[go: up one dir, main page]

RU2468460C1 - Vacuum circuit breaker - Google Patents

Vacuum circuit breaker Download PDF

Info

Publication number
RU2468460C1
RU2468460C1 RU2011133427/07A RU2011133427A RU2468460C1 RU 2468460 C1 RU2468460 C1 RU 2468460C1 RU 2011133427/07 A RU2011133427/07 A RU 2011133427/07A RU 2011133427 A RU2011133427 A RU 2011133427A RU 2468460 C1 RU2468460 C1 RU 2468460C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
electrode
spiral
movable
attached
Prior art date
Application number
RU2011133427/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Вячеславовна Старцева
Юрий Александрович Краснятов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2011133427/07A priority Critical patent/RU2468460C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2468460C1 publication Critical patent/RU2468460C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: vacuum circuit breaker contains housing divided by high-voltage insulator forming arc-extinguishing chamber with axial movable and fixed electrodes. Movable electrode is attached to housing by current lead and metal corrugation separating chamber vacuum environment from ambient environment, fixed electrode is attached by its current lead to housing of arc-extinguishing chamber via separating insulator. Electrodes are provided with annular contacts. Electrodes are designed as disks made from nonmagnetic material with slots in the form of Archimedean spiral, at that angles of spiral radius rotation have reverse direction, fixed electrode has spiral radius rotation φ>0 and movable electrode has spiral radius rotation φ<0.3.
EFFECT: increasing concentration of magnetic field in intercontact interval, reducing electroerosive wear of contacts and improving commutating characteristics.
3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.The invention relates to electrical engineering, namely to power switching equipment, and is intended for use in vacuum circuit breakers and contactors of direct and alternating current.

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 (2006.01), опубл. 2004.06.10].A vacuum current switch is known, comprising an arcing chamber with axial movable and fixed electrodes with end contacts fixed to the camera body, and a magnetic system forming a field transverse to the axis between the contacts. The magnetic system is located along the axis from the side of one of the contacts and is made forming a transverse radial field [RF Patent No. 2230385, IPC Н01Н 33/664 (2006.01), publ. 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.The disadvantage of this vacuum circuit breaker is the design of the central part of the camera housing located inside the fixed electrode with an annular contact. This part of the housing is electrically connected to a fixed contact, and the magnetic field near it is perpendicular to it, since it is axial in nature. The arc arising between the contacts when they open is pushed out of the working gap and can stably burn between the central part of the movable electrode and the central part of the housing located inside the stationary contact, since the electric and magnetic fields are parallel to the axis. Thus, the switching characteristics of the circuit breaker deteriorate: the value of the switching current decreases and the time of interruption of the arc increases.

Наиболее близким, принятым за прототип, является вакуумный выключатель тока [Патент РФ №2400855, МПК Н01Н 33/664 (2006.01), опубл. 2010.09.27], содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токоввода и гофры. Соосно кольцевым контактам со стороны неподвижного электрода расположена магнитная система, содержащая постоянный магнит и формирующая между контактами поперечно-радиальное оси поле. 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.The closest adopted for the prototype is a vacuum current switch [RF Patent No. 2400855, IPC Н01Н 33/664 (2006.01), publ. 2010.09.27], containing an arcing chamber with axial movable and fixed electrodes equipped with ring contacts. The electrodes are attached to the camera body, and the movable electrode is attached using current lead and corrugation. Coaxial to the ring contacts on the side of the stationary electrode is a magnetic system containing a permanent magnet and forming a transverse radial axis between the contacts. In a stationary ring contact from the side of its attachment to the electrode, radial grooves are made uniformly spaced around the circumference, in which U-shaped permanent magnets are located, isolated from the fixed electrode and the stationary ring contact. The contact surface of the ring contacts along the axis of the electrodes is located at the level of the plane of the poles of the magnets.

Недостатком данного вакуумного выключателя является низкая напряженность магнитного поля в межконтактном промежутке.The disadvantage of this vacuum circuit breaker is the low magnetic field strength in the contact gap.

Задачей изобретения является: увеличение концентрации магнитного поля в межконтактном промежутке, уменьшение электроэрозионного износа контактов и улучшение коммутирующих характеристик.The objective of the invention is: to increase the concentration of the magnetic field in the contact gap, reduce electrical discharge erosion of the contacts and improve the switching characteristics.

Поставленная задача решена за счет того, что вакуумный выключатель тока содержит, также как в прототипе, дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, электроды снабжены кольцевыми контактами. Электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токовода и металлической гофры.The problem is solved due to the fact that the vacuum current switch contains, as in the prototype, an arcing chamber with axial movable and fixed electrodes, the electrodes are equipped with ring contacts. The electrodes are attached to the camera body, and the movable electrode is attached using a current lead and a metal corrugation.

