CS218324B1

CS218324B1 - Quenching the electrical power switch

Info

Publication number: CS218324B1
Application number: CS858880A
Authority: CS
Inventors: Josef Tesar; Vladimir Novotny
Original assignee: Josef Tesar; Vladimir Novotny
Priority date: 1980-12-08
Filing date: 1980-12-08
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká zhášedla elektrického výkonového vypínače, které je opatřeno dalším pomocným pístem, mechanicky spřaženým se zhášecím pístem. Prostor na jedné straně pomocného pístu je spojen dutinou se zhášecím prostorem. Vypínací rychlost tak není ovlivňována velikostí přerušovaného elektrického proudu.The invention relates to an interrupter of an electric circuit breaker, which is provided with another auxiliary piston, mechanically coupled to the interrupting piston. The space on one side of the auxiliary piston is connected by a cavity to the interrupting space. The tripping speed is thus not influenced by the magnitude of the interrupted electric current.

Description

Vynález se týká zhášedla elektrického výkonového vypínače, používajícího k přerušení elektrického oblouku hexafluoridu síry.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an interrupter for an electric circuit breaker utilizing sulfur hexafluoride to interrupt the electric arc.

Známá zhášedla elektrických výkonových vypínačů, používající k přerušování elektrického oblouku SFe jsou řešena například tak, že pro přerušování elektrického oblouku je využito přetlaku SF6 ve zhášecím prostoru, tj. v prostoru, ve kterém se při vypínání vytvoří elektrický oblouk rozpojením kontaktů. Zmíněný přetlak je vyvozován jednak stlačováním SFe pohybem zhášecího pístu ve válci v průběhu vypínacího pohybu a jednak zvýšením teploty SF6 tepelnými účinky elektrického oblouku. Přetlak způsobený zvýšením teploty ve zhášecím prostoru je závislý na energii elektrického oblouku a tedy i na velikosti přerušovaného elektrického proudu. Intenzita proudění SFe je pak určena rozdílem tlaků ve zhášecím prostoru a v prostoru pólu, do něhož SF6 expanduje. Celkový přetlak vyvozuje při vypínacím pohybu na ploše zhášecího pístu sílu, která se mění úměrně s velikostí přerušovaného elektrického proudu a působí proti směru vypínacího pohybu. Tuto sílu je nutno překonávat silou, přiváděnou ke zhášecímu pistu například od mechanického pohonu.The known interrupters of electric circuit breakers using SFe to interrupt the arc are designed, for example, by using SF6 overpressure in the arc quenching space, i.e. in the space in which the arc is cut off by opening the contacts. Said overpressure is generated both by compressing SFe by moving the quenching piston in the cylinder during the tripping movement and by increasing the temperature SF6 by the thermal effects of the electric arc. The overpressure caused by the temperature rise in the arc-quenching space is dependent on the arc energy and hence the amount of intermittent electric current. The flow intensity SFe is then determined by the differential pressure in the arc quenching space and in the pole space into which SF6 expands. The total overpressure exerts a force on the quenching piston surface which changes in proportion to the amount of interrupted electric current and counteracts the direction of the shunt movement. This force must be overcome by the force applied to the arc-quenching piston, for example from a mechanical drive.

Nevýhodou tohoto uspořádání je okolnost, že rychlost zhášecího pístu je při vypínání ovlivňována velikostí přerušovaného elektrického proudu a že rozdíl tlaku mezi zhášecím prostorem a prostorem pólu je při vypínání vytvářen pouze přetlakem ve zhášecím prostoru.A disadvantage of this arrangement is the fact that the speed of the arc-quenching piston is affected by the amount of intermittent electric current during the shut-off and that the pressure difference between the arc-quenching space and the pole space is only generated by overpressure in the arc-quenching space.

