Выключатель для электрической цепи

1 Изобретение относится к выключателю для электрической цепи средней величины напряжения. Известен выключатель подобного назначения, содержащий изолированный корпус, наполненный газом с высоким диэлектрическим сопротивлением, и содержащей контейнер в форме камеры гашения электрической дуги с самогасящим расширением. Выключатель также содержит неподвижный дуговой контакт, взаимодействующий с подвижным дуговым контактом, электромагнитную катушку, расположенную вокруг неподвижного дугового контакта,для создания магнитного поля в зазоре выключателя после переключения электрической дуги на электрод и опорный кронштейн, выполненный из изоляционного материала, прикрепленный к одному концу контейнера и снабженный проходной втулкой для направления подвижного дугового контакта (ЕР, А 1, 06445 б 7,опубл. 22.03.95). Когда ток короткого замыкания прерывается, тепловое действие электрической дуги внутри контейнера может вызвать большое образование таза благодаря присутствию газообразующего пластикового материала опорного кронштейна. Часть этого газа может войти в контейнер, что нарушает действие самогасящего расширения с риском повторного зажигания электрической дуги. Задачей изобретения является улучшение характеристик размыкания выключателя цепи с самогасящим расширением. Выключатель цепи в соответствии с изобретением характеризуется следующим: опорный кронштейн содержит основание,прикрепленное к первому внутреннему выступу контейнера устройством крепления; тепловой экран окружает направляющую втулку и давит на основание; предусмотрен второй выступ контейнера для ограничения повышения температуры нагревания пластикового материала основания вследствие теплового действия электрической дуги и для работы в качестве пламягасителя, причем горячие газы выводятся в объем корпуса через выпускные отверстия, расположенные в основании. Тепловой экран образован политетрафторэтиленовой пластиной, закрепленной на основании посредством регулировочного кольца,установленного коаксиально вокруг направляющей втулки. Присутствие этой пластины предотвращает вхождение газообразующего потока в контейнер, что облегчает гашение электрической дуги. В соответствии с особенностью изобретения электрод снятия электрической дуги расположен в одной плоскости с кольцеобразным контактным проводником для поворота электрической дуги, причем этот проводник соединен с передней поверхностью катушки. Проти 000021 2 воположный конец катушки соединен с входным токовым контактом посредством магнитной цепи. Для усиления магнитного поля в зазоре выключателя возбуждение катушки производится через ферромагнитную пластину магнитной цепи, причем эта пластина электрически соединена с проводящим контейнером. Для противодействия эффекту разъединения, обусловленному электродинамическими силами, конечные витки катушки прикреплены отдельно вспомогательными винтами соответственно к магнитной цепи и к контактному проводнику. В соответствии с предпочтительным воплощением дуговые контакты образуют телескопический узел, а пластины пружины упираются в контактные штыри, соединенные с неподвижным дуговым контактом и втулкой для обеспечения давления контакта, когда подвижный дуговой контакт находится внутри неподвижного дугового контакта в замкнутом положении. Переключение дуги на электрод облегчается посредством опорной части с возможностью регулирования положения, содержащей металлическую шайбу с прорезью для регулирования осевого зазора между концом неподвижного дугового контакта и электродом. Другие преимущества и особенности станут более очевидными из следующего описания изобретения, приведенного как пример и представленного на сопровождающих чертежах. На фиг.1 изображен вид в разрезе выключателя, снабженного камерой гашения электрической дуги в соответствии с изобретением; на фиг.2 - вид в разрезе камеры гашения электрической дуги в соответствии с фиг.1,причем подвижный дуговой контакт не представлен; на фиг.3 - частичный вид в увеличенном масштабе фиг.2, показывающий различные рабочие фазы во время размыкания подвижного дугового контакта: на фиг. 4 - детальный вид катушки, показывающий соединение конечных витков. На фиг.1 полюсный блок трехполюсного