RU2195734C2 - Вакуумный выключатель и вакуумное распределительное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено для использования в коммутационной технике. Выключатель с вакуумной изоляцией имеет первый и второй подвижные контакты, неподвижный контакт, заземляющий контакт и контакт нагрузки, которые изолированы друг от друга и расположены в находящемся под вакуумом заземленном корпусе, изготовленном из проводящего ток материала. Второй подвижный контакт предназначен для замыкания и размыкания заземляющего контакта и контакта нагрузки, причем замыкание и размыкание первым и вторым подвижными контактами контакта нагрузки осуществляются в противофазе. Технический результат - уменьшение габаритов, упрощение и снижение стоимости. 2 с.п.ф-лы, 11 ил.

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
(1) Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к вакуумному выключателю и вакуумному распределительному устройству, в частности к вакуумному выключателю с электропроводящим находящимся под вакуумом заземленным корпусом и к использующему такой выключатель вакуумному распределительному устройству.

(2) Уровень техники
В последнее время в центральных районах крупных городов наблюдается постоянное увеличение потребляемой электрической мощности. Удовлетворительному решению этой проблемы мешает целый ряд трудностей, связанных, в частности, с выбором места расположения распределительных подстанций, необходимостью прокладки подземных коммуникаций для распределительных линий электропередачи и т. п. Кроме того, необходимо, чтобы подстанции имели высокий коэффициент готовности.

Для удовлетворения растущих потребностей в электрической мощности поднимают распределяемое напряжение и увеличенную распределяемую мощность передают по линиям электропередачи с повышенной пропускной способностью. Такие меры позволяют создавать мощные эффективно работающие системы электроснабжения. Создание таких систем требует, в свою очередь, наличия малогабаритных распределительных устройств и подстанций.

В качестве примера используемого в качестве подстанции компактного распределительного устройства можно привести описанное в японском патенте JP-A-3-273804 распределительное устройство с элегазовой изоляцией. Описанный в этом патенте выключатель состоит из изготовленных независимо друг от друга двух групп разъединителей и заземляющего выключателя, которые смонтированы вместе с шинами в корпусе, который заполнен являющимся изолятором газом, в частности газообразным SF₆. При использовании в качестве выключателя вакуумного автоматического выключателя его подвижный контакт перемещается вверх и вниз относительно неподвижного контакта приводным механизмом, который размыкает и замыкает электрическую цепь выключателя. В японском патенте JP-A-55-143727 описан вакуумный выключатель, электрическая цепь которого размыкается и замыкается подвижным контактом, который поворачивается по или против часовой стрелки.

Подстанция получает электрическую мощность от электростанции через разъединитель и газонаполненный выключатель, изменяет с помощью трансформатора входное напряжение на напряжение нагрузки и обеспечивает подачу входного напряжения к нагрузке другого типа, которая, в частности, представляет собой электрический двигатель. При осмотре и/или проверке смонтированных на подстанции устройств подстанция отключается от внешней цепи газонаполненным выключателем, а затем ее электрическая цепь размыкается разъединителем. После этого приводится в действие заземляющий выключатель, который разряжает электрический заряд, оставшийся в шине, и обеспечивает утечку в землю наведенного тока, исключая возможность повторной подачи на эти устройства входного напряжения и создавая условия для безопасной работы обслуживающего персонала.

Заземление несущей заряд шины до ее разрядки может легко привести к несчастному случаю. Во избежание этого необходимо обеспечить соответствующую взаимосвязь или блокировку заземляющего выключателя и разъединителя.

Распределительное устройство с элегазовой изоляцией, описанное в японском патенте JP-A-3-273804, содержит газонаполненный выключатель, два разъединителя и заземляющий выключатель, которые вместе с шинами смонтированы в одном заполненном газообразным SF₆ корпусе, который помещен в свою распределительную ячейку. При использовании в качестве выключателя вакуумного выключателя его подвижный контакт перемещается вертикально относительно неподвижного контакта приводным механизмом выключателя, который размыкает и замыкает электрическую цепь выключателя. В вакуумном выключателе, описанном в японском патенте JP-A-55-143727, подвижный провод, соответствующий подвижному ножевому контакту, на котором расположен подвижный контакт, поворачивается вокруг лежащей на его главной оси точки вращения, замыкая или размыкая через неподвижный контакт электрическую цепь выключателя.

