PL191260B1 - Cewka gasząca do izolowanych gazem łączników stycznikowych - Google Patents

Abstract

1. Cewka gaszaca do izolowanych gazem laczników stycznikowych, skladajaca sie z kor- pusu, usytuowanego w wyposazonej w konców- ke iskiernikowa komorze gaszeniowej, oraz z co najmniej jednowarstwowego, wykonanego ko- rzystnie z tasmy miedzianej i polaczonego z potencjalem nieruchomego styku glównego uzwojenia, znamienna tym, ze korpus (5, 17) jest wykonany z przewodzacego tworzywa sztucznego, natomiast poczatkowy zwój (9, 24) uzwojenia (6, 19) jest odizolowany, przy czym wolny koniec wyprostowanego i ukierunkowane- go w zaleznosci od usytuowania i konfiguracji zestyku glównego (2/4, 2a/4a. 15/25) odcinka poczatkowego (10, 23) zwoju (9, 24) stanowi koncówke iskiernikowa. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest cewka gasząca do izolowanych gazem łączników stycznikowych, w których łuk elektryczny jest gaszony pod wpływem wydmuchu elektromagnetycznego.

Stycznik jest rozłącznikiem obciążenia, przeznaczonym do załączania i przerywania prądów roboczych odbiorników elektroenergetycznych, a zwłaszcza do włączania i sterowania pracą elektrycznych silników klatkowych. Rozłączniki te cechuje duża trwałość mechaniczna oraz duża częstość łączeń, przy stosunkowo małych wymiarach, niewielkiej masie i wysokiej pewności działania. W izolowanych gazem rozdzielniach średniego napięcia stosuje się między innymi styczniki, w których łuk elektryczny, powstający pomiędzy stykami głównymi podczas ich rozdzielania, jest gaszony za pomocą wydmuchu elektromagnetycznego w tzw. komorach jonizacyjnych, które w tym celu są wyposażone w cewki gaszące. Zdolność rozłączania jest zapewniona między innymi przez to, że łuk elektryczny powstający pomiędzy stykami głównymi każdej fazy jest stosunkowo niewielki i zostaje tak szybko zgaszony, że nie dochodzi do opalenia elektrody. Cewki gaszące mają zazwyczaj postać metalowego rdzenia z jedno lub wielowarstwowym uzwojeniem, do którego jest doprowadzany łuk elektryczny, który wiruje do chwili, gdy zostanie zgaszony przez powstające przy tym pole elektromagnetyczne, przy czym proces gaszenia jest wspomagany przez będące także na wyposażeniu komór rożki iskiernikowo-łukowe.

Zdolność rozłączania cewki gaszącej można zapewnić poprzez jej wyposażenie w nieprzylegający do nieruchomego styku głównego styk pomocniczy, jak to przedstawiono w opisach patentowych nr nr EP

O 313 106 A2 i EP O 676 782 A2 albo - wg opisu brytyjskiego nr GB 2 196 794 A -„element komutujący”, poprzez które czoło łuku świetlnego, od strony ruchomego styku głównego (wg opisu nr EP O 313 106 A2) albo styku nieruchomego (wg pozostałych wymienionych opisów), jest wprowadzane do cewki, przez co dochodzi do zgaszenia łuku elektrycznego, przy czym styk ruchomy jest bezpośrednio przyłączony do ukształtowanego na każdym rdzeniu cewki styku pomocniczego.

Znany z opisu nr EP O 021 577 Al rozłącznik obciążenia jest wyposażony w cewki gaszące z jednowarstwowym uzwojeniem. We wnętrzu korpusu cewki znajduje się styk pomocniczy, który podczas rozłączania jest połączony z wnikającym do korpusu cewki stykiem ruchomym, aż do chwili, gdy styki główne zostaną zwarte lub rozłączone tak, aby powstający łuk elektryczny był jak najmniejszy i został zgaszony na najkrótszej drodze. Styk pomocniczy określa przebieg łuku pomiędzy stykiem ruchomym a korpusem cewki, przy czym wewnętrzna powierzchnia korpusu stanowi powierzchnię przewodzącą dla łuku elektrycznego. Ponadto korpus cewki ma od strony styków głównych elektrodę dla sterowania polem elektrycznym odcinka wyłączania i rozłączania.

Z kolei w opisie nr WO 98/06120 została pokazana rozdzielnia z rozłącznikiem obciążenia, który używany jest jako rozłącznik transformatorowy i którego fazy mają cewkę gaszącą. Korpus cewki jest wyposażony w służący do doprowadzania łuku elektrycznego do cewki element przewodzący, który sięga do bezpośredniego sąsiedztwa styku nieruchomego, jest rozmieszczony stycznie do toru ruchu wolnego końca styku ruchomego i przejmuje czoło łuku.

