печей, трехполюсные вакуумные выключатели, способ коммутации которых состоит в том, что один из трех полюсов выключателя размыкается первым, а два других полюса размыкаются одновременно через промежуток времени, не меньший 1/3 периода промышленной частоты сети по отношению к первому [1] Известен высоковольтный трехполюсный вакуумный выключатель, реализующий способ по [1] и содержащий рычаги управления подвижными контактами камер и удерживающую защелку, фиксирующую выключатель во включенном положении и снабженную электромагнитом отключения, и привод, связанный с удерживающей защелкой с электромагнитом отключения, кинематически соединен посредством системы рычагов и тяг с дополнительной защелкой, связанной с рычагом управления одного из двух других полюсов, а рычаг управления контактом третьего полюса присоединен посредством силового элемента к рычагу одного их двух предыдущих полюсов [Л. 2] Отсутствие механизма свободного расцепления в приводе выключателя по [2] приводит к высокой инерционности деталей и узлов, связанных с подвижным контактом вакуумной камеры, следствием чего является снижение скорости движения подвижного контакта при включении и отключении выключателя; обеспечение заданных значений скорости движения подвижных контактов может быть достигнуто за счет увеличения работы электромагнитного привода и усилий отключающей пружины, что, в свою очередь, отрицательно скажется на механическом ресурсе выключателя. Наличие защелки в выключателе по [2] предполагает ее трение о рычаг в процессе работы, что также негативно повлияет на механический ресурс выключателя. Изобретением решается задача высоковольтного вакуумного трехполюсного выключателя, характеризующегося повышенным механическим ресурсом. Для решения поставленной задачи в высоковольтном вакуумном трехполюсном выключателе с неодновременным размыканием контактов полюсов, содержащем рычаги управления подвижными контактами камер полюсов, соединенные с валом выключателя системой тяг и дополнительных рычагов, узел фиксации, удерживающий выключатель во включенном положении, и привод, связанный с валом выключателя, предложено, согласно настоящему изобретению, узел фиксации выполнить в виде двух соосно расположенных и идентичных друг другу фиксаторов, механически не связанных с приводом, содержащем механизм свободного расцепления, причем, каждый фиксатор выполнен в виде втулки с размещенным внутри нее подпружиненным элементом, имеющим форму тела вращения, отделения от оси полюсной тяги зазором, величина которого выбрана в зависимости от величины времени задержки срабатывания полюса, а концы оси полюсной тяги установлены в пазу рычага управления подвижным контактом соответствующего полюса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и контактирования с подпружиненным элементом фиксатора в процессе движения полюсной тяги, обеспечивая выход подпружиненного элемента фиксатора из состояния жесткости фиксации включенного положения при отключении и вход его в состояние жесткости фиксации при включении; при этом подпружиненный элемент фиксатора может быть выполнен в виде цилиндра, а его торцевая поверхность, контактирующая с осью полюсной тяги, сферической; подпружиненный элемент со стороны поверхности, контактирующей с осью полюсной тяги, может быть выполнен с выемкой в виде усеченного конуса, в которой установлен с возможностью вращения вокруг своей оси дополнительно введенный шарик; кроме того, концы оси полюсной тяги могут быть выполнены в виде усеченного конуса. Изобретение поясняется на примере выполнения чертежами, где фиг. 1 - общий вид выключателя; фиг. 2 разрез А-А фиг. 1 (фиксатор), фиг. 3 вариант выполнения разреза А-А фиг. 1, 2 (с шариками). Выключатель содержит полюса 1, 2, 3. Рычаг управления 4 (ведущий) полюса 2 жестко связан с ведущим валом 5 посредством полюсной тяги 6 и дополнительного рычага 7. Вал 5, в свою очередь, соединен с приводом выключателя (на чертеже не показанном). Рычаг управления 8 посредством междуполюсной тяги 9, дополнительного рычага 10 и полюсной тяги 6 соединен с рычагом 4 соответственно на полюсах 1 и 3. В рычаге управления 8 выполнен паз 11, в котором размещена ось 12 полюсной тяги 6. Механизм управления выключателем, содержащий рычаг 4, расположен в коробке 13 полюса 2. Механизм управления выключателем, содержащий рычаг 8, а также два фиксатора 14, образующих узел фиксации, расположены в коробках 15 полюсов 1 и 3 соответственно. На рычагах управления 8 полюсами 1 и 