ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
HIGH-VOLTAGE DC SWITCH

Настоящее изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при конструировании высоковольтных выключателей постоянного тока.
Известен автоматический выключатель А-3130, содержащий основание, крышку, подвижные и неподвижные контакты, рукоятку, валик, тепловой расцепитель тока перегрузки, расцепитель максимального тока, контактные выводы, деионную решетку, дугогасительную камеру (М.Авдеев и др. Электропоезда переменного тока. Транспорт, 1975, с.292-294, рис.214).
Известен контактор КМ-15, содержащий изоляционную панель, магнитопровод с приводной катушкой, сердечник с дугогасительной катушкой, подвижный и неподвижный контакты, контактную пружину, якорь с регулировочный винтом, отключающую пружину (там же, с.247-248, рис.182).
Недостатками перечисленных аналогов являются сложность конструкции, наличие большого количества деталей, пожароопаснооть, большой расход цветных металлов, небольшой срок эксплуатации.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией контактов и выключателей, возникновением электрической дуги на контактах при включении и отключении, негативным воздействием высокой температуры дуги на детали.
Известен выключатель-разъединитель, содержащий корпус с крышкой, неподвижные контакты, установленные в углублениях корпуса, ползун, установленный в окнах поперечных перегородок корпуса с подвижными контактами, дугогасительные камеры, механизм включения (патент РФ №2322723, кл. Н01H 21/02, опубликован 20.04.2008).
Известный выключатель-разъединитель но патенту РФ 2322725 как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.
Недостатки выключателя-разъединителя, принятого за прототип, те же.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией выключателя-разъединителя.
Целью настоящего изобретения является повышение технических характеристик высоковольтного выключателя.
Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что ползун с подвижными контактами, дугогасительные камеры, механизм включения-отключения заменены катодной трубкой, установленной на электроизоляционном корпусе, корпус которой выполнен из стекла или металлокерамики и имеет снаружи ребра охлаждения, внутри которой размещены: катод, анод, пластина из тугоплавкого металла, расположенная рядом с анодом, две отклоняющие пластины, размещенные вдоль катодной трубки, из внутренней полости которой откачан воздух, электрической цепью управления катодной трубкой, содержащей включатель, источник постоянного тока, подключенный к отклоняющим пластинам, параллельно которому включена сигнальная лампа и последовательно с ней резистор, механизмом включений-отключений, содержащим изоляционный вал, закрепленный в подшипниках корпуса, на котором установлены подвижный ножевой контакт, соединенный гибким проводом с анодом катодной трубки, и рукоятка, на которой закреплен включатель электрической цепи управления катодной трубкой, подвижная часть которого кинематически связана с зубчатым фиксатором, установленным в нижней части рукоятки, зубья которого взаимодействуют с зубьями зубчатого секатора, закрепленного на боковой поверхности крышки корпуса, причем отрицательный провод высокого напряжения соединен с катодом катодной трубки, а положительный провод высокого напряжения соединен с неподвижным пружинным контактом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид высоковольтного выключателя постоянного тока, на фиг.2 - вид сверху на высоковольтный выключатель постоянного тока, на фиг.3 - схема расположения деталей высоковольтного выключателя постоянного тока на корпусе, на фиг.4 - общий вид катодной трубки, на фиг.5 - вид сверху на катодную трубку с частичным разрезом, на фиг.6 - вид механизма включения-отключения, на фиг.7 - схема электрической цепи управления катодной трубной.
Высоковольтный выключатель постоянного тока содержит электроизоляционный корпус 1 с отверстиями для крепления 2, закрытый крышкой 3. На корпусе закреплен неподвижный пружинный контакт 4, а в задней части закреплена катодная трубка 5, содержащая корпус 6, выполненный из стекла или металлокерамики. Снаружи корпус имеет ребра охлаждения 7. Внутри катодной трубки размещены катод 8, анод 9, рядом с которым установлена пластина 10, выполненная из тугоплавкого металла. Вдоль катодной трубки размещены две отклоняющие пластины 11. Из внутренней полости катодной трубки откачан воздух. Электрическая цепь управления катодной трубкой содержит включатель 12, источник постоянного тока 15, подключенный к отклоняющим пластинам. Параллельно источнику включена сигнальная лампа 14, а последовательно с ней включен резистор 15, ограничивающий ток, протекающий через сигнальную лампу. Механизм включения-отключения содержит изоляционный вал 16, закрепленный в подшипниках 17 корпуса. На изоляционном валу установлены подвижный ножевой контакт 18, соединенный гибким проводом 19 с анодом катодной трубки, и рукоятка 20, выполненная за одно с корпусом 21 включателя электрической цепи управления катодной трубкой. Рукоятка в верхней части имеет кнопку 22, кинематически связанную с замыкателем 23 контактов включателя и с зубчатым фиксатором 24, расположенным в нижней части рукоятки и взаимодействующим с зубчатым сектором 25, закрепленным на боковой поверхности крышки корпуса. Отрицательный провод высокого напряжения 26 соединен с катодом катодной трубки, а положительный провод высокого напряжения 27 соединен с неподвижным пружинным контактом.
Работа высоковольтного выключателя постоянного тока
Для включения высоковольтной цепи постоянного тока необходимо нажать на кнопку 22 и повернуть рукоятку 20 из положения, показанного на фиг.1, влево до упора. При этом сразу же загорается сигнальная лампа 14, указывающая на то, что постоянный ток от источника 13 подан на отклоняющие пластины 11 и между ними возникло электрическое поле. Причем зубчатый фиксатор 24 выводится из зацепления с зубчатым сектором 25 и он не препятствует повороту изоляционного вала 16, а вместе с ним подвижного ножевого контакта 18. Как только подвижный ножевой контакт 18 приблизится или чуть коснется неподвижного пружинного контакта 4, поток электронов из катода 8 катодной трубки 5 устремится к аноду 9, но будет при этом отклонен на металлическую пластину 10. При этом оба контакта не будут находиться под напряжением и высоковольтной электрической дуги между ними не возникнет. После того как рукоятка 20 будет повернута до конца, отпускается кнопка 22 и выключатель 12 отключает цепь управления катодной трубкой 5. Электроны станут двигаться от катода 8 к аноду 9, и высоковольтная цепь постоянного тока будет включена.
Для выключения высоковольтной цепи постоянного тока необходимо нажать на кнопку 22 и повернуть рукоятку 20 вправо до вертикального положения. Загорится сигнальная лампа 14, постоянный ток от источника 13 будет подан на отклоняющие пластины 11 и создаст между ними электрическое поле. Электроны, движущиеся от катода 8 к аноду 9, при включенной высоковольтной цепи при нажатии на кнопку 22 электрическим полем отклоняющих пластин 11 будут отклоняться на металлическую пластину 10, как было указано выше. Неподвижный пружинный контакт 4 и подвижный ножевой контакт 18 окажутся обесточенными и отделятся друг от друга без возникновения высоковольтной электрической дуги. После отпускания кнопки 22 цепь управления катодной трубкой отключается выключателем 12, а высоковольтная цепь постоянного тока тоже будет выключена.
Положительные эффекты: нет обгорания главных контактов, увеличение срока службы выключателя из-за отсутствия электрической дуги, экономия цветных металлов, повышение пожаробезопасности, упрощение конструкции.