Znaną cewkę gaszącą stanowi umieszczone na korpusie jedno - lub wielowarstwowe uzwojenie. Element przewodzący cewki gaszącej, który przejmuje czoło łuku elektrycznego, jest połączony elektrycznie z uzwojeniem, sięga do bezpośredniego sąsiedztwa styku nieruchomego i jest rozmieszczony stycznie do toru ruchu wolnego końca styku ruchomego. Dzięki temu element przewodzący nie jest w wymuszony sposób nakierowany na czoło łuku. Aby element przewodzący znalazł się blisko styku nieruchomego albo blisko toru ruchu styku ruchomego, cewka gasząca musi zostać zainstalowana względem styku ruchomego pod kątem rozwartym lub prostym. Korpus cewki jest wykonany z metalu niemagnetycznego, a uzwojenie zazwyczaj z taśmy miedzianej z izolacją foliową pomiędzy warstwami taśmy, przy czym początek taśmy miedzianej jest korzystnie połączony mechanicznie i elektrycznie z korpusem cewki. Element przewodzący stanowi płytka przewodząca o szerokości równej średnicy styku łącznika nożowego. Styk ten ma postać podwójnego noża łączeniowego, który w tego rodzaju rozdzielniach używane jest w znany sposób, polegający na tym, że w położeniu „WŁĄCZONY” łącznika nieruchomy styk główny jest usytuowany pomiędzy dwoma oddalonymi od siebie ramionami noża łączeniowego. Płytka przewodząca jest zatem bardzo szeroka i - stanowiąc odrębny element -jest połączona elektrycznie z uzwojeniem cewki poprzez korpus cewki.

Z powodu rozmieszczenia i ukształtowania płytki przewodzącej przy korpusie cewki gaszącej i wynikających z tego warunków geometrycznych dla jej usytuowania, powyższe rozwiązanie jest kosztowne i nie może być stosowane uniwersalnie.

PL 191 260B1

Istota wynalazku polega na tym, że korpus cewki jest wykonany z przewodzącego tworzywa sztucznego, natomiast początkowy zwój jej uzwojenia jest odizolowany, zaś wolny koniec wyprostowanego i ukierunkowanego w zależności od usytuowania i konfiguracji zestyku głównego odcinka początkowego tego zwoju stanowi końcówkę iskiernikową.

Korzystnym jest gdy cewka ma osłonę ochronną, wykonaną z przewodzącego, korzystnie termoplastycznego, tworzywa sztucznego.

Korzystnym jest także gdy w korpusie, od strony zestyku głównego, jest umiejscowiona wewnętrzna elektroda sterująca wytwarzanym polem elektromagnetycznym.

Również korzystnym jest gdy w osłonie ochronnej jest umiejscowiona zewnętrzna elektroda sterująca.

Następnie korzystnym jest gdy przewodność właściwa tworzywa sztucznego zawiera się w przedziale od 50 do 5000 omów rezystywności skrośnej.

Ponadto korzystnym jest gdy tworzywo sztuczne zawiera składniki uwalniające gaz gaszący.

Z kolei korzystnym jest gdy odcinek początkowy górnego zwoju ma powłokę ochronną o podwyższonej wytrzymałości na opalanie.

Do tego korzystnym jest gdy powłokę ochronną stanowi osadzona na odcinku początkowym tuleja opalna.

Następnie korzystnym jest gdy korpus jest wyposażony w element mocujący, usytuowany przeciwległe względem zestyku głównego.

Dalej korzystnym jest gdy element mocujący jest mechanicznie i elektrycznie połączony ze wspornikiem nieruchomego styku głównego.

Równocześnie korzystnym jest gdy element mocujący ma wpust do połączenia wciskowego pasma końcowego uzwojenia.

Dzięki powyższemu ukształtowaniu cewka gasząca, niezależnie od budowy rozdzielni oraz warunków przestrzennych w obszarze ruchomego styku głównego, może być stosowana we wszystkich łącznikach styczniowych obciążenia względnie w stycznikach, od których wymagana jest zdolność rozłączania obciążenia.

Przy stosowaniu cewki z korpusem z tworzywa nie występuje efekt „rozmagnesowywania”, jak to ma miejsce w przypadku korpusu metalowego, który działa jako zwój zwarty, co pozwala uzyskać, nawet przy niewielkiej liczbie zwojów, wystarczająco skuteczny wydmuch elektromagnetyczny. Dzięki temu można zastosować uzwojenie jednowarstwowe, przy czym ostatni, nieizolowany zwój stanowi powierzchnię przewodzącą łuku elektrycznego.

