RU2230385C2 - Vacuum current switch - Google Patents

Vacuum current switch Download PDF

Info

Publication number
RU2230385C2
RU2230385C2 RU2000132969/09A RU2000132969A RU2230385C2 RU 2230385 C2 RU2230385 C2 RU 2230385C2 RU 2000132969/09 A RU2000132969/09 A RU 2000132969/09A RU 2000132969 A RU2000132969 A RU 2000132969A RU 2230385 C2 RU2230385 C2 RU 2230385C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnet
current switch
magnetic
switch according
vacuum current
Prior art date
Application number
RU2000132969/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000132969A (en
Inventor
Д.Ф. Алферов (RU)
Д.Ф. Алферов
В.Г. Гостиев (RU)
В.Г. Гостиев
В.П. Иванов (RU)
В.П. Иванов
В.Н. Ильин (RU)
В.Н. Ильин
А.С. Симонов (RU)
А.С. Симонов
В.А. Сидоров (RU)
В.А. Сидоров
Ю.М. Яшнов (RU)
Ю.М. Яшнов
Original Assignee
Алферов Дмитрий Федорович
Гостиев Владимир Габицович
Иванов Валерий Павлович
Ильин Владимир Николаевич
Симонов Анатолий Сергеевич
Сидоров Владимир Алексеевич
ЯШНОВ Юрий Михайлович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алферов Дмитрий Федорович, Гостиев Владимир Габицович, Иванов Валерий Павлович, Ильин Владимир Николаевич, Симонов Анатолий Сергеевич, Сидоров Владимир Алексеевич, ЯШНОВ Юрий Михайлович filed Critical Алферов Дмитрий Федорович
Priority to RU2000132969/09A priority Critical patent/RU2230385C2/en
Publication of RU2000132969A publication Critical patent/RU2000132969A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2230385C2 publication Critical patent/RU2230385C2/en

Links

Images

Landscapes

  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering, power commutation equipment. SUBSTANCE: vacuum current switch includes arc chute and magnetic system in the form of permanent magnetic or coil put on axis of arc chute on side of any contact to form lateral-radial field. Value and structure of magnetic field are controlled with the aid of magnetic core made of ferromagnetic material with implementation of certain relation between diameter of magnet and outer diameter of ring contact. EFFECT: improved structure of magnetic field in intercontact gap which enhances cut-off capability of switch and reduces mass and size characteristics when permanent magnet is used. 10 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой коммутационной аппаратуре, и предназначено для использования в вакуумных выключателях и контакторах постоянного и переменного тока.The invention relates to electrical engineering, namely to power switching equipment, and is intended for use in vacuum circuit breakers and contactors of direct and alternating current.

В вакуумных выключателях постоянного и переменного тока широко используются дугогасительные камеры, оснащенные магнитной системой, создающей в зазоре между контактами при их размыкании магнитное поле, которое облегчает прерывание токаIn AC and DC vacuum circuit breakers, arc chambers are widely used, equipped with a magnetic system that creates a magnetic field in the gap between the contacts when they open, which facilitates current interruption

Известен вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру со "встроенной" магнитной системой [1]. В этом выключателе формирование магнитного поля в зазоре обеспечивается собственным током выключателя и сложной сегментацией дисковых контактов.Known vacuum current switch containing an arcing chamber with a "built-in" magnetic system [1]. In this switch, the formation of a magnetic field in the gap is ensured by the breaker's own current and complex segmentation of the disk contacts.

Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность контактов и узкая область применения: величина тока должна быть значительной для создания магнитного поля.The disadvantages of this device are the structural complexity of the contacts and a narrow scope: the magnitude of the current must be significant to create a magnetic field.

Известен вакуумный выключатель тока [2], в котором независимая магнитная система в виде катушки, расположенной по оси дугогасительной камеры со стороны неподвижного контакта, формирует в зазоре преимущественно аксиальное поле.A vacuum current switch is known [2], in which an independent magnetic system in the form of a coil located along the axis of the arcing chamber on the fixed contact side forms a predominantly axial field in the gap.

