УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ДУГИ
DEVICE FOR ARC QUENCHING

Изобретение относится к элементам конструкций электрических выключателей, в частности к устройствам для гашения дуги высоковольтных выключателей.
Наиболее близким к устройству для гашения дуги является устройство для гашения дуги при отключении малых токов коммутационным аппаратом, содержащее пневматический цилиндр с поршнем и штоком и сопло, направленное в зону горения дуги между подвижным и неподвижным контактами (патент №2234758, публ. 20.08.2004). Подвижный контакт и шток поршня расположены с зазором во включенном положении с возможностью воздействия подвижного контакта на шток при отключении. Ход штока больше хода подвижного контакта в месте расположения штока.
Одним из недостатков указанного устройства является возникновение рывка поршня в момент удара подвижного контакта об элементы конструкции устройства, что ведет к повышенному износу деталей пневматического цилиндра, в частности заклиниванию поршня при ударе из-за сильного трения о внутреннюю поверхность пневматического цилиндра.
Другим недостатком является то, что при рывке поршня вследствие резкого выброса воздуха из пневматического цилиндра формируется воздушный поток, оказывающий на дугу в начальный момент избыточное давление, что увеличивает перенапряжение на контактах, а кратковременный объемный поток может привести к повторному зажиганию дуги.
Еще одним недостатком также является то, что дальнейшее движение поршня после удара подвижного контакта о шток и следующее за ним ускорение подвижных элементов пневматического цилиндра до тех пор, пока подвижный контакт не остановится под действием жестко закрепленного буфера-ограничителя, не является контролируемым, что делает конструкцию ненадежной в эксплуатации. Кроме того, замедление хода подвижного контакта в этот момент увеличивает продолжительность горения дуги, что ведет к росту износа контактов коммутационного аппарата.
Задачей создания изобретения является повышение надежности устройства для гашения дуги, преимущественно малых неотключаемых токов.
Технический результат состоит в обеспечении надежного гашения дуги за счет достаточно длительного и равномерного воздействия на нее воздушного потока, а также повышения надежности устройства за счет снижения износа элементов конструкции.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для гашения дуги, содержащем пневматический цилиндр с установленным в нем поршнем со штоком и сопло, направленное в зону образования дуги между подвижным и неподвижным контактами, шток пневматического цилиндра соединен с подпружиненным рычагом, который кинематически связан с тягой. Тяга снабжена пазом и закреплена на подвижном контакте. Рычаг и пружина соединены с неподвижно закрепленными осями, а пневматический цилиндр - с соплом, например, гибкой связью.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для гашения дуги во включенном положении; на фиг.2 - в отключенном положении.
Устройство для гашения дуги при отключении содержит пневматический цилиндр 1, размещенные в нем поршень 2 и шток 3, гибкий шланг 4 и сопло 5, направленное в зону горения дуги между подвижным 6 и неподвижным 7 контактами. Поршень 2 может иметь произвольную форму, например цилиндрического диска. Подвижный контакт 6 соединен через шарнир 8 с тягой 9, в которой выполнен паз 10. Кроме того, в пазу 10 тяги 9 с возможностью перемещения установлена ось 11, с которой связан рычаг 12. На рычаг 12 воздействует пружина 13. Рычаг 12 и пружина 13 закреплены осями 14 и 15. Паз 10 тяги 9, соединяющей подвижный контакт 6 выключателя с устройством для гашения дуги, обеспечивает движение оси 11 и разворот рычага 12 на оси 14 и предохраняет подвижный контакт 6 в процессе отключения от ударных нагрузок. При этом величина паза 10 подбирается такой, чтобы обеспечивался свободный ход поршня 2, его достаточный подъем и забор воздуха в пневматический цилиндр 1 при замыкании контактов. Пружина 13 через рычаг 12 и шток 3 прижимает поршень 2 ко дну пневматического цилиндра 1 (см. фиг.2) в разомкнутом положении контактов. Возможный ход тяги 9 зависит от хода подвижного контакта 6, который ограничивается упором 16. При этом длина паза 10 обеспечивает необходимый ход рычага 12. При размыкании контактов подвижный контакт 6 достигает упора 16 до того, как закончится воздействие возвратной пружины 13 на рычаг 12, шток 3 и поршень 2, который медленно переместится на дно пневматического цилиндра 1, обеспечив подачу воздушного потока в зону дуги.
Устройство для гашения дуги работает следующим образом.
При движении контакта 6 на замыкание контактов тяга 9 проходит зазор 5 (см. фиг.2) в пазе 10 между осью 11 рычага 12 и краем паза 9. В момент соприкосновения тяги 9 и оси 11 в движение вовлекается рычаг 12, шток 3 с поршнем 2, что приводит к растяжению возвратной пружины 13, сцепленной с рычагом 12, во взведенное состояние. Поршень 2 поднимается вверх и происходит втягивание воздуха через сопло 5 в пневматический цилиндр 1, контакты выключателя 6 и 7 замыкаются (фиг.2). Устройство для гашения дуги готово к отключению аппарата.
В момент отключения подвижный контакт 6 вместе с тягой 9 движется независимо от рычага 12 и штока 3 с поршнем 2 на всем ходу, благодаря пазу 10 в тяге 9, который обеспечивает свободу перемещения как рычага 12, штока 3 с поршнем 2 под действием силы возвратной пружины 13, так и тяги 9 с подвижным контактом 6, движимым приводом 17 (фиг.1). Это важно в том случае, если аппарат отключает ток короткого замыкания. При этом поршень 2 не замедляет движения подвижного контакта 6, а дуга под действием электродинамических сил быстро выталкивается в дугогасительную камеру (не показана). Поршень 2 под действием возвратной пружины 13 начинает двигаться вниз, нагнетая равномерный поток воздуха через сопло 5 в область горения дуги. Причем подвижный контакт 6 быстро перемещается до его упора 16, а поршень 2 продолжает двигаться и после остановки подвижного контакта 6 под действием пружины 13 и свободного хода оси 11 в пазу 10, вплоть до дна пневматического цилиндра 1. Воздух, находящийся в пневматическом цилиндре 1, через сопло 5 выдувается в зону горения дуги между контактами 6 и 7 в течение достаточно длительного времени, что позволяет с необходимой интенсивностью перемещать дугу на рога 18 и далее в дугогасительную камеру. Если ток в горящей дуге настолько мал, что она не может быстро сойти с контактов и войти в дугогасительную камеру под действием электродинамических сил, то дуга гасится потоком выходящего из сопла воздуха.
Таким образом, благодаря конструкции и соединению рычага через паз движение элементов механизма привода и системы дутья не подвержено сильным механическим ударам, при этом отсутствует замедление скорости хода подвижного контакта и обеспечивается значительный ход поршня для подачи требуемого количества воздуха или газа для гашения дуги. Этим достигается высокая надежность устройства для гашения дуги. Кроме того, более длительное и равномерное воздействие струи воздуха уменьшает перенапряжения при гашении дуги.