CZ2000918A3 - Vyfukovací cívka pro plynem izolovaný odpínač zátěže - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká plynem izolovaného odpínače zátěže s vyfukovací cívkou, jehož fáze jsou opatřeny pevným kontaktem a pohyblivým kontaktem, formou pro vinutí, nesoucí jednovrstvé nebo vícevrstvé vinutí, připojené k potenciálu pevného kontaktu, elektrodou pro ovládání pole a vodivým prvkem, směřujícím do bezprostřední blízkosti pevného kontaktu.

Dosavadní stav techniky

Je známo používat odpínače zátěže u plynem izolovaných spínacích či rozváděčích přístrojů pro střední napětí, přičemž jsou fáze odpínačů zátěže opatřeny vyfukovacími či zhášecími cívkami za účelem zajištění spínací schopností. Tato spínací schopnost je mimo jiné zajišťována prostřednictvím oblouku, vytvářeného mezi pevným kontaktem a pohyblivým spínacím kontaktem příslušné fáze v průběhu spínání, který je udržován pokud možno co nejmenší, a který je pokud možno co nejrychleji uhašen, takže je v co největší možné míře zabráněno hoření kontaktů.

Vyfukovací nebo zhášecí cívky obvykle obsahují kovové jádro, na kterém je uspořádáno jednovrstvé nebo vícevrstvé vinutí, do kterého je oblouk sveden a ve kterém se otáčí • · ······· · · · · ·· · • · · · · · · · · · ··· · ·· ·· · · ·· ještě před tím, než je uhašen prostřednictvím výsledného magnetického pole.

Prostředky pro zajištění spínací schopnosti mohou sestávat z vyfukovacích či zhášecích cívek, opatřených pomocnými kontakty (viz například patentové spisy EP 0 313 103 A2 nebo EP 0 676 782 A2) nebo „komutačním prvkem (viz například patentový spis GB 2 196 794 A) v určité vzdálenosti od pevného kontaktu, jejichž prostřednictvím je základna oblouku na straně spínacího kontaktu (viz například patentový spis EP 0 313 106 A2) nebo základna na straně pevného kontaktu (viz další dva uvedené patentové spisy) svedena do cívky, načež je oblouk následně uhašen. V průběhu tohoto procesu se spínací kontakt přímo dotýká pomocného kontaktu, vytvořeného na příslušném jádru.

Předmětem patentového spisu EP 0 021 577 Al je rovněž odpínač zátěže, jehož fáze jsou opatřeny vyfukovací cívkou, obsahující formu pro vinutí (jádro) a jednovrstvé vinutí. Pomocný kontakt pro spínací kontakt, vyčnívající do formy pro vinutí, je uspořádán uvnitř této formy pro vinutí a je spojen prostřednictvím spínacího kontaktu v průběhu spínacího procesu před tím, než je hlavní kontakt rozpojen nebo spojen za účelem udržování malého výsledného oblouku a za účelem jeho uhašení tou nejkratší cestou.

V průběhu tohoto procesu slouží pomocný kontakt jako prvek, vymezující dráhu oblouku mezi spínacím kontaktem a formou pro vinutí vyfukovací cívky, přičemž vnitřní povrch formy pro vinutí slouží jako kontaktní povrchová plocha pro oblouk. Kromě toho je na straně kontaktů forma pro vinutí β · ······· · ··· ·· · • · · · · · ···· ··· · ·· · · · · ·· opatřena elektrodou pro ovládání elektrického pole v kontaktní mezeře.

Kromě toho je v patentovém spise WO 98/06120 popisován spínací nebo rozvodný přístroj s odpínačem zátěže, který je používán jako transformační spínač, a jehož fáze jsou opatřeny vyfukovací cívkou. Tato vyfukovací či zhášecí cívka má formu pro vinutí s vodivým prvkem pro svedení elektrického oblouku do cívky, přičemž tento vodivý prvek leží v bezprostřední blízkosti pevného kontaktu a je uspořádán tangenciálně vůči dráze pohybu volného konce spínacího kontaktu pro účely zachycování základny oblouku na straně pevného kontaktu.