Koniec drutu nawojowego jest położony w taki sposób, że powstający między stykami głównymi łuk elektryczny komutuje do cewki wydmuchowej. W ten sposób sąsiadujący ze stykami wolny koniec odcinka końcowego zwoju, niezależnie od swojego kierunku określonego przez położenie styku nieruchomego, może zostać w prosty sposób ustalony w żądanym położeniu, przy składającej się z dwóch elementów elektrodzie łuku elektrycznego.

Tworzywo sztuczne może mieć części składowe, które w przypadku powstania łuku elektrycznego oraz związanego z tym podwyższenia temperatury, będą dostarczać gaz gaszący tak, że wzrośnie jego stężenie w obrębie cewki gaszącej, a tym samych powiększy się droga rozłączania i wzrośnie zdolność gaszenia cewki.

Efektem ekonomicznym wynalazku jest znacznie obniżony koszt wytworzenia cewki, co wiąże się z zastosowanymi materiałami do budowy korpusu oraz uproszczoną konstrukcją jej uzwojenia.

Wynalazek w przykładzie wykonania został bliżej opisany na podstawie trzech, pokazanych na rysunku, przykładowych konfiguracji cewki z zestykiem głównym, przy czym poszczególne figury tego rysunku schematycznie przedstawiają:

fig. 1 - cewkę usytuowaną współosiowo z zestykiem głównym, fig. 2 - cewkę usytuowaną współosiowo z nieruchomym stykiem głównym i prostopadle do osi ruchomego styku głównego, fig. 3 - cewkę usytuowaną niewspółosiowo względem zestyku głównego.

Figura 1 przestawia cewkę gaszącą 1, która otacza - połączony z niepokazaną na rysunku szyną zbiorczą - nieruchomy styk główny 2 i jest wspólnie z nim zamocowana do wspornika 3, współosiowo względem ruchomego styku głównego 4. Cewka gasząca 1 składa się z korpusu 5, na którym jest nawinięte jednowarstwowe uzwojenie 6 z taśmy miedzianej, oraz osłony ochronnej 7, przy czym korpus 5 i osłona ochronna Z są wykonane z polioksymetylenu (POM) o zdolności przewodzenia 4000 omów rezystancji skrośnej. W korpusie 5, od strony zestyku głównego 2/4, a także w warstwie

PL 191 260 B1 ochronnej 7, są umiejscowione elektrody: wewnętrzna 8 i zewnętrzna 8a, przeznaczone do sterowania polem elektromagnetycznym komory jonizacyjnej.

Pierwszy, górny zwój 9 cewki gaszącej 1 jest odizolowany. Wolny koniec odcinka początkowego 10 zwoju 9, zagięty promieniowo do wnętrza cewki 1 w kierunku osiowym, stanowi końcówkę iskiernikową, która jest skierowana w stronę zestyku głównego w położeniu „załączony. Końcówka iskiernikowa jest oddalona o minimalną odległość „a” = 5 mm od strefy przemieszczania się łuku, a także od - znajdującego się w położeniu „załączony” - ruchomego styku głównego 4. Pasmo końcowe 11 uzwojenia 6 oraz ukształtowany w korpusie 5 element mocujący 12 są razem skręcone i elektrycznie połączone, za pomocą śruby 13, ze wspornikiem 3 nieruchomego styku głównego 2. Element mocujący 12 ma niepokazany na rysunku wpust wciskowy, służący do zamocowania i prowadzenia pasma końcowego 11.

Na fig. 2, oś główna nieruchomego styku głównego 2a przecina pod kątem 90° oś główną dwuostrzowego, ruchomego styku głównego 4a, który jest pokazany w dwóch położeniach roboczych: „załączony” i „rozwarty”. W położeniu „załączony, końcówka iskiernikowa odcinka początkowego 10 zwoju 9 znajduje się w minimalnej odległości od nieruchomego styku głównego 2a, w zasięgu obrotu dwuostrzowego, ruchomego styku głównego 4a - obszarze pomiędzy jego ostrzami.

Podczas powrotu do położenia „rozwarty”, ruchomy styk główny 4a odłącza się od nieruchomego styku głównego 2a, przy czym pomiędzy środkowym obszarem górnej krawędzi styku głównego 2a a stykiem głównym 4a powstaje łuk elektryczny. W momencie gdy ruchomy styk główny 4a osiągnie poziom odcinka końcowego 10, łuk elektryczny, od strony nieruchomego styku głównego 2a, zostanie przejęty przez ów odcinek, doprowadzony do uzwojenia 6 i w znany sposób zgaszony.