Согласно изобретению неподвижный электрод через разделительный изолятор прикреплен своим тоководом к корпусу дугогасительной камеры, а электроды выполнены в виде дисков из немагнитного материала с прорезями в виде спирали Архимеда, причем углы вращения радиуса спирали имеют противоположное направление, у неподвижного электрода угол вращения φ>0, а у подвижного электрода φ<0.According to the invention, the fixed electrode through the isolation insulator is attached by its current lead to the body of the arcing chamber, and the electrodes are made in the form of disks of non-magnetic material with slots in the form of an Archimedes spiral, and the angles of rotation of the radius of the spiral have the opposite direction, the angle of rotation of the fixed electrode is φ> 0, and the movable electrode has φ <0.

В предлагаемом вакуумном выключателе тока за счет того, что электроды выполнены в виде дисков из немагнитного материала с прорезями в виде спирали Архимеда, причем углы вращения радиуса спирали имеют противоположное направление, у неподвижного электрода угол вращения радиуса спирали φ>0, а у подвижного электрода φ<0, 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.In the proposed vacuum current switch, due to the fact that the electrodes are made in the form of disks of non-magnetic material with slots in the form of an Archimedes spiral, the angles of rotation of the radius of the spiral have the opposite direction, the angle of rotation of the radius of the fixed electrode is φ> 0, and that of the movable electrode is φ <0, the magnetic field concentration between the ring contacts increases. The electrodynamic effect on the electric arc is increasing, which increases its speed of movement between the ring contacts, and consequently, the erosion of the contacts is reduced and the switching characteristics are improved: the circuit breaker service life is extended and the arc interruption time is reduced.

На фиг.1 схематично изображен вакуумный выключатель тока и магнитная система, расположенная на подвижном и неподвижном электроде. На фиг.2 - разрез А-А. На фиг.3 - разрез В-В.Figure 1 schematically depicts a vacuum current switch and a magnetic system located on a movable and stationary electrode. Figure 2 is a section aa. Figure 3 is a section bb.

Вакуумный выключатель тока (фиг.1) содержит корпус 1, разделенный высоковольтным изолятором 2, образуя при этом дугогасительную камеру с аксиальными подвижным 3 и неподвижным 4 электродами. 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. Неподвижный электрод 4 через разделительный изолятор 9 приклеплен тоководом 10 к корпусу дугогасительной камеры. Электроды 3 и 4 снабжены кольцевыми контактами 7 и 8. Электроды 3 и 4 выполнены в виде дисков из немагнитного материала, например из меди, молибдена и др., с прорезями в виде спирали Архимеда, причем углы вращения радиуса спирали имеют противоположное направление, у неподвижного электрода угол вращения φ>0, а у подвижного электрода φ<0.The vacuum current switch (figure 1) contains a housing 1, separated by a high-voltage insulator 2, forming an arcing chamber with axial movable 3 and fixed 4 electrodes. On the one hand, the movable electrode 3 is attached to the housing using a current lead 5 and a metal corrugation 6, which separates the vacuum medium of the chamber from the environment. The fixed electrode 4 through the isolating insulator 9 is riveted by the current lead 10 to the body of the arcing chamber. The electrodes 3 and 4 are provided with ring contacts 7 and 8. The electrodes 3 and 4 are made in the form of disks of non-magnetic material, for example, of copper, molybdenum, etc., with slots in the form of an Archimedes spiral, and the angles of rotation of the radius of the spiral have the opposite direction, for a stationary electrode rotation angle φ> 0, and the moving electrode φ <0.

Вакуумный выключатель тока работает следующим образом. При замкнутых кольцевых контактах 7, 8 через электроды 3, 4 с прорезями в виде спирали Архимеда протекает электрический ток от тоководов 5 и 10, который 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 магнитного поля, направленного перпендикулярно дуге, перемещают ее по контактирующей поверхности кольцевых контактов 7 и 8, выталкивая 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.The vacuum circuit breaker operates as follows. With closed ring contacts 7, 8, through the electrodes 3, 4 with slots in the form of a Archimedes spiral, an electric current flows from current leads 5 and 10, which forms a magnetic field radial relative to the axis of the ring contacts in the plane of the connection of the movable 7 and the stationary 8 ring contacts. When the ring contacts 7, 8 are opened between them, an electric arc lights up, while the corrugation 6 is compressed and the tightness of the arcing chamber is ensured. Mechanical efforts on the arc arising from the interaction of the electric current of the arc and the magnetic field directed perpendicular to the arc move it along the contact surface of the ring contacts 7 and 8, pushing it out of the contact gap. Thus, the arc does not locally overheat the contacting surface of the ring contacts 7, 8, which ensures their uniform and minimal wear. Moving, the arc quickly cools and goes out.