Следует также отметить, что обычно корпус вакуумного выключателя изготавливается из электроизоляционного материала и поэтому не требует заземления.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание вакуумного выключателя и вакуумного распределительного устройства, отличающихся существенно малыми габаритами.

Другой задачей настоящего изобретения является создание вакуумного распределительного устройства, для работы которого не требуется использовать изолирующий газ, в частности SF₆, утечка которого в окружающее пространство может привести к нежелательным последствиям.

Таким образом, согласно настоящему изобретению предлагается выключатель с вакуумной изоляцией, в котором имеется заземленный электропроводящий корпус, в котором создается вакуум и который служит герметичной оболочкой для расположенных внутри него неподвижного контакта, который проходит внутрь корпуса через изолятор, подвижного контакта, который проходит внутрь корпуса через изолятор и может замыкать или размыкать неподвижный контакт, и механизм управления, который обеспечивает перемещение подвижного контакта.

Другим объектом настоящего изобретения является распределительное устройство с вакуумной изоляцией, включающее описанный выше вакуумный выключатель и предназначенный для управления им контроллер.

Предлагаемый в настоящем изобретении выключатель представляет собой устройство с подвижным и неподвижным замыкаемыми и размыкаемыми контактами, а распределительное устройство представляет собой устройство с блоком управления, в котором имеются расположенные в закрытом корпусе по крайней мере одно переключающее устройство и по крайней мере одно устройство, выбранное из группы устройств, в которую входят устройства для управления, измерения, защиты и регулировки. Кроме того, такое распределительное устройство может иметь несущую конструкцию с ящиком для хранения различных принадлежностей.

Вакуум, который создается в корпусе предлагаемого выключателя, составляет 10^-4 Торр или меньше, предпочтительно 10^-6 Торр или меньше и наиболее предпочтительно 10^-8 Торр или меньше.

Кроме того, корпус вакуумного выключателя, который для защиты обслуживающего персонала при проведении осмотра или ремонтных работ заземляется, предпочтительно изготовить из металла или из изоляционного материала, поверхность которого имеет покрытие из электропроводящего материала. К такого рода покрытиям относятся покрытия из химических соединений молибдена или магния, нанесенные на поверхность изготовленного спеканием из керамики корпуса, или нанесенное на корпус гальваническое покрытие из никеля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже изобретение поясняется на примерах предпочтительных вариантов его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - продольный разрез вакуумного распределительного устройства, выполненного в соответствии с основным вариантом предлагаемой в настоящем изобретении конструкции,
на фиг. 2 - продольный разрез вакуумного распределительного устройства, выполненного в соответствии с другим основным вариантом предлагаемой в настоящем изобретении конструкции,
на фиг. 3 - продольный разрез вакуумного распределительного устройства, выполненного в соответствии с еще одним вариантом предлагаемой в настоящем изобретении конструкции,
на фиг.4 - вид сбоку слева по фиг.3 вакуумного распределительного устройства со снятыми нижними дверками кожуха,
на фиг.5 - схема, на которой показаны различные рабочие положения подвижного контакта в процессе переключения показанного на фиг.3 распределительного устройства,
на фиг. 6 и 7 - чертежи, поясняющие движение подвижного контакта в процессе переключения показанного на фиг.3 распределительного устройства, причем на фиг.7 это устройство изображено в замкнутом положении, а на фиг.6 - в заземленном положении,
на фиг.8 и 9 - чертежи, поясняющие работу вакуумного распределительного устройства, выполненного в соответствии с другим вариантом изобретения, причем на фиг.8 в замкнутом положении находится подвижный контакт, а на фиг.9 - заземляющий контакт,
на фиг.10 - схема предлагаемого в настоящем изобретении трехфазного трехсетевого распределительного устройства и
на фиг. 11 - схематичное изображение коммутационной колодки и соединительных шин показанного на фиг.10 распределительного устройства.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основной вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении распределительного устройства с вакуумной изоляцией изображен на фиг.1.

