RU2408108C1

RU2408108C1 - Vacuum circuit breaker

Info

Publication number: RU2408108C1
Application number: RU2009145903/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Буров (RU); Александр Геннадьевич Буров; Валерий Анатольевич Волостных (RU); Валерий Анатольевич Волостных
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Астер Электро"
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2010-12-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: one drive - "on" - acts at common traction rod to the side directed to close contracts of vacuum arc-quenching chambers, and other drive - "off" - acts at common traction rod to the side directed to open contacts of vacuum arc-quenching chambers. At the moment of vacuum circuit breaker actuation, electromagnet drive (on or off) force acts at common traction rod, which may be quite high so that pulse current of actuation may be sent through according winding with a quite high value without risk of winding heating. High value of force as electromagnet drive actuates results in high value of mechanical acceleration of movable parts, causing less time of vacuum circuit breaker connection and disconnection. Unavailability of counteracting springs when using separate drives increases value of mechanical force applied as breaker actuates at mechanical movable system, which reduces time of mechanical movement of movable parts of mechanism and improves speed characteristics of vacuum circuit breaker as a whole.

EFFECT: reduced time of vacuum circuit breaker actuation, increased extent of poles disconnection synchronism and reduced dimensions of electric drive.

7 cl, 4 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтному аппаратостроению, и касается конструкции высоковольтных выключателей с вакуумными дугогасительными камерами.The invention relates to electrical engineering, namely to high-voltage apparatus engineering, and for the construction of high-voltage circuit breakers with vacuum interrupter chambers.

Известен «Электромагнитный привод вакуумного выключателя», RU 2214640 [1], содержащий содержащий пластинчатый магнитопровод, якорь, установленный с возможностью перемещения из одного крайнего положения в противоположное, постоянные магниты, установленные в средней части магнитопровода по обеим сторонам от якоря относительно оси последнего и ориентированные одноименными полюсами в сторону якоря, катушки включения и отключения с зазором относительно магнитопровода в одной из катушек в зависимости от положения якоря.The well-known "Electromagnetic drive of a vacuum circuit breaker", RU 2214640 [1], comprising a plate-type magnetic circuit, an armature mounted to move from one extreme position to the opposite, permanent magnets mounted in the middle of the magnetic circuit on both sides of the armature relative to the axis of the latter and oriented with the same poles in the direction of the armature, on and off coils with a gap relative to the magnetic circuit in one of the coils, depending on the position of the armature.

Известный привод содержит раздельные катушки (обмотки) включения/выключения привода и общий якорь.Known drive contains separate coil (winding) on / off drive and a common armature.

Недостатками известной конструкции являются высокая сложность конструкции и низкие временные показатели включения и выключения.The disadvantages of the known design are the high complexity of the design and low temporal indicators on and off.

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.Closest to the claimed technical solution is "High-voltage circuit breaker with an electromagnetic drive", RU 2282266 [2], containing three poles with vacuum interrupter chambers mounted on the housing, an electromagnetic drive device mounted on the same housing, and its movable part is connected to the insulating rods of vacuum interrupter chambers with a common thrust, the electromagnetic drive device contains two electromagnetic drives mounted in a row with the poles between the middle and extreme of translational rods.

Преимуществом конструкции по сравнению с [1] является снижение сложности конструкции, так как отсутствует специальный вращающийся вал с несколькими осями вращения.An advantage of the design compared to [1] is the reduction in the complexity of the design, since there is no special rotating shaft with several axes of rotation.

