ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
VACUUM CIRCUIT BREAKER

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтному аппаратостроению, и касается конструкции высоковольтных выключателей с вакуумными дугогасительными камерами.
Известен «Электромагнитный привод вакуумного выключателя», RU 2214640 [1], содержащий содержащий пластинчатый магнитопровод, якорь, установленный с возможностью перемещения из одного крайнего положения в противоположное, постоянные магниты, установленные в средней части магнитопровода по обеим сторонам от якоря относительно оси последнего и ориентированные одноименными полюсами в сторону якоря, катушки включения и отключения с зазором относительно магнитопровода в одной из катушек в зависимости от положения якоря.
Известный привод содержит раздельные катушки (обмотки) включения/выключения привода и общий якорь.
Недостатками известной конструкции являются высокая сложность конструкции и низкие временные показатели включения и выключения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Высоковольтный выключатель с электромагнитным приводом», RU 2282266 [2], содержащий три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на корпусе, электромагнитное приводное устройство, установленное на том же корпусе, причем его подвижная часть соединена с изоляционными тягами вакуумных дугогасительных камер общей тягой, электромагнитное приводное устройство содержит два электромагнитных привода, установленных в один ряд с полюсами между средней и крайними изоляционными тягами.
Преимуществом конструкции по сравнению с [1] является снижение сложности конструкции, так как отсутствует специальный вращающийся вал с несколькими осями вращения.
Недостатком известной конструкции является повышенное время отключения, обусловленное отключением только под воздействием пружин, величина силы сжатия которых ограничена величиной силы удержания приводов включения и не может быть достаточно высокой. Недостаточно высокая величина силы, действующей на привод в момент отключения, приводит к недостаточному ускорению деталей конструкции в момент отключения, что приводит к снижению временных характеристик отключения. В то же время в процессе включения противодействующие пружины снижают суммарное усилие, прикладываемое приводом включения к механическим движущимся частям, что приводит к снижению временных характеристик включения привода. Другим недостатком является отсутствие направляющих общей тяги, что повышает возможность несинхронного отключения полюсов выключателя. Дополнительным недостатком являются повышенные габариты привода выключателя.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является понижение времени срабатывания вакуумного выключателя. Дополнительными техническими результатами являются: повышение степени синхронности отключения полюсов и снижение габаритов электропривода.
Технический результат достигается тем, что один привод - «включения» - действует на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, другой привод - «выключения» - действует на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер.
В момент срабатывания привода вакуумного выключателя на общую тягу действует сила электромагнитного привода (включения или выключения), которая может быть достаточно высока, так как возможно пропустить импульсный ток срабатывания через соответствующую обмотку достаточно большой величины без опасения перегрева обмотки. Высокая величина силы при срабатывании электромагнитного привода приводит к высокой величине механического ускорения подвижных деталей, что приводит к уменьшению времени включения и отключения вакуумного выключателя. Отсутствие противодействующих пружин при применении раздельных приводов повышает величину механического усилия, прилагаемого при срабатывании выключателя на механическую подвижную систему, что уменьшает время механического перемещения подвижных деталей механизма и приводит к улучшению скоростных характеристик вакуумного выключателя в целом.
Общая тяга привода может быть выполнена в форме полой балки коробчатой конструкции. Полая балка обладает высокой прочностью и жесткостью при относительно небольшой массе, что позволяет дополнительно увеличить скорость перемещения привода и дополнительно уменьшить время срабатывания вакуумного выключателя.
Электромагнитные приводы могут располагаться внутри полой балки коробчатой конструкции. Указанное расположение привода позволяет достигнуть высокой компактности конструкции.
Часть корпуса, на верхней части которого установлены полюса, может быть выполнена в форме коробки, а полюса расположены в ряд вдоль главной оси корпуса. Коробчатая форма корпуса обладает повышенной прочностью и жесткостью конструкции, уменьшая величину деформации корпуса при передаче механических усилий.
Полая балка коробчатой конструкции может быть закреплена на подшипнике, ось которого параллельна главной оси корпуса, а подшипник расположен вблизи боковой стенки корпуса. При указанном расположении подшипника балка «качается» вокруг оси по жестко определенной траектории, без перекосов в горизонтальном направлении, что исключает возможность неодновременного срабатывания вакуумных дугогасительных камер.
Привод включения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, может быть выполнен с фиксацией замкнутого положения постоянным магнитом в составе броневого сердечника. Выполнение привода включения указанным образом позволяет обходиться без дополнительного механизма фиксации.
Привод выключения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, может быть выполнен с фиксацией замкнутого положения постоянным магнитом в составе броневого сердечника. Выполнение привода выключения указанным образом позволяет обходиться без дополнительного механизма фиксации.
Пример выполнения предлагаемого вакуумного выключателя с использованием ПП.1-7 изображен (в состоянии «включено») на:
Фиг.1 - вид сбоку с указанием разрезов;
Фиг.2 - частичный разрез вдоль полюса (плоскость Г-Г);
Фиг.3 - разрез привода включения (плоскость Б-Б);
Фиг.4 - разрез привода выключения (плоскость В-В), где:
1 - полюсы с вакуумными дугогасительными камерами;
2 - корпус;
3 - изоляционная тяга;
4 - балка коробчатой конструкции;
5 - подшипник;
6 - статор электромагнитного привода включения;
7 - якорь электромагнитного привода включения;
8 - обмотка привода включения;
9 - статор электромагнитного привода выключения;
10 - якорь электромагнитного привода выключения;
11 - обмотка привода выключения.
Устройство действует следующим образом. Полюсы с вакуумными дугогасительными камерами 1 закреплены на корпусе 2 любым известным способом. Изоляционные тяги 3 соединены с балкой коробчатой конструкции 4 посредством, например, механизма поджатия. Механизм поджатия, включающий пружину поджатия, широко распространен и не является предметом данного изобретения. Балка коробчатой конструкции 4 установлена на подшипнике 5 и «качается» относительно оси подшипника, параллельной главной оси выключателя (перпендикулярной разрезам).
При подаче напряжения на обмотку включения 8 якорь электромагнитного привода включения 7 перемещается вверх, к статору электромагнитного привода включения 6. Якорь 7 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вверх, балка 4, перемещаясь вверх, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вверх, до замыкания со стационарным контактом.
Вакуумная дугогасительная камера является широко применяемым стандартным устройством для вакуумных выключателей и на чертежах не показана.
При подаче напряжения на обмотку выключения 11 якорь электромагнитного привода выключения 10 перемещается вниз, к статору электромагнитного привода выключения 9. Якорь 10 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вниз, балка 4, перемещаясь вниз, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вниз, до размыкания со стационарным контактом.
Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено для производства вакуумных выключателей с улучшенными временными характеристиками срабатывания.