3 установлены пластины 16 с круглым отверстием 17, диаметр которого превышает ширину паза 11. Каждый из фиксаторов 14 выполнен в виде втулки 18, внутри которой размещен подпружиненный элемент 19. Выступающий из втулки 18 подпружиненный цилиндрический элемент 19 имеет сферическую часть 20, которая входит в отверстие 17 пластины 16 и паз 11 рычага 8. Концы оси 12 выполнены в виде усеченного конуса. Между концами оси полюсной тяги 6 и сферическими частями подпружиненных элементов 19 имеется зазор 21, величина которого выбрана в зависимости от времени задержки. Рычаги управления 4 и 8 соединены с одним концом отключающей пружины 22, второй конец которой зафиксирован на соответствующей крышке полюса. В другом варианте выполнения подпружиненный элемент 23 фиксатора 14 имеет выемку в форме усеченного конуса, в которой размещен дополнительно введенный шарик 24 (фиг. 3). Выключатель работает следующим образом. При отключении выключателя подается импульс на отключающий электромагнит привода (на чертежах не показан), рычаг управления 4 полюса 2 под действием отключающей пружины 22 поворачивается и обеспечивает отключение полюса 2. Полюса 1 и 3 при этом остаются во включенном положении за счет того, что сферические поверхности 20 подпружиненных элементов 19 фиксаторов 14 каждого их этих полюсов не вошли в соприкосновение с коническими частями соответствующей оси 12. Оси 12 полюсных тяг 6 полюсов 1 и 3, двигаясь в пазах 11 рычага управления 8, выдвигают подпружиненные элементы 19 фиксаторов 14, обеспечивая выход подпружиненных элементом 19 из состояния жесткой фиксации. В результате рычаги управления 8 полюсов 1 и 3 под действием отключающих пружин 22 соответствующих полюсов поворачиваются и обеспечивают отключение полюсов 1 и 3. При включении выключателя подается импульс на включающий электромагнит привода, при этом рычаги управления 4 и 8 полюсов 1, 2, 3 посредством ведущего вала 5 выключателя и полюсных тяг 6 с дополнительными рычагами 7 и 10 приходят в движение, возводя отключающие пружины 22 и замыкая контакты в камерах всех полюсов одновременно, обеспечивая тем самым в конце хода рычагов 8 вход каждого из них в состояние жесткой фиксации посредством попадания подпружиненного элемента 19 в отверстие 17 пластины 16 и паз 11 рычага управления 8. На Карпинском электромашиностроительном заводе разработана техническая документация, в которой реализовано настоящее изобретение, в соответствии с которой изготовлен и испытан вакуумный выключатель типа ВВС-35, результаты испытаний положительные.

Формула изобретения

1. Высоковольтный вакуумный трехполюсный выключатель с неодновременным размыканием контактов полюсов, содержащий рычаги управления подвижными контактами камер полюсов, соединенные с валом выключателя системой тяг и дополнительных рычагов, узел фиксации, удерживающий выключатель во включенном положении, и привод, связанный с валом выключателя, отличающийся тем, что узел фиксации выполнен в виде двух соосно расположенных и идентичных друг другу фиксаторов, механически не связанных с приводом, содержащим механизм свободного расцепления, причем каждый фиксатор выполнен в виде втулки с размещенным внутри нее подпружиненным элементом, имеющим форму тела вращения, отделенным от оси полюсной тяги зазором, величина которого выбрана в зависимости от величины времени задержки срабатывания полюса, а концы оси полюсной тяги установлены в пазу рычага управления подвижным контактом соответствующего полюса с возможностью возвратно-поступательного перемещения и контактирования с подпружиненным элементом фиксатора в процессе движения полюсной тяги, обеспечивая выход подпружиненного элемента фиксатора из состояния жесткой фиксации включенного положения при отключении и вход его в состояние жесткой фиксации при включении. 2. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что подпружиненный элемент фиксатора выполнен в виде цилиндра, торцовая поверхность которого, контактирующая с осью полюсной тяги, выполнена сферической. 3. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что подпружиненный элемент со стороны поверхности, контактирующей с осью полюсной тяги, выполнен с выемкой в виде усеченного конуса, в которой установлен с возможностью вращения вокруг своей оси дополнительно введенный шарик. 4. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что концы оси полюсной тяги выполнены в виде усеченного конуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Каталог товаров