UA69395U - Високовольтний триполюсний вакуумний вимикач - Google Patents

Description

Корисна модель належить до електротехніки, зокрема до високовольтних вимикачів навантаження із вакуумними дугогасильними камерами.

Відомі вакуумні вимикачі / Вимикачі високовольтні вакуумні триполюсні типів ВВТЗ-10-20,

ВвтТП-10-20. Промисловий каталог 02.05.08-68, Информзлектро, 1986/, в яких загальний вал приводу з'єднаний з рухомими контактами вакуумних камер через триполюсні шарнірно- важільні механізми і три ізолятори впливу на рухливі контакти вакуумних камер тягового типу.

Використання шарнірно-важільних механізмів призводить до значних енергетичних втрат при низькій надійності конструкції, зменшення довговічності триполюсного вакуумного вимикача.

Відомий високовольтний триполюсний вакуумний вимикач /патент ВО 2156006 7НО1Н 33/66,

НОТН 33/42/, що містить три вакуумні дугогасильні камери, елементи кріплення трьох полюсів, опорну ізоляцію, ізоляційні тяги, механізм керування рухомими контактами, що містить принаймні один електромагніт з рухомим осердям, призначений для керування рухомими контактами вакуумних дугогасильних камер. Вакуумні дугогасильні камери розташовані з утворенням в просторі трикутника, електромагніт розміщений усередині трикутника, утвореного вакуумними дугогасильними камерами, а його рухоме осердя оснащено трьома виступами, з'єднаними з ізоляційними тягами й розташованими в напрямку осі переміщення вакуумних дугогасильних камер.

Високовольтний триполюсний вимикач має досить просту конструкцію, але суттєві недоліки обмежують його застосування.

Наявність електромагніта призводить до інертності увімкнення і виключення за рахунок перехідних процесів у самому електромагніті. Наявність пружини біля одного із полюсів провокує неодночасність увімкнення і виключення всіх полюсів. Ці причини призводять до зайвих втрат енергії, обгоряння, зношення контактів, необхідності їх заміни. У випадку зварювання контактів однієї з вакуумних дугогасильних камер (що майже завжди відбувається при протіканні струмів короткого замикання) спроба вимкнення викличе перекіс і поломку механізму керування рухомими контактами.

Найбільш близьким за суттю є високовольтний триполюсний вакуумний вимикач /патент ОА

Мо 95761 НО1Н 33/66 (2006.01)/, що містить три вакуумні дугогасильні камери з розміщеними в них нерухомими і рухомими контактами, опорну ізоляцію, елементи кріплення трьох полюсів,

Зо механізм керування рухомими контактами, причому опорна ізоляція виконана у вигляді площини, до якої прикріплені полюси, вакуумні дугогасильні камери розташовані з утворенням своїми осями в просторі вертикальної площини, а механізм керування рухомими контактами містить послідовно і функціонально зв'язані регулювальний елемент, виконаний, з можливістю приєднання силового елемента, диск, що виконаний принаймні з однією виїмкою, дві спіральні пружини, кожна з яких притиснена до диска, підшипникову засувку, що має два фіксувальні підшипники.

Такий триполюсний вакуумний вимикач є малоенерговитратним і довговічним, бо його конструкція захищає його від перекосу і заклинювання механізму керування рухомими контактами, але не може бути використаним в конструкціях автоматичних і напівавтоматичних вимикачів, бо не відповідає критеріям швидкодії.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення триполюсного вакуумного вимикача для відповідності потребам автоматичних і напівавтоматичних вимикачів по забезпеченню швидкодії, зі збереженням їх малоенерговитратності і довговічності.