Vyfukovací cívka sestává z jednovrstvého nebo vícevrstvého vinutí, uspořádaného na kovové formě pro vinutí, a je opatřena vodivým prvkem, který zachycuje jednu základnu oblouku, je elektricky připojen k vinutí, rozprostírá se do bezprostřední blízkosti pevného kontaktu a je uspořádán tangenciálně vzhledem k dráze pohybu volného konce spínacího kontaktu.

V důsledku toho nemusí být vodivý prvek nezbytně nasměrován směrem k základně oblouku. Za 'účelem uspořádání vodivého prvku v blízkosti pevného kontaktu a v blízkosti dráhy pohybu spínacího kontaktu musí být vyfukovací cívka uspořádána pod tupým úhlem nebo pod pravým úhlem vůči spínacímu kontaktu.

Forma pro vinutí je vytvořena z nemagnetického materiálu, přičemž vinutí obvykle obsahuje měděný pásek s fóliovou izolací mezi vrstvami tohoto měděného pásku, přičemž ·· «····· ·· ·· ··· ·· · · · · ««····· · · « « · · · • · · · · · · · · · ··· · ·· ·· ·· ·· začátek tohoto měděného pásku je s výhodou mechanicky a v důsledku toho rovněž elektricky připojen k formě pro vinutí, a to prostřednictvím pájení nebo prostřednictvím nýtů či šroubů.

Vodivým prvkem je vodivá deska, která má šířku čepele spínače, přičemž je vodivá deska vytvořena jako spínač se dvěma čepelemi a je využívána všeobecně známým způsobem u spínacích nebo rozvodných přístrojů předmětného typu, přičemž v zapnuté poloze je pevný kontakt uložen mezi dvěma od sebe vzdálenými spínacími čepelemi. To znamená, že vodivá deska má značnou šířku. Tato vodivá deska je samostatnou součástí, která je elektricky připojena k vinutí cívky prostřednictvím formy pro vinutí.

V důsledku uspořádání a vytvoření shora uvedené vodivé desky na formě pro vinutí vyfukovací cívky, a rovněž v důsledku výsledných geometrických charakteristik pro uspořádání vlastní vyfukovací cívky, je tato vyfukovací cívka na jedné straně velice nákladná, přičemž na druhé straně není univerzálně využitelná.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je proto vyvinout vyfukovací cívku pro plynem izolovaný odpínač zátěže, jehož fáze jsou opatřeny pevným kontaktem a pohyblivým kontaktem, formou pro vinutí, nesoucí jednovrstvé nebo vícevrstvé vinutí, připojené k potenciálu pevného kontaktu, elektrodou pro ovládání pole a vodivým prvkem, směřujícím do bezprostřední blízkosti pevného kontaktu.

·« · ·· · • · • · · ····· ·· · · · · · · · φ····· · ··· · · ·

Úkolem vynálezu rovněž je, aby předmětná vyfukovací cívka nebyla výrobně a provozně nákladná a aby byla univerzálně využitelná pokud možno v co největším rozsahu u odpínačů zátěže nebo u spínačů, které vyžadují velkou zátěžovou kapacitu.

Shora uvedených úkolů bylo dosaženo vyvinutím vyfukovací cívky pro plynem izolovaný odpínač zátěže shora uvedeného typu, jejíž podstata spočívá zejména v tom, že forma pro vinutí je z vodivého plastového materiálu, přičemž je vodivý prvek tvořen koncovou částí závitu vinutí, směřující ke kontaktům, tento závit je kovově izolován a zaměřen směrem k základně na straně pevného kontaktu a přičemž je volný konec této koncové části v minimální vzdálenosti od této základny a od pohyblivého kontaktu, pohyblivého za tento konec.

Vinutí může být s výhodou opatřeno potažením z vodivého plastového materiálu, přičemž forma pro vinutí může být opatřena elektrodovým prvkem pro ovládání pole na kontaktní straně. Potažení může být s výhodou opatřeno elektrodovým prvkem pro ovládání pole na kontaktní straně.

