SU261513A1

SU261513A1 - VACUUM SWITCH

Info

Publication number: SU261513A1
Application number: SU1236737A
Authority: SU
Original assignee: С. Потокин , В. И. Раховский

Description

Известны вакуумные выключатели, содержащие вакуумированную дугогасительную камеру , выполненную из изол ционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами, внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов. Однако эти выключатели имеют недостаточную величину предельно отключаемого тока. Отключающа способность вакуумных выключателей зависит не только от контактов, но и от размеров и конфигурации экранов и от материала, из которого они выполнены.Vacuum circuit breakers are known that contain an evacuated arcing chamber made of an insulating material and closed at the ends by metal flanges, inside which are electrical contacts and a system of metal shields. However, these switches have an insufficient amount of overcurrent. The breaking capacity of vacuum switches depends not only on the contacts, but also on the size and configuration of the screens and on the material from which they are made.

Предложенный выключатель отличаетс от известных тем, что с целью цовыщени его отключающей способности экран, окружающий межконтактный промежуток, выполнен, например , в своей центральной части из металла , обладающего теплоемкостью больщей, чем у меди, и атомным весом меньщим, чем атомный вес металла контактов, например из берилли .The proposed switch differs from the known ones in order to thicken its breaking capacity the screen surrounding the contact gap is made, for example, in its central part of a metal having a heat capacity greater than that of copper and an atomic weight lower than the atomic weight of the contacts metal for example from beryllium.

Периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выще, чем у металла центральной части экрана, например из меди.The peripheral parts of the screen are made of metal, the thermal conductivity and thermal diffusivity of which is higher than that of the central part of the screen, such as copper.

чатель, поперечный разрез; на фиг. 2,а, бив- различные конструкции экрана, поперечный разрез.reader, cross section; in fig. 2, a, biv - various screen designs, cross section.