Недостатком этого устройства является форма магнитного поля, которая не позволяет эффективно использовать устройство для коммутации постоянного тока.The disadvantage of this device is the shape of the magnetic field, which does not allow the efficient use of the device for switching DC.

Ближайшем техническим решением является вакуумный выключатель, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, содержащую две катушки и формирующую между контактами плоскооднородное поперечное оси поле [3].The closest technical solution is a vacuum circuit breaker containing an arcing chamber with axial movable and stationary electrodes with end contacts mounted on the camera body, and a magnetic system containing two coils and forming a plane-uniform transverse axis between the contacts [3].

Недостатками этого устройства являются форма магнитного поля, которая вызывает дрейф дуги в скрещенных электрическом и магнитном полях исключительно в одном направлении, и массогабаритные характеристики, которые увеличены из-за размещения катушек по бокам камеры.The disadvantages of this device are the shape of the magnetic field, which causes the arc to drift in crossed electric and magnetic fields in only one direction, and weight and size characteristics, which are increased due to the placement of coils on the sides of the chamber.

Техническим результатом предложенного технического решения является повышение отключающей способности и улучшения массогабаритных характеристик вакуумного выключателя тока.The technical result of the proposed technical solution is to increase the breaking capacity and improve the overall dimensions of the vacuum current circuit breaker.

Технический результат достигается тем, что в вакуумном выключателе тока, содержащем дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижными электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, формирующую между контактами поперечное поле, магнитная система расположена по оси со стороны одного из контактов и выполнена формирующей поперечно-радиальное поле; причем магнитная система выполнена в виде постоянного магнита, магнитная система выполнена в виде катушки; магнитная система содержит магнитопровод; магнит расположен со стороны неподвижного электрода, при этом магнит не пересекает плоскость зазора; магнит выполнен в виде по крайней мере одного диска или кольца, наружный диаметр контакта больше наружного диаметра магнита; часть корпуса, соприкасающаяся с магнитом, выполнена из ферромагнитного материала; магнитопровод выполнен в виде диска или кольца; магнит расположен в полости подвижного электрода.The technical result is achieved in that in a vacuum current switch containing an arcing chamber with axial movable and stationary electrodes with end contacts fixed to the camera body, and a magnetic system forming a transverse field between the contacts, the magnetic system is located along the axis from one of the contacts and made forming a transverse radial field; moreover, the magnetic system is made in the form of a permanent magnet, the magnetic system is made in the form of a coil; the magnetic system contains a magnetic circuit; the magnet is located on the side of the stationary electrode, while the magnet does not cross the plane of the gap; the magnet is made in the form of at least one disk or ring, the outer diameter of the contact is larger than the outer diameter of the magnet; the part of the housing in contact with the magnet is made of ferromagnetic material; the magnetic circuit is made in the form of a disk or ring; the magnet is located in the cavity of the movable electrode.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан схематический разрез вакуумного выключателя тока с магнитной системой в виде постоянного магнита, на фиг.2 - пример исполнения выключателя с магнитной системой в виде катушки, расположенной у неподвижного электрода, а на фиг.3 - пример исполнения выключателя с магнитом в виде диска, расположенного в полости подвижного электрода.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a schematic section of a vacuum current circuit breaker with a magnetic system in the form of a permanent magnet, Fig. 2 is an example of a circuit breaker with a magnetic system in the form of a coil located at a fixed electrode, and Fig. 3 is an example the design of the switch with a magnet in the form of a disk located in the cavity of the movable electrode.

