SU775774A1 - Vacuum arc-extinguishing chamber contact device - Google Patents

Description

(54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ВАКУУМНОЙ ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРЫ Изобретение относитс  к мощнойкоммутационной технике, а конкретне I к вакуумным дугогасительным камерам (ЙДК). Во врем  горени  дуги отключени  в ВДК участки электродов в местах соприкосновени  с плазмой дуги нагр ваютс  и, если к моменту перехода тока через нуль какой-либо участок электрода окажетс  нагретым свыше определенной температуры, произойде отказ в гашении дуги. Температура электродов в момент перехода тока через нуль тем больше, чем больше ток дуги, напр жение на дуге, врем  горени  дуги, и снижаетс  при увели чении площади электродов, зан тых (угои. Поскольку ток дуги и врем  ее горени  заданы внешними услови ми, то снизить нагрев можно лишь умень шив напр жение на дуге и увеличив площс1Дь ее воздействи  на электроды ПОСКОЛЬКУ вначале своего возникновени  дуга имеет очень небольшое сечение, то необходимо заставить ее расширитьс  за врем  горени , т. е, при отключении тока промыишенной частоты за врем  5-10 мс. Практичес ки же необходимо, чтобы расширение лроизсишо за врем  на пор док мень (Шее, приблизительно за 1 мс дл  того , чтобы успели остыть участки контактов , на которых дуга возникла. Единственным известным сейчас способом управлени  дугой в ВДК  влкетс  воздействие на нее магнитным полем. Необходимую конфигурацию и напр женность магнитного пол  получают , примен   дугогас щие системы с токоподводами определенной формы. Эти дугогас щие системы 1 образуют в области горени  дуги магнитное поле, перпендикул рное направлению тока в дуге, что заставл ет дугу быстро расшир тьс  и занимать :большую поверхность электродов, благодар  чему увеличиваетс  отключающа  способность. Недостатком таких дугогас щих систем  вл етс  большое падение напр жени  на дуге и интенсивный износ контактных и дугогас щих поверхностей. Известна также дугогас ща  система с уменьшенной напр женностью поперечного , магнитного пол  в области, зан той дугой. Одна из модификаций дугогас щей системы 2, прин той за прототип, (Представл ет собой подвижный и неподвижный токоподводшдие стержни с дисковыми наконечниками на каждом из них. На дисковых наконечниках укреплены стержни, направленные вдоль оси ВДК. Контактирование подвижного и не подвижного контактов осуществл етс  мезвду поверхностью дискового наконеч инка и торцовой поверхностью стержней . При отключении тока дуга вначале возникает между торцами стержней и дисковыми наконечниками, а зат перемещаетс  на поверхности стержней параллельные оси ВДК, и там гаснет. Контактна  и дугогас щиес  системы ВДК в указанном патенте обладают р дом недостатков, а именно ввиду большого диаметра контактной поверхнести мало магнитное поле в области возникновени  дуги, а дуга плохо пеперемещаетс ; из-за параллельности дугогас щих стержней с осью ВДК неполностью устран етс  поперечное магнитное поле в области горени  дуги в промежутках между стержн ми, что приводит к росту напр жени  на дуге. Целью изобретени   вл етс  увеличение отклон ющей способности, повышение механической прочности и износостойкости контактной систе У1Ы вакуумной дугогасительной камеры. Указанна  цель достигаетс  тем, что контактное устройство вакуумной дугогасительной камеры образовано стержн ми, укрепленными на подвижном и неподвижном токоподводах и располо женными ВОКРУГ оси ВДК,причем стержни имеют различную длину, так что стерж ни каждого токоподвода чередуютс  между собой по высоте,и длинные стержни одного токоподвода контактируют с короткими стержн ми противоположного токоподвода. При этом поверхности стержней подвижного контакта и обращенные к ним поверхности неподвижного контакта параллельны радиусу , проход щему в центре между ними и наклонены к оси контактной системы на угол -45°6j + 45°, а обращен ные друг к другу поверхности длинных стержней, принадлежащих противо положным токоподводам, могут иметь контактные выступы в тангенциальном направлении. Кроме того, контактирующие поверхности могут быть накло нены к оси камеры на угол 45°4fb l35 На фиг. 1 изображен общий вид од ного из вариантов контактной систем на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. на фиг. 3-6 другие разновидности контактной системы. Контактное устройство, изображен ное на фиг. 1 и 2, содержит неподвижный 1 и подвижный 2 токоподводы, заканчивающиес  контактодержател ми 3, На контактодержател х 3 располож ны контактирующие стержни 4-7, кото рые имеют различную длину, причем длинные стержни 4 подвижного контак контактируют с короткими стержн ми 7 неподвижного контакта, а длинные стержни 6 неподвижного контакта контактируют с короткими стержн ми 5 подвижного контакта. Короткие и длинные стержни 4и5 подвижного контакта чередуютс  между собой, так как и короткие и длинные- стержни би7 неподвижного контакта. Обращенные друг к другу поверхности 8и9 стержней подвижного и .