Shora uvedeným plastovým materiálem může být s výhodou termoplastový materiál, přičemž tento plastový materiál může mít vodivost o velikosti 50 až 5 000 ohmů objemového odporu. Plastový materiál může mít složky, které uvolňují zhášecí plyn.

Koncová část závitu může být s výhodou opatřena pokrytím, které zvyšuje odolnost proti hoření, přičemž toto pokrytí může být vytvořeno ve tvaru objímky, nalisované na koncovou část.

Forma pro vinutí může být s výhodou opatřena upevňovacím členem na straně, vzdálené od kontaktů, přičemž tento upevňovací člen může sloužit jako montážní a vodicí člen pro koncovou oblast vinutí, vzdálenou od kontaktů, takovým způsobem, že vinutí společně s upevňovacím členem je mechanicky připojitelné k nosiči pevného kontaktu a je k němu rovněž elektricky připojitelné. Upevňovací člen může být s výhodou opatřen úložnou drážkou pro koncovou oblast vinutí.

Vyfukovací cívka, vytvořená známým způsobem z formy pro vinutí, z jednovrstvého nebo vícevrstvého vinutí, připojeného k potenciálu pevného kontaktu a k elektrodě pro ovládání pole, je tedy vytvořena a uspořádána v souladu s předmětem tohoto vynálezu tak, že koncový závit vinutí, směřující ke kontaktům (k pevnému kontaktu a k pohyblivému spínacímu kontaktu) příslušné fáze odpínače zátěže, není kovově odizolován, přičemž je koncová část tohoto závitu zaměřena směrem k základně oblouku na straně pevného kontaktu, v kterémžto bodě oblouk začíná v průběhu spínacího pohybu pohyblivého kontaktu, a přičemž volný konec koncové části leží v minimální vzdálenosti od této základny a od pohyblivého kontaktu, který se může pohybovat za tento konec.

Koncový závit vinutí, vzdálený od kontaktů, je připojen k potenciálu pevného kontaktu. Oblouk se pohybuje na koncovém závitu.

Vyfukovací či zhášecí cívka shora uvedeného uspořádání a vytvoření je využitelná u všech odpínačů zátěže nebo u všech spínačů, které vyžadují velkou zátěžovou kapacitu, a to nezávisle na konstrukci spínače a na prostorových podmínkách v oblasti spínacího kontaktu.

9« 9999

99

9 ·

999 · 9 · 9999 • 9999 99 9 999 99 9

9 9999 9999

999 9 99 99 99 99

Konstrukční a výrobní náklady takovéto vyfukovací nebo zhášecí cívky jsou podstatně sníženy v porovnání s vyfukovacími cívkami, které jsou známé ze shora popisovaného dosavadního stavu techniky.

Vinutí může obsahovat vodivý plastikový materiál, přičemž může být na straně kontaktů opatřeno elektronovým prvkem pro ovládání pole.

Jelikož zde není žádné kovové jádro (forma pro vinutí), které by mělo výrazný odmagnetizovávající účinek jako závit krátkého okruhu, může být vytvářen příslušný řídicí účinek na daný oblouk pouze s několika závity. V důsledku toho je možno použít jednovrstvého vinutí. V souladu s předmětem tohoto vynálezu není poslední závit odizolován a slouží jako kontaktní plocha pro oblouk.

Je výhodné, jestliže potažení z vodivého plastového materiálu je uspořádáno přes vinutí, a jestliže na kontaktní straně je rovněž uspořádán elektrodový prvek pro ovládání pole. Konec drátu vinutí je uspořádán tak, že oblouk, vytvářený mezi kontakty, je sváděn do vyfukovací cívky.

Tímto způsobem pak volná koncová část’ koncového závitu na kontaktní straně je připevnitelná předem stanoveným a velice jednoduchým způsobem k obloukové elektrodě, vytvořené ze dvou elektrodových prvků, a to nezávisle na směru koncového závitu, který je určen polohou pevného kontaktu.

