SU938327A1 - Высоковольтный вакуумный переключатель - Google Patents

Description

(5) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ПЕРЕКШЧАТЁЛЬ

Изобретение относитс  к электриче ким переключател м с пол ризующим по сто нным магнитом, предназначено дл  коммутации высоковольтных электричес ких и радиотехнических цепей и может найти применение в мощной стационарной , передвижной и бортовой электротехнической и радиотехнической аппаратуре , одним из важнейших требований к которой  вл етс  малое потребление электрической энергии элементами на управление. Переключатель может быть использован дл  переключени  источников питани  и нагрузок, дл  переключени  антенных цепей, отводой катушки высокочастотного контура, конденсаторов высоковольтных цеоей в антенно-согласующих устройствах и т.д. Известен вакуумный переключатель, посто нные пол ризующие магниты которого закреплены непосредственно на высоковольтных выводах, а обмотка управлени  расположена на оболочке из стекла, т.е. пол ризующий магниТ ный поток в этом переключателе замыкаетс  через длинные воздушные промежутки 1. Однако наличие больших воздушных промежутков ведет к значительному магнитному сопротивлению и большим потокам рассеивани  энергии магнитного пол , что сильно уменьшает величину Энергии посто нного магнита по удержанию подвижного контакта в двух крайних положени х,а следователь: но,резко снижает устойчивость переключател  к воздействию механических нагрузок. Другим не менее существенным недостаткам данного переключател   вл етс  его низка  токопропускна  способность по току из-за малого сечени  и большой длины подвижного контакта . Кроме того, расположение посто нных магнитов на выводах, выполнение выводов из. ковара, а  кор ,  вл ющегос  рдновременно токопроводНИКОМ подвижного контакта, из магни том гкого металла (пермендюр) исклю чает возможность пропускани  через данный переключатель токов высокой частоты. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому переключателю  вл етс  конструкци  вакуумного реле на переключение, содержаща  укрепленные на вводах в вакуумной камере дв неподвижных контакта, расположенный между ними подвижный контакт стержн вого типа, укрепленный на гибкой ме ране и св занный через изол тор и поводок с сердечником, управл емым электромагнитной системой с пол ризующими посто нными магнитами Г2. Однако и это вакуумное реле на переключение имеет существенный недостаток , который состоит в том, что вследствие малого рабочего сечени  подвижного контакта на высокой частоте, особенно гибкой мембраны из-за скин-эффекта,в сравнении с сечением ввода, реле имеет малую токопропускную способность. Вследствие малого рабочего сечени  мембраны, особенно в месте ее спа  с подвижным контактом, возникает большое сопротивление высокочастотному току, что вызывает значительны потери энергии на нагрев мембраны. Значительный нагрев мембраны в мест ее спа  с подвижным контактом (до температур пор дка 250-350°С) в сов купности с механической на нее рузкой от атмосферного давлени  и циклического изгиба в момент переключени  подвижного контакта ведет к резкому снижению ее циклической износостойкости , а следовательно, снижению надежности данного реле. Нагрев мембраны до высоких температур значительно увеличивает ее газопроницаемость, что,в свою очередь , вызывает повышение скорости нат жени  газов внутрь оболочки и в дет к более быстрому достижению в ней критичного дл  работы реле дав лени . Следствием этого  вл етс  с жение долговечности и надежности работы вакуумного реле. Цель изобретени  - повышение сп собности по току, количества цикло переключений, долговечности и надежности работы. Указанна  цель достигаетс  тем, то подвижный контакт снабжен до74 полнительным упругим ленточным контактом П или Л-образной формы, боковые части которого расположены по обе стороны от подвижного контакта в образованном между подвижным и каждым из неподвижных контактов зазоре и закреплены нижними концами непосредственно на выводе подвижного контакта. Кроме того, дл  создани  нат га на неподвижные контакты дополнительный контакт выполнен с возможностью перемещени  его верхней части вдоль подвижного контакта при прогибе боковых частей после замыкани  цепи. Причем боковые части дополнительного контакта установлены относительно подвижного контакта с зазором, величина которого выбрана равной или превышающей величину прогиба боковых частей дополнительного контакта. Боковые части дополнительного контакта могут быть выполнены в виде пакета из упругих пластин малой толщины ,количество которых определ етс  величиной тока высокой частоты. Использование в данном переключателе дополнительного упругого ленточного контакта П-образной или Лобразной формы, боковые части которого расположены по обе стороны от подвижного контакта в образованном между подвижным и каждым из неподвижных контактов зазоре и закреплены нижними концами непосредственно на выводе подвижного контакта позвол ет повысить токопропускную способность и снизить температуру нагрева мембраны за счет прохождени  в этом случае большей части тока высокой частоты через дополнительный контакт , а не через мембрану. Снижение нагрева мембраны повышает ее циклическую прочность на изгиб и снижает газопроницаемость. Повышение