Uvedené nevýhody odstraňuje zhášedlo elektrického vypínače podle vynálezu.These disadvantages are overcome by the interrupter of the electric switch according to the invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že zhášedlo je opatřeno dalším pomocným pístem, kontaktní tyče se zhášecím pístem, přičemž prostor na jedné straně pomocného pístu je spojen dutinou se zhášecím prostorem.The principle of the invention is that the interrupter is provided with another auxiliary piston, a contact rod with an interrupter piston, the space on one side of the auxiliary piston being connected by a cavity to the interrupter space.

Výhody zhášedla podle vynálezu spočívají v tom, že vypínací rychlost není ovlivňována velikostí přerušovaného elektrického proudu a že počáteční rozdíl tlaků ve zhášecím prostoru a v prostoru pólu je dán přetlakem ve zhášecím prostoru a podtlakem v prostoru pólu nad. pomocným pístem.Advantages of the interrupter according to the invention are that the cut-off speed is not influenced by the amount of intermittent electric current and that the initial differential pressure in the arc-quenching space and the pole space is given by the pressure in the arc-quenching space and the vacuum in the pole space above. auxiliary piston.

Příklad zhášedla podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiloženém výkrese, který představuje řez jedním pčlem vypínače v zapnutém stavu.An example of an interrupter according to the invention is shown schematically in the attached drawing, which is a cross-section of one circuit breaker in the closed state.

V pólovém tělese 1 je uspořádáno zhášedio 2, které tvoří současně zhášecí píst 3. Zhášecí válec 4 zhášecího pístu 3 tvoří dutina pólového tělesa 1. Ve zhášedle 2 je uspořádán zhášecí prostor 5, který je spojen kanálkem 6 s prostorem zhášecího válce 4. Zhášedlo 2 obsahuje dále pevný kontaktní roubík 7, rozpojovací kontakty 8, pevnou zhášecí trysku 9 a pohyblivou zhášecí trysku 10. Pohyblivá zhášecí trýska 10 je v zapnutém stavu vypínače zásunuta do pevné zhášecí trysky 9 o přesah, vyznačený kótou X. Pévná zhášecí tryska 9 ústí otvorem 11 do prostoru pólového tělesa 1 nad zhášedlem 2. Pohyblivá zhášecí tryska 10 ústí dutinou 13 do prostoru 15 nad pomocným pístem 16. Pomocný píst 16 je pevně spojen s pohyblivou kontaktní tyčí 14, čímž je s pomocným pístem 18 spojen i zhášecí píst 3. Prostor zhášecího válce 4 a prostor 15 jsou od sebe odděleny dnem 17, upevněným v pólovém tělese 1. Pomocný píst 18 je uložen těsně ve válcové části pólového tělesa 1, takže prostor pólového tělésa 1 je pomocným pístem 16 rozdělen na dvě části, a to na prostor 15 nad pomocným pístem a prostor 12 pod pomocným pístem. V pomocném pístu 16 jsou otvory 18, které jsou v prostoru 15 uzavřeny zpětnou klapkou 19, přitlačovanou k pomocnému pístu 16 pružinami 20. V prostoru 15 jsou dále uspořádány převáděcí kontakty 21, spojující pohyblivou kontaktní tyč 14 s prvním vnějším přívodem 22 elektrického proudu. Druhý vnější přívod 23 elektrického proudu je spojen s pevným kontaktním roubíkem 7. K pohyblivé kontaktní tyči 14 je připojeno táhlo 24 na výkrese nezobrazeného pohonu. Táhlo 24 pohonu je dále nevyznačeným způsobem připojeno ke zdroji pohybové energie, přiváděné pro vypínání ve směru šipky VYP a pro zapínání ve směru šipky ZAP.In the pole body 1 there is arranged a quencher 2 which simultaneously forms the quenching piston 3. The quenching cylinder 4 of the quenching piston 3 forms a cavity of the pole body 1. In the quencher 2 a quenching space 5 is provided. it further comprises a fixed contact gag 7, break contacts 8, a fixed arc nozzle 9 and a movable arc nozzle 10. The movable arc nozzle 10 is inserted into the fixed arc nozzle 9 by an overlap indicated by dimension X when the switch is switched on. The movable quenching nozzle 10 flows through the cavity 13 into the space 15 above the auxiliary piston 16. The auxiliary piston 16 is rigidly connected to the movable contact rod 14, whereby the quenching piston 3 is also connected to the auxiliary piston 18. The cylinders 4 and the space 15 are separated from each other by a bottom 17 fixed in a pole t 1. The auxiliary piston 18 is disposed tightly in the cylindrical portion of the pole body 1, so that the space of the pole body 1 is divided into two parts by the auxiliary piston 16 into a space 15 above the auxiliary piston and a space 12 below the auxiliary piston. In the auxiliary piston 16, the openings 18 are closed in space 15 by a non-return flap 19 pressed against the auxiliary piston 16 by springs 20. In the space 15 there are also transfer contacts 21 connecting the movable contact rod 14 to the first external power supply 22. A second external power supply 23 is connected to a fixed contact gag 7. A rod 24 in the drawing of the drive (not shown) is attached to the movable contact rod 14. The actuator rod 24 is further connected in an unmarked manner to a source of movement energy supplied for opening in the direction of the arrow OFF and for closing in the direction of the arrow ON.