Показанное на фиг.1 распределительное устройство имеет находящийся под вакуумом корпус 101, основная часть которого выполнена в виде цилиндра 102, изготовленного из электропроводящего материала, например из нержавеющей стали. Цилиндр 102 герметично закрыт прочно соединенными с ним верхним и нижним изоляторами 107, 107', которые вместе с цилиндром образуют находящийся под вакуумом корпус 101, далее называемый просто корпусом 101.

Корпус 101 через проводящую электрический ток прокладку 103 крепится к проводящей ток стенке кожуха 104 переключающего механизма, которая вместе с нижней стенкой 116 кожуха обеспечивает заземление корпуса. В верхней части кожуха 104 имеется перегородка 117, закрывающая свободный доступ к вакуумному выключателю. Кроме того, в нижней части кожуха 104 на его нижней стенке 116 смонтированы колеса (не показаны), которые используются для перемещения распределительного устройства с одного места на другое. Внутри находящегося под вакуумом корпуса 101 расположены неподвижный контакт 105 и подвижный контакт 106. Неподвижный контакт 105 жестко закреплен на изоляторе 107. Подвижный контакт 106 через сильфон 113 крепится к изолятору 107' и может подниматься и опускаться управляющим штоком 112. Подвижный контакт 106 электрически соединен, кроме того, с шиной 115 внешней цепи через гибкий проводник 110 и проводник 114.

Контакты 105 и 106 расположены внутри дугогасительного экрана 111, который препятствует замыканию дуги на корпус 102 распределителя и исключает в момент размыкания вероятность случайного заземления контактов.

Подвижный контакт 106 и неподвижный контакт 105 находятся в вакууме внутри герметичного корпуса. Поскольку вакуум является хорошим изолятором, расстояние между контактами и другими деталями выключателя можно сделать существенно небольшим, что позволяет создать относительно малогабаритный вакуумный выключатель 101. Герметичная конструкция вакуумного выключателя позволяет уменьшить количество используемых для его изготовления деталей. Поэтому стоимость изготовления такого выключателя также будет относительно низкой при достаточно высокой надежности и большом сроке службы.

Поскольку показанный на фиг.1 находящийся под вакуумом корпус 101 заземлен и имеет изоляторы 107, 107', глубину "а" отсека 104, в котором расположен механизм переключения, можно сделать меньшей, чем у обычных вакуумных выключателей. За счет этого и глубину "b" всего распределительного устройство можно сделать сравнительно небольшой.

На фиг.2 показан другой вариант базовой конструкции предлагаемого в настоящем изобретении вакуумного распределительного устройства. Отдельные детали этого распределительного устройства имеют такие же обозначения, что и аналогичные детали устройства, показанного на фиг.1. В распределительном устройстве, выполненном по этому варианту изобретения, концы закрепленных на находящемся под вакуумом корпусе 102 изоляторов 108, 108' расположены внутри корпуса. В такой конструкции расстояние между вакуумным выключателем и механизмом переключения можно уменьшить, что при одновременном уменьшении габаритов отсека с механизмом переключения, в частности его высоты "d" (d<c) и глубины "е", позволяет существенно уменьшить объем и размеры всего распределительного устройства.

Ниже со ссылками на фиг.3 и последующие чертежи рассмотрена конструкция и принцип работы одного из конкретных вариантов выполнения предлагаемого в настоящем изобретении вакуумного распределительного устройства.

В целом вся распределительная коробка состоит из нескольких отдельных выключателей или распределительных устройств, их механизмов переключения и других необходимых конструктивных элементов, которые расположены в соответствующем кожухе. Такой кожух обозначен на фиг.3 позицией 16. На лицевой (на чертеже левой) стороне кожуха 16 расположены две дверки 19, 19', предназначенные для сборки, осмотра и обслуживания всей распределительной коробки. Внутри кожуха 16 расположены вакуумный выключатель 1 и два отсека 17 и 18.

Выполненный в соответствии с настоящим изобретением вакуумный выключатель 1 обеспечивает одновременное выполнение нескольких операций по размыканию электрической цепи, отключению нагрузки и ее заземлению и состоит из следующих основных элементов: находящегося под вакуумом корпуса 4, изготовленного, например, из нержавеющей стали, неподвижного контакта 5, подвижного контакта 7 и заземляющего контакта 39, а также из внутренних шин 8 трех фаз U, V, W. Для каждой из фаз U, V, W имеется отдельная группа контактов, в которую входит неподвижный контакт 5, подвижный контакт 7 и заземляющий контакт 39.