циклической прочности мембраны увеличивает количество циклов переключени , а снижение ее газопроницаемости повышает долговечность и надежность работы переключател . Выполнение дополнительного контакта с возможностью перемещени  его верхней части вдоль подвижного контакта позвол ет снизить дребезг в момент замыкани  на неподвижные контакты и обеспечить необходимую величину прогиба его боковых частей при меньшем усилии, что имеет место при отсутствии возможности перемещени  верхней части подвижного контакта . Снижение усили , в свою оче редь, уменьшает потребление электроэнергии на управление, снижает габариты и массу электромагнитной системы и переключател  в целом. Установление боковых частей дополнительного контакта относительно подвижного контакта с зазором, равным или превышающим величину их про гиба дл  обеспечени  требуемого кон тактного нажати , повышает надежность контактировани  за счет возможности прогиба дополнительного упругого контакта. Выполнение дополнительного контакта в виде пакета из пластин мало толщины позвол ет повысить токопропускную способность и улучшить усло ви  охлаждени  подвижного контакта. На фиг.1 изобра : ен высоковольтный переключатель,общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1. Вакуумный переключатель состоит из вакуумной переключающей части и электромагнитной системы управлени  пол ризованного типа с вт жным сердечником . Вакуумна  переключающа  часть со стоит из трех одинаковых соосно рас положенных керамических цилиндров 1 2 и 3 Между керамическими цилиндра ми расположены медные тонкостенные выводы k и 5 неподвижных и вывод 6 подвижного контактов, вакуумноплотно припа нные к торцевым поверхност керамических цилиндров. Выводы непо вижных контактов и S выполнены за одно целое с неподвижными контактани 7 и 8 дл  уменьшени  сопротивлени  токопрохождению „ и тем самым снижени  нагрева. В зазоре между неподвижными контактами 7 и 8 расположен подвижный контакт 9, выполненный в форме круглого стержн  из молибдена или другого немагнитного высокопровод щего металла. Подвижный црнтакт 9 верхним концом входит в отверстие верхней части дополнительного упругого ленточного контакта 10 П-образной формы из молибдена или другого упругого высокопровод щего материала.Дополнитель ный контакт 10 может быть выполнен также Л-образной формы без ухудшени  при этом условий дл  токопрохождени  и без увеличени  индуктивности замкнутых контактов. Нижним концом подвижный контакт 9 вакуумноплотно спа н с мембранной 11 из молибдена или другого немагнитного высокопровод щего металла. К выступающей из мембраны 11 части подвижного контакта 9 механически прочно прикреплен изол ционный стержень 12 из керамики, служащий дл  изол ции подвижного KOHTaKta 9 от электромагнитной системы управлени . Дополнительный подвижный контакт 10 нижними концами боковых частей жестко прикреплен (с помощью пайки сварки и др.) непосредственно к выводу 6 подвижного контакта.. К нижнему торцу керамического цилиндра 3 механически прочно прикреплено переходное кольцо 13, служащее дл  скреплени  вакуумной переключающей части с электромагнитной системой управлени . К торцу вывода k вакуумноплотно припа на шайба 4 из немагнитного металла , пайка которой дл  снижени  термических напр жений в зоне спа  производитс  с применением компенсационного кольца 15 из молибдена или ковара. Дл  сохранени  и поддержани  в объеме переключател  рабочего давлени  в течение заданного срока службь служит газопоглотитель 16, закрепленный через никелевую пластину 17 на выводе подвижного контакта 6. Электромагнитна  система управлени  заключёна в корпус 18 и включает в себ  корпус электромагнита 19 из магнитом гкого металла, в верхней части основани  которого выполнен выступ , служащий местом опоры поводка 20 из упругого металла. Поводок 20 закреплен на выступе корпуса электромагнита 19с возможностью вращени , Крепление выполнено с помощью пружиннной накладки 21, жестко прикрепленной к корпусу электромагнита 19. Поводок 20 соединен подвижно с накладкой 22,скрепленной жестко со стержнем 23 из немагнитного металла , который, в свою очередь, жестко закреплен в сердечнике 24 из магнитом гкого металла. Снизу ход сердечника 23 ограничен основанием 25 из магнитом гкого металла. Дл  обеспечени  перемещени  сердечника 23 в осевом направлении он помещен в направл ющую втулку 26 из немагнитного металла, например из латуни. На внешней поверхности втулки 2б строго посередине и диаметрально противоположно закреплены два посто нных магнита 27 и 28, выполненных в виде секторов и имеющих радиальное направление силовых линий магнитного пол  (с радиальным намагничиванием). По обе стороны от посто нных магнитов 27 и 28 расположены обмотки управлени  29 и 30, намотанные на каркасы 31 и 32. Система обмоток и посто нные магниты закрыты охранным цилиндром 33 из изол ционного материала . Распайка провода обмоток выполнена на выводы З изол тора 35. При сочленении вакуумной переключающей части с электромагнитной системой управлени  изол ционный стержень 12 входит в кольцевое отверстие Поводка 20 с гарантированным зазором, обеспечивающим подвижность соединени  с минимальным люфтом. Затем переходное кольцо 13 и корпус 18 жестко скрепл ют между собой, например ,с помо1чью сварки.