Дугогасительна вакуумна камера / выключател представл ет собой отпа нный герметичный сосуд, состо щий из цилиндров, изготовленных из изол ционного материала, например из стекла. С торцов сосуд закрыт металлическими крыщками-фланцами 2 и 5, выполненными, например, из меди. Стекл нные цилиндры одним из своих торцов вакуумплотно соединены с фланцами 2 и 5 при помощи ножевых спаев 4 WL 5, а другим - с промежуточным металлическим, например медным , кольцом 6 при помощи ножевого спа 7. Внутри камеры / расположены неподвижный 8 и подвижный 9 электрические контакты. На фланцах 2 и 5 укреплены металлические экраны W и 11, закрывающие изнутри места соединени металла с диэлектриком в спа х 4 и 5, а на внутренней поверхности колец 6 - экраны 12 и 13, помогающие более равномерно распредел ть напр жение внутри выключател . На центральном кольце, соедин ющем цилиндр , расположен центральный металлический экран 14. состо щий из двух симметричных частей /5 и 6, который охватывает контакты и защищает внутренние стенки изол ционных цилиндров от металлизации продуктами эрозии, создающимис при горении ДУГИ. Пары металла контактов попадают в осповном на ту часть экранов, котора раснолол ;ена напротив межконтактного промежутка. Энерги , которую принос т пары, нагревает экран до температуры, при которой начинаетс интенсивное выделение газов, содержащихс в металле экранов. Чтобы не допустить повышени температуры до опасного предела, экран в центральной части выполпен со специальпым утолщением 17, аккумулирующим подводимую энергию. Дл еще более эффектнвного предотвращени перегрева экран изготовлен из металла, обладающего большой теилоемкостью , например из берилли , теплоемкость которого, примерно, в четыре раза больще , чем у меди. Люба конструкци , имеюща определенные размеры, обладает ограниченной теплоемкостью. Поэтому, чтобы уменьшить нагрев центральной части экрана 14, необходимо обеспечить интенсивный отвод подводимого тепла. Дл этого периферийные части 18 и 19 экрана выполнены толщиной 5-6 мм. Кроме того, эти части могут быть выполнены из металла, обладающего температуропроводностью больщей, чем у металла, из которого изготовлены центральные части экранов. Так, наиример, если центральные части экранов изготовлены из берилли , то периферийные части могут быть изготовлены из меди или серебра (фиг. 2,а). Атомы металла, приход щие в парообразном состо нии на поверхность экрана, частично оседают (конденсируютс на стенке), частично отражаютс и уход т обратно в межконтактный промежуток, где могут способствовать повторному зажиганию дуги. Дл того чтобы предотвратить это нежелательное вление , необходимо повысить коэффициент конденсации путем подбора соответствующих металлов , из которых изготовлены экраны и контакты , а внутреннюю поверхность экрана выполнить таким образом, чтобы направить поток отраженных атомов мимо межкоптактного промежутка. При конденсации паров металла на стенке приход щий свободный атом взаимодействует с атомов, вход щим в состав кристаллической рещетки, т. е. обладающим ограниченной подвижностью . Энерги , которую способен восприн ть атом, наход щийс в рещетке, зависит от его подвижности, т. е. от энергии св зи в рещетке и соотнощени атомных весов соудар ющихс атомов. Если приход щий атом более т желый, то он сможет сдвинуть более легкий атом решетки на большее рассто ние. Таким образом кристаллическа решетка поглощает часть энергии приход щего атома. Эта часть энергии тем больше, чем меньше энерги св зи в рещетке металла, из которого изготовлен экран, и чем более т желым вл етс атом конденсирующегос металла но сравнению с атомом, наход щимс на новерхности, воспринимающей столкновение. таллы (от вольфрама до сурьмы), дл экранов - металлы с наименьшим возможным атомным весом и низкой энергией св зи в решетке , например бериллий. Впутрепп поверхность экрана 14 быть выполнена с выступами 20 (фиг. 2,6), имеющими вид тел вращени вокруг осп выключател . В поперечном сечении образующие 21 выступов 20 должны иметь вид полупарабол с общей вершиной на стыке экранов, В общем случае образующие 21 в поперечном сечепии могут образовать сферу, эллипс и т. д. Дл увеличени конденсирующих возможностей экрана на его внутренней поверхности укреплена мелка сетка 22, выполненна из проволоки , толщина которой не более нескольких дес тков микрон. Сетка в один или несколько слоев прикрепл етс к экрану точечной сваркой , на заклепках, или винтами. Чтобы направить атомы после отражени мимо межконтактного промежутка, внутреннюю поверхность экрана можно, выполнить с выемкой 23 (фиг. 2,0), образующие которой могут иметь вид параболы, эллипса, сферы и т. п. На поверхность экрана может быть нанесена не только мелка сетка 22, но и мелка насечка. Увеличива общую площадь внутренней поверхности экранов, что в, свою очередь, увеличивает поверхность конденсации паров, сетка или насечка, или же их сечение дроб т напыл ющийс слой металла на отдельные мелкие участки, размер которых тем меньше, чем мельче чейки сетки пли насечки . Благодар этому предотвращаетс такое вредное вление, как отслаивание напыленного металла большими кусками, которые могут закоротить части выключател , наход щиес под разными потенциалами. Предмет изобретени 1.Вакуумный выключатель, содержащий вакуумированную дугогасительную камеру, выполненную из изол ционного материала и закрытую с торцов металлическими фланцами , внутри которой расположены электрические контакты и система металлических экранов , отличающийс тем, что, с целью повышени его отключающей способности, экран, окружающий межконтактный промежуток, выполнен , например, в своей центральной части из металла, обладающего теплоемкостью больщей, чем у меди, и атомным весом меньшим , чем атомный вес металла контактов, например из берилли . 2.Выключатель по п. 1, отличающийс тем, что периферийные части экрана выполнены из металла, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности которого выше, чем у металла центральной части экрана, например из меди. 3.Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийс тем, что центральна часть (по с) экрана выполнена утолщенной, например, в 3-10 раз, по сравнению с периферийными част ми экThe arc-suppressing vacuum chamber / switch is a sealed pressure vessel consisting of cylinders made of an insulating material, for example glass. From the ends, the vessel is closed with metal lids-flanges 2 and 5, made, for example, from copper. The glass cylinders are vacuum-tightly connected to one of their ends with flanges 2 and 5 using knife joints 4 WL 5, and the other to an intermediate metal, for example copper, ring 6 using a knife spa 7. Inside the chamber there are a fixed 8 and a movable 9 electric contacts. On flanges 2 and 5, metal screens W and 11 are reinforced, covering the inside of the junction of the metal with the dielectric in junction x 4 and 5, and on the inner surface of the rings 6 - screens 12 and 13, helping to more evenly distribute the voltage inside the switch. A central metal shield 14 is located on the central ring connecting the cylinder. It consists of two symmetrical parts 5 and 6, which covers the contacts and protects the inner walls of the insulating cylinders from metallization by erosion products created by the arc. The vapors of the contacts of the metal fall in contact with the part of the screens that is rasnolol; it is located opposite the contact gap. The energy that is brought in by the vapor heats the screen to a temperature at which the intense emission of gases contained in the metal of the screens begins. In order to prevent the temperature from rising to a dangerous limit, the screen in the central part is made with a special thickening 17 accumulating the input energy. To prevent overheating even more effectively, the screen is made of a metal with a high teloemkosmom, for example of beryllium, whose heat capacity is approximately four times larger than that of copper. Any design that has a certain size has a limited heat capacity. Therefore, in order to reduce the heating of the central part of the screen 14, it is necessary to provide an intensive removal of heat input. For this, the peripheral parts 18 and 19 of the screen are made 5-6 mm thick. In addition, these parts can be made of a metal having a thermal diffusivity greater than that of the metal from which the central parts of the screens are made. So, naimimer, if the central parts of the screens are made of beryllium, then the peripheral parts can be made of copper or silver (Fig. 2, a). The metal atoms coming in the vapor state on the surface of the screen are partially deposited (condensed on the wall), partially reflected and go back into the intercontact gap, where they can help re-ignite the arc. In order to prevent this undesirable phenomenon, it is necessary to increase the condensation coefficient by selecting the appropriate metals from which the screens and contacts are made, and the inner surface of the screen should be designed in such a way as to direct the flow of reflected atoms past the inter-stroke gap. During condensation of metal vapors on the wall, the incoming free atom interacts with atoms, which is part of the crystal lattice, i.e., has a limited mobility. The energy that an atom in a lattice is capable of perceiving depends on its mobility, i.e., on the bond energy in the lattice and the ratio of the atomic weights of the colliding atoms. If the incoming atom is heavier, then it will be able to move the lighter atom of the lattice by a longer distance. Thus, the crystal lattice absorbs some of the energy of the incoming atom. This part of the energy is the greater, the less the energy of the bond in the lattice of the metal from which the screen is made, and the more heavy is the atom of the condensing metal, but compared to the atom located on the surface perceiving the collision. talons (from tungsten to antimony); for screens, metals with the lowest possible atomic weight and low binding energy in a lattice, for example beryllium. The surface of the screen 14 is made with protrusions 20 (Fig. 2.6), having the form of rotation bodies around the smallpox switch. The cross section of the forming 21 of the protrusions 20 should have a semi-parabolic shape with a common vertex at the junction of the screens. In general, the forming 21 of the transverse section can form a sphere, an ellipse, etc. To increase the condensing capabilities of the screen, on its inner surface a fine mesh 22 is fixed, made of wire, the thickness of which is no more than a few tens of microns. The mesh in one or several layers is attached to the screen by spot welding, on rivets, or screws. To direct the atoms after reflection past the contact gap, the inner surface of the screen can be made with a notch 23 (Fig. 2.0), which can form parabolas, ellipses, spheres, etc. On the screen surface can be applied not only small mesh 22, but also chalk notch. Increasing the total area of the inner surface of the screens, which in turn increases the vapor condensation surface, mesh or notch, or their cross section crushes the sputtering metal layer into separate small areas, the size of which is smaller than the smaller mesh cells or notches. Due to this, such a harmful phenomenon is prevented as peeling of the sprayed metal in large pieces, which can short-circuit the switch parts, which are under different potentials. The subject matter of the invention is 1. A vacuum circuit breaker comprising an evacuated arcing chamber made of insulating material and closed at the ends with metal flanges, inside of which electrical contacts and a system of metal shields are located, characterized in that, in order to increase its breaking capacity, the screen surrounding the contact potential the gap is made, for example, in its central part from a metal having a heat capacity greater than that of copper and an atomic weight less than the atomic weight of the metal of contact comrade, such as beryllium. 2. The switch according to claim 1, characterized in that the peripheral portions of the screen are made of metal, the thermal conductivity and thermal diffusivity of which is higher than that of the metal of the central part of the screen, for example copper. 3. The switch on the PP. 1 and 2, characterized in that the central part (of c) of the screen is thickened, for example, 3-10 times, as compared with the peripheral parts of the screen