Поставлена задача вирішується тим, що високовольтний триполюсний вакуумний вимикач містить три вакуумні дугогасильні камери з розміщеними в них нерухомими і рухомими контактами, опорну ізоляцію, механізм керування рухомими контактами, причому механізм керування рухомими контактами містить послідовно і функціонально зв'язані регулювальний елемент, виконаний з можливістю повороту та приєднання до нього силового елемента, диск, що виконаний принаймні з однією виїмкою, дві спіральні пружини, кожна з яких притиснена до диска, жорстко приєднаний до диска ізолятор із закріпленими на ньому на однаковій відстані трьома однаковими штовхачами, кожний із яких має паз зі встановленим в ньому підшипником, посадженим на вісь, жорстко з'єднану через вузол притиснення до рухомого контакту відповідної вакуумної дугогасильної камери та підшипникову засувку, що має два фіксувальні підшипники.

Регулювальний елемент виконаний у вигляді осі-регулятора, обидві пружини виконані однаково оборотними. Механізм керування додатково містить другий диск, що виконаний з виїмкою та з опорною поличкою, корпус, виконаний із двох з'єднаних, паралельно встановлених на відстані на опорну площину, пластин, а в корпусі розміщені обидва диски, жорстко встановлені на вісь-регулятор, і підшипникова засувка.

Краще, коли підшипникова засувка додатково містить вісь засувки, встановлені на вісь засувки два утримувачі, в кожному з яких закріплений фіксувальний підшипник, кручену пружину, встановлену на вісь засувки між утримувачами, та прапорець, приєднаний до механічного перемикача, встановленого на зовнішній поверхні корпусу.

Краще, коли підшипникова засувка додатково містить соленоїд, встановлений біля утримувача, з'єднаний з зовнішнім електричним перемикачем електричним зв'язком.

Краще, коли одна із пластин корпусу, яка розташована біля ізолятора, виконана з розміщеним на її поверхні упором, що направлений всередину корпусу, а друга (зовнішня) додатково має отвір, співвісний осі-регулятору та більший неї за діаметром.

Краще, коли опорна поличка другого диска за довжиною приблизно дорівнює відстані між пластинами корпусу, розміщена перпендикулярно до диска і прикріплена серединою довжини до диска.

Краще, коли кожна спіральна пружина притиснена до окремого диска, обидві спіральні пружини однаково орієнтовані і обидві закріплені зовнішніми кінцями до опорної полички, причому внутрішній кінець пружини на диску, що з'єднаний з ізолятором, закріплений до цього диска, внутрішній кінець пружини на другому диску - до пластини корпусу.

Краще, коли опорна ізоляція виконана у вигляді площини, до якої прикріплені полюси, а вакуумні дугогасильні камери розташовані з утворенням своїми осями в просторі вертикальної площини.

Лінійне розташування вакуумних дугогасильних камер із закріпленням полюсів на площинній ізоляції сприяє вертикальному, без перекосів, переміщенню рухомих контактів і, в кінцевому результаті, довговічності вимикача.

Наявність у механізмі керування рухомими контактами послідовно і функціонально зв'язаних регулювального елемента, виконаного у вигляді осі-регулятора, з можливістю повороту та приєднання до неї силового елемента, двох дисків, двох спіральних пружини, підшипникової засувки забезпечує можливість програмування швидкості і режиму переміщення всіх рухомих елементів вимикача.

Габарити спіральних пружин, форму виїмок, конструкції елементів пружинних засувок підбирають за розрахунками і експериментально перевіряють кожну конструкцію. Завдяки

Зо цьому можна передавати без ривків і поломки достатньо великі зусилля, що дозволяє широко використовувати таку конструкцію, не обмежуючи габарити вимикачів.

Наявність корпусу захищає механізм від дії зовнішнього середовища, дозволяє використовувати його пластини для створення нерухомої опори при повороті пружин і таким чином акумулювати механічну енергію, а також обмежувати амплітуду переміщення дисків, що сприяє їх збереженню і довговічності. Вдале взаємне розташування дисків з притисненими до них пружинами сприяє оперативності роботи вимикача.

Використання для обмеження переміщення пружин упора та опорної полички сприяє синхронності і миттєвості переміщення дисків і поверненню їх у вихідне положення.