При перемещении подвижного контакта 7 к неподвижному контакту 5 и их соприкосновении друг с другом внутренняя шина 8, соединенная с неподвижным контактом 5, электрически соединяется с внешней сетью через предназначенный для подключения нагрузки боковой вывод 9 и соединенную с ним концевую кабельную муфту 10. При замыкании подвижным контактом 7 заземляющего контакта 39 соединенный с нагрузкой вывод 9 заземляется. Остальные конструктивные особенности вакуумного выключателя 1 рассмотрены ниже при описании его работы.

В отсеке 17 расположен механизм управления вакуумного выключателя 1, и поэтому в дальнейшем этот отсек называется отсеком управления. При необходимости в отсеке управления 17 можно разместить специальный ящик для хранения инструментов, используемых для осмотра и обслуживания распределительной коробки. В отсеке 18 расположена концевая кабельная муфта 10, которой вакуумный выключатель 1 электрически соединяется с соответствующим кабелем, и поэтому этот отсек в дальнейшем называется кабельным отсеком. В кабельном отсеке 18 можно при необходимости разместить связанный с кабелем трансформатор 13 тока.

В рассматриваемой конструкции отсеки 17 и 18 расположены относительно вакуумного выключателя 1 по диагонали, при этом кабельный отсек 18 в отличие от отсека 17 управления расположен у лицевой стороны распределительной коробки. Такая конструкция создает условия для удобного и безопасного крепления и обслуживания концевых кабельных муфт 10 и соединенных с ними кабелей.

Внутреннее устройство изображенной на фиг.3 распределительной коробки 16 с закрытыми верхними дверками 19 и снятыми для более наглядного пояснения внутреннего устройства коробки нижними дверками 19' кожуха в виде сбоку слева показано на фиг.4. В этой связи следует отметить, что на рассмотренной выше фиг.3 показано по существу поперечное сечение показанной на фиг.4 коробки 16 плоскости III-III. На фиг.4 показано устройство распределительной коробки трех трехфазных цепей, в кожухе которой смонтировано девять вакуумных распределительных устройств со всеми необходимыми деталями.

На фиг.5, иллюстрирующей принцип работы вакуумного выключателя 1, подвижный контакт 7 показан в различных положениях относительно неподвижного контакта 5 и заземляющего контакта 39.

Подвижный контакт 7 при его перемещении от неподвижного контакта 5 к заземляющему контакту 39 проходит ступенчато или последовательно через четыре показанных на фиг.5 неподвижных положения Y1, Y2, Y3 и Y4. В положении Y1 подвижный контакт 7 упирается в неподвижный контакт 8, и ток протекает через оба этих контакта.

При повороте подвижного контакта 7 он отходит от неподвижного контакта 5 (положение Y1), отключая нагрузку от внешней сети, и перемещается в положение Y2, в котором он останавливается. Подвижный контакт 7 остается в этом положении до исчезновения электрической дуги, образующейся при размыкании контактов 5, 7. Время нахождения подвижного контакта в этом неподвижном положении определяется длительностью цикла с момента возникновения дуги до момента ее гашения.

После гашения дуги подвижный контакт 7 снова приводится в движение и, отойдя еще дальше от неподвижного контакта 8, останавливается в положении Y3. Положение Y3 выбирается таким образом, чтобы полностью исключить возможность электрического пробоя образовавшегося между контактами 7, 8 диэлектрического промежутка даже при его возможном уменьшении. Остановка подвижного контакта 7 в положении Y3 обеспечивает необходимую изоляцию и защиту обслуживающего персонала от удара током.

Перемещение подвижного контакта 7 из неподвижного положения Y2 или Y3 в положение Y3 отключения нагрузки или в положение Y4 заземления осуществляется за счет усилия, создаваемого приводным устройством механизма управления. Под действием этого усилия подвижный контакт 7 поворачивается против часовой стрелки в положение Y4 и прижимается к заземляющему контакту 39.