Выключатель содержит дугогасительную камеру с подвижным 3 и неподвижным 4 электродами с торцевыми контактами 1 и 2 соответственно, при этом электроды закреплены на корпусе 5 камеры, часть 7 которого выполнена из ферромагнитного материала, и магнитную систему с постоянным магнитом 6 и магнитопроводом 8.The switch contains an arcing chamber with a movable 3 and a fixed 4 electrodes with end contacts 1 and 2, respectively, while the electrodes are mounted on the camera body 5, part 7 of which is made of ferromagnetic material, and a magnetic system with a permanent magnet 6 and a magnetic circuit 8.

Выключатель работает следующим образом.The switch operates as follows.

При замкнутых контактах 1, 2, выполненных из немагнитного материала, например хромистой меди, через них и электроды 3, 4, выполненных из немагнитного высокопроводящего материала, например меди, протекает постоянный ток. Магнитная система, выполненная, например, из постоянного магнита, расположенного по оси, формирует в области контактов поперечно-радиальное (азимутально-однородное и преимущественно радиальное) магнитное поле. Такое поле эффективно обрывает дугу, возникающую при размыкании контактов, так как, во-первых, оно затрудняет попадание электронов на анод вследствие их замагниченности, во-вторых, столб дуги не может дрейфовать в азимутальном направлении в скрещенных электрическом и магнитном полях и, следовательно, выталкивается на периферию (корпус 5, выполненный, например, из меди) центробежной силой, в-третьих, в спадающем по радиусу магнитном поле плазма дуги как диамагнетик также выталкивается на периферию.With closed contacts 1, 2 made of a non-magnetic material, such as chromium copper, direct current flows through them and electrodes 3, 4 made of a non-magnetic highly conductive material, such as copper. A magnetic system made, for example, of a permanent magnet located along the axis, generates a transverse radial (azimuthally uniform and mainly radial) magnetic field in the contact area. Such a field effectively breaks the arc that occurs when the contacts open, since, firstly, it makes it difficult for electrons to hit the anode due to their magnetization, and secondly, the column of the arc cannot drift in the azimuthal direction in crossed electric and magnetic fields and, therefore, it is pushed to the periphery (case 5, made, for example, of copper) by centrifugal force, and thirdly, in the magnetic field decreasing along the radius, the arc plasma as a diamagnet is also pushed to the periphery.

Выключатель также будет эффективно работать на переменном токе, если продолжительность полупериода будет больше, чем время обрыва дуги.The circuit breaker will also operate efficiently on alternating current if the half-life is longer than the arc break time.

Для уменьшения габаритов выключателя и обеспечения его эффективной работы с небольшими токами, менее килоампера, магнитная система выполнена из постоянного магнита, например, на основе самарий-кобальта 6.To reduce the size of the circuit breaker and ensure its efficient operation with small currents, less than a kiloampere, the magnetic system is made of a permanent magnet, for example, based on samarium-cobalt 6.

Для работы с токами не менее нескольких килоампер и в напряженном тепловом режиме магнитная система выполнена из электромагнитной катушки 9, например, изготовленной из меди.To work with currents of at least several kiloamperes and in intense thermal conditions, the magnetic system is made of an electromagnetic coil 9, for example, made of copper.

Для увеличения величины магнитного поля в зазоре и уменьшения габаритов магнита магнитная система содержит магнитопровод 8, выполненный, например, из ферромагнитного материала - железа армко.To increase the magnitude of the magnetic field in the gap and reduce the size of the magnet, the magnetic system contains a magnetic circuit 8, made, for example, of a ferromagnetic material - Armco iron.

Для снижения рабочей температуры постоянного магнита он расположен со стороны неподвижного электрода, где облегчен теплоотвод.To reduce the working temperature of the permanent magnet, it is located on the side of the stationary electrode, where heat dissipation is facilitated.

Для обеспечения высокой степени азимутальной однородности магнитного поля в зазоре магнит выполнен в виде диска или кольца.To ensure a high degree of azimuthal uniformity of the magnetic field in the gap, the magnet is made in the form of a disk or ring.