V důsledku jeho příznivých mechanických vlastností může být použitým plastikovým materiálem s výhodou termoplastový

9999

9

9 ·

9999 9 9

9

9

9

9 9 9

9 9 materiál, který má s výhodou vodivost o velikosti 50 až 5 000 ohmů objemového odporu.

Plastový materiál může obsahovat složky, které uvolňuji zhášeci plyn při tvorbě oblouku v důsledku zvyšující se teploty, takže koncentrace zhášecího plynu v oblasti vyfukovací cívky a kontaktní mezery se zvyšuje, v důsledku čehož je zhášeci kapacita vyfukovací cívky zvýšena.

Volná koncová část závitu na kontaktní straně může být rovněž opatřena pokrytím, které má zvýšenou odolnost proti hoření, s výhodou pak nalisovanou objímkou, a to za účelem prodloužení životnosti vyfukovací cívky.

Na straně, která je vzdálena od kontaktů, je pro účely usnadnění montáže vyfukovací cívky forma pro vinutí s výhodou opatřena vytvarovaným upevňovacím členem, jehož vytvoření je možno předem stanovit v souladu s příslušným typem spínače nebo s prostorovými podmínkami.

Tento upevňovací člen může současně rovněž sloužit jako montážní a vodicí člen pro konec vinutí, vzdálený od kontaktů, takže tyto členy je možno jak mechanicky, tak i elektricky připojit k příslušnému kontaktnímu prvku, jako je například přípojnice nebo sběrnice. Za tímto účelem může být upevňovací člen opatřen úložnou drážkou pro uložení konce vinutí.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji vysvětlen na dvou příkladech jeho provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje vyfukovací cívku s pevným kontaktem, který je zde středově uspořádán;

obr. 2 znázorňuje další uspořádání vyfukovací cívky se středově uspořádaným pevným kontaktem, a obr. 3 znázorňuje druhé provedení vyfukovací cívky, uspořádané za pevným kontaktem.

Příklady provedení vynálezu

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněna vyfukovací cívka 1, která obklopuje pevný kontakt 2, a která je společně s tímto pevným kontaktem 2 uspořádána na nosiči 3 pevného kontaktu 2, připojeném k přípojnici či sběrnici (na vyobrazeních neznázorněno) . Pohyblivý spínací kontakt je provozně připojován k pevnému kontaktu 2.

Vyfukovací cívka 1 obsahuje formu 5 pro vinutí _6, vyrobenou z vodivého plastového materiálu (POM - polyoxymetylénu), který má vodivost o velikosti v podstatě 4 000 ohmů objemového odporu, dále jednovrstvé vinutí 6 a potažení 7, které pokrývá jednovrstvé vinutí 6, a které je ze stejného plastového materiálu. Elektrodový prvek J8, 8a pro ovládání pole kontaktní a přerušovací mezery • · « * · fc ·· fcfcfcfc fcfc fcfc • · · fcfcfcfc fcfc · fcfcfcfc • fc fc fcfcfc fcfc · fc fcfcfcfc fcfcfcfc • fcfc fcfc fcfc fcfc je vytvořen na formě 5 pro vinutí 6 a na potažení 7 na straně kontaktů 2 a 4.

Koncový závit 9, směřující ke kontaktům 2 a 4_, je kovově neizolovaný (na vyobrazeních neznázorněno), přičemž ostatní závity jsou odizolovány. Koncová část 10 tohoto koncového závitu 9 je radiálně ohnuta směrem do vnitřního prostoru vyfukovací cívky 1 a zaměřena směrem k základně oblouku na pevném kontaktu 2. Volný konec je ve vzdálenosti 5 mm od této základny a od pohyblivého spínacího kontaktu 4_, který se poté pohybuje, a rovněž od pohyblivého spínacího kontaktu £ v jeho sepnuté poloze.