Очевидно, что при соответствующем срабатывании приводного устройства механизма управления подвижный контакт 7 может перемещаться и в обратном направлении из положения Y3 сначала в положение Y2, а затем в положение Y1. Кроме того, подвижный контакт 7 можно переместить из положения Y2 размыкания электрической цепи сразу в положение Y4 заземления нагрузки, минуя положение Y3 ее отключения.

Как уже было отмечено выше, подвижный контакт 7, неподвижный контакт 5 и заземляющий контакт 39 выполнены таким образом, что все они находятся в вакууме, который является хорошим диэлектриком и обладает очень высоким напряжением пробоя, и что подвижный контакт 7 может во время одного цикла срабатывания последовательно занимать четыре положения, перемещаясь от неподвижного контакта 5 к заземляющему контакту 39. Такая конструкция позволяет с помощью одного вакуумного выключателя выполнять несколько функций (размыкание цепи, отключение нагрузки и ее заземление).

В отличие от обычных распределительных коробок, в которых такие операции осуществляются с помощью соответствующих устройств, специально предназначенных для этих целей, в соответствии с настоящим изобретением все эти многочисленные функции может выполнять одно предлагаемое в нем вакуумное распределительное устройство. Такое решение позволяет, как очевидно, уменьшить количество соответствующих деталей, необходимых для выполнения этих функций.

Объединение в предлагаемом в настоящем изобретении вакуумном выключателе подвижного контакта 7, неподвижного контакта 5 и заземляющего контакта 39 в один общий блок позволяет по сравнению с обычными выключателями существенно уменьшить его размеры.

Достоинство предлагаемой конструкции, связанное с наличием в ней положения Y3 отключения нагрузки, заключается в следующем. В качестве примера можно рассмотреть следующую возможную ситуацию; в показанном на фиг.4 распределителе первая группа контактов (например, изображенные на чертеже слева) трехфазной цепи соединена с источником мощности, вторая группа контактов (на чертеже они показаны посередине) трехфазной цепи соединена с другим источником мощности, а третья группа (на чертеже они изображены справа) соединена с нагрузкой. В этой ситуации при состыкованных друг с другом различных системах мощности подвижный контакт 7 первой цепи находится в замкнутом положении Y1, а нагрузка этой цепи находится под напряжением, при этом, однако, подвижный контакт 7 второй трехфазной цепи находится в положении Y3 отключения нагрузки, и поэтому нагрузка этой цепи находится в состоянии ожидания. Такое взаимное положение подвижных контактов обеспечивает необходимую безопасность работы обслуживающего персонала даже при случайном касании соединенных с нагрузкой выводов второй цепи.

Кроме того, возможность непрерывного переключения (перемещения) подвижного контакта 7 из положения Y3 ожидания в замкнутое положение Y1 и наоборот создает условия для быстрого и простого управления распределительным устройством. При этом также в предлагаемой конструкции можно отказаться от применения так называемого механизма блокировки, который обычно используется для защиты выключателей от ложных срабатываний и сбоев в работе. Наличие в схеме измеряющего ток трансформатора 13 тока и защитного реле 14 (см. фиг. 5), отключающего механизм переключения (не показан), позволяет надежно защитить систему от короткого замыкания или повреждения.

Со ссылками на фиг. 6 и 7 ниже описана конструкция и работа одного из конкретных вариантов выполнения предлагаемого в настоящем изобретении распределительного устройства.

В этом распределительном устройстве имеется подвижный контакт 7, который расположен между неподвижным контактом 5 и заземляющим контактом 39 и имеет два контактных торца, через которые происходит его замыкание с неподвижным контактом 5 и заземляющим контактом 39. Подвижный контакт 7 через изоляторы 44, 45, 46 (подробно не показаны) крепится к подвижному ножу 30.

Подвижный нож 30 расположен внутри упругого сильфона 48 и проходит внутрь находящегося под вакуумом корпуса 4. Поворот подвижного ножа 30 осуществляется вокруг оси 49 расположенным в отсеке 17 управления механизмом переключения.

