ВАКУУМНАЯ ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА

Область техники
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть применена в высоковольтных сильноточных выключателях в качестве коммутирующего элемента.
Уровень техники
Известна вакуумная дугогасительная камера, выбранная в качестве прототипа, содержащая изоляционный цилиндрический корпус, неподвижный токоподвод, жестко закрепленный в одном торце корпуса и подвижный токоподвод, установленный в направляющей трубе на другом торце корпуса, герметизирующий сильфон, контакты, закрепленные на стыкующихся торцах токоподводов и защитные экраны [RU 83877]. В прототипе подвижный токоподвод выполнен в виде двухступенчатого стержня, а неподвижный - в виде короткого стержневого выступа на торце корпуса.
Недостаток прототипа - при увеличении длины камеры и хода подвижного токоподвода, необходимом для коммутации повышенного напряжения (110 кВ) и тока, конструкция камеры-прототипа не позволяет обеспечить требуемые значения низкого электрического сопротивления (в замкнутом состоянии), скорости отвода тепла дуги, образующейся при размыкании контактов, и механической устойчивости токоподводов к боковым нагрузкам.
Сущность полезной модели
Предметом полезной модели является вакуумная дугогасительная камера, содержащая герметичный изоляционный корпус, неподвижный токоподвод, жестко закрепленный в одном торце корпуса и подвижный токоподвод, установленный в направляющей трубе на другом торце корпуса, герметизирующий сильфон, охватывающий направляющую трубу и подвижный токоподвод, контакты, закрепленные на стыкующихся торцах токоподводов, и защитные экраны, охватывающие контакты и герметизирующий сильфон, при этом каждый токоподвод состоит из двух соосно спаянных медных стержней, стержень подвижного токоподвода, на котором закреплен контакт, выполнен с возможностью сжатия сильфона при перемещении на развод контактов, а стежень неподвижного токоподвода, жестко закрепленный в торце корпуса, выполнен в с возможностью жесткой фиксации другого стержня неподвижного токоподвода.
Эта совокупность признаков позволяет обеспечить низкое электрическое сопротивление, высокую теплопроводность и механическую устойчивость токоподводов к боковым нагрузкам при увеличении длины камеры и хода подвижного токоподвода, необходимом для коммутации при повышенном напряжении (110 кВ),
Полезная модель имеет развития, состоящие в том, что:
- камера снабжена дополнительным защитным экраном, установленным на неподвижном токоподводе и конструктивно аналогичном экрану, охватывающему герметезирующий сильфон;
- на торцах защитного экрана, охватывающего контакты, закреплены тороидальные элементы;
- каждый контакт состоит из контактной чаши, индуктора в виде двух полувитков, соединяющих контактную чашу с токоподводом, и сердечника, установленного в центральной области контакта, при этом контактная чашка частично охватывает индуктор, а поверхности контактной чаши и индуктора выполнены плавно закругленными.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На фиг.1 представлен чертеж камеры, выполненный с учетом развитий полезной модели.
В изоляционном герметичном корпусе 1, размещены неподвижный токоподвод 2, жестко закрепленный в одном торце корпуса 1 и подвижный токоподвод 3, установленный в направляющей трубе 4 на другом торце корпуса 1. Герметизирующий сильфон 5, охватывает направляющую трубу 4 и подвижный токоподвод 3.
На стыкующихся торцах токоподводов 2 и 3 закреплены контакты. Каждый контакт состоит из контактной чаши 6, индуктора 7 в виде двух полувитков, соединяющих контактную чашу 6 с соответствующим токоподводом, и сердечника 8, установленного в центральной области контакта. Каждая контактная чаша 6 частично охватывает соответствующий индуктор 7. Поверхности контактных чаш 6 и индукторов 7 выполнены плавно закругленными.
В камере имеются защитные экраны: экран 9 охватывает контакты, а экран 10 герметизирующий сильфон 5. Каждый токоподвод 2 и 3 состоит из двух соосно спаянных медных стержней. Стержень 11 подвижного токоподвода 3, на котором закреплен контакт, выполнен с возможностью сжатия сильфона 5 при его перемещении на развод контактов, а стержень 12 неподвижного токоподвода 2, жестко закрепленный в торце корпуса 1, выполнен в виде полой толстостенной трубы с возможностью жесткой фиксации в ее стенке другого стержня 13 неподвижного токоподвода 2.
На токоподводе 2 размещен дополнительный защитный экран 14, конструктивно аналогичный экрану 10.
На торцах защитного экрана 9, охватывающего контакты, закреплены тороидальные элементы 15.
Воздух из внутреннего пространства герметичного корпуса 1 удален.
Камера работает в составе высоковольтного выключателя следующим образом.
Во включенном состоянии выключателя подвижный токоподвод 3 вдвинут (приводом выключателя) в середину камеры и его контактная чаша 6 упирается в чашу 6 неподвижного токоподвода 2, создавая надежное низкоомное соединение. Сильфон 5 находится в исходном состоянии.
Индукторы 7 в составе контактов, установленных на торцах токоподводов 2 и 3 обеспечивают аксиальный характер магнитного поля, создаваемого протекающим через контакты током.
При отключении выключателя его привод перемещает токоподвод 3 в направляющей трубе 4, отводя его контакт от контакта на токоподводе 2. Сильфон 5 сжимается торцом стержня 11, обеспечивая сохранение вакуума внутри корпуса 1.
Дуговой разряд, возникающий в промежутке между контактами, рассредоточен по поверхности чаш 6 аксиальным магнитным полем, что уменьшает тепловую нагрузку на поверхность контактов и увеличивает их отключающую способность.
Экран 9 защищает внутреннюю поверхность изоляционного корпуса 1 от напыления продуктами горения дуги, что обеспечивает сохранение электропрочности. Экран 10 защищает сильфон 5 от прожога его тонкой стенки продуктами горения. Наличие экрана 14 улучшает продольную симметричность конструкции, что делает более равномерным распределение напряженности электрического поля вдоль продольной оси корпуса 1.
Для уменьшения локальных напряженностей магнитного поля и увеличения электропрочности чаша 6 каждого контакта частично, охватывает соответствующий индуктор 7, ее торцевая поверхность выполнена гладкой, а переходы от торцевой к боковой поверхности чаши 6 и индуктора 7 выполнены плавными с большими радиусами кривизны.
Промышленная применимость
Предлагаемая камера может быть применена в вакуумных выключателях на напряжение 110 кВ, а при последовательном соединении двух камер - в вакуумных выключателях на 220 кВ.