неподвижного контактов параллельны радиусу R, проведенному через середину между ними, инаклонены к оси ВДК на угол d. 0-45. Контактирующие поверхности 10 стержней наклонены к оси ВДК на угол О 45-135 . Стержни 4,5,6,7 могут крепитьс  как к контактодержател м 3, так и непосредственно к токоподводам 1и2. Дл  увеличени  сечени  стержней и их площади среднее сечение А-А контактной системы имеет больший диаметр, чем в области контактировани . Контактна  система работает следующим образом, В замкнутом положении ток протекает от неподвижного токоподвода 1 через контактодержатель 3 по стержн м 6и7 в стержни 4и5 и далее в контактодержатель 3 и токоподвод 2 подвижного контакта. Благодар  тому, что стержней много, после незначительной приработки контактов и достаточном контактном нажатии контактировани  осуществл етс  между каждой парой контактов , вследствие чего уменьшаетс  переходное сопротивление. Малое сопротивление на всем пути прохождени  тока достигаетс  за счет изготовлени  стержней из материала с высокой электропроводностью, лапример из меди. Благодар  этим усовершенствовани м ВДК такой конструкции может примен тьс  при больших номинальных токах и обладать высокой устойчивостью к сквозным токам короткого замыкани . После размыкани  контактов между контактирующими поверхност ми 10 стержней зажигаютс  дуги, причем магнитное поле от токоподводов направлено перпендикул рно к току в дуге, что вызывает быстрый уход дуг с контактирующих поверхностей 10 и в результате их малый нагрев и износ. Интересно, что в данной контактной системе магнитное поле от контактодержател  3 направлено навстречу магнитному полю от токоподводов 1и2 и стержней 5,4,6,7, причем соотношение этих полей мен етс  в зависимости от соотношени  длин длинных и коротких стержней. Таким образом, выбира  соотношение длин коротких стержней, можно регулировать направление и интенсивность перемещени  дуги с контактирующих поверхностей(54) CONTACT DEVICE OF A VACUUM ARMORING CAMERA The invention relates to a powerful switching technique, and specifically I to vacuum arc chambers. During a burning arc, in the VDK, the arc of the electrode in contact with the plasma of the arc is heated and if by the time the current passes through zero, any part of the electrode is heated above a certain temperature, the arc will be extinguished. The temperature of the electrodes at the moment the current passes through zero is greater, the greater the arc current, the voltage across the arc, the arc burning time, and decreases with increasing area of the electrodes occupied (the arc). Because the arc current and the burning time are set by external conditions, then heating can be reduced only by decreasing the voltage on the arc and increasing the area of its effect on the electrodes. Because the arc has a very small cross section at the beginning of its occurrence, then it is necessary to force it to expand during the burning time, The repair is 5-10 ms. In practice, it is necessary that the expansion should be within a time order of magnitude (Neck, approximately 1 ms in order to cool the contact areas on which the arc originated. The only known method of controlling the arc in VDK exposure to a magnetic field. The required configuration and intensity of the magnetic field are obtained using arc-suppressing systems with current leads of a certain shape. These arc-suppressing systems 1 form a magnetic field perpendicular to the direction t an arc in an arc, which causes the arc to expand rapidly and occupy: a large surface of the electrodes, thereby increasing the breaking capacity. A disadvantage of such arc-suppressing systems is a large voltage drop across the arc and intense wear of the contact and arc-suppressing surfaces. Also known is an arc-suppressing system with a reduced transverse magnetic field in the region occupied by the arc. One of the modifications of the arc-suppressing system 2, taken as a prototype, (is a movable and fixed current-carrying rods with disc lugs on each of them. The rods directed along the VDC axis are fixed on the disc lugs. Contacting