В показанном на фиг. 6 положении подвижный нож 30 повернут по часовой стрелке, а подвижный контакт 7 находится в контакте с заземляющим контактом 39. Поскольку подвижный контакт 7 электрически соединен гибким проводником 22 с боковым выводом 9, в этом положении концевая кабельная муфта 10 оказывается заземленной через боковой вывод 9, проводник 22, заземляющий контакт 39, гибкий проводник 38 и общую заземляющую шину 24.

В показанном на фиг.7 положении подвижный нож 30 повернут против часовой стрелки, а подвижный контакт 7 находится в контакте с неподвижным контактом 5. Поэтому в этом положении через неподвижный контакт 5, подвижный контакт 7, гибкий проводник 22 и боковой вывод 9 с концевой кабельной муфтой 10 оказывается соединенной соответствующая внутренняя шина 8.

В качестве гибкого проводника можно использовать расщепленные проволочные проводники, плетеные проволочные проводники или тонколистовые проводники. Предпочтительно для этой цели использовать тонкие медные пластины, поскольку они не подвержены образованию в вакууме интерметаллических связей.

Изоляторы 44, 45, 46, изготовленные, например, из керамики, препятствуют утечке тока с подвижного контакта 7 на детали механизма переключения, ограничивая тем самым возможное выделение тепла. Для изготовления таких изоляторов можно использовать любой изоляционный материал, обладающий достаточной термостойкостью под действием высоких температур, создаваемых при изготовлении находящегося под вакуумом корпуса выключателя.

Заземляющее устройство конструктивно выполнено следующим образом. Заземляющий контакт 37 установлен с возможностью перемещения в осевом направлении внутри цилиндрической втулки, выполненной на торцевой металлической заземляющей пластине 31. Заземляющая торцевая пластина 31 крепится к изготовленной из керамики втулке 32, на наружной поверхности которой имеется фланец 33. Герметичное крепление втулки 32 к находящемуся под вакуумом корпусу 4 осуществляется с помощью нанесенного на фланец 33 слоя металла 34.

Внутри керамической втулки 32 расположен эластичный сильфон 35 и пружина 36, через которые проходит стержень 37 заземляющего контакта. Один из концов этого стержня 37, расположенный вне находящегося под вакуумом корпуса 4, через гибкий проводник 38 соединен с общей заземляющей шиной 24. На противоположном конце стержня 37 расположен заземляющий контакт 39.

При перемещении заземляющего контакта 39 в направлении торцевой пластины 31 сильфон 35 и пружина 36 сжимаются и создают встречное усилие, под действием которого заземляющий контакт 39 прижимается к подвижному контакту 7.

Предпочтительно рабочие поверхности неподвижного контакта 5 и заземляющего контакта 39 выполнить наклонными, обеспечив за счет этого равномерное прилегание контактов по всей их рабочей поверхности. При этом зазор между неподвижным контактом 5 и заземляющим контактом 39 можно сделать относительно небольшим, уменьшив за счет этого габариты находящегося под вакуумом корпуса 4.

Неподвижный контакт 5 крепится через металлическую соединительную втулку 41 к неподвижному изолятору 42, изготовленному из керамики. Изолятор 42 установлен на металлической установочной бобышке 43, которая припаяна к находящемуся под вакуумом корпусу 4. Соединительная втулка 41 и установочная бобышка 43 предварительно крепятся к противоположным концам изолятора 42. Установочная бобышка 43 крепится к расположенной на внутренней стенке находящегося под вакуумом корпуса 4 соединительной колодке 27.

В показанном на фиг.6 положении подвижный контакт 7 находится в контакте с заземляющим контактом 39, который прижат к подвижному контакту усилием пружины 36, и это положение соответствует показанному на фиг.5 положению Y4. В положении, показанном на фиг.7, подвижный контакт 7 находится в контакте с неподвижным контактом 5, и это положение соответствует показанному на фиг.5 положению Y1.

В положении Y1 при замкнутых неподвижном и подвижном контактах 5, 7 соответствующая внутренняя шина 8 электрически соединена с боковым выводом 9. При этом ток течет от внутренней шины 8 к боковому выводу 9 через оба контакта 5, 7 и гибкий проводник 22, а не через подвижный нож 30, как в обычном выключателе. Такая конструкция позволяет по сравнению с обычными выключателями уменьшить длину пути, по которому течет ток. Одновременно снижается и электрическое сопротивление цепи и, как следствие этого, уменьшаются потери мощности и количество выделяющегося в выключателе тепла.