Недостатком известной конструкции является повышенное время отключения, обусловленное отключением только под воздействием пружин, величина силы сжатия которых ограничена величиной силы удержания приводов включения и не может быть достаточно высокой. Недостаточно высокая величина силы, действующей на привод в момент отключения, приводит к недостаточному ускорению деталей конструкции в момент отключения, что приводит к снижению временных характеристик отключения. В то же время в процессе включения противодействующие пружины снижают суммарное усилие, прикладываемое приводом включения к механическим движущимся частям, что приводит к снижению временных характеристик включения привода. Другим недостатком является отсутствие направляющих общей тяги, что повышает возможность несинхронного отключения полюсов выключателя. Дополнительным недостатком являются повышенные габариты привода выключателя.A disadvantage of the known design is the increased shutdown time due to shutdown only under the influence of springs, the compression force of which is limited by the holding force of the actuators and cannot be high enough. The insufficiently high value of the force acting on the drive at the time of shutdown leads to insufficient acceleration of structural parts at the time of shutdown, which leads to a decrease in the temporal characteristics of shutdown. At the same time, during the actuation process, the opposing springs reduce the total force exerted by the actuation drive on the mechanical moving parts, which leads to a decrease in the drive actuation time characteristics. Another disadvantage is the lack of guides for general traction, which increases the possibility of asynchronous disconnection of the circuit breaker poles. An additional disadvantage is the increased dimensions of the circuit breaker drive.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является понижение времени срабатывания вакуумного выключателя. Дополнительными техническими результатами являются: повышение степени синхронности отключения полюсов и снижение габаритов электропривода.The technical result of the invention is to reduce the response time of the vacuum circuit breaker. Additional technical results are: an increase in the degree of synchronization of the disconnection of the poles and a decrease in the size of the electric drive.

Технический результат достигается тем, что один привод - «включения» - действует на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, другой привод - «выключения» - действует на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер.The technical result is achieved by the fact that one drive - “on” - acts on the total thrust to the side, aimed at closing the contacts of the vacuum interrupter chambers, the other drive - “off” - acts on the general thrust to the side, aimed at opening the contacts of the vacuum interrupter chambers.

В момент срабатывания привода вакуумного выключателя на общую тягу действует сила электромагнитного привода (включения или выключения), которая может быть достаточно высока, так как возможно пропустить импульсный ток срабатывания через соответствующую обмотку достаточно большой величины без опасения перегрева обмотки. Высокая величина силы при срабатывании электромагнитного привода приводит к высокой величине механического ускорения подвижных деталей, что приводит к уменьшению времени включения и отключения вакуумного выключателя. Отсутствие противодействующих пружин при применении раздельных приводов повышает величину механического усилия, прилагаемого при срабатывании выключателя на механическую подвижную систему, что уменьшает время механического перемещения подвижных деталей механизма и приводит к улучшению скоростных характеристик вакуумного выключателя в целом.At the moment of operation of the vacuum circuit breaker drive, the force of the electromagnetic drive (turning on or off) acts on the total traction, which can be quite high, since it is possible to pass the switching current through a corresponding winding of a sufficiently large value without fear of overheating of the winding. The high magnitude of the force when the electromagnetic drive is triggered leads to a high value of the mechanical acceleration of the moving parts, which leads to a reduction in the on and off times of the vacuum circuit breaker. The absence of opposing springs when using separate drives increases the amount of mechanical force applied when the circuit breaker operates on the mechanical moving system, which reduces the time of mechanical movement of the moving parts of the mechanism and leads to an improvement in the speed characteristics of the vacuum circuit breaker as a whole.

Общая тяга привода может быть выполнена в форме полой балки коробчатой конструкции. Полая балка обладает высокой прочностью и жесткостью при относительно небольшой массе, что позволяет дополнительно увеличить скорость перемещения привода и дополнительно уменьшить время срабатывания вакуумного выключателя.The total thrust of the drive can be made in the form of a hollow beam box-shaped design. The hollow beam has high strength and rigidity with a relatively small mass, which allows you to further increase the speed of movement of the drive and further reduce the response time of the vacuum circuit breaker.

Электромагнитные приводы могут располагаться внутри полой балки коробчатой конструкции. Указанное расположение привода позволяет достигнуть высокой компактности конструкции.Electromagnetic actuators can be located inside a hollow beam of a box-shaped structure. The specified location of the drive allows to achieve high compact design.

Часть корпуса, на верхней части которого установлены полюса, может быть выполнена в форме коробки, а полюса расположены в ряд вдоль главной оси корпуса. Коробчатая форма корпуса обладает повышенной прочностью и жесткостью конструкции, уменьшая величину деформации корпуса при передаче механических усилий.Part of the housing, on the upper part of which the poles are installed, can be made in the form of a box, and the poles are arranged in a row along the main axis of the housing. The box-shaped housing has increased strength and rigidity, reducing the magnitude of the deformation of the housing during transmission of mechanical forces.

