SU836691A1

SU836691A1 - Arc-extinguishing chamber

Info

Publication number: SU836691A1
Application number: SU792774492A
Authority: SU
Inventors: Осип Борисович Брон; Борис Алексеевич Лярский; Юрий Васильевич Куклев
Original assignee: Северо-Западный Заочный Политехничес-Кий Институт
Priority date: 1979-06-04
Filing date: 1979-06-04
Publication date: 1981-06-07

Description

() ДУГОГАСИТЕЛЬНАЯ КАМЕРА() DIGITAL CAMERA

Изобретение относитс к области электротехники, а именно к сильноточ ным электрическим аппаратам, дугогасительные камеры которых снабжены вы хлопными отверсти ми дл выхода иони зированных газов, образующихс в про цессе гашени дуги. Известны дугогасительные камеры, в которых дл ограничени ионизирова ной зоны выхлопа на пути истечени из камеры ионизированных газов, остав шихс после гашени дуги, устанавливаютс металлические перфорированные сетки, выполн ющие функцию пламегасител l. В таких пламегасител х денонизаци происходит вследствие активного теплообмена между высоконагретыми ионизированными газами и холодными развитыми поверхност ми металлических сеток. Однако в таких пламегасител х надежна деионизаци достигаетс лишь при достаточно большом числе сеток. Это приводит к увеличению стоимости и габаритных размеров дугогасительной камеры. Кроме того, такие устройства обладают значительным газодинамическим сопротивлением на пути исте-чени газа, что задерживает выход газа из камеры и способствует повторным зажиганийм дуги при восстановлении напр жени на межконтактном промежутке . Дл снижени газодинамического сопротивлени пламегасител приходитс осуществл ть выход газа в трех перпендикул рных направлени х, а это может привести к межфазным дуговым замыкани м. Известна также дугогасительна камера , содержаща корпус с отверсти ми дл выхлопа ионизированных газов, контакты , дугогасительные рога, один из которых изолирован от токоведущих частей, и сетчатый пламегаситель, который выполнен в виде единой металлической сетки, сделанной из проволоки 3 и перекрывающей все выхлопные отверс ти , имеющиес в корпусе камеры Г23. Однако в этой камере деионизирующее действие сетки пламегасител не достаточно, поэтому ионизированна зона выхлопа, в которой нельз размещать токоведущие или заземленные части, велика. Кроме того, одновременное соприкосновение с единой сеткой пламегасител ионизированных газов , истекающих через наиболее удаг ленные друг от друга выхлопные отверсти и обладающих остаточной проводимостью , неизбежно ведет к возникновению дуговых замыканий на сетку и к термическому разрушению ее в местах этих замь1каний. Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса деионизации высоконагретых газов, образовавшихс при гашении дуги, и уменьшении ионизированной зоны выхлопа, при минимальных размерах пламегасител . Это достигаетс тем, что дугогасительна камера, содержаща корпус с отверсти ми дл выхлопа ионизирова ных газов, контакты, дугогасительные рога, один из которых изолирован от токоведущих частей, и сетчатый пл.)le гаситель, снабжена делителем напр жени на резисторах, пламегаситель выполнен в виде отдельных изолирован ных друг от друга секций из одной ил нескольких гальванически соединенных металлических сеток, при этом секции расположены кажда над своим выхЪопным отверстием, делитель напр жени включен между дугогасительными рогами , а кажда из точек соединени резисторов упом нутого делител подсоединена к каждой секции пламегасител , причем потенциал каждой секции вл етс отличным от потенциалов соседних секций и отрицательным дл то области обладающих остаточной прово димостью ионизированных газов, котора соприкасаетс с сетками данной секции. В корпусе выполнены углублени , сетки отдельных секций расположены в углублени х корпуса, а сетки, углублени и выхлопные отверсти имеют общую центральную ось симметрии. Сетки, расположенные со стороны выхлопных отверстий, имеют более кру ные чейки и выполнены из жаростойко го металла, а более удаленные сетки имеют меньшие размеры чеек и выполнены из металла с большой теплопроводимостью . На фиг.I показана конструкци дугогасительной камеры выключающего аппарата , продольный разрез, при этом сетка левой секции пламегасител сн та; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - схема работы пламегасител дугогасительной камеры. Дугогасительна камера содержит корпус I, выполненный из дугостойкого изол ционного материала, в углублени х 2 которого над наружными срезами выхлопных отверстий 3 расположены отдельные секции пламегасител , состо щие из сеток 4, выполненных из аростойкого металла и имеющих более крупные чейки, и из гальванически соединенных с ними сеток 5, имеющих меньшие размеры чейки и изготовленных из металла с большой теплопроводностью . Секции пламегасител изо-т лированы друг от друга и подключены к делителю 6 напр жени . При этомделитель 6 включен между изолированным от токоведущих частей рогом 7, . расположенным у контакта 8, и рогом 9, гальванически соединенным с контак г том 10. Работает дугогасительна камера следующим образом. . При гашении электрической дуги внутри корпуса I возникает избыточное давление и оставшиес после погасани дуги высоконагретые ионизированные газы выбрасываютс из корпуса 1 через отверсти 3 (как это условно показано стрелками на фиг.З) и проход т последовательно через сетки 4 и 5 секций пламегасител . Благодар остаточной проводимости газов, между рогами 7 и 9 сохран етс напр жение, которое оказываетс одновременно приложенным к объему газа внутри корпуса 1 и к делителю 6, расположенному снаружи. Если, выбрать величины элементов делител , например резисторов, так, чтобы электрический потенциал, подаваемый на сетки 4 и 5 и вл ющийс различным дл каждой секции пламегасител , был бы отрицательным по отношению к той области ионизированных газов, котора соприкасаетс с сетками данной секции, происходит следующее . При выбросе ионизированных газов в область электрического пол отрицательно зар женных сеток 4 и 5 положительно зар женные ионы прит гиваютс к поверхности сетки, образу пространственный зар д, который экранирует сетку. Электроны (несущие отрицательный зар д) отбрасываютс от сетки, сталкиваютс с вновь поступающими ионами и нейтрализуютс . Кроме того, происходит интенсивный теплообмен высоконагретых газов с развитой холодной поверхностью металлических сеток 4 и 5. В результате значительного понижени температуры газов имеет место объемна рекомбинаци электронов и ионов в