Когда подвижный контакт 7 находится в положении Y1, к нагрузке продолжает подаваться соответствующая электрическая мощность. Поэтому длительность нахождения выключателя в таком состоянии значительно больше, чем в других выключателях. В обычном выключателе, в котором подвижный контакт 7 непосредственно замыкает боковой вывод 9, существует опасность оплавления и схватывания примыкающих друг к другу поверхностей контакта. В предлагаемом в изобретении выключателе такой опасности не существует, поскольку электрический контакт между подвижным контактом и боковым выводом осуществляется через гибкий проводник 22, который специально изготовлен из соответствующего материала.

Основные варианты предлагаемых в настоящем изобретении устройств, конструкции которых изображены на фиг. 1 и 2, можно выполнить без заземляющих устройств. Кроме того, в этих вариантах, о чем уже было сказано выше, подвижный контакт можно не фиксировать в промежуточном положении отключения нагрузки. Тем самым появляется возможность создания малогабаритного находящегося под вакуумом корпуса выключателя, а также механизма переключения, а следовательно, и целиком всего распределительного устройства.

При соединении подвижного контакта 7 с боковым выводом 9 гибким проводником 22 длина линии, соединяющей подвижный контакт с концевой кабельной муфтой 10, оказывается наиболее короткой. При этом одновременно уменьшается электрическое сопротивление соединительной линии, а также значительно снижается количество выделяющегося внутри вакуумного выключателя тепла. Использование гибкого соединительного проводника 22 обеспечивает возможность свободного перемещения подвижного контакта 7 относительно постоянно электрически соединенного с ним бокового вывода 9.

В конструкции, показанной на фиг.6 и 7, изолятор 42 расположен в направлении движения подвижного контакта 7. Такое расположение изолятора смягчает усилие удара, возникающего при соприкосновении подвижного контакта 7 с неподвижным контактом 5 и заземляющим контактом 39, и обеспечивает не сопровождающееся дребезгом контактов прижатие контакта 7 к заземляющему контакту 39.

На фиг.8 и 9 изображен еще один вариант конструкции предлагаемого в настоящем изобретении устройства.

В показанном на этих чертежах устройстве имеется общий выходной проводник 56, который расположен внутри находящегося под вакуумом корпуса 4. Проводник 56 соединен с боковым выводом 9. На общем проводнике 56 закреплены неподвижный контакт 57, который соединен с "землей", и неподвижный контакт 58, который соединен с нагрузкой. В находящемся под вакуумом корпусе 4 расположены также подвижный контакт 59, который взаимодействует с неподвижным заземляющим контактом, и подвижный контакт 7, который соединен с внешней цепью и расположен против соответствующего соединенного с нагрузкой неподвижного контакта.

В таком устройстве при опускании подвижного контакта 7 и замыкании неподвижного контакта 58 заземляющий подвижный контакт 59 поднимается вверх и размыкает неподвижный контакт 57, как показано на фиг.8. Такое положение соответствует замкнутому положению вакуумного выключателя. На фиг.9 наоборот подвижный контакт 7 находится в поднятом положении, а неподвижный контакт 58 разомкнут, при этом заземляющий подвижный контакт 59 опущен вниз и замыкает неподвижный контакт 57. Такое положение соответствует разомкнутому положению вакуумного выключателя.

В таком устройстве замыкание и размыкание контактов вакуумного выключателя и контактов заземляющего устройства, оборудованного вакуумным выключателем, осуществляется поочередно.