Полая балка коробчатой конструкции может быть закреплена на подшипнике, ось которого параллельна главной оси корпуса, а подшипник расположен вблизи боковой стенки корпуса. При указанном расположении подшипника балка «качается» вокруг оси по жестко определенной траектории, без перекосов в горизонтальном направлении, что исключает возможность неодновременного срабатывания вакуумных дугогасительных камер.The hollow beam of the box construction can be mounted on a bearing whose axis is parallel to the main axis of the housing, and the bearing is located near the side wall of the housing. With the indicated location of the bearing, the beam "sways" around the axis along a rigidly defined path, without distortions in the horizontal direction, which eliminates the possibility of simultaneous operation of the vacuum interrupter chambers.

Привод включения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, может быть выполнен с фиксацией замкнутого положения постоянным магнитом в составе броневого сердечника. Выполнение привода включения указанным образом позволяет обходиться без дополнительного механизма фиксации.The inclusion drive acting on the general thrust to the side, aimed at closing the contacts of the vacuum interrupter chambers, can be performed by fixing the closed position with a permanent magnet in the armor core. The implementation of the drive inclusion in this way allows you to do without an additional locking mechanism.

Привод выключения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, может быть выполнен с фиксацией замкнутого положения постоянным магнитом в составе броневого сердечника. Выполнение привода выключения указанным образом позволяет обходиться без дополнительного механизма фиксации.The shutdown drive acting on the general thrust to the side, aimed at opening the contacts of the vacuum interrupter chambers, can be performed by fixing the closed position with a permanent magnet in the armor core. The execution of the shutdown drive in this way allows you to do without an additional locking mechanism.

Пример выполнения предлагаемого вакуумного выключателя с использованием ПП.1-7 изображен (в состоянии «включено») на:An example of the proposed vacuum circuit breaker using PP.1-7 is shown (in the "on" state) on:

Фиг.1 - вид сбоку с указанием разрезов;Figure 1 is a side view showing sections;

Фиг.2 - частичный разрез вдоль полюса (плоскость Г-Г);Figure 2 is a partial section along the pole (plane G-D);

Фиг.3 - разрез привода включения (плоскость Б-Б);Figure 3 is a sectional view of the drive of inclusion (plane BB);

Фиг.4 - разрез привода выключения (плоскость В-В), где:Figure 4 - section of the drive off (plane BB), where:

1 - полюсы с вакуумными дугогасительными камерами;1 - poles with vacuum interrupter chambers;

2 - корпус;2 - case;

3 - изоляционная тяга;3 - insulating rod;

4 - балка коробчатой конструкции;4 - beam box construction;

5 - подшипник;5 - bearing;

6 - статор электромагнитного привода включения;6 - stator of an electromagnetic drive of inclusion;

7 - якорь электромагнитного привода включения;7 - anchor of the electromagnetic drive inclusion;

8 - обмотка привода включения;8 - winding drive inclusion;

9 - статор электромагнитного привода выключения;9 - stator of the electromagnetic drive shutdown;

10 - якорь электромагнитного привода выключения;10 - anchor of the electromagnetic drive shutdown;

11 - обмотка привода выключения.11 - winding drive off.

Устройство действует следующим образом. Полюсы с вакуумными дугогасительными камерами 1 закреплены на корпусе 2 любым известным способом. Изоляционные тяги 3 соединены с балкой коробчатой конструкции 4 посредством, например, механизма поджатия. Механизм поджатия, включающий пружину поджатия, широко распространен и не является предметом данного изобретения. Балка коробчатой конструкции 4 установлена на подшипнике 5 и «качается» относительно оси подшипника, параллельной главной оси выключателя (перпендикулярной разрезам).The device operates as follows. The poles with vacuum interrupter chambers 1 are mounted on the housing 2 by any known method. The insulation rods 3 are connected to the beam of the box-shaped structure 4 by, for example, a preload mechanism. The preload mechanism, including the preload spring, is widespread and is not the subject of this invention. The box-shaped beam 4 is mounted on the bearing 5 and “swings” relative to the axis of the bearing parallel to the main axis of the switch (perpendicular to the cuts).

При подаче напряжения на обмотку включения 8 якорь электромагнитного привода включения 7 перемещается вверх, к статору электромагнитного привода включения 6. Якорь 7 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вверх, балка 4, перемещаясь вверх, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вверх, до замыкания со стационарным контактом.When voltage is applied to the inclusion winding 8, the anchor of the electromagnetic actuator of inclusion 7 moves upward to the stator of the electromagnetic actuator of inclusion 6. The anchor 7 acts on the beam of the box structure 4, moving its center up, the beam 4, moving up, acts on the insulating rods 3, moving the movable contact of the vacuum interrupter chamber up to the circuit with the stationary contact.

