ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к малогабаритным вакуумным дугогасительным камерам (ВДК) контакторов среднего напряжения 3...10 кВ и на токи до десятков ампер. Габаритные размеры таких контакторов в поперечном направлении определяются диаметром ВДК и существенно зависят от размеров направляющих фланцев и втулок скольжения подвижного контакта.
В вакуумной дугогасительной камере (журнал «Электротехника» №9, 2001г, стр.19) состоящей из керамического корпуса, торцевых фланцев, экранов, сильфона, подвижного и неподвижного контактов шток подвижного контакта с коническим токоподводящим наконечником движется в цилиндрической направляющей, выполненной заодно с фланцем из полиамида, фланец крепится к торцевому фланцу камеры винтами. Для жесткости и прочности направляющую и фланец приходится делать толстостенными, что увеличивает габаритный диаметр ВДК; конический наконечник не должен превосходить по большему диаметру диаметр штока контакта, иначе не удастся установить на ВДК фланец с напрвляющей.
В вакуумной дугогасительной камере (журнал «Электротехника» №9, 2001г, стр.22), принятой за прототип, в отличие от ранее рассмотренной ВДК, фланец и цилиндрическая направляющая выполнены из металла, причем на внутренней стороне цилиндрической направляющей выполнены несоприкасающиеся проточки, в которых установлены два разрезных кольца из материала с низким коэффициентом трения, по которым скользит шток подвижного контакта с цилиндрическим токоподводящим наконечником с диаметром, меньшим диаметра штока. При сборке камеры направляющая с разрезными кольцами протаскивается через наконечник и шток контакта, а ее фланец крепится к торцевому фланцу камеры винтами. В этой конструкции диаметральный размер камеры может быть выполнен меньшим по сравнению
с аналогом, но все же он определяется требуемой жесткостью направляющей, усложняется изготовление направляющей из-за внутренних проточек, необходимо применение винтового крепления, токоподводящий наконечник не может быть больше штока подвижного контакта.
Предлагаемая конструкция ВДК позволяет устранить указанные недостатки прототипа и: сделать минимальным диаметр камеры, упростить и повысить точность изготовления, иметь диаметр токоподводящего наконечника большим, чем шток подвижного контакта, что облегчает закрепление на нем гибкой шины.
Для этого стержень подвижного контакта выполнен с несколькими ступенями и на его меньшем диаметре установлено, по край ней мере, одно разрезное кольцо из материала с малым коэффициентом трения, контактирующее с внутренним диаметром цилиндрической направляющей, фланец которой жестко установлен на торцевом фланце камеры, причем длина разрезного кольца больше рабочего хода подвижного контакта и ограничена допустимым сжатием сильфона.
Сущность предлагаемого решения позволяет получить следующие положительные результаты: металлический направляющий фланец с гладкой цилиндрической направляющей устанавливается на камеру вместе со всеми остальными ее деталями и проводится вся технологическая обработка ВДК, что повышает точность изготовления, уменьшает габариты, исключает применение резьбовых соединений; разрезные кольца скольжения подвижного контакта устанавливаются на шток уже на готовой камере и позволяют иметь на токосъемном наконечнике буртик большего диаметра, чем диаметр штока, что облегчает закрепление на нем гибкой шины.
Конструкция вакуумной дугогасительной камеры представлена на фиг.1, где слева показано отключенное рабочее положение ВДК, а справа-включенное; на фиг.2 показано приспособление по установке разрезного кольца.
Вакуумная дугогасительная камера состоит из корпуса с изоляционными кольцами 1, торцевых фланцев 2 и 3, неподвижного 4 и подвижного 5 контактов, штока подвижного контакта со ступенью 6 большего диаметра и ступенью 7 меньшего диаметра, которая переходит в цилиндрическую часть 8 с диаметром, равным диаметру ступени 6, а далее имеется буртик 9 с диаметром, равным или большем диаметра ступени 6, на конце штока имеется резьбовой наконечник 10 для крепления гибкой шины; на ступени 7 штока установлены разрезные кольца 11 из материала с малым коэффициентом трения, например, из полиамида или наполненного фторопласта; наружные поверхности разрезныхколец 11 опираются на внутреннюю цилиндрическую поверхность направляющей 12, одновременно защищающей сильфон 13.
Технологическое приспособление для установки разрезных колец в камеру состоит из втулки 14 с конической частью 15, упорной скобы 16 и винта 17 (на фиг.2 показано уже вставленное одно кольцо). Последовательность установки колец следующая. На хвостовик 10 камеры навинчивается втулка 14,наружный диаметр которой равен диаметру буртика 9, сквозь коническую часть 15 протаскивается кольцо 11 с частичным его выходом на буртик 9, скоба 16 устанавливается на фланец 3 камеры, сквозь отверстие в скобе 16 во втулку 14 вворачивается винт 17 до его упирания в скобу 16, при этом контакты камеры замкнуты под действием атмосферного давления на сильфон (фиг.1-справа, но при отсутствии колец 11). При дальнейшем ввинчивании винта контакты камеры размыкаются и расходятся, меньший диаметр 7 штока выходит наружу, сильфон сжимается, после выхода на величину δ=1 кольцо сдвигается и проваливается сначала на диаметр с лыской, а затем - на меньший диаметр 7, охватывая его. При отпускании винта 17 шток контакта вместе с разрезными кольцами 11 входит внутрь направляющей 12, при этом контакты камеры замыкаются.
Для облегчения установки на ВДК гибкой шины желательно иметь диаметр буртика 9 достаточно большим, но он ограничивается материалом и
отношением толщины кольца 11 к ее диаметру. Так, например, при диаметрах частей штока 6 и 7, равных 10 и 8 мм и, соответственно,-толщине кольца из полиамида в 1 мм, буртик может иметь диаметр 12... 15 мм. Иметь толщину кольца менее 0,6...0,8 мм нецелесообразно по требованиям жесткости и устойчивости.
Для надежной работы разрезных колец 11 как продольных подшипников скольжения оптимально иметь отношение суммарной длины колец к диаметру направляющей 1,5... 2, что в значительной степени зависит от длины сильфона. Для надежной работы крайнего кольца желательно иметь соотношение b≥0,7...0,8 1;(фиг.1). Кроме того длина кольца ограничивается допустимым сжатием сильфона, определяемым размером δ (фиг.2). Как правило, сильфон допускает ограниченнократное сжатие в пределах δ=(2,5...3)α.
Работает ВДК, как в традиционных контакторах. При включении электромагнитного привода в форсированном режиме преодолевается усилие отключающей пружины, контакты замыкаются и дополнительно поджимаются пужиной поджатия.
Контакты удерживаются во включенном состоянии электромагнитом при небольшом потреблении электроэнергии. Отключение электромагнита приводит к отключению ВДК. При включении и отключении шток подвижного контакта трется по цилиндрической направляющей разрезными кольцами воспринимающими боковые усилия от несоосности и перекрещивания осей штока контакта и привода.
Устанавливаемая в едином технологическом процессе изготовления ВДК цилиндрическая направляющая и разрезные кольца, устанавливаемые на меньшем диаметре штока подвижного контакта, позволяют уменьшить габариты камеры, увеличить точность и технологичность изготовления, уменьшить трудоемкость.
В настоящее время изготовлены и испытаны опытные образцы ВДК и контакторы по предлагаемой полезной модели.