ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ТОКА
VACUUM CURRENT SWITCH

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.
Известен вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, формирующую между контактами поперечное оси поле. Магнитная система расположена по оси со стороны одного из контактов и выполнена формирующей поперечно-радиальное поле [Патент РФ №2230385, МПК Н01Н 33/664, опубл. 2004.06.10].
Недостатком этого вакуумного выключателя является конструкция центральной части корпуса камеры, расположенной внутри неподвижного электрода с кольцевым контактом. Эта часть корпуса электрически связана с неподвижным контактом, а магнитное поле вблизи нее перпендикулярно к ней, так как является аксиальным по своей природе. Дуга, возникающая между контактами при их размыкании, выталкивается из рабочего зазора и может устойчиво гореть между центральной частью подвижного электрода и центральной частью корпуса, расположенной внутри неподвижного контакта, так как электрическое и магнитное поля параллельны у оси. Таким образом, ухудшаются коммутационные характеристики выключателя: снижается величина коммутирующего тока и увеличивается время прерывания дуги.
Наиболее близким, принятым за прототип, является вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и соосную с ней магнитную систему, содержащую постоянный магнит, расположенный по оси со стороны неподвижного электрода, и формирующую между контактами поперечно-радиальное оси поле. Центральная часть корпуса камеры, расположенная внутри неподвижного контакта, выполнена электрически изолированной от неподвижного контакта [Патент РФ №2291513, МПК Н01Н 33/664, опубл. 2007.01.10.].
Недостатком данного вакуумного выключателя является низкая напряженность магнитного поля в межконтактном промежутке.
Задачей изобретения является увеличение концентрации магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик.
Поставленная задача решена за счет того, что вакуумный выключатель тока содержит так же как в прототипе дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем неподвижный электрод прикреплен при помощи токовода и гофры, а соосно кольцевым контактам со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле.
Согласно изобретению в неподвижном кольцевом контакте со стороны его крепления к электроду выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которых расположены П-образные постоянные магниты, изолированные от неподвижного электрода и неподвижного кольцевого контакта. Контактирующая поверхность кольцевых контактов по оси электродов расположена на уровне плоскости полюсов магнитов.
В предлагаемом вакуумном выключателе тока за счет того, что постоянные магниты имеют П-образную форму и равномерно расположены по окружности неподвижного кольцевого контакта, концентрация магнитного поля между кольцевыми контактами увеличивается. Растет электродинамическое воздействие на электрическую дугу, что увеличивает скорость движения ее между кольцевыми контактами, а следовательно, уменьшается электроэрозионный износ контактов и улучшаются коммутационные характеристики: продлевается срок службы выключателя и уменьшается время прерывания дуги.
На фиг.1 схематично изображен вакуумный выключатель тока и магнитная система, расположенная на неподвижном электроде, где А-А - вид в разрезе сверху, В-В - вид в разрезе снизу.
Вакуумный выключатель тока содержит корпус 1, разделенный высоковольтным изолятором 2, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным 3 и неподвижным 4 электродами. Электроды 3 и 4 могут быть изготовлены из высокопроводящего материала, например меди. С одной стороны подвижный электрод 3 прикреплен к корпусу при помощи токовода 5 и металлической гофры 6, которая отделяет вакуумную среду камеры от окружающей среды. Электроды 3 и 4 снабжены кольцевыми контактами 7 и 8. Кольцевые контакты могут быть выполнены из немагнитного материала, например из молибдена. В кольцевом контакте 8 выполнены радиальные, равномерно расположенные по окружности пазы, в которые вставлены постоянные магниты 9 П-образной формы, образуя магнитную систему. Постоянные магниты могут быть изготовлены на основе самария - кобальта. Количество постоянных магнитов зависит от диаметра кольцевого контакта 8 и ширины постоянного магнита 9. Контактирующая поверхность кольцевых контактов 7, 8 по оси электродов 3, 4 находится на уровне плоскости полюсов магнитов 9. Разделительные изоляторы 10 размещены между электродом 4 и постоянными магнитами 9, а также между кольцевым контактом 8 и постоянными магнитами 9.
Вакуумный выключатель тока работает следующим образом.
При замкнутых кольцевых контактах 7, 8 через электроды 3, 4 протекает электрический ток от токовода 5. Магнитная система формирует в плоскости соединения подвижного 7 и неподвижного 8 кольцевых контактов радиальное относительно оси кольцевых контактов магнитное поле. При размыкании кольцевых контактов 7, 8 между ними загорается электрическая дуга, при этом гофра 6 сжимается и обеспечивается герметичность дугогасительной камеры. Механические усилия на дугу, возникающие при взаимодействии электрического тока дуги и поперечного магнитного поля, перемещают ее по контактирующей поверхности кольцевых контактов 7 и 8. Под действием центробежной силы дуга перемещается по радиусу и выталкивается из межконтактного промежутка. Таким образом, дуга локально не перегревает контактирующую поверхность кольцевых контактов 7, 8, что обеспечивает их равномерный и минимальный износ. Двигаясь, дуга быстро остывает и гаснет.