Так як кожна спіральна пружина притиснена до окремого диска, обидві спіральні пружини однаково орієнтовані і обидві закріплені зовнішніми кінцями до опорної полички, причому внутрішній кінець пружини на диску, що з'єднаний з ізолятором, закріплений до цього диска, внутрішній кінець пружини на другому диску - до зовнішньої пластини корпусу, то один із дисків виконує функцію ведучого, інший веденого. Спіральні пружини, окрім функції передачі повороту і накопичення енергії, виконують функції, пов'язані з функцією вмикання вимикача, спіральна пружина, приєднана до ведучого диска, є пружиною вимкнення, спіральна пружина, приєднана до веденого диска, є пружиною вмикання. Ведучий диск приймає енергію від силового елемента, а ведений передає її до ізолятора, що забезпечує, в разі потреби, миттєве відключення.

Жорстке приєднання до диска ізолятора з закріпленими на ньому штовхачами забезпечує передачу без втрат поворотного моменту від диска до ізолятора.

Закріплення на однаковій відстані трьох однакових штовхачів сприяє вертикальному, без перекосів, синхронному переміщенню рухомих контактів всередині вакуумних дугогасильних камер.

Наявність в кожному штовхачі паза, зі встановленим в ньому підшипником, дозволяє регулювати швидкість, режим та висоту підйому рухомих контактів всередині вакуумних дугогасильних камер. Форму паза можна задати аналітично або підібрати експериментально.

Використання підшипників котіння дозволяє мінімізувати втрати на тертя при передачі енергії всередині кожного полюса від штовхачів до рухомих контактів, сприяє довговічності вимикача.

Виконання підшипникової засувки з механічним та електричним перемикачем дозволяє використовувати вимикач в автоматичних та напівавтоматичних конструкціях.

Таким чином вдосконалення триполюсного вакуумного вимикача забезпечує створення довговічного, малоенерговитратного вимикача з високою швидкодією і широкою можливістю використання.

Корисну модель ілюструють креслення, що пояснюють конструкцію триполюсного вакуумного вимикача і його використання, але не обмежують обсяг його правового захисту.

Фіг. 1. Загальний вигляд високовольтного триполюсного вакуумного вимикача.

Фіг. 2. Вигляд полюса у вимкненому стані.

Фіг. 3. Механізм керування рухомими контактами в розрядженому стані.

Фіг. 4. Механізм керування рухомими контактами в зарядженому стані в режимі очікування.

Фіг. 5. Механізм керування рухомими контактами в зарядженому стані, вимикач увімкнений.

Фіг. 6. Механізм керування рухомими контактами в розрядженому стані, вимикач вимкнений.

Де: 1 - опорна ізоляція; 2 - полюс;

З - вакуумна дугогасильна камера; 4 - нерухомий контакт; 5 - рухомий контакт; б - механізм керування рухомими контактами; 7 - пластина корпусу; 8 - пластина корпусу (зовнішня); 9 - вісь-регулятор; 10 - ведучий диск; 11 - ведений диск; 12 - виїмка; 13 - спіральна пружина увімкнення; 14 - спіральна пружина вимкнення; 15 - ізолятор; 16 - штовхач; 17 - паз; 18 - підшипник; 19 - підшипникова засувка; 20 - фіксувальний підшипник; 21 - фіксувальний підшипник; 22 - вісь засувки; 23, 24 - утримувачі; 25 - кручена пружина; 26 - прапорець; 27 - механічний перемикач; 28 - соленоїд; 29 - упор;

ЗО - отвір; 31 - опорна поличка; 32 - гнучкий струмознімач.

Високовольтний триполюсний вакуумний вимикач містить (Фіг. 1-6) опорну ізоляцію 1 виконану у вигляді площини, до якої прикріплені три полюси 2. Три вакуумні дугогасильні камери З з розміщеними в них нерухомими 4 і рухомими 5 контактами розташовані з утворенням осями в просторі вертикальної площини.

Механізм керування рухомими контактами 6 розміщений у корпусі, що виконаний із двох з'єднаних, паралельно встановлених на відстані на опорну ізоляцію 1, пластини 7 та пластини 8, яка є зовнішньою відносно всього вимикача.

