ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно электротехническому коммутационному аппаратостроению, в частности к вакуумным выключателям.
Известен «Вакуумный выключатель» US 4,234,771 [1], содержащий корпус, вакуумную камеру с подвижным контактом, изоляционный шток с изоляционной муфтой (фиг.2, 5 поз 13).
Недостатком известной конструкции является низкая изоляционная способность штока.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Вакуумный выключатель» RU 2249874 [2], содержащий основание, вакуумные камеры с контактами, контактные терминалы и токосъем, опорную и тяговую изоляцию, приводы и общий синхронизирующий вал, статор пофазного привода, обращенный к контактному терминалу подвижного контакта, покрыт неподвижной твердой изоляцией, которая выполнена с трубчатым фрагментом, а часть тяговой изоляции представляет собой изоляционный стакан, внутри которого соосно размещен указанный трубчатый фрагмент неподвижной твердой изоляции.
Известный вакуумный выключатель обладает большей степенью изоляции, так как более значительно увеличивает пробойный зазор между высоковольтной частью (вакуумной камерой) выключателя и приводом (низковольтной частью) выключателя в воздухе.
Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность изоляции.
Техническим результатом предлагаемого конструкторского решения является повышение эффективности изоляции благодаря удлинению пути возможного пробоя в воздухе и снижения напряженности электрического поля в воздухе между высоковольтной и низковольтной частями вакуумного выключателя.
Технический результат достигается тем, что вакуумный выключатель, содержащий основание (корпус), вакуумные камеры с контактами, контактные терминалы и токосъем, опорную и тяговую изоляцию, привод (неподвижная часть, статор привода закреплен на корпусе), причем на поверхности статора привода, обращенной к контактному терминалу подвижного контакта, расположен неподвижный (твердый) изолятор, а часть тяговой изоляции (шток тягового изолятора одним концом соединен с якорем привода, другим концом с подвижным контактом вакуумной камеры) представляет собой изоляционный стакан, характеризуется тем, что неподвижный изолятор выполнен (в форме двойного стакана) с плоским кольцом между двумя концентрическими цилиндрическими стенками, плоскость кольца перпендикулярна оси цилиндрических стенок, причем обе цилиндрические стенки и кольцо выполнены монолитными из изоляционного материала.
Внутренняя цилиндрическая стенка неподвижного изолятора может располагаться внутри, а наружная цилиндрическая стенка снаружи относительно изоляционного стакана, расположенного на тяговой изоляции. Указанное расположение изоляторов позволит максимально удлинить разрядный путь и дополнительно увеличить эффективность изоляции.
На изоляционной тяге могут располагаться кольцевые ребра (изоляционные выступы). Наличие кольцевых ребер позволит дополнительно увеличить эффективность изоляции благодаря снижению напряженности электрического поля в приповерхностном слое тяговой изоляции.
Часть тяговой (подвижной) изоляции в форме стакана может примыкать к кольцевому ребру на тяговой изоляции, ближайшему к приводу. Указанное устройство тягового изолятора достаточно технологично и обеспечивает дополнительное повышение изоляционных свойств вакуумного выключателя.
Неподвижный изолятор может дополнительно содержать (плоскую) изоляционную пластину с (крепежными) отверстиями, одна сторона изоляционной пластины с отверстиями при этом контактирует с поверхностью привода обращенной к контактному терминалу подвижного контакта. При указанном выполнении не требуется дополнительных крепежных элементов для закрепления неподвижного изолятора, что позволяет дополнительно повысить электропрочность изоляции благодаря отсутствию переходов между разнородными материалами, локально увеличивающих напряженность электрического поля в области перехода.
Вакуумный выключатель, изготовленный с применением П.П.1-5 показан на фиг.1 (продольный разрез), на фиг.2 показан разрез неподвижного изолятора, где:
1 - вакуумная камера с контактами;
2 - контактные терминалы;
3 - токосъем;
4 - опорная изоляция;
5 - тяговая изоляция;
6 - неподвижный изолятор;
7 - внутренняя цилиндрическая стенка неподвижного изолятора;
8 - изоляционный стакан тяговой изоляции;
9 - наружная цилиндрическая стенка неподвижного изолятора;
10 - изоляционные выступы на тяговой изоляции;
11 - плоская изоляционная пластина с отверстиями;
12 - поверхность плоской изоляционной пластины с отверстиями, примыкающая к поверхности статора, обращенной к контактному терминалу.
Устройство действует следующим образом: На основании (не показано) закреплена опорная изоляция 4, к которой прикреплена стационарная часть вакуумной камеры с контактами 1 и контактные терминалы 2. К подвижной части вакуумной камеры 1 прикреплены токосъем 3 и тяговая изоляция 5 (ее верхний по рисунку конец). Привод (не показан) подвижной частью соединен с нижним (по рисунку) концом тяговой изоляции 5. Поверхность 12 плоской изоляционной пластины с отверстиями 11, примыкает к поверхности статора, обращенной к контактному терминалу. Изоляционная пластина крепится с использованием указанных отверстий к статору любым известным способом, например, посредством болтов. Внутренняя цилиндрическая стенка неподвижного изолятора 7 и наружная цилиндрическая стенка неподвижного изолятора 9 неподвижного изолятора 6 изолирует привод от высоковольтной части вакуумного выключателя. Изоляционный стакан тяговой изоляции 8, закрепленный на тяговой (подвижной) изоляции 5 входит боковыми стенками между внутренней и наружной (неподвижными) цилиндрическими стенками неподвижного изолятора 7 и 9 соответственно. Изоляционные выступы на тяговой изоляции 10 дополнительно повышают изоляционные свойства выключателя, уменьшая приповерхностную напряженность электрического поля тягового изолятора, что уменьшает образование поверхностных токов, обусловленных адсорбцией на поверхности тягового изолятора пыли, влаги.
Указанное выполнение изолятора образует цельный, монолитный двойной неподвижный стакан (стакан с двойными стенками), внутри которого (после сборки вакуумного выключателя) между внутренней и наружной боковыми стенками двойного стакана (синонимы между трубчатым фрагментом и второй трубкой неподвижного изолятора) располагается боковая стенка подвижного стакана, закрепленного на тяговой изоляции.
Технический результат - повышение эффективности изоляции достигается тем, что с применением неподвижного изолятора с плоским кольцом между двумя концентрическими цилиндрическими стенками происходит снижение напряженности поля в воздухе, заполняющем пространство между изоляционными стаканами, увеличивается пробойный путь в воздухе, понижая вероятность пробоя, что приводит к повышению эффективности изоляции. Выполнение изолятора монолитным уменьшает напряженность электрического поля внутри изолятора, что повышает пробойное напряжение самого неподвижного изолятора и увеличивает эффективность изоляции высоковольтной части вакуумного выключателя в целом.
Промышленное применение. Полезная модель может быть с успехом применена при изготовлении вакуумных выключателей с повышенной изоляционной способностью коммутационной части.