Koncová oblast 11 jednovrstvého vinutí 6 je vzdálena od kontaktů 2 a _4, přičemž je společně s upevňovacím členem 12, vytvořeným na formě 5 pro vinutí 6, přišroubována a elektricky připojena k nosiči 3 pevného kontaktu 2 prostřednictvím upevňovacího šroubu 13. Upevňovací člen 12 je opatřen drážkou (na vyobrazeních neznázorněno) pro uložení koncové oblasti 11 a slouží jako montážní a vodicí člen pro tuto koncovou oblast 11.

Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněno, že volný konec pohyblivého spínacího kontaktu 4a (dvojitá'spínací čepel) je v sepnuté poloze uspořádán spolu s pevným kontaktem 2a ve vyfukovací cívce 1. Koncová část 10 koncového závitu 9, směřující ke kontaktům 2a a 4a, leží v bezprostřední blízkosti pevného kontaktu 2a v oblasti otáčení pohyblivého spínacího kontaktu 4a v oblasti mezi jeho spínacími čepelemi.

Pokud se pohyblivý spínací kontakt 4, 4a otáčí do své rozpojené polohy, je odpojen od pevného kontaktu 2, 2a,

9999 • 44 44 4 »444 »44 44 4 4444 »444*44 » «44 44 4

4 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 99 9 9 4» *4 přičemž se vytváří oblouk mezi středovou oblastí horního okraje pevného kontaktu 2, 2a a pohyblivým spínacím kontaktem 4_, 4a. Pokud pohyblivý kontakt 4_, 4a mine konec koncové části 10, je základna oblouku na straně pevného kontaktu 2, 2a zachycena touto koncovou částí 10, oblouk je sveden do jednovrstvého vinutí 6 a je zhašen všeobecně známým způsobem.

Na vyobrazení podle obr. 3 je znázorněno další provedení a uspořádání vyfukovací cívky 14 podle tohoto vynálezu.

Vyfukovací cívka 14 je uspořádána vedle pevného kontaktu 15 na nosiči 16 pevného kontaktu 15, přičemž má osu A skloněnou o 30 % vůči tomuto nosiči 16 pevného kontaktu 15. Vyfukovací cívka 14 je opatřena formou 17 pro vinutí 19, přičemž je elektrodový prvek 18 vytvořen na straně, vzdálené od nosiče 16 pevného kontaktu 15. Dále je opatřena jednovrstvým vinutím 19, potažením 20 s elektrodovým prvkem 21 a tvarovaným upevňovacím členem 22.

Koncová část 23 kovově neizolovaného koncového závitu 24 na kontaktní straně je zaměřena směrem k nosiči 16 pevného kontaktu, kde se vytváří oblouk při rozpojení pohyblivého kontaktu 25, který je vytvořen jako dvojitá spínací čepel, od pevného kontaktu 15, přičemž vzdálenost konce koncové části 23 od tohoto pevného kontaktu 15 má velikost 3 mm. Koncová část 23 je ohnuta pod úhlem 30° vůči ose A a je nesena nosným členem 26, vytvořeným na potažení 20.

Tvarovaný upevňovací člen 22, ke kterému koncová oblast 27 jednovrstvého vinutí 19 směrem k nosiči 16 pevného kontaktu 15 vede, a který je společně s koncovou oblastí 27 • · • φ φ φ φ • ΦΦΦ φ φ φ φ • φ • Φ ΦΦ·· φ φ φ φφφ φ φ φ φφφ φ

mechanicky a elektricky připojen k nosiči 16 pevného kontaktu 15 prostřednictvím upevňovacího šroubu 28, je vytvořen na formě 17 pro vinutí 19 na straně nosiče 16 pevného kontaktu 15.