Механізм керування рухомими контактами 6 також містить розміщені в корпусі послідовно і функціонально зв'язані вісь-регулятор 9, два диски - ведучий 10 та ведений 11, що виконані принаймні з однією виїмкою 12, дві спіральні пружини - 13, що є пружиною увімкнення, та пружиною вимкнення 14, кожна з яких притиснена до відповідного диска 11 та 10.

До диска 11 жорстко приєднаний ізолятор 15 із закріпленими на ньому на однаковій відстані трьома однаковими штовхачами 16, кожний із яких має паз 17 зі встановленим в ньому підшипником 18, посадженим на вісь, жорстко з'єднану через вузол притиснення до рухомого бо контакту 5 відповідної вакуумної дугогасильної камери 3.

Підшипникова засувка 19 має два фіксувальні підшипники 20 та 21. Підшипникова засувка містить також вісь 22, встановлені на вісь засувки 22 два утримувачі 23, 24, в кожному з яких закріплено по фіксувальному підшипнику 20, 21 кручену пружину 25, встановлену на вісь засувки 22 між утримувачами 23, 24. Вісь закріплена на пластинах корпусу, а прапорець 26 приєднаний до механічного перемикача 27, встановленого зовні зовнішньої пластини корпусу.

Підшипникова засувка 19 також містить соленоїд 28, встановлений біля утримувача 24, з'єднаного з зовнішнім електричним перемикачем електричним зв'язком.

Пластина 7 корпусу, яка розташована біля ізолятора 15, виконана з розміщеним на її поверхні упором 29, що направлений всередину корпусу, а друга (зовнішня) 8 має додатковий отвір З0, співвісний осі-регулятору 9 та більший неї за діаметром.

Ведучий диск 10 виконаний з опорною поличкою 31.

Вимикач працює таким чином. Зовнішній силовий елемент у вигляді завідного ключа приєднують через отвір ЗО до осі-регулятора 9 і обертають вісь на 907 Разом з віссю 9 обертається ведучий диск 10, що таким чином передає оберт і, разом з ним, енергію пружинам 13 та 14. При цьому підшипник 20 розміщений у виїмці 12 диска 10 . Пружини 13 і 14 спираються на упор 29 і опорну поличку 31. Вимикач готовий до роботи і перебуває в режимі очікування вмикання (фіг. 4).

При механічному вмиканні вимикача (напівавтоматичний вимикач) повертають перемикач 27 і разом з ним проти годинникової стрілки прапорець 26 повертає в тому ж напрямку утримувач 23, пружина 13 розряджається. Підшипник 21, що вийшов із зачеплення, звільняє зафіксований ним до цього диск 11, який, під дією пружини 13, обертається, обертаючи диск 11. При цьому повертається разом проти годинникової стрілки і поворотний ізолятор 15.

У кожному із полюсів 2 обертання одного із штовхачів 16 викликає переміщення донизу котінням по пазу 17 підшипника 18, синхронне вертикальне переміщення донизу вузла притиснення і, пов'язаного з ним, рухомого контакту 5 вакуумних дугогасильних камер З (фіг. 2).

Рухомий контакт 5 з'єднується з нерухомим 4, гнучким струмознімачем 32 проходить струм.

Так відбувається одночасне миттєве увімкнення всіх полюсів 2 вимикача.

Для реалізації режиму вимкнення при використанні механічного перемикача 27 повертаємо його за стрілюою годинника. Прапорець 26 повертає в тому ж напрямку утримувач 24, який виймає підшипник із виїмки диска 10, вивільняючи диск. Під дією пружини 14 повертаються обидва диски 10, 11 і ізолятор 15. Далі дія передається штовхачам 16. У кожному із полюсів 2 при обертанні одного із штовхачів 16 виникає переміщення нагору котінням по пазу 17 підшипника 18, синхронне вертикальне переміщення догори вузла притиснення і, пов'язаного з ним, рухомого контакту 5 вакуумних дугогасильних камер З (фіг. 2). Рухомий контакт 5 відходить від нерухомого контакту 4. Гнучкий струмознімач 32 знеструмлюється. Таким чином відбувається одночасне миттєве вимкнення всіх полюсів 2 вимикача.

