ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА
VACUUM CIRCUIT BREAKER

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.
Известен вакуумный выключатель тока [RU 2230385 С2, МПК 7 Н01Н 33/664, опубл. 2004.06.10], содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, формирующую между контактами поперечное оси поле. Магнитная система, выполненная в виде постоянного магнита, расположена по оси со стороны одного из контактов и выполнена формирующей поперечно-радиальное поле. Магнит выполнен в виде кольца, часть корпуса, соприкасающаяся с магнитом, выполнена из ферромагнитного материала.
Недостатком этого вакуумного выключателя является конструкция центральной части корпуса камеры, расположенной внутри неподвижного электрода с кольцевым контактом. Эта часть корпуса электрически связана с неподвижным контактом, а магнитное поле вблизи нее перпендикулярно к ней, так как является аксиальным по своей природе. Дуга, возникающая между контактами при их размыкании, выталкивается из рабочего зазора и может устойчиво гореть между центральной частью подвижного электрода и центральной частью корпуса, расположенной внутри неподвижного контакта, так как электрическое и магнитное поля параллельны у оси. Таким образом, ухудшаются коммутационные характеристики выключателя: снижается величина коммутирующего тока и увеличивается время прерывания дуги.
Наиболее близким, принятым за прототип, является вакуумный выключатель тока [RU 2400855 С1, МПК Н01Н 33/664 (2006.01), опубл. 2010.09.27], содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токоввода и гофры. Соосно кольцевым контактам со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит, и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле. В неподвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которых расположены П-образные постоянные магниты, изолированные от неподвижного электрода и неподвижного кольцевого контакта. Контактирующая поверхность кольцевых контактов по оси электродов расположена на уровне плоскости полюсов магнитов.
Недостатком данного вакуумного выключателя является низкая напряженность магнитного поля в промежутке между контактами.
Задачей изобретения является: увеличение напряженности магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик.
Поставленная задача решена за счет того, что вакуумный выключатель тока, также как в прототипе, содержит дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами, электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токоввода и металлической гофры, постоянный магнит, формирующий между контактами поперечно-радиальное оси поле.
Согласно изобретению внутри дугогасительной камеры, на уровне расположения контактов закреплен цилиндрический экран. Снаружи к корпусу дугогасительной камеры, со стороны неподвижного электрода, на уровне расположения промежутка между контактами, прикреплен при помощи диэлектрического кольца постоянный магнит в форме радиально намагниченного кольца.
Предлагаемое размещение постоянного магнита в форме радиально намагниченного кольца снаружи камеры на уровне расположения промежутка между контактами позволяет увеличить напряженность магнитного поля между кольцевыми контактами. Результатом этого является улучшение коммутационных характеристик: продлевается срок службы выключателя и уменьшается время прерывания дуги, а следовательно, уменьшается электроэрозионный износ контактов.
На фиг. 1 схематично изображен вакуумный выключатель.
Вакуумный выключатель тока содержит корпус 1, разделенный высоковольтным изолятором 2, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным 3 и неподвижным 4 электродами. Подвижный электрод 3 прикреплен к верхней части корпуса 1 при помощи токоввода 5 и металлической гофры 6, которая отделяет вакуумную среду камеры от окружающей среды. Неподвижный электрод 4 прикреплен тоководом 7 к нижней части корпуса 1 дугогасительной камеры. Электроды 3 и 4 снабжены кольцевыми контактами 8 и 9. Электроды 3 и 4 могут быть изготовлены из высокопроводящего материала, например из меди. Кольцевые контакты 8 и 9 могут быть выполнены из немагнитного материала, например из молибдена. Внутри корпуса 1 дугогасительной камеры, на уровне расположения контактов 8 и 9, закреплен цилиндрический экран 10, выполненный из меди. Снаружи, к корпусу 1 дугогасительной камеры, со стороны неподвижного электрода 4, на уровне расположения промежутка между контактами 8 и 9, прикреплен при помощи диэлектрического кольца 11 постоянный магнит 12 в форме кольца, который радиально намагничен. Магнит 12 может быть изготовлен на основе самарий-кобальта.
Вакуумный выключатель тока работает следующим образом.
При замкнутых кольцевых контактах 8, 9 через подвижный 3 и неподвижный 4 электроды протекает электрический ток от токоввода 5. Магнит 12 формирует в плоскости соединения подвижного кольцевого контакта 8 и неподвижного кольцевого контакта 9 радиальное относительно их оси магнитное поле. При размыкании кольцевых контактов 8 и 9 между ними загорается электрическая дуга, при этом металлическая гофра 6 сжимается и обеспечивается герметичность дугогасительной камеры. Механические усилия на дугу, возникающие при взаимодействии электрического тока дуги и поперечного магнитного поля, перемещают ее по контактирующей поверхности кольцевых контактов 8 и 9. Под действием центробежной силы дуга перемещается по радиусу и выталкивается из промежутка между этими контактами. Таким образом, дуга локально не перегревает контактирующую поверхность кольцевых контактов 8 и 9, что обеспечивает их равномерный и минимальный износ. Двигаясь, дуга быстро остывает и гаснет.