Na fig. 3, cewka gasząca 14, przymocowana - za pośrednictwem elementu mocującego 22 - do wspornika 16 nieruchomego styku głównego 15, jest usytuowana obok tego styku, przy czym jej główna oś „A” jest nachylona pod kątem 30° względem wspornika 16. Na wykonanym z przewodzącego tworzywa sztucznego korpusie 17 cewki gaszącej 14 jest nawinięte jednowarstwowe, miedziane uzwojenie 19, pokryte osłoną ochronną 20 z tego samego tworzywa. Podobnie jak w poprzednich przykładach, korpus 17 i osłona ochronna20 są wyposażone w elektrody 18, 21 do sterowania wytwarzanym polem elektromagnetycznym. Odcinek końcowy 23 odsłoniętego, początkowego zwoju 24 jest odgięty w kierunku ruchomego styku głównego 25, od strony nieruchomego styku głównego 15. Łuk elektryczny powstaje podczas rozłączania zestyku głównego 15/25, przy czym odległość pomiędzy końcówką iskiernikową odcinka początkowego 23 a nieruchomym stykiem głównym 15 wynosi 3 mm. Usytuowany równolegle względem wspornika 16 odcinek początkowy 23 jest podparty przez ukształtowany przy osłonie ochronnej 20 element nośny 26. Element mocujący 22 korpusu 17, razem z doprowadzonym do niego pasmem końcowym 27 uzwojenia 19, jest za pomocą śruby 28 mechanicznie i elektrycznie połączony ze wspornikiem 16.

Również i w tym przypadku łuk elektryczny, powstający pomiędzy stykami głównymi 25 i 16 podczas ich rozwierania, zostaje doprowadzony po najkrótszej drodze, za pośrednictwem usytuowanego w strefie pomiędzy ostrzami ruchomego styku głównego 25 i jednocześnie w płaszczyźnie nieruchomego styku głównego 15 odcinka początkowego 23, do uzwojenia 19, w którym dochodzi do gaszącego łuk wydmuchu elektromagnetycznego.

Claims (11)

Zastrzeżenia patentowe

1. Cewka gasząca do izolowanych gazem łączników stycznikowych, składająca się z korpusu, usytuowanego w wyposażonej w końcówkę iskiernikową komorze gaszeniowej, oraz z co najmniej jednowarstwowego, wykonanego korzystnie z taśmy miedzianej i połączonego z potencjałem nieruchomego styku głównego uzwojenia, znamienna tym, że korpus (5, 17) jest wykonany z przewodzącego tworzywa sztucznego, natomiast początkowy zwój (9, 24) uzwojenia (6, 19) jest odizolowany, przy czym wolny koniec wyprostowanego i ukierunkowanego w zależności od usytuowania i konfiguracji zestyku głównego (2/4, 2a/4a. 15/25) odcinka początkowego (10, 23) zwoju (9, 24) stanowi końcówkę iskiernikową.

2. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma osłonę ochronną (7, 20), wykonaną z przewodzącego, korzystnie termoplastycznego, tworzywa sztucznego.

PL 191 260B1

3. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że w korpusie (5, 17), od strony zestyku głównego (2/4, 2a/4a, 15/25), ma wewnętrzną elektrodę (8, 18), przeznaczoną do sterowania wytwarzanym polem elektromagnetycznym.

4. Cewka według zastrz. 2 albo 3, znamienna tym, że w osłonie ochronnej (7, 20) ma zewnętrzną elektrodę (8a, 21), przeznaczoną także do sterowania wytwarzanym polem elektromagnetycznym.

5. Cewka według zastrz, 1 albo 2, znamienna tym, że przewodność właściwa tworzywa sztucznego zawiera się w przedziale od 50 do 5000 omów rezystywności skrośnej.

6. Cewka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że tworzywo sztuczne zawiera składniki uwalniające gaz gaszący.

7. Cewka według zastrz. 1, znamienna tym, że odcinek początkowy (10, 23) zwoju (9, 24) ma powłokę o podwyższonej wytrzymałości na opalanie.

8. Cewka według zastrz. 7, znamienna tym, że powłokę stanowi osadzona na odcinku początkowym (10, 23) tuleja opalna.

9. Cewka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 7, albo 8, znamienna tym, że korpus (5, 17) jest wyposażony w element mocujący (12, 22), usytuowany przeciwległe względem zestyku głównego (7/4, 2a/4a, 15/25).

10. Cewka według zastrz. 9, znamienna tym, że element mocujący (12, 22) jest mechanicznie i elektrycznie połączony ze wspornikiem (3, 16) nieruchomego styku głównego (2, 2a, 15).

11. Cewka według zastrz. 10, znamienna tym, że element mocujący (12, 22) ma wpust do połączenia wciskowego pasma końcowego (11, 27) uzwojenia (6,19).