Funkce zhášedla podle vynálezu je následující: Působením vnější síly na táhlo 24 nezakresleného pohonu ve směru šipky VYP Se pohybuje současně zhášecí píst 3 i pomocný píst 16. Pohybem zhášecího pístu 3 se zmenšuje objem zhášecího válce 4, čímž vzniká přetlak SF6, který je veden kanálkem 8 do zhášecího prostoru 5. Pohybem pomocného pístu 16 se zvětšuje prostor 15 nad pomocným pístem 16 a zmenšuje se prostor 12 nad pomocným pístem 16. Tím vzniká v prostotu 15 podtlak a v prostoru 12 přetlak. Podtlak v prostoru 15 a přetlak v prostoru 12 vyvožují na zpětnou klapku 19 sílu, působící proti síle pružin 20. DoSáhne-li síla, vyvozovaná podtlakem v prostoru 15 a přetlakem v prolstoru 12 větší hodnotu než je síla pružin 20, zpětná klapka 19 se nadzvedne a pomocí otvorů 18 v pomocném pístu 16 se rozdíl tlaků v prostoru 15 nad pomocným pístem 16 a v prostoru 12 pod pomocným pístem 16 částečně vyrovná, a to áž na hodnotu, danou silou pružin 20. Tím je podtlak v prostoru 15 a přetlak v prostoru 12 udržován v předem stanovených mezích.The function of the interrupter according to the invention is as follows: By exerting an external force on the drawbar 24 not shown in the direction of the arrow OFF, the interrupter piston 3 and the auxiliary piston 16 move simultaneously. By moving the interrupter 3 the volume of the interrupter cylinder 4 is reduced. 8 into the extinguishing chamber 5. The movement of the auxiliary piston 16 increases the space 15 above the auxiliary piston 16 and reduces the space 12 above the auxiliary piston 16. This creates a vacuum in the space 15 and an excess pressure in the space 12. The underpressure in the space 15 and the overpressure in the space 12 exert a force against the force of the springs 20 on the non-return flap 19. When the force generated by the underpressure in the space 15 and the overpressure in the space 12 exceeds the force of the springs 20, the non-return flap 19 is raised. and by means of the openings 18 in the auxiliary piston 16, the pressure difference in the space 15 above the auxiliary piston 16 and in the space 12 below the auxiliary piston 16 is partially equalized to the value given by the spring force 20. This is vacuum in space 15 and overpressure in space 12 is maintained within predetermined limits.

