ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ НАГРУЗКИ

Полезная модель относится к высоковольтному коммутационному аппаратостроению, в частности, к высоковольтным выключателям нагрузки.
Известен высоковольтный вакуумный выключатель нагрузки (см. патент №2247439 от 04.07.2003), содержащий в каждой из фаз опорные изоляторы, главный подвижный и неподвижный контакты, вакуумную дугогасительную камеру с механизмом размыкания ее контактов, установленную на главном неподвижном контакте, разъединяющий неподвижный контакт, причем подвижные контакты связаны между собой. Механизм отключения содержит контактный ролик, взаимодействующий с профилированным толкателем, закрепленным на подвижном разъединяющем контакте, при этом профиль поверхности толкателя образован двумя дугами окружностей с центром на оси вращения размыкающего контакта. Основными недостатками данной конструкции является то, что при включении на шток вакуумной камеры создается радиальная нагрузка ударного характера и то, что при включении сначала включаются главные ножи и лишь после этого замыкаются контакты вакуумной камеры, т.е. камера осуществляет свою дугогасительную функцию только при отключении.
Известен вакуумный выключатель нагрузки (см. патент №2529501 от 11.12.2012), содержащий раму, с установленными на ней изоляторами; двухконтурную контактную систему, в виде контура главных контактов и шунтирующего контура дугогасительных контактов; вакуумную дугогасительную камеру; и рычажный вал с приводом. Согласно данному изобретению в шунтирующий контур дугогасительных контактов введен второй дополнительный разрыв в виде клинового устройства, состоящего из клинообразного сегмента, установленного на размыкающем контакте, и расклинивающегося механизма. При этом расклинивающий механизм содержит упор, неподвижно связанный с неподвижным дугогасительным контактом, и двуплечий рычаг, шарнирно связанный с указанным упором и воздействующий на подвижный дугогасительный контакт. Основной недостаток - отсутствие дугогасительной функции вакуумной камеры в момент включения т.к. сначала происходит замыкание главных контактов выключателя и только затем дугогасительных контактов вакуумной камеры.
Известен высоковольтный вакуумный выключатель нагрузки (см. патент №106033 от 24.06.2010), содержащий в каждой из фаз опорный изолятор, вакуумную дугогасительную камеру, в которой размещены неподвижный и подвижный контакты с механизмом их размыкания, на подвижном контакте установлен ролик, на опорном изоляторе с вакуумной дугогасительной камерой установлен профилированный рычаг, через который передается движение от подвижного контакта к вакуумной дугогасительной камере. Недостатки в этом случае следующие: профилированный рычаг передает усилие на подвижный контакт камеры в начале процесса отключения, при этом скорость включения выше скорости отключения, а это означает, что камера при включении будет испытывать излишние ударные нагрузки, что отрицательно скажется на ее механической прочности и снизит механический и коммутационный ресурс. При включении на токи короткого замыкания может произойти приварка контактов камеры, при отключении такой камеры возникнет открытая дуга между главными токоведущими контактами, способная повредить как сам ВНВ, так и элементы ячейки, в которую он установлен.
Задачей предлагаемой полезной модели является исключение указанных недостатков, увеличение механического и коммутационного ресурса высоковольтного вакуумного выключателя нагрузки.
Техническим результатом является обеспечение оптимальных скоростей движения контактов камеры, минимальные механические нагрузки на камеру, механизм принудительного разрыва контактов камеры в случае их приварки.
Поставленная задача решается за счет того, что высоковольтный вакуумный выключатель нагрузки содержит профилированный толкатель и рычаг, закрепленные на общей оси, рычаг тягой связан с фиксатором, причем фиксатор при включении защелкивается на ролике, закрепленном на профилированном толкателе, а при отключении рычаг упирается в упор, также закрепленном на профилированном толкателе.
Высоковольтный вакуумный выключатель нагрузки содержит опорные изоляторы 1 по два на каждую фазу, установленные на общую раму 2, с приводом, содержащим пружину 3, передающую свое усилие на главный подвижный контакт 4 через тяговый изолятор 5. На одном изоляторе 1 установлен главный неподвижный контакт 6 и две симметричные боковые стойки 7, представляющие собой пластины из изоляционного материала, на которых закреплена вакуумная дугогасительная камера 8, содержащая неподвижный контакт 9, соединенный с главным неподвижным контактом 6 токопроводящими контактными пластинами 10, подвижный контакт 11 и пружину отключения 12, которая удерживает контакты 9 и 11 вакуумной дугогасительной камеры 8 в нормально разомкнутом положении при отключенном выключателе. На боковых стойках 7 с внутренней стороны симметрично закреплен кронштейн 13, увеличивающий жесткость конструкции. Между пластинами кронштейна 13 на оси 14, установлены профилированный толкатель 15, выполненный из листового металла, с упором 16 и роликом 17, рычаг 18, выполненный из листового металла, с бобышкой и пазом под упор 16 на профилированном толкателе 15 и возвратные пружины 19, 20; вокруг оси 21 вращается фиксатор 22 с бобышкой, который защелкивается на ролике 17 и возвратная пружина 23. Кинематически фиксатор 22 и рычаг 18 связаны между собой тягой 24 с овальным отверстием, которая установлена на их бобышках. На противоположном изоляторе 1 крепится контакт 25, на котором установлен главный подвижный контакт 4, вращающийся вокруг оси 26, на его конце в пазу овальной формы установлен контактный ролик 27 с пружиной 28 для компенсации зазоров между контактным роликом 27 и профилированным толкателем 15.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан общий вид выключателя в положении «Включено».