нейтральные атомы и молекулы. Все это приводит к тому, что сквозь секции пламегасител проходит газ, обладающий уже высоким электрическим сопротивлением и не способный вызвать внешние дуговые замыкани .The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to high-current electrical apparatus, the arc arresting chambers of which are provided with exhaust openings for the exit of ionized gases formed during arc extinguishing. Arc-suppressing chambers are known in which, in order to limit the ionizing zone of the exhaust, metal perforated grids are installed in the path of ionization of gases left over from the arc extinguishing, which function as flame arrester l. In such flame arresters, denonization occurs due to active heat exchange between highly heated ionized gases and cold developed surfaces of metal grids. However, in such flame arresters reliable deionization is achieved only with a sufficiently large number of nets. This leads to an increase in the cost and overall dimensions of the arc chamber. In addition, such devices have significant gas-dynamic resistance in the path of gas flow, which delays the gas out of the chamber and contributes to the re-ignition of the arc when the voltage is restored at the contact gap. To reduce the gas-dynamic resistance of the flame arrester, gas must be emitted in three perpendicular directions, and this can lead to interphase arc closure m. Also known arc-suppressing chamber, containing a housing with openings for the exhaust of ionized gases, contacts, arc arrester horns, one of which isolated from live parts, and a mesh flame arrester, which is made in the form of a single metal mesh made of wire 3 and overlapping all exhaust openings in the building e r23 camera. However, the deionizing action of the flame arrester grid is not sufficient in this chamber, so the ionized exhaust zone in which current-carrying or grounded parts cannot be placed is large. In addition, simultaneous contact with a single flame arrester of ionized gases flowing through the exhaust ports that are most at a distance from each other and possessing residual conductivity inevitably leads to arc closures on the grid and to thermal destruction in the places of these closures. The aim of the invention is to intensify the process of deionization of high-heated gases formed during extinguishing of the arc, and reducing the ionized exhaust zone, with the minimum size of the flame arrester. This is achieved by the fact that an arc-suppressing chamber containing a housing with exhaust openings for ionized gases, contacts, arc-suppressing horns, one of which is isolated from current-carrying parts, and a mesh plate. Le absorber, is provided with a voltage divider on the resistors, the flame arrester is made in as separate sections from one silt of several galvanically connected metal grids, each section being located above its own outlet, the voltage divider is connected between arcing horns and each of the connection points for the resistors of the splitter is connected to each section of the flame arrester, the potential of each section being different from the potentials of the adjacent sections and negative for that region with residual conductivity of ionized gases that is in contact with the grids of this section. In the housing there are recesses, the grids of individual sections are located in the recesses of the housing, and the nets, recesses and exhaust openings have a common central axis of symmetry. The grids located on the side of the exhaust ports have steeper cells and are made of heat-resistant metal, while the more distant grids have smaller cell sizes and are made of metal with a high thermal conductivity. Fig. I shows the structure of the arcing chamber of the switching off apparatus, a longitudinal section, with the grid of the left section of the flame arrester removed; figure 2 is the same, top view; Fig. 3 is a diagram of the operation of a flame arrester of an arc-suppressing chamber. The arcing chamber contains a case I, made of arc-resistant insulating material, in depressions 2 of which, above the external sections of the exhaust holes 3, there are separate sections of the flame arrester consisting of grids 4 made of an resistant metal and having larger cells, and galvanically connected to them grids 5, having a smaller cell size and made of metal with high thermal conductivity. The flame arrester sections are isolated from each other and connected to the voltage divider 6. In this case, the separator 6 is connected between a horn 7 insulated from current-carrying parts,. located at the contact 8, and the horn 9, galvanically connected to the contact g. 10. The arcing chamber operates as follows. . When the electric arc is extinguished inside the housing I, an overpressure occurs and the highly heated ionized gases remaining after the arc extinction are ejected from the housing 1 through the openings 3 (as conventionally shown by arrows in FIG. 3) and pass sequentially through grids 4 and 5 of the flame arrester sections. Due to the residual conductivity of gases, between the horns 7 and 9, a voltage is maintained, which is simultaneously applied to the volume of gas inside the housing 1 and to the divider 6, which is located outside. If we choose the values of the divider elements, for example, resistors, so that the electric potential applied to grids 4 and 5 and being different for each section of the flame arrester, is negative with respect to the area of ionized gases that comes into contact with the grids of this section the following. When ionized gases are released into the electric field of the negatively charged grids 4 and 5, the positively charged ions are attracted to the surface of the grid, forming a spatial charge that screens the grid. The electrons (carrying a negative charge) are dropped from the grid, collide with the incoming ions and are neutralized. In addition, there is an intense heat exchange of high-heated gases with a developed cold surface of metal grids 4 and 5. As a result of a significant decrease in the temperature of the gases, there occurs a bulk recombination of electrons and ions into neutral atoms and molecules. All this leads to the fact that gas passes through the flame arrester sections, which already has high electrical resistance and is not capable of causing external arc closures.

