ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ТРЕХКОМПОНЕНТНЫМ ПРИВОДОМ
VACUUM SWITCH WITH THREE COMPONENT DRIVE

Изобретение относится к электротехнике, а именно электротехническому коммутационному аппаратостроению, в частности к вакуумным выключателям.
Известен «Выключатель с электромагнитным управлением» JP 2006-049247 [1], содержащий вакуумные камеры с тремя полюсами, расположенными в линию относительно друг друга с определенным интервалом. Электромагнитные приводы расположены на поверхности корпуса, параллельно вакуумным клапанам. Электромагнитные приводы по крайней мере частично помещены в объемные области между вакуумными камерами поочередно в ступенчатой манере.
Недостатком известной конструкции является недостаточная компактность устройства.
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.
Известный вакуумный выключатель обладает большей компактностью по сравнению с [1].
Недостатком известного устройства является повышенное время отключения, обусловленное тем, что во время отключения на привод отключения действует только сила упругости возвратных пружин. В то же время в процессе включения действие возвратных пружин снижает суммарное усилие, прикладываемое приводом включения к механическим движущимся частям, что приводит к снижению временных характеристик включения привода. Применение для отключения только силы упругости возвратных пружин приводит к необходимости увеличения их жесткости, что приводит к необходимости увеличения габаритов привода в целом. Кроме того, недостаток известного привода состоит в малой вибро- и удароустойчивости в выключенном состоянии.
Техническим результатом предлагаемого конструкторского решения является увеличение скорости перемещения механических частей привода при включении и отключении вакуумного выключателя, а также повышение вибро- и удароустойчивости выключателя в выключенном состоянии.
Технический результат достигается тем, что вакуумный выключатель, содержащий три полюса с вакуумными дугогасительными камерами, установленными на корпусе, два электромагнитных привода с магнитными защелками, установленных на том же корпусе, причем подвижные части приводов соединены с изоляционными тягами вакуумных дугогасительных камер общей тягой, два электромагнитных привода установлены между средней и крайними изоляционными тягами полюсов, характеризуется тем, что дополнительно содержит третий магнитный привод, содержащий два разъединяемых блока, первый блок соединен с корпусом, второй блок соединен с общей тягой, причем как минимум один из блоков третьего магнитного привода содержит постоянный магнит.
Общая тяга может выполняться с осью, расположенной со смещением к стенке корпуса, а третий магнитный привод может быть смещен к противоположной стенке корпуса привода. Смещение третьего электромагнитного привода к противоположной стороне от оси привода позволит уменьшить габариты привода как за счет оптимального расположения внутри корпуса, так и за счет уменьшения габаритов магнитных частей третьего магнитного привода.
Третий магнитный привод может располагаться таким образом, что положение замкнутого магнитопровода двух электромагнитных приводов с магнитными защелками соответствует включенному положению вакуумного выключателя, а положение замкнутого магнитопровода третьего магнитного привода соответствует выключенному положению вакуумного выключателя. При указанном взаимном расположении элементов третьего магнитного привода достигается высокая компактность устройства при сохранении приемлемой надежности.
Второй блок третьего магнитного привода может выполняться из двух металлических ферромагнитных параллелепипедов, между которыми расположен постоянный магнит, а первый блок может содержать металлический ферромагнитный параллелепипед. Указанная конфигурация магнитопроводов и магнитов позволяет уменьшить массу постоянного магнита при достаточном усилии магнитной системы.
Первый блок третьего магнитного привода может выполняться с возможностью поворота плоскости параллелепипеда. Указанное выполнение позволит увеличить усилие прижима первого блока третьего магнитного привода к первому, что дополнительно увеличит усилие отрыва и надежность фиксации привода в выключенном положении.
Вакуумный выключатель, изготовленный с применением пп.1-5, показан на фиг.1 (продольный разрез во включенном состоянии), фиг.2 (продольный разрез в выключенном состоянии), фиг.3 (вид снизу), где:
1 - корпус;
2 - общая тяга;
3 - изоляционная тяга вакуумной дугогасительной камеры;
4 - первый блок;
5 - второй блок;
6 - возвратная пружина;
7 - два ферромагнитных параллелепипеда второго блока;
8 - постоянный магнит;
9 - ось общей тяги.
Устройство действует следующим образом.
На корпусе 1 закреплены три полюса с вакуумными дугогасительными камерами и два электромагнитных привода с магнитными защелками (не показаны), соединенные общей тягой 2 с изоляционными тягами 3 вакуумных камер (показана тяга полюса, расположенного в центре корпуса). Первый блок 4 закреплен на корпусе любым известным способом. Второй блок 5 закреплен на общей тяге 2. Возвратная пружина 6 установлена вокруг изоляционной тяги вакуумной дугогасительной камеры 3. Постоянный магнит 8 расположен между двумя металлическими ферромагнитными параллелепипедами 7. Ось общей тяги 9 расположена со смещением к стенке корпуса 1. При включенном состоянии вакуумного выключателя общая тяга 2 фиксируется магнитными защелками, расположенными в электромагнитных приводах. При выключенном состоянии общая тяга 2 фиксируется третьим магнитным приводом, подвижная часть которого (второй блок) соединяется путем замыкания магнитного потока к неподвижной части (первому блоку), надежно фиксируя общую тягу привода в выключенном положении.
Технический результат - увеличение скорости перемещения механических частей привода при включении вакуумного выключателя достигается нелинейной зависимостью усилия третьего привода от координаты движения. При включении происходит нарастание силы электромагнитного привода. При достижении определенной координаты (около половины рабочего хода общей тяги) усилие третьего магнитного привода, противодействующее включенному электромагнитному приводу, резко ослабевает, благодаря резкому снижению силы противодействия электромагнитному приводу общая тяга получает дополнительное ускорение, увеличивающее скорость включения вакуумного выключателя.
Технический результат - увеличение скорости перемещения механических частей привода при выключении вакуумного выключателя достигается нелинейной зависимостью усилия третьего привода от координаты движения. При достижении координаты привода около половины рабочего хода общей тяги происходит резкое увеличение силы, развиваемой третьим магнитным приводом, что увеличивает скорость выключения вакуумного выключателя.
Технический результат - повышение вибро- и удароустойчивости выключателя в выключенном состоянии достигается благодаря большому значению силы прижима неподвижной части магнитопровода (первого блока) к подвижной части третьего магнитного привода (второго блока), надежно фиксирующей общую тягу и подвижные тяги полюсов.
Промышленное применение
Изобретение может быть с успехом применено при изготовлении вакуумных выключателей с повышенной скоростью включения и выключения, а также высокой вибро- и удароустойчивостью в отключенном состоянии.