Claims (1)

Вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами, снабженными кольцевыми контактами, электроды прикреплены к корпусу камеры, причем подвижный электрод прикреплен при помощи токовода и металлической гофры, отличающийся тем, что неподвижный электрод через разделительный изолятор прикреплен своим тоководом к корпусу дугогасительной камеры, электроды выполнены в виде дисков из немагнитного материала с прорезями в виде спирали Архимеда, причем углы вращения радиуса спирали имеют противоположное направление, у неподвижного электрода угол вращения радиуса спирали φ>0, а у подвижного электрода φ<0. A vacuum current switch containing an arcing chamber with axial movable and fixed electrodes equipped with ring contacts, the electrodes are attached to the chamber body, the movable electrode being attached using a current lead and a metal corrugation, characterized in that the fixed electrode is connected through an isolating insulator with its current lead to the arcing body chambers, electrodes are made in the form of disks of non-magnetic material with slots in the form of an Archimedes spiral, and the angles of rotation of the radius of the spiral have the opposite direction, the angle of rotation of the radius of the spiral is φ> 0 for the fixed electrode, and φ <0 for the movable electrode.
RU2011133427/07A 2011-08-09 2011-08-09 Vacuum circuit breaker RU2468460C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133427/07A RU2468460C1 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Vacuum circuit breaker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011133427/07A RU2468460C1 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Vacuum circuit breaker

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2468460C1 true RU2468460C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=49255008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011133427/07A RU2468460C1 (en) 2011-08-09 2011-08-09 Vacuum circuit breaker

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2468460C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213125A1 (en) * Г. В. Левченко, В. С. Потокин , В. И. Раховский Всесоюзный электротехнический институт В. И. Ленина CONTACT SYSTEM
US3509406A (en) * 1968-07-01 1970-04-28 Gen Electric Vacuum arc devices utilizing symmetrical coaxial electrode structures
US3740507A (en) * 1970-10-02 1973-06-19 Siemens Ag Vacuum switch with magnetically controllable arc
RU2400855C1 (en) * 2009-05-18 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Vacuum current switch

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213125A1 (en) * Г. В. Левченко, В. С. Потокин , В. И. Раховский Всесоюзный электротехнический институт В. И. Ленина CONTACT SYSTEM
US3509406A (en) * 1968-07-01 1970-04-28 Gen Electric Vacuum arc devices utilizing symmetrical coaxial electrode structures
US3740507A (en) * 1970-10-02 1973-06-19 Siemens Ag Vacuum switch with magnetically controllable arc
RU2400855C1 (en) * 2009-05-18 2010-09-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Vacuum current switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2507624C2 (en) Vacuum interrupter for vacuum circuit breaker
US8902026B2 (en) Electric current switching apparatus
RU2013130731A (en) CIRCUIT BREAKER
RU2011138488A (en) ELECTROMECHANICAL CIRCUIT BREAKER
US9484169B2 (en) Vacuum interrupter arrangement for a medium voltage circuit breaker with cup-shaped TMF-contacts
US9613769B2 (en) Vacuum interrupter for a circuit breaker arrangement
US9653237B1 (en) Electrical switching apparatus and slot motor therefor
CN105529210B (en) A kind of new permanent-magnet resultant field structure of contact terminal and its vacuum interrupter of application
CN110853971B (en) Ring permanent magnet strong transverse magnetic DC vacuum interrupter and DC vacuum switch
CN113675036A (en) Vacuum arc-extinguishing chamber contact structure with embedded Halbach array permanent magnet ring
JP6029524B2 (en) Switchgear
RU2567115C1 (en) Vacuum circuit breaker
EP0483122B1 (en) Switchgear
RU2400855C1 (en) Vacuum current switch
RU2468460C1 (en) Vacuum circuit breaker
JP5629589B2 (en) Switch
RU2462780C1 (en) Vacuum circuit breaker
CN111755286A (en) Arc extinguishing structure of a DC contactor
RU2291513C2 (en) Vacuum power switch
EA001575B1 (en) An extinguishing chamber for a high-voltage circuit breaker
RU2230385C2 (en) Vacuum current switch
CN110942950A (en) Composite arc-extinguishing type DC contactor
CN106783411B (en) Direct current contactor
JP5512474B2 (en) Switchgear
RU2230386C2 (en) Vacuum current switch

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130810