В аппаратах переменного тока, а также в тех случа х, когда нежелательно соблюдение пол рности при подключении аппарата к цепи посто нного тока, делитель 6 напр жени должен быть выполнен симметричным относитель-25 но точек подключени , например, к ро гам 7 и 9. Выполнение пламегасител секциони рованным в виде отдельно расположенных у каждого выхлопного отверсти металлических сеток, изолированных от сеток соседних секций, позвол ет не только подать на них различный потенциал и, следовательно, создать оптимальные услови деионизации, но и устранить возможность возникновени дуговых замыканий на сетку, част наблюдаемых в пламегасителе, где все отверсти дл выхлопа газов из камеры перекрыты единой металлической сеткой. Металлические сетки отдёльнь х сек ций пламегасител в зависимости от требуемой секции деионизации газов и допустимых размеров ионизированной зоны выхлопа могут быть выполнены одинарными, сдвоенными (как -показано на фиг.1,2 и 3), строенными и т.д. Однако при этом следует иметь в виду, что дл снижени газодинамического сопротивлени сеток и повышени их теплостойкости первые на пути истечени газов сетки целесообразно выполн ть с более крупной чейкой и из проволоки, изготовленной из жаростойкой стали (например марки 12x18 Н 10 т). Последующие сетки могут имет меньшие размеры чейки и выполненыIn AC devices, as well as in cases when polarity is undesirable when the device is connected to a DC circuit, voltage divider 6 must be made symmetrical relative to 25 points of connection, for example, to rods 7 and 9. The execution of the flame arrester is partitioned in the form of metal grids separately located at each exhaust hole, isolated from the grids of the adjacent sections, allows not only to apply for them a different potential and, therefore, to create optimal conditions for deionization, and eliminate the possibility of arcing on the grid, partly observed in the flame arrester, where all the exhaust holes from the chamber are blocked by a single metal grid. Depending on the required deionization section of gases and allowable sizes of the ionized exhaust zone, metal grids of separate x sections of the flame arrester can be made single, double (as shown in Figs 1.2 and 3), built, etc. However, it should be borne in mind that in order to reduce the gas-dynamic resistance of the grids and increase their heat resistance, it is advisable to run the first in the path of gas exhaustion with a larger cell and from wire made of heat-resistant steel (for example, 12x18 N 10 t). Subsequent grids may have smaller cell sizes and are made.