Вакуумная дугогасительная камера является широко применяемым стандартным устройством для вакуумных выключателей и на чертежах не показана.The vacuum interrupter chamber is a widely used standard device for vacuum circuit breakers and is not shown in the drawings.

При подаче напряжения на обмотку выключения 11 якорь электромагнитного привода выключения 10 перемещается вниз, к статору электромагнитного привода выключения 9. Якорь 10 воздействует на балку коробчатой конструкции 4, перемещая ее центр вниз, балка 4, перемещаясь вниз, воздействует на изоляционные тяги 3, перемещая подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры вниз, до размыкания со стационарным контактом.When voltage is applied to the shutdown winding 11, the armature of the electromagnetic shutdown actuator 10 moves downward to the stator of the shutdown electromagnetic drive 9. The anchor 10 acts on the beam of the box structure 4, moving its center down, the beam 4, moving down, acts on the insulating rods 3, moving the movable the contact of the vacuum interrupter chamber down to open with a stationary contact.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено для производства вакуумных выключателей с улучшенными временными характеристиками срабатывания.Industrial application. The invention can be successfully applied for the production of vacuum circuit breakers with improved time response.

Claims

1. Вакуумный выключатель, 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, отличающийся тем, что один привод - «включения» действует на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, другой привод - «выключения» действует на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер.1. A vacuum circuit breaker comprising three poles with vacuum interrupter chambers mounted on a housing, an electromagnetic drive device mounted on the same housing, the movable part thereof being connected to the insulating rods of the vacuum arrester chambers by a common traction, the electromagnetic drive device contains two electromagnetic drives installed in one row with the poles between the middle and extreme insulation rods, characterized in that one drive - “inclusion” acts on the total traction to the side, for example appearing on the closure of the contacts of the vacuum interrupters, another drive - "off" effect on the overall thrust aside, aimed at opening of the contacts of the vacuum interrupters.

2. Вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что общая тяга привода выполнена в форме полой балки коробчатой конструкции.2. The vacuum switch according to claim 1, characterized in that the total drive rod is made in the form of a hollow beam box-shaped structure.

3. Вакуумный выключатель по п.2, отличающийся тем, что электромагнитные приводы располагаются внутри полой балки коробчатой конструкции.3. The vacuum switch according to claim 2, characterized in that the electromagnetic actuators are located inside a hollow beam of a box-shaped structure.

4. Вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что часть корпуса, на верхней части которого установлены полюса, выполнена в форме коробки, а полюса расположены в ряд вдоль главной оси корпуса.4. The vacuum switch according to claim 1, characterized in that the part of the housing, on the upper part of which the poles are mounted, is made in the form of a box, and the poles are arranged in a row along the main axis of the housing.

5. Вакуумный выключатель по п.4, отличающийся тем, что полая балка коробчатой конструкции закреплена на подшипнике, ось которого параллельна главной оси корпуса, а подшипник расположен вблизи боковой стенки корпуса.5. The vacuum switch according to claim 4, characterized in that the hollow beam of the box-shaped structure is mounted on a bearing, the axis of which is parallel to the main axis of the housing, and the bearing is located near the side wall of the housing.

6. Вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что привод включения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на замыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, выполнен с фиксацией замкнутого положения привода постоянным магнитом в составе броневого сердечника.6. The vacuum switch according to claim 1, characterized in that the drive actuator acting on the total thrust to the side, aimed at closing the contacts of the vacuum interrupter chambers, is made with fixing the closed position of the drive with a permanent magnet in the armor core.

7. Вакуумный выключатель по п.1, отличающийся тем, что привод выключения, действующий на общую тягу в сторону, направленную на размыкание контактов вакуумных дугогасительных камер, выполнен с фиксацией замкнутого положения привода постоянным магнитом в составе броневого сердечника. 7. The vacuum switch according to claim 1, characterized in that the shutdown drive acting on the total traction to the side, aimed at opening the contacts of the vacuum interrupter chambers, is made with fixing the closed position of the drive by a permanent magnet in the armor core.