of the movable and non-movable contacts is carried out the surface of the disc tip of the inca and the end surface of the rods. When the current is disconnected, the arc first appears between the ends of the rods and the disk lugs, and then moves on the surface of the rods parallel to VDK axes, and it goes out there.Contact and arc-suppressing VDK systems in this patent have a number of disadvantages, namely due to the large diameter of the contact surface of a small magnetic field in the region of origin of the arc, and the arc does not move very well, because of the parallel arc The VDC axis does not completely eliminate the transverse magnetic field in the arc burning region between the rods, which leads to an increase in the voltage across the arc. The aim of the invention is to increase the deflecting ability, increase the mechanical strength and durability of the contact system U1Y vacuum arc chamber. This goal is achieved by the fact that the contact device of the vacuum arc chamber is formed by rods fixed on mobile and stationary current leads and located around the VDC axis, the rods having different lengths, so that the rods of each current lead alternate with each other in height, and the long rods of one current supply contact with short rods opposite the current supply. In this case, the surfaces of the rods of the movable contact and the surfaces of the fixed contact facing them are parallel to the radius passing in the center between them and tilted to the axis of the contact system at an angle of -45 ° 6j + 45 °, and the surfaces of long rods facing each other positive current leads may have contact lugs in the tangential direction. In addition, the contacting surfaces can be tilted to the axis of the camera at an angle of 45 ° 4fb l35. In FIG. 1 shows a general view of one of the variants of contact systems in FIG. 2 is a section along A-A in FIG. in fig. 3-6 other types of contact system. The contact device shown in FIG. 1 and 2, contains fixed 1 and movable 2 current leads, terminated by contact holders 3, Contact holders 3 have contact rods 4-7, which have different lengths, and the long rods 4 of the movable contact contact with short rods 7 of fixed contact, and the long rods 6 of the fixed contact are in contact with the short rods 5 of the movable contact. The short and long rods 4 and 5 of the movable contact alternate with each other, since both the short and long rods of the bi-7 fixed contact. The faces 8 and 9 of the rods of the movable and fixed contacts facing each other are parallel to the radius R, drawn through the middle between them, and are inclined to the VDC axis by an angle d. 0-45. The contacting surfaces of the 10 rods are inclined to the axis of the VDK by an angle of O 45-135. Rods 4,5,6,7 can be fastened both to contact holders 3 and directly to the current leads 1 and 2. To increase the cross section of rods and their area, the middle section A – A of the contact system has a larger diameter than in the contact area. The contact system operates as follows. In the closed position, the current flows from the stationary current supply 1 through the contact holder 3 through the rods 6 and 7 into the rods 4 and 5 and then into the contact holder 3 and the current supply 2 of the moving contact. Due to the fact that there are many rods, after an insignificant running-in of the contacts and a sufficient contact pressure, contact is made between each pair of contacts, as a result of which the transient resistance decreases. Low resistance throughout the entire current path is achieved by making rods of a material with high electrical conductivity, like copper. Due to these improvements, VDK of this design can be used at high rated currents and is highly resistant to short-circuit through currents. After the contacts between the contacting surfaces of the 10 rods are opened, the arcs light up, and the magnetic field from the current leads is perpendicular to the current in the arc, which causes the arcs to quickly leave the contacting surfaces 10 and, as a result, their heating and wear is low. Interestingly, in this contact system, the magnetic field from contact holder 3 is directed towards the magnetic field from current leads 1 and 2 and rods 5,4,6,7, and the ratio of these fields varies depending on the ratio of long and short rods. Thus, choosing the ratio of the lengths of short rods, you can adjust the direction and intensity of the arc movement from the contacting surfaces.