из металлической проволоки, материал которой обладает большой теплопроводностью (например из латуни).from metal wire, the material of which has a high thermal conductivity (for example, from brass).

Размещение сеток отдельных секций в углублени х 2 корпуса 1 и на таком рассто нии от наружного среза выхлопных отверстий, которое достаточно дл растекани струи ионизированногр газа вдоль всей поверхности ближайшейPlacing the grids of individual sections in the recesses 2 of the housing 1 and at such a distance from the external cut of the exhaust holes, which is enough to spread the jet of ionized gas along the entire surface of the nearest

к отверстию сетки, а также таким образом , чтобы центры симметрии сеток и углублений находились на продолжении продольных осей соответствующих выхлопных отверстий секций пламегасител , позвол ет более равномерно распределить термические нагрузки на сетки , лучше использовать их охлаждающие поверхности.to the grid opening, and also in such a way that the centers of symmetry of the grids and recesses are located on the continuation of the longitudinal axes of the respective exhaust holes of the flame arrester sections, allows for more uniform distribution of thermal loads on the grids, it is better to use their cooling surfaces.

Дл каждого конкретного исполнени For each specific performance

дугогасительной камеры экспериментально могут быть установлены оптимальные размеры чеек сетки рассто ние между сетками в секции, а также величины отрицательных потенциалов, подаваемых на них, которые обеспечивают наиболее полнуй деионизацию. Изол ци хот бы одного из размещенных внутри корпуса камеры дополнительных электродов, к которым может быть подключен делитель напр жени , например одного из дугогасительных рогов, необходима дл того, чтобы исключить передачу напр жени к потребителю через делитель после размыкани контактов аппарата и завершени : процесса деионизации газов в камере. Описанна дугогасительна камера может примен тьс в коммутационных контактных аппаратах управлени (например в контакторах), а также в аппаратах распределител и запщты (например в выключател х) в тех случа х, когда больший коммутационные нагрузки камеры требуют выполнени выхлопных отверстий в ее корпусе и когда по услови м эксплуатации аппарата необходимо резко снизить ионизированную зону выхлопа. При таком конструктивном исполнении камеры понижение атмосферного давлени {например при размещении аппарата в высокогорном районе) мало вли ет на границы ионизированной зоны выхлопа. ормула изобретени 1. Дугогасительна камера, содераща корпус с отверсти ми дл вы7 хлопа ионизированных газов, контакты , дугогасительные рога, один из которых изолирован от токоведущих частей, и сетчатый пламегаситель, отличающа с тем, что, с целью интенсификации процесса деионизации высоконагретых газов, обоазовавшихс при гашении дуги, и умен шени ионизированной зоны выхлопа при минимальных размерах пламегасител , она снабжена делителем напр жени на резисторах, пламегаситель выполнен в виде отдельных изолированных друг от друга секций из одно или нескольких гальванически соединенных металлических сеток, при это секции расположены кажда над своим выхлопным отверстием, делитель напр жени включен между дугогаситель ными рогами, а кажда из точек соединени резисторов упом нутого делител подсоединена к каждой секции пламегасител , причем потенциал каж дой секции, вл етс отличным от потенциалов соседних секций и отрицаlpt/г . 18 тельным дл той области обладающих остаточной Проводимостью ионизированных газов, котора соприкасаетс с сетками данной секции. 2,Камера по п.I, о т л и ч а ю щ а с тем, что в корпусе выполнены углублени , сетки отдельных секций расположены в углублени х корпуса, а сетки, углублени и выхлопные отверсти имеют общую центральную ось симметрии. 3.Камера поп.1,отличающ а с тем, что сетки, расположенные со стороны выхлопных отверстий, имеют более крупные чейки и выполнены из жаростойкого материала, а более удаленные сетки имеют меньшие размеры чеек и выполнены из металла с большой теплопроводностью. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2026965, кл. Н 01 Н 73/00, 1969. 2.