прерывателя 10 для цепи средней величины напряжения помещен в непроницаемый изоляционный корпус 12, наполненный газом с высоким диэлектрическим сопротивлением, например гексафторидом серы. Полюсный блок содержит пару проходных изоляторов 14 и 16, устроенных как входные токовые шины для электропитания выключателя цепи. Проходные изоляторы 14 и 16 непосредственно соединены с разъединительным устройством 18 основной цепи 19, содержащим внутри корпуса 17 неподвижный основной контакт 20,надежно соединенный с внутренним концом первого проходного изолятора 14 с помощью винтов 21, и подвижный основной контакт 22, 3 установленный на оси шпинделя 24 первого опорного кронштейна 26, который надежно соединен со вторым проходным изолятором с помощью фиксирующих винтов 28. Корпус 12 содержит фланец 29, закрытый крышкой 30 с вставленным уплотнителем 32. Внутри корпуса 12 расположена вспомогательная цепь с камерой гашения электрической дуги 34, вмещающей пару дуговых контактов 36 и 38,причем подвижный контакт 38 установлен с возможностью продольного скольжения между закрытым положением, в котором он замкнут с неподвижным дуговым контактом 36, и открытым положением, в котором дуговые контакты 36 и 38 разомкнуты. Дуговые контакты 36 и 38 камеры гашения электрической дуги 34 электрически соединены соединительным проводником 40 и жгутовой шиной 42 соответственно с проходными изоляторами 14 и 16 таким образом, чтобы образовать параллельно смонтированный узел. В закрытом положении дуговые контакты 36 и 38 выполняют шунтирование главных контактов 20 и 22. Камера гашения электрической дуги 34 образуется контейнером 43 устройства гашения с самогасящим расширением и поворотом электрической дуги, причем камера соединена с внутренним объемом корпуса 12 через трубчатый подвижный дуговой контакт 38. Приведение в действие подвижного основного контакта 22 и подвижного дугового контакта 38 достигается посредством роторного вала 44, проходящего герметично через стенку корпуса 12 и соединенного снаружи стенки с исполнительным устройством (не представлено). Внутри корпуса 12 вал 44 несет кривошип 46 на уровне каждого электрода. Кривошип 46 соединен с подвижным основным контактом 22 с помощью первого соединительного штока 48, а с подвижным дуговым контактом 38 - с помощью второго соединительного штока 50. Шарнирное соединение соединительных штоков 48 и 50 выполнено в точке 51 кривошипа 46, причем этот узел обеспечивает замыкание дуговых контактов 36 и 38 раньше основных контактов 20 и 22 и размыкание дуговых контактов 36 и 38 после основных контактов 20 и 22. Камера гашения электрической дуги 34 содержит нижний опорный кронштейн 62, расположенный перпендикулярно к продольным осям контейнера 43, и чей конец снабжен шарнирным шпинделем 64. Контейнер 43, кроме того, снабжен парой фиксирующих болтов 66, расположенных с противоположной стороны кронштейна 62 в продольном направлении. Шарнирный шпиндель 64 опорного кронштейна 62 зацепляется в U-образной прорези,расположенной в удлинении опорного кронштейна 26 основного подвижного контакта 22. Промежуточная часть соединительного проводника 40 вставлена между каждым болтом 66 и 4 выступом корпуса 12, а выходная шина проводника 40 соединена с основной цепью с помощью фиксирующих винтов 21, крепящих основной неподвижный контакт 20 к проходному изолятору 14. С другой стороны соединительный жгут 42 соединен с промежуточным проводником 82, конечная шина которого плотно прижата к основанию кронштейна 26 с помощью винтов 28. Со ссылкой на фиг.2, металлический контейнер 43 камеры гашения электрической дуги 34 содержит крышку 100, установленную на цилиндрической стенке 102 с помощью фиксирующих винтов 104. Крышка 100 и стенка 102 предпочтительно выполнены из сплава алюминия. Изоляционный опорный кронштейн 62 крепится на нижней части стенки 102 и снабжен цилиндрической направляющей втулкой 106, а часть основания 108 прикреплена к первому внутреннему выступу 110 стенки 102 с помощью винтов 111. Трубчатая латунная вставка 112 расположена внутри втулки 106, через которую подвижный дуговой контакт 38 проходит со скольжением. Опорный кронштейн 62 выполнен прессованием изоляционного материала на полиуглеродной основе. Тепловой экран 