На фиг. 2 показана стадия операции отключения.
На фиг. 3 показан общий вид выключателя в положении «Выключено».
На фиг. 4 показана стадия операции включения.
Устройство работает следующим образом.
В положении «Включено» (Фиг. 1) главный подвижный контакт 4 и главный неподвижный контакт 6 замкнуты, пружина отключения 12 сжата, контакты 9, 11 вакуумной дугогасящей камеры 8 замкнуты. Номинальный ток проходит через контакт 25, главный подвижный контакт 4 и главный неподвижный контакт 6. При подаче команды на «Отключение» движение от привода передается главному подвижному контакту 4 каждой фазы, происходит его размыкание с главным неподвижным контактом 6, при этом контактный ролик 27 движется по профилированному толкателю 15 в сторону рычага 18. Ток проходит через контакт 25, главный подвижный контакт 4 с контактным роликом 27, профилированный толкатель 15, замкнутые контакты 9, 11 вакуумной дугогасящей камеры 8, токопроводящие контактные пластины 10 и главный неподвижный контакт 6. При дальнейшем движении контактный ролик 27 поворачивает рычаг 18 вокруг оси 14, при этом тяга 24, выбирая отверстие, выводит из зацепления с роликом 17 фиксатор 22, который возвращается в нейтральное положение возвратной пружиной 23, только до касания с роликом 17. При этом профилированный толкатель 15, связанный с роликом 17 и подвижным контактом 11, начинает свое движение вокруг оси 14 под действием освободившейся пружины отключения 12. После чего происходит размыкание контактов вакуумной дугогасящей камеры 8. На случай, если произойдет приварка контактов в вакуумной дугогасящей камере 8, предусмотрено их принудительное размыкание, когда при повороте рычаг 18, после вывода из зацепления фиксатора 22 с роликом 17 и освобождения пружины отключения 12 входит в зацепление с упором 16 на профилированном толкателе 15 и к усилию пружины отключения 12 на разведение приваренных контактов в вакуумной дугогасительной камере 8 добавится еще и усилие пружины 3 через тягу привода аппарата. После чего рычаг 18 возвращается в нейтральное положение с помощью возвратной пружины 14. Дугогашение происходит после размыкания главных контактов, но до того, как контактный ролик 27 вышел из соединения с профилированным толкателем 15 (см. фиг. 2). После того, как произошло рассоединение контактного ролика 27 и профилированного толкателя 15, главные контакты 4 и 6 разомкнуты на расстояние, при котором невозможно возникновение дуги (см. фиг. 3). За счет того, что при движении контактного ролика 27 вдоль профилированного толкателя 15, размыкание контактов в вакуумной дугогасящей камере 8 начинает происходить не сразу же после начала движения на отключение, а с задержкой, после соприкосновения ролика 27 с рычагом 18, когда главный подвижный контакт 4 с роликом 27 уже успевают набрать некоторую скорость (что обеспечивается механизмом фиксатора 22), увеличивается среднее значение скорости отключения вакуумной дугогасящей камеры 8 до необходимых для процесса безопасного отключения величин.
При команде «Включение», под действием пружины привода 3, главный подвижный контакт 4 поворачивается вокруг оси 26 в сторону главного неподвижного контакта 6, при этом контактный ролик 27, скользя по профилированному толкателю 15, воздействует на рычаг 18. При этом одновременно поворачивается рычаг 18, профилированный толкатель 15 давит на подвижный контакт 11, поднимается тяга 24, выбирая отверстие, поворачивает фиксатор 22, который давит на ролик 17 (связанный с профилированным толкателем 15), и фиксирует профилированный толкатель 15 и подвижный контакт 6 вакуумной дугогасящей камеры 8 в поджатом положении. Пружина отключения 12 сжимается, и контакты вакуумной дугогасительной камеры 8 замыкаются, возникающая при этом электрическая дуга гасится (см. фиг. 4). Главный подвижный контакт 4, продолжая движение, замыкается с главным неподвижным контактом 6, при этом образуется постоянная электрическая цепь.