При використанні електричного вимикання (автоматичний вимикач) за електричним сигналом, що надійшов до соленоїда 28, спрацьовує утримувач 24. В подальшому підшипникова засувка спрацьовує аналогічно її роботі при механічному вмиканні.

Таким чином вдосконалення триполюсного вакуумного вимикача забезпечує створення малоенерговитратного вимикача, підвищення довговічності триполюсного вакуумного вимикача, високу швидкодію для відповідності потребам автоматичних і напівавтоматичних вимикачів, що значно розширює діапазони використання вимикачів, що заявляються.

Claims (7)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Високовольтний триполюсний вакуумний вимикач, що містить три вакуумні дугогасильні камери з розміщеними в них нерухомими і рухомими контактами, опорну ізоляцію, механізм керування рухомими контактами, причому механізм керування рухомими контактами містить послідовно і функціонально зв'язані регулювальний елемент, виконаний з можливістю повороту та приєднання до нього силового елемента, диск, що виконаний принаймні з однією виїмкою, дві спіральні пружини, кожна з яких притиснена до диска, жорстко приєднаний до диска ізолятор із закріпленими на ньому на однаковій відстані трьома однаковими штовхачами, кожний із яких має паз зі встановленим в ньому підшипником, посадженим на вісь, жорстко з'єднану через вузол притиснення до рухомого контакту відповідної вакуумної дугогасильної камери, підшипникову засувку, що має два фіксувальні підшипники, який відрізняється тим, що регулювальний елемент виконаний у вигляді осі-регулятора, обидві пружини виконані однаково оборотними, і додатково містить другий диск, який виконаний з виїмкою та з опорною поличкою, корпус, виконаний із двох з'єднаних, паралельно встановлених на відстані на опорну площину,

пластин, а в корпусі розміщені обидва диски , жорстко встановлені на вісь-регулятор, та підшипникова засувка.

2. Вакуумний вимикач за п. 1, який відрізняється тим, що підшипникова засувка додатково містить вісь засувки, встановлені на вісь засувки два утримувачі, в кожному з яких закріплений фіксувальний підшипник, і кручену пружину, встановлену на вісь засувки між утримувачами, та приєднаний до механічного перемикача, розміщеного зовні на зовнішній пластині корпусу, прапорець.

3. Вакуумний вимикач за п. 2, який відрізняється тим, що підшипникова засувка додатково містить соленоїд, встановлений біля утримувача, з'єднаний з зовнішнім електричним перемикачем електричним зв'язком.

4. Вакуумний вимикач за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що одна із пластин корпусу, яка розташована біля ізолятора, виконана з розміщеним на її поверхні упором, що направлений всередину корпусу, а друга (зовнішня) додатково має отвір, співвісний осі- регулятору та більший неї за діаметром.

5. Вакуумний вимикач за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що опорна поличка другого диска за довжиною приблизно дорівнює відстані між пластинами корпусу, розміщена перпендикулярно до диска і прикріплена серединою довжини до диска.

6. Вакуумний вимикач за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що кожна спіральна пружина притиснена до окремого диска, обидві спіральні пружини однаково орієнтовані і обидві закріплені зовнішніми кінцями до опорної полички, причому внутрішній кінець пружини на диску, що з'єднаний з ізолятором, закріплений до цього диска, внутрішній кінець пружини на другому диску - до пластини корпусу.

7. Вакуумний вимикач за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що опорна ізоляція виконана у вигляді площини, до якої прикріплені полюси, а вакуумні дугогасильні камери розташовані з утворенням своїми осями в просторі вертикальної площини. і І ї А кс: жан Б Х соті і т Ж вен с «А як іх сте Птн й дн В с с В ве КН ТР ен ! - / 4 щ І Шана» сою ЦО Те ке дя (В ОБУ сей нн прут во / пи КО - ЩЕ за лави і Кт ПИ анесю я СУчаеня І Ту Ше і, ян, г Х / г і х К І Же щі і х йно ї ЗЕ кв ЧО 4 х г. З. й шен й и хи ен

Фіг. 1