114, образованный из политетрафторэтиленовой пластины, окружает направляющую втулку 106 и расположен на части основания 108 и втором выступе 116 перпендикулярно к стенке 102. Экран 114 крепится на основании 108 посредством регулировочного кольца 118, установленного коаксиально вокруг втулки 106. Нижняя поверхность теплового экрана 114 сообщается с внутренним объемом корпуса 12 через отверстия 120, расположенные под углом вокруг втулки 106. Напротив втулки 106 расположен узел, образованный неподвижным дуговым контактом 36 и электромагнитной катушкой 122 для поворота электрической дуги. Наличие тепловогоэкрана 114 внутри камеры гашения электрической дуги 34 ограничивает повышение температуры нагревания пластикового материала основания 108 опорного кронштейна 62, вызванного тепловым действием электрической дуги, возникающей в результате прерывания большого тока между дуговыми контактами 36 и 38. Экран 114 также действует как пламягаситель, предотвращая любое распространение ионизированных газов, образующихся в камере гашения электрической дуги 34, за пределы контейнера 43. Горячие газы,испускаемые на уровне изоляционной части основания 108, выходят в направлении стрелкиF через выпускные отверстия 120 и не могут проникнуть внутрь контейнера 43. Со ссылкой на фиг. 3, неподвижный дуговой контакт 36 расположен внутри кольцеобразной катушки 122 и выполнен в виде захвата,имеющего множество контактных штырей 124, 5 установленных в проточке 125 опорной части 126, прикрепленной к крышке 100 фиксирующим винтом 128. Опорная часть 126 выполнена из проводящего металлического материала, исключительно штампованной меди, и снабжена шайбой с прорезью 130 для регулировки осевого зазора между концом неподвижного дугового контакта 36 и электродом 132 снятия электрической дуги. Электрод 132 находится в одной плоскости с контактным проводником 134, примыкающим к передней поверхности катушки 122, и предназначен для возбуждения катушки 122 в начале движения размыкания подвижного дугового контакта 38. Катушка 122 содержит набор проводящих витков 136, электрически соединенных последовательно, причем катушка соединена с противоположной стороны проводника 134 с магнитной цепью 138. Магнитная цепь 138 содержит пластину 140, выполненную из ферромагнитного материала, например из стали, вставленную между боковой стенкой 102 контейнера 43 и крышкой 100, и цилиндрическую втулку 142, расположенную коаксиально между неподвижным дуговым контактом 36 и катушкой 122. Набор винтов, один из которых 144 представлен на фиг.З, проходит через витки 136 катушки 122 и контактный проводник 134 для крепления катушки 122 к пластине 140 магнитной цепи 138. Изоляционная втулка 145 вставлена между катушкой 122 и узлом, образованным неподвижным дуговым контактом 36 и втулкой 142. Пластины пружины 146 упираются в контактные штыри 124 и втулку 142 для обеспечения давления контакта, когда подвижный дуговой контакт 38 замыкается с неподвижным дуговым контактом 36 в замкнутом положении А. Когда возникает ток короткого замыкания,течение тока в контейнере 43 после размыкания основной цепи 19 происходит следующим образом. В замкнутом положении А ток проходит через фиксирующий болт 66 и течет через контактные штыри 124 после прохождения через соединительный проводник 40 и крышку 100. После прохождения через неподвижный 36 и подвижный 38 дуговые контакты ток течет к проходным изоляторам 16 через жгутовую шину 42 (см. фиг.1). В начале размыкания (положение В) происходит переключение электрической дуги на электрод 132, при этом возбуждается катушка 122. В положении С ток больше не течет через неподвижный дуговой контакт 36, а течет полностью через катушку 122, которая создает магнитное поле в зазоре выключателя для поворота электрической дуги на контактный проводник 134. Ток поступает на катушку 122 через проводящую крышку 100 и пластину 140 магнитной цепи 138. В результате наблюдается увеличение 6 магнитного поля в зазоре выключателя и быстрое гашение электрической дуги. В положении D подвижный дуговой контакт 38 находится в разомкнутом положении после того, как электрическая дуга погашена. Согласно фиг.4 конечные витки 136 катушки 122 прикреплены отдельно осевыми винтами 150 и 152 соответственно к пластине 140 и к контактному проводнику 134. Присоединение дополнительных винтов 150 и 152 гарантирует хорошую механическую прочность электромагнитной катушки 122, несмотря на присутствие электродинамических сил отталкивания, образуемых на уровне конечных витков. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Выключатель для электрической цепи средней величины напряжения, помещенный в изолированный корпус (12), наполненный газом с высоким диэлектрическим сопротивлением, и содержащий контейнер (43) в форме камеры(34) гашения электрической дуги с самогасящим расширением, содержащий неподвижный дуговой контакт (36), взаимодействующий с подвижным дуговым контактом (38), электромагнитную катушку (122), расположенную вокруг неподвижного дугового контакта (36), для создания магнитного поля в зазоре выключателя после переключения электрической дуги на электрод (132) и опорный кронштейн (62), выполненный из изоляционного материала, прикрепленный к одному концу контейнера (43) и снабженный направляющей втулкой (106) для направления подвижного дугового контакта(38), отличающийся тем, что опорный кронштейн (62) содержит основание (108), прикрепленное к первому внутреннему выступу (110) контейнера (43) устройством крепления (111),тепловой экран (114) окружает направляющую втулку (106) и давит на основание (108), при этом на контейнере (43) выполнен второй выступ (116) для ограничения повышения температуры нагревания пластикового материала основания (108) вследствие теплового действия электрической дуги и для работы в качестве пламягасителя, причем горячие газы выводятся в объем корпуса (12) через выпускные отверстия (120), расположенные в основании (108). 2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что тепловой экран (114) образован политетрафторэтиленовой пластиной, прижимаемой к основанию (108) посредством регулировочного кольца (118), установленного коаксиально вокруг направляющей втулки (106). 3. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что электрод (132) снятия электрической дуги находится в одной плоскости с кольцеобразным контактным проводником (134) для поворота электрической дуги, причем этот проводник соединен с передней поверхностью ка 7 тушки (122), а противоположный конец катушки (122) соединен с входным токовым контактом (66) посредством магнитной цепи (138). 4. Выключатель по п.3, отличающийся тем,что магнитная цепь (138) содержит пластину(140), выполненную из ферромагнитного материала, соединенную с контейнером (43), выполненным из проводящего материала. 5. Выключатель по п.4, отличающийся тем,что пластина (140) магнитной цепи (138) вставлена между боковой стенкой (102) контейнера(43) и крышкой (100), действующей как опора для узла, образованного неподвижным дуговым контактом (36) и катушкой (122). 6. Выключатель по п.3 или 4, отличающийся тем, что катушка (122) сформирована с помощью набора проводящих витков (136), надежно прикрепленных к магнитной цепи (138) комплектом винтов (144), причем конечные витки катушки (122) прикреплены отдельно вспомогательными винтами (150, 152) соответственно к магнитной цепи (138) и к контактному проводнику (134). 7. Выключатель по п.4, отличающийся тем,что магнитная цепь (138) содержит дополни 000021 8 тельную цилиндрическую втулку (142), расположенную коаксиально между неподвижным дуговым контактом (36) и катушкой (122). 8. Выключатель по п.7, отличающийся тем,что втулка (142), выполненная из изоляционного материала, отделяет катушку (122) радиально от узла, образованного неподвижным дуговым контактом (36) и втулкой (142). 9. Выключатель по п.7 или 8, отличающийся тем, что пластины пружины (146) упираются в контактные штыри (124), связанные с неподвижным дуговым контактом (36) и втулкой (142), для обеспечения давления контакта,когда подвижный дуговой контакт (38) находится внутри неподвижного дугового контакта (36) в замкнутом положении. 10. Выключатель по п.1, отличающийся тем, что неподвижный дуговой контакт (36) соединен контактными штырями (134) с опорной частью (126) с возможностью регулировки положения, содержащей металлическую шайбу(130) с прорезью для регулировки осевого зазора между концом неподвижного дугового контакта (36) и электродом (132).