Při dalším pokračování vypínacího pohybu se vzdálí rozpojovací kontakty 8 od pevného kontaktního roubíku 7. Mezi pevnou zhášecí tryskou 9 a rozpojovacími kontakty 8 vznikne elektrický oblouk, který se v okamžiku posunutí pohyblivé zhášecí tryšfcy 10 o vzdálenost, danou kótou X, přemístí tak, že jeho paty jsou na pevné zhášecí trysce 9 a pohyblivé zhášecí trysce 10. Vlivem vysoké teploty elektrického oblouku vzroste teplota a tím i tlak SF6 ve zhášecím proštoru 5 na vysokou hodnotu. Přetlak SFe se šíří jednak kanálkem 6 pod zhášecí píst 3 do prostoru zhášecího válce 4, jednak otvorem 11 do prostoru pólového tělesa 1 nad zhášedlo 2 a dále dutinou 13 do prostoru 15 nad pomocným pístem 16. Tento přetlak vyvozuje v prostoru zhášecího válce 4 sílu, působící na zhášecí píst 3 proti směru vypínacího pohybu a v prostoru 15 vyvozuje přetlak sílu na zpětnou klapku 19, která doSedne ria pomocný píst 16. Přetlak vyvozuje sílu též na pomocný píst 16, působící ve směru vypínacího pohybu. Poněvadž zhášecí píst 3 a pomocný píst 16 jsou spolu mechanicky spřaženy, vyrovnávají se navzájem síly, vyvolané nárůstem tlaku SFe vlivem účinku teploty elektrického oblouku tak, že vypínací pohyb není ovlivňován. Pro správnou činnost zhášedla 2 je výhodné, že v okamžiku Vzniku elektrického oblouku je v prostoru 15 podtlak, takže tlakový rozdíl ve zhášecím prostoru 5 a u ústí pohyblivé zhášecí trysky 10 je větší, než při obvyklém uspořádání. To přispívá ke stabilizaci elektrického oblouku a intenzivnějšímu odvádění nežádoucích zplodin hoření ze zhášecího prostoru 5.As the shut-off movement continues, the break contacts 8 move away from the fixed contact gag 7. An arc arises between the fixed arc nozzle 9 and the break contacts 8, displaced by the distance given by the dimension X when the movable arc nozzle 10 is moved. the heels are on the fixed arc nozzle 9 and the movable arc nozzle 10. Due to the high temperature of the arc, the temperature and thus the pressure SF6 in the arc quencher 5 increases to a high value. The overpressure SFe spreads through the channel 6 below the arc-quenching piston 3 into the space of the quenching cylinder 4 and through the opening 11 into the space of the pole body 1 above the quencher 2 and through the cavity 13 into the space 15 above the auxiliary piston. acting on the extinguishing piston 3 against the direction of the disengaging movement and in the space 15 exerts a positive pressure on the non-return flap 19 which engages the auxiliary piston 16. The overpressure also exerts a force on the auxiliary piston 16 acting in the disengaging direction. Since the arc extinguishing piston 3 and the auxiliary piston 16 are mechanically coupled together, the forces exerted by the pressure increase SFe due to the effect of the arc temperature are equalized with each other so that the tripping movement is not affected. For the correct operation of the interrupter 2, it is advantageous that at the moment of arcing there is a vacuum in the space 15, so that the pressure difference in the interrupter space 5 and at the mouth of the movable interrupter nozzle 10 is greater than in the conventional arrangement. This contributes to stabilization of the electric arc and more intensive removal of unwanted combustion products from the quenching space 5.

Claims

An interrupter for an electric circuit breaker using an arc extinguishing cylinder and a piston for interrupting an arc SFe, characterized in that it is provided with another auxiliary piston (16) mechanically coupled by means of a movable contact rod (14) with an extinguishing piston (3), the space (15) on one side of the auxiliary piston (16) is connected by the cavity (13) to the quenching space (5).

2. Interrupter according to item 1, characterized by:

SUMMARY OF THE INVENTION that the cavity (13) opens into the arc quench space (5) by a movable arc quench nozzle (10).

Interrupter according to Claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary piston (16) is provided with openings (18) connecting the space (15) above the auxiliary piston (16) with the space (12) below the auxiliary piston (16).

Interrupter according to Claims 1 to 3, characterized in that the openings (18) are provided with a non-return flap (19) in the space (15) above the auxiliary piston (16).