Подвижный заземляющий контакт 59 электрически соединен с общей заземляющей клеммой 37 гибким проводником 22. На противоположной относительно заземляющих контактов 57, 59 стороне корпуса против контактов 7, 58 расположена клемма 60, к которой подходит одна из внутренних шин 8 трехфазной цепи. Клемма 60 электрически соединена с подвижным контактом 7 гибким проводником 22. В устройстве, показанном на фиг.8 и 9, имеется изолятор 70 или 70', который расположен на оси движения бокового заземляющего контакта 59, соединенного в общей заземляющей клеммой 37, или на оси движения бокового подвижного контакта 7 нагрузки. Такая конструкция обеспечивает демпфирование усилия удара, возникающего при соприкосновении заземляющего подвижного контакта 59 или бокового подвижного контакта 7 нагрузки с неподвижным заземляющим боковым контактом 57 или с неподвижным боковым контактом 58 нагрузки, и исключает дребезг контактов при прижатии бокового заземляющего подвижного контакта 59 или бокового подвижного контакта 7 нагрузки к неподвижному заземляющему боковому контакту 57 или к неподвижному боковому контакту 58 нагрузки.

Предлагаемое в настоящем изобретении распределительное устройство может быть использовано, как уже было отмечено выше, в качестве отдельного устройства, такого, как автоматический выключатель, вакуумный автоматический выключатель, разъединитель цепи и заземляющий выключатель.

На фиг. 10 показана электрическая схема трехфазной цепи с тремя распределительными устройствами и расположенными в одном находящемся под вакуумом корпусе выключателями для всех трех цепей. Распределительное устройство для одной цепи состоит из трех выключателей для каждой из трех фаз U, V, W. Показанные на этом чертеже распределительные устройства 1, 2, 3, которые обведены пунктирными линиями, имеют одинаковую конструкцию и расположены внутри одного общего находящегося под вакуумом заземленного корпуса 4. Распределительное устройство 2 состоит из фазных выключателей 2Х, 2Y, 2Z по одному на каждую из трех фаз. Распределительное устройство 1 проводами 11 соединено с источником 12 трехфазного тока. Распределительное устройство 2 соединено через трансформатор 13 тока с нагрузкой. Распределительное устройство 3 соединено с другой внешней схемой.

На фиг.11 показана конструкция коммутационной колодки 27. Все имеющиеся в этой колодке 27 клеммы соответствующих фаз соединены с внутренними шинами 8, при этом три левые клеммы соединены с внутренними шинами распределительного устройства первой схемы, три средние клеммы соединены с внутренними шинами второй схемы, а три правые клеммы соединены с внутренними шинами третьей схемы. Шина 8, соединяющая клеммы IX, 2Х, 3Х первой фазы, расположена на одной из сторон колодки, а шины 8, соединяющие клеммы 1Y, 2Y, 3Y и клеммы 1Z, 2Z, 3Z, расположены на другой стороне колодки, перекрывая друг друга.

Такая конструкция коммутационной колодки облегчает монтаж электропроводки и исключает вероятность возможной ошибки. При этом за счет соответствующего расположения определенным образом распределенных по колодке внутренних шин также предотвращается возможность теплового повреждения проводки.

Claims (2)

1. Вакуумный выключатель, содержащий заземленный находящийся под вакуумом корпус, основная часть которого изготовлена из проводящего ток материала, неподвижный контакт, контакт нагрузки, соединенный с проводником нагрузки, первый подвижный контакт, герметично расположенный в находящемся под вакуумом корпусе и предназначенный для замыкания и размыкания неподвижного контакта и контакта нагрузки, заземляющий контакт, герметично расположенный в находящемся под вакуумом корпусе и соединенный с заземляющим проводником, твердый изолятор, изолирующий неподвижный контакт от проводящего ток материала находящегося под вакуумом корпуса, твердый изолятор, изолирующий первый и второй подвижные контакты от проводящего ток материала находящегося под вакуумом корпуса, и твердый изолятор, изолирующий контакт нагрузки от проводящего ток материала находящегося под вакуумом корпуса, отличающийся тем, что неподвижный контакт герметично расположен в находящемся под вакуумом корпусе; контакт нагрузки герметично расположен в находящемся под вакуумом корпусе; второй подвижный контакт герметично расположен в находящемся под вакуумом корпусе и предназначен для замыкания и размыкания заземляющего контакта и контакта нагрузки, причем замыкание и размыкание первым и вторым подвижными контактами контакта нагрузки осуществляются в противофазе.

2. Вакуумное распределительное устройство с вакуумным выключателем согласно п. 1.

Приоритет по пунктам:
03.10.1997 по пп. 1 и 2.

Images