Так как в области зажигани  на контактирующих поверхност х 10 действует поперечное к току дуги магнитное поле, дуга нечнет смещатьс  на поверхности 8и9 длинных стержней 4и6, где она горит в продольном , магнитном поле.Since, in the ignition region, a magnetic field transverse to the arc current acts on the contacting surfaces of the arc, the arc does not shift on the surface 8 and 9 of long rods 4 and 6, where it burns in a longitudinal magnetic field.

Поскольку величина отключаемого тока увеличиваетс  с увеличением площади дугогас щих поверхностей, поверхности 8и9 длинных стержней 4и6 могут иметь наклон к оси ВДК. В этом случае при тех же габаритах контактной системы увеличиваютс  поверхности 8и9. Наибольша  приемлема  величина угла наклона поверхностей 8 9 к оси контактной системы заключена в пределах 0. oL 45. С той же целью контактна  система может иметь расширение в экваториальной плоскости А-А по отношению к ее диаметру по широте контактирующих поверхностей 10.Since the amount of current to be switched off increases with an increase in the area of arc-suppressing surfaces, surfaces 8 and 9 of long rods 4 and 6 may be inclined to the VDC axis. In this case, with the same dimensions of the contact system, the surfaces 8 and 9 increase. The greatest acceptable value of the angle of inclination of the surfaces 8 9 to the axis of the contact system lies within 0. oL 45. For the same purpose, the contact system may have an expansion in the equatorial plane A-A relative to its diameter in terms of the latitude of the contacting surfaces 10.

На фиг. 3 приведена разновидность контактного устройства, в которой длинные и короткие контактные стержни 4,5,6,7 креп тс  не к контакто-держателю 3, а непосредственно к токоподводам 1и2. Это может упростить и удешевить контактную систему.FIG. 3 shows a variation of the contact device in which the long and short contact rods 4,5,6,7 are not attached to the contact holder 3, but directly to the current leads 1 and 2. This can simplify and cheapen the contact system.

На фиг. 4 приведено контактное устройство, в которой дл  уменьшени  скручивающих усилий, действующих на контактную систему при протекании больших токов, угол наклона сС поверхностей 8и9 длинных стержней 4и6 мен етс  по высоте контактной системы . Изменение угла наклона поверхностей 8и9 к оси контактной системы может происходить в пределах. -45° i dL + 45°.FIG. 4 shows a contact device in which to reduce the torsional forces acting on the contact system when large currents flow, the inclination angle cc of the surfaces 8 and 9 of long rods 4 and 6 varies along the height of the contact system. The change of the angle of inclination of the surfaces 8 and 9 to the axis of the contact system can occur within. -45 ° i dL + 45 °.

Дсшьнейшее увеличение или уменьшение угла наклона нецелесообразно, так как контактна  система потер ет механическую прочность.The most significant increase or decrease in the angle of inclination is impractical because the contact system loses mechanical strength.

На фиг. 5 приведено контактное устройство, в котором дл  уменьшени  скручивооощих усилий угол наклона одной поверхности длинных стержней 4и6 равен + flL , а угол наклона другой поверхности того же стержн  равен -dLFIG. 5 shows a contact device in which to reduce the twisting forces, the angle of inclination of one surface of long rods 4 and 6 is equal to + flL, and the angle of inclination of the other surface of the same rod is equal to -dL

На фиг. 6 приведено контактное устройство, в котором дл  увеличени  числа точек, контактировани  и более равномерного распределени  их по высоте контактной системы, поверхности 8и9 длинных стержней 4иб имеют выступы 11и12.FIG. 6 shows a contact device in which, to increase the number of points, contact and more evenly distribute them along the height of the contact system, the surfaces 8 and 9 of the long rods 4ib have protrusions 11 and 12.