Предлагаемый переключатель имеет дистанционное импульсное.управление, т.е. он потребл ет энергию на управление только в момент переключени . Переключатель работает следующим образом.

В исходном состо нии подвижный контакт 9 и дополнительный контакт 1 замкнуты на один (любойj из неподвижных контактов, например на верх;Ний неподвижный контакт 8.В этом случа ток высокой частоты проходит с вывода на неподвижный контакт 8 и далее на дополнительный контакт 10 и на подвижный контакт 9. При этом больша  часть тока идет через боковые части дополнительного контакта 10 на вывод 6, а меньша  его часть 6 идет на вывод через подвижный контакт 9 и ембрану 11.

Дл  этого случа  магнитный поток посто нных магнитов замкнут по следующему пути: посто нные магниты 27 и 28,о часть сердечника 2,прилегающа  к основанию 25,основание 25, цилиндрическа  часть корпуса электромагнита 19 и далее посто нные магниты 27 и 28.

Дл  переключени  подвижного контакта 9 и дополнительного контакта 10 на неподвижный контакт 7 на нижнюю обмотку управлени  29 подаетс  импульс напр жени  с пол рностью, создающей в обмотке управлени  магнитный поток, противоположно направленный магнитному потоку посто нног

магнита в данной ветви. При достижении . в магнитной цепиданной ветви равенства пол ризующего и управл ющего магнитных потоков за счет магнитного потока второй ветви и мгновенного перераспределени  основного ма1- нитного потока на вторую ветвь сердечник 2k перебрасываетс  во второе устойчивое состо ние - к основанию корпуса электромагнита 19. При этом поступательное движение сердечника 2 за счет подвижных св зей поводка 20 переходит во вращательное движение поводка 20 и св занного с ним подвижного контакта 9, который перебрасываетс  на неподвижный контакт 7. Кинематическа  схема подбираетс  таким образом, чтобы замыкание контактов происходило несколько раньше, чем сердечник 2 достигнет основани  корпуса электромагнита 18. При дальнейшем движении сердечника 2k до упора на основание корпуса электромагнита 19 за счет прогиба боковой части дополнительного контакта 10 и поводка 20 и упругих свойств их материала создаетс  нужное контактное нажатие . Дл  возвращени  подвижного контакта 9 к верхнему неподвижному контакту 8 напр жение питани  соответствующей пол рности и величины подаетс  на обмотку 30.

Использование в вакуумном переключателе дополнительного контакта повышает токопропускную способность, снижает дребезг контактов и повышает надежность контактировани , снижает нагнев мембраны и ее газопроницаемость , повышает циклическую прочность мембраны, уменьшает потребление электроэнергии и снижает потери энергии высокой частоты на нагрев.

В совокупности это позвол ет повысить величину пропускаемого тока, количество циклов переключений, долговечность и надежность работы.

Claims (1)

1. Высоковольтный вакуумный переключатель , содержащий два неподвижных контакта, укрепленных на ввдах вакуумной камеры, расположенный между ними подвижный контакт стержневого типа, укрепленный на гибкой мембране и.св занный через изол тор и поводок с сердечником, управл емым электромагнитной сие