Патент США № 3997746, кл. Н 01 Н 9/30, 1976.In an arcing chamber, experimentally, optimal mesh sizes of the grid cells, the distance between the grids in the section, as well as the magnitudes of the negative potentials applied to them, which ensure the fullest deionization, can be established. Isolation of at least one of the additional electrodes placed inside the camera body, to which a voltage divider can be connected, for example, one of the arcing horns, is necessary in order to prevent voltage transfer to the consumer through the divider after opening the device’s contacts and completing: deionization process gases in the chamber. The described arc-suppressing chamber can be used in switching contact control devices (for example, in contactors), as well as in distributor and control devices (for example, in switches) in cases where more switching loads of the chamber require the completion of its outlet openings in its case and when the operating conditions of the apparatus, it is necessary to drastically reduce the ionized exhaust zone. With such a design of the chamber, a decrease in atmospheric pressure (for example, when the apparatus is located in a high mountain region) has little effect on the boundaries of the ionized exhaust zone. Formula of the invention 1. Arc-suppressing chamber, containing a case with openings for you to clap ionized gases, contacts, arcing horns, one of which is insulated from current-carrying parts, and a network flame arrester, characterized in that, in order to intensify the process of deionization of high-heated gases that formed when extinguishing the arc, and reducing the ionized exhaust zone with the minimum size of the flame arrester, it is equipped with a voltage divider on the resistors, the flame arrester is made as separate isolated from each other hectares of sections of one or more galvanically connected metal grids, each section being located above its exhaust port, a voltage divider connected between arcing horns, and each of the connection points of resistors of the mentioned divider are connected to each section of the flame arrester, and the potential of each section , Is different from the potentials of the adjacent sections and neg lpt / g. It is suitable for the region with residual Conductivity ionized gases that come into contact with the grids of this section. 2, The chamber according to Claim I., so that in the body there are recesses, the grids of individual sections are located in the recesses of the body, and the nets, recesses and exhaust holes have a common central axis of symmetry. 3. Camera pop.1, characterized by the fact that the grids located on the side of the exhaust holes have larger cells and are made of heat-resistant material, while the more distant grids have smaller cell sizes and are made of metal with a high thermal conductivity. Sources of information taken into account in the examination 1.Patent of France No. 2026965, cl. H 01 H 73/00, 1969. 2. US Patent No. 3997746, cl. H 01 H 9/30, 1976.

/ // /

2 /2 /

Ф1/г.2F1 / g.2

6 3 .6 3.

фуг.fug.

//

дd

Claims

Clap ionized gas contacts, the arcing horns, one of which is insulated from the conductive parts, and a mesh arrester, characterized in that from ₅ to intensify deionization process highly heated gases oboazovavshihsya with arc quenching and decrease ionized exhaust zone with minimum dimensions plamegasi- device, it is equipped with a voltage divider on the resistors, the arrester is made in the form of separate sections isolated from one another from one or more galvanically connected metal networks k, wherein the sections are each located above their exhaust outlet, the voltage divider is connected between the arcing horns, and each of the connection points of the resistors of the said divider is connected to each section of the arrester, and the potential of each section is different from the potentials of neighboring sections and the negative . 25 that is in contact with the networks of this section.

2. A chamber according to π.I, characterized in that the housing has recesses, the grids of individual sections are located in the recesses of the housing, and the grids, recesses, and exhaust openings have a common central axis of symmetry.

3. Camera pop 1, characterized in that the grids located on the side of the exhaust openings have larger cells and are made of heat-resistant material, and the more distant grids have smaller cell sizes and are made of metal with high thermal conductivity.