Rovněž u tohoto provedení a uspořádání vyfukovací cívky 14 je oblouk, který se vytváří v průběhu spínacího pohybu pohyblivého kontaktu 25 mezi tímto pohyblivým kontaktem 25 a pevným kontaktem 16, sveden prostřednictvím koncové části 23 jednovrstvého vinutí 19, která je uspořádána v rovině pevného kontaktu 15 a v oblasti mezi spínacími čepelemi, pryč od pevného kontaktu 15 a do jednovrstvého vinutí 19, kde je uhašen, a to tou nej kratší cestou.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Plynem izolovaný odpínač zátěže s vyfukovací cívkou, jehož fáze jsou opatřeny pevným kontaktem (2, 2a, 15) a pohyblivým kontaktem (4, 4a, 25), formou (5, 17) pro vinutí (6, 19), nesoucí jednovrstvé nebo vícevrstvé vinutí (6, 19), připojené k potenciálu pevného kontaktu (2, 2a, 15), elektrodou (8, 18) pro ovládání pole a vodivým prvkem, směřujícím do bezprostřední blízkosti pevného kontaktu (2, 2a, 15), vyznačující se tím, že forma (5, 17) pro vinutí (6, 19) je z vodivého plastového materiálu, přičemž je vodivý prvek tvořen koncovou částí závitu (9, 24) vinutí (6, 19), směřující ke kontaktům (2, 4, 2a, 4a, 15, 25), tento závit (9, 24) je kovově izolován a zaměřen směrem k základně na straně pevného kontaktu (2, 2a, 15) a přičemž je volný konec této koncové části (10, 23) v minimální vzdálenosti od této základny a od pohyblivého kontaktu (4, 4a, 25), pohyblivého za tento konec.
2. 2. Odpínač zátěže podle nároku 1 vyznačující se tím, že vinutí (6, 19) je opatřeno potažením (7, 20) z vodivého plastového materiálu).
3. 3. Odpínač zátěže podle ' nároku 1 vyznačující se tím, že forma (5, 17) pro vinutí (6, 19) je opatřena elektrodovým prvkem (8, 18) pro ovládání pole na kontaktní straně.
4. 4. Odpínač zátěže podle nároku 2 vyznačující se tím, že potažení (7, 20) je opatřeno elektrodovým prvkem (8a, 21) pro ovládání pole na kontaktní straně.

   7(/ • ’ ·· ···· ·· · ·
5. 5. Odpínač zátěže podle vyznačující se tím, že materiálem je termoplastový materiál.

   nároku 2 plastovým
6. 6. Odpínač zátěže podle vyznačující se tím má vodivost o velikosti 50 až 5 000 nároku 1 , že plastový ohmů objemového nebo 5 materiál odporu.
7. 7. Odpínač zátěže podle nároku 1, 2, 5 vyznačující se tím, že plastový má složky, které uvolňují zhášecí plyn.

   nebo 6 materiál
8. 8. Odpínač zátěže podle nároku 1 vyznačující se tím, že koncová část (10, 23) závitu (9, 24) je opatřena pokrytím, které zvyšuje odolnost proti hoření.
9. 9. Odpínač zátěže podle nároku 8 vyznačující se tím, že pokrytí je vytvořeno ve tvaru objímky, nalisované na koncovou část (10, 23) .
10. 10. Odpínač zátěže podle nároku 1 nebo 3 vyznačující se tím, že 'forma (5, 17) pro vinutí (6, 19) je opatřena upevňovacím členem (12, 22) na straně, vzdálené od kontaktů (2, 4, 2a, 4a, 15, 25).
11. 11. Odpínač zátěže podle nároku 10 vyznačující se tím, že upevňovací člen (12, 22) slouží jako montážní a vodicí člen pro koncovou oblast (11, 27) vinutí (6, 19), vzdálenou od kontaktů (2, 4, 2a, 4a, 15, 25), takovým způsobem, že vinutí (6, 19) • · I >· ···· ·· ' · · ··· * ·' · · ···· společně s upevňovacím členem (12, 22) je mechanicky připojitelné k nosiči (3, 16) pevného kontaktu (2, 15) a je k němu rovněž elektricky připojitelné.
12. 12. Odpínač zátěže podle nároku 10 nebo 11 vyznačující se tím, že upevňovací člen (12, 22) je opatřen úložnou drážkou pro koncovou oblast (11, 27) vinutí (6, 19).