Для увеличения доли радиальной составляющей магнитного поля в зазоре наружный диаметр dc контакта выполнен больше наружного диаметра dm магнита, dm<dc.To increase the share of the radial component of the magnetic field in the gap, the outer diameter d c of the contact is made larger than the outer diameter d m of the magnet, d m <d c .

Для увеличения величины магнитного поля в зазоре часть 7 корпуса, соприкасающаяся с магнитом, выполнена из ферромагнитного материала, например железа армко.To increase the magnitude of the magnetic field in the gap, part 7 of the housing in contact with the magnet is made of a ferromagnetic material, for example, Armco iron.

Для обеспечения большей азимутальной однородности поля магнитопровод выполнен в виде диска или кольца.To ensure greater azimuthal uniformity of the field, the magnetic circuit is made in the form of a disk or ring.

Для уменьшения габаритов выключателя магнит расположен в полости подвижного электрода.To reduce the size of the switch, the magnet is located in the cavity of the movable electrode.

Таким образом, изобретение существенно улучшает конфигурацию магнитного поля в зазоре, что позволяет повысить отключающую способность выключателя и уменьшает его массогабаритные характеристики при использовании постоянных магнитов.Thus, the invention significantly improves the configuration of the magnetic field in the gap, which allows to increase the breaking capacity of the circuit breaker and reduces its overall dimensions when using permanent magnets.

ЛитератураLiterature

1. Вакуумные дуги. Теория и приложения. /Под ред. Дж.Лафферти. - M.: Мир, 1982, стр.398.1. Vacuum arcs. Theory and applications. / Ed. J. Lafferty. - M .: Mir, 1982, p. 398.

2. Jenkis J.E., Vacuum switch arc control //UK Patent Application GB 2233498 A, 1991.2. Jenkis J.E., Vacuum switch arc control // UK Patent Application GB 2233498 A, 1991.

3. Emtage P.R., Kimblin C.W., Gorman J.G. et. al. //IEEE Trans. Plasma Sci., 1980, vol.8, №4, p.314-319.3. Emtage P.R., Kimblin C.W., Gorman J.G. et. al. // IEEE Trans. Plasma Sci., 1980, vol. 8, No. 4, p. 314-319.

Claims (10)

1. Вакуумный выключатель тока, содержащий дугогасительную камеру с аксиальными подвижным и неподвижным электродами с торцевыми контактами, закрепленными на корпусе камеры, и магнитную систему, формирующую между контактами поперечное оси поле, отличающийся тем, что магнитная система расположена по оси со стороны одного из контактов и выполнена формирующей поперечно-радиальное поле.1. A vacuum circuit breaker comprising an arcing chamber with axial movable and stationary electrodes with end contacts fixed to the camera body, and a magnetic system forming a field transverse to the axis between the contacts, characterized in that the magnetic system is located along the axis from one of the contacts and made forming a transverse radial field. 2. Вакуумный выключатель тока по п.1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде постоянного магнита.2. The vacuum current switch according to claim 1, characterized in that the magnetic system is made in the form of a permanent magnet. 3. Вакуумный выключатель тока по п.1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде катушки.3. The vacuum current switch according to claim 1, characterized in that the magnetic system is made in the form of a coil. 4. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что магнитная система содержит магнитопровод.4. A vacuum current switch according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the magnetic system comprises a magnetic circuit. 5. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.2 и 4, отличающийся тем, что магнит расположен со стороны неподвижного электрода, при этом магнит не пересекает плоскость зазора.5. A vacuum current switch according to any one of claims 2 and 4, characterized in that the magnet is located on the side of the stationary electrode, while the magnet does not cross the plane of the gap. 6. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.2, 4 и 5, отличающийся тем, что магнит выполнен в виде по крайней мере одного диска или кольца.6. A vacuum current switch according to any one of claims 2, 4 and 5, characterized in that the magnet is made in the form of at least one disk or ring. 7. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.2, 4-6, отличающийся тем, что наружный диаметр контакта больше наружного диаметра магнита.7. A vacuum current switch according to any one of claims 2, 4-6, characterized in that the outer diameter of the contact is larger than the outer diameter of the magnet. 8. Вакуумный выключатель тока по п.4, отличающийся тем, что часть корпуса, соприкасающаяся с магнитом, выполнена из ферромагнитного материала.8. The vacuum current switch according to claim 4, characterized in that the part of the housing in contact with the magnet is made of ferromagnetic material. 9. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.4-8, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде диска или кольца.9. A vacuum current switch according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the magnetic circuit is made in the form of a disk or ring. 10. Вакуумный выключатель тока по любому из пп.2, 4, 6 и 7, отличающийся тем, что магнит расположен в полости подвижного электрода.10. A vacuum current switch according to any one of claims 2, 4, 6 and 7, characterized in that the magnet is located in the cavity of the movable electrode.
RU2000132969/09A 2000-12-28 2000-12-28 Vacuum current switch RU2230385C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132969/09A RU2230385C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Vacuum current switch