Контактные поверхности 10 всех приведенных модификаций контактного устройства могут иметь наклон к оси ВДК на угол Р) 45-135°, что увеличивает контактирующую поверхность и снижает износ контактов, а также улучшает механическую устойчивость контактной системы при включении и протекании больших сквозных токов 5 короткого замыкани . Если же контактные поверхности 10 наклонить к оси ВДК на угол f, менее 45° или более 135° то .это приведет к необходимости чрезмерного увеличени  хода подвижQ ного контакта и габаритов ВДК.The contact surfaces 10 of all the above modifications of the contact device can be tilted to the VDC axis by an angle of P) 45-135 °, which increases the contact surface and reduces contact wear, and also improves the mechanical stability of the contact system when high short-circuit currents are turned on and flowing. If the contact surfaces 10 are inclined to the VDK axis by an angle f, less than 45 ° or more than 135 °, this will result in the need to excessively increase the stroke of the movable contact and the dimensions of the VDK.

Claims (4)

1.Контактное устройство вакуум5 ной дугогасительной камеры, содержащее укрепленные на подвижном и неподвижном токоподводах стержни, расположенные вокруг оси дугогасительной камеры, отличающеес  1. Contact vacuum arcing chamber device, containing rods mounted on movable and fixed current leads, located around the axis of the arcing chamber, characterized by 0 тем, что, с целью увеличени  отключающей способности, повышени  износостойкости и механической прочности, указанные стержни выполнены различной длины, причем стержни каждого0 in order to increase the breaking capacity, increase wear resistance and mechanical strength, these rods are made of different lengths, with each rods 5 токоподвода чередуютс  между собой по высоте, и длинные стержни одного токоподвода контактируют с короткими стержн ми противоположного токоподвода .5 of the current lead alternate in height, and the long rods of one current lead are in contact with the short rods of the opposite current lead. 0 0 2.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что обращенные друг к другу поверхности длинных стержней, принадлежащих противопое ЛОЖНЫМ токоподводс1м, параллельны пр мой, перпендикул рной оси контактной системы и проведенной через среди.нную плоскость между указанными поверхност ми, и наклонены к оси сийтемы на угол -45° dL i 452. The device according to claim 1, which is designed so that the surfaces of long rods facing each other, which belong to the opposite of the false current lead, are parallel to the straight, perpendicular axis of the contact system and drawn through the inter-plane between these surfaces, and tilted to the axis of the system at an angle of -45 ° dL i 45 3.Устройство по п. п. 1и2, о тличающеес  тем, что обращенные друг к другу поверхности длинных стержней, прингщлежащих противоположным токоподводам, имеют контактные выступы в тангенциальном направлении.3. The device according to claims 1 and 2, differing in that the surfaces of long rods facing each other, which are attached to opposite current leads, have contact lugs in the tangential direction. 4.Устройство по п.п. 1,2иЗ, отличающеес  тем, что4. The device according to claims 1.2 and 3, characterized in that 0 контактирующие поверхности наклонены к оси камеры на угол 45°6П|6 135°.0 contact surfaces are inclined to the axis of the camera at an angle of 45 ° 6P | 6 135 °. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5- 1. Патент США 3462572, кл. 200-144, 1972.Sources of information taken into account in the examination of 5-1. US patent 3462572, cl. 200-144, 1972. 2. Патент США 3814880, кл. 200-144 В, 1974.2. US patent 3814880, cl. 200-144 B, 1974. WW .J.J Vut.if ffut.S put.fVut.if ffut.S put.f