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132969/09A RU2230385C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Vacuum current switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000132969A RU2000132969A (en) 2002-12-20
RU2230385C2 true RU2230385C2 (en) 2004-06-10

Family

ID=32845274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000132969/09A RU2230385C2 (en) 2000-12-28 2000-12-28 Vacuum current switch

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2230385C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215202U1 (en) * 2022-04-12 2022-12-05 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic vacuum contactor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Emtage P.R., Kimblin C.W., Gorman J.G. et. al. //IEEE Trans. Plasma Sci. - 1980, vol.8, №4, p.314-319. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU215202U1 (en) * 2022-04-12 2022-12-05 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic vacuum contactor
RU215491U1 (en) * 2022-04-12 2022-12-15 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic vacuum contactor
RU215452U1 (en) * 2022-04-27 2022-12-14 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic switching device
RU215451U1 (en) * 2022-04-27 2022-12-14 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic switching device
RU215492U1 (en) * 2022-04-27 2022-12-15 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic switching device
RU215454U1 (en) * 2022-05-24 2022-12-14 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic switching device
RU215493U1 (en) * 2022-05-24 2022-12-15 Елена Евгеньевна Кашичкина Electromagnetic switching device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2463880B1 (en) Direct current arc chamber, and bi-directinal direct current electrical switching apparatus employing the same
US6506992B2 (en) Vacuum interrupter for vacuum breaker
EP3384512B1 (en) Electrical switching apparatus and slot motor therefor
CA1249003A (en) Circuit breaker of spiral arc type
EP0483121B1 (en) Switchgear
CN110853971A (en) Annular permanent magnet strong transverse magnetic DC vacuum arc-extinguishing chamber and DC vacuum switch
CN110853972B (en) DC vacuum arc-extinguishing chamber with composite magnetic circuit structure and DC vacuum switch using same
CN209675160U (en) A kind of magnetic-quenching arc-extinguishing device
RU2230385C2 (en) Vacuum current switch
RU2567115C1 (en) Vacuum circuit breaker
US5726406A (en) Electrical vacuum switch
CN216084773U (en) Small-size direct current quick circuit breaker
RU2230386C2 (en) Vacuum current switch
RU2291513C2 (en) Vacuum power switch
CN113675036A (en) Vacuum arc-extinguishing chamber contact structure with embedded Halbach array permanent magnet ring
JP2002334636A (en) Gas-insulated disconnecting switch
RU2400855C1 (en) Vacuum current switch
CN216435773U (en) Contact system, circuit breaker and isolator with increase magnetic component
CN218647802U (en) Arc extinguishing device of switch
RU2106034C1 (en) Switch
RU2468460C1 (en) Vacuum circuit breaker
RU2462780C1 (en) Vacuum circuit breaker
SU775775A1 (en) Vacuum arc-extinguishing chamber contact device
SU1720103A1 (en) Circuit breaker
JPH07111852B2 (en) Switch

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20050627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051229