RU2290711C1

RU2290711C1 - High-voltage arc-control chamber

Info

Publication number: RU2290711C1
Application number: RU2005114548/09A
Authority: RU
Inventors: Виктор Петрович Мельников (RU); Виктор Петрович Мельников; В чеслав Валентинович Горобцов (RU); Вячеслав Валентинович Горобцов
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-12-27
Also published as: RU2005114548A

Abstract

FIELD: electrical engineering; single-slit arc-control chambers of pneumatic and electromagnetic contactors.

SUBSTANCE: proposed high-voltage arc-control chamber has coupled insulating walls forming slit with transverse insulating partitions, arc-control devices, outlet slot, arcing horns mounted between walls, magnetic poles enclosing slot area with insulating partitions, and perforated plate inserted in slot at chamber outlet. Each of coupled walls is molded of two separately disposed arc-suppressing materials having different electrical and arc-control parameters, respectively, in vicinity of arc pre-elongation and in vicinity of arc control.

EFFECT: enhanced electric strength and reliability of arc-control chamber under different operating conditions.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным однощелевым дугогасительным камерам пневматических и электромагнитных контакторов, имеющих повышенную отключающую способность.The invention relates to electrical engineering, in particular to high-voltage single-slot arcing chambers of pneumatic and electromagnetic contactors having an increased breaking capacity.

Известна дугогасительная камера с узкой щелью, стенки которой выполнены из проводящего материала так, чтобы удельное электрическое сопротивление материала стенок находилось в пределах от 20 Ом·см до 1000 Ом·см (Авторское свидетельство НРБ, №20242, кл. H 01 H 9/30).Known arc chamber with a narrow gap, the walls of which are made of conductive material so that the electrical resistivity of the material of the walls is in the range from 20 Ohm · cm to 1000 Ohm · cm (Copyright certificate NRB, No. 20242, class H 01 H 9/30 )

Недостатком известной конструкции дугогасительной камеры, имеющий стенки из материала с удельным электрическим сопротивлением, находящегося в пределах от 20 Ом·см до 1000 Ом·см, применяющегося для аппаратов низкого напряжения, является невозможность применения этой камеры для аппаратов высокого напряжения из-за низкого электрического сопротивления материалов, так как при повышении напряжения резко увеличиваются токи проводимости (утечки), разогрев камеры, который может быть причиной замедленного гашения дуги или даже появлению затяжной устойчивой дуги, а также выброс газов в направлении противоположном предусмотренному.A disadvantage of the known design of the arcing chamber, having walls of a material with a specific electrical resistance ranging from 20 Ohm · cm to 1000 Ohm · cm, used for low-voltage apparatuses, is the inability to use this chamber for high-voltage apparatuses due to low electrical resistance materials, since with increasing voltage, the conduction currents (leakage) sharply increase, heating the chamber, which can cause delayed arc quenching or even the appearance of protracted stable arc minutes, as well as the emission gas in the opposite direction provided.

Наиболее близким к заявленному объекту техническим решением является высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, образующие щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства с плавной зигзагообразной щелью на выходе, дугогасительные рога, магнитные полюса, охватывающие камеру с внешней стороны (Авторское свидетельство СССР №1081691, кл. H 01 H 33/02. 1984).The technical solution closest to the claimed object is a high-voltage arcing chamber containing paired insulating walls forming a gap with transverse insulating partitions, arcing devices with a smooth zigzag gap at the exit, arcing horns, magnetic poles enclosing the chamber from the outside (USSR Author's Certificate No. 1081691 , CL H 01 H 33/02. 1984).

Недостатком известной конструкции высоковольтной дугогасительной камеры является снижение по стенкам камеры между верхним и нижним рогами электрического сопротивления изоляции материала и увеличение тока проводимости по этому материалу при повышении напряжения, снижение общей электрической прочности изоляции камеры с истечением малого времени с учетом насыщения стенок влагой.A disadvantage of the known design of a high-voltage arcing chamber is a decrease in the chamber’s walls between the upper and lower horns of the electrical insulation resistance of the material and an increase in the conductivity current of this material with increasing voltage, a decrease in the overall electrical strength of the chamber’s insulation with a short time taking into account the saturation of the walls with moisture.

Задачей изобретения является увеличение электрического сопротивления изоляции камеры, уменьшение тока проводимости по стенкам камеры при повышенном и номинальном напряжении 3000...4000 В между верхним и нижним рогами в районе предварительного растяжения дуги и повышение надежности дугогасительной камеры в различных режимах работы.The objective of the invention is to increase the electrical resistance of the insulation of the chamber, reducing the conductivity current along the walls of the chamber at an increased and rated voltage of 3000 ... 4000 V between the upper and lower horns in the area of the preliminary extension of the arc and increasing the reliability of the arcing chamber in various operating modes.

Поставленная задача решается тем, что высоковольтная дугогасительная камера, содержащая спаренные изоляционные стенки, которые образуют щель с поперечными изоляционными перегородками, дугогасительные устройства, паз на выходе, дугогасительные рога, установленные между стенками, магнитные полюса, охватывающие с внешней стороны площадь щели с изоляционными перегородками, перфорированную пластину, вставленную в паз на выходе лабиринта, имеет отличие, каждая стенка отпрессованна из двух отдельно расположенных дугогасительных материалов с различными электрическими и дугогасительными параметрами соответственно в районе предварительного растяжения дуги и в районе дугогашения. А именно: в районе предварительного растяжения дуги, полюсов и рогов стенки выполнены на основе стекловолокна, например, ПКO1-2-12, а остальная часть, в районе гашения дуги и дугогасительных устройств, выполнена из более дугостойкого материала на основе асбеста, например, ПКO1-3-11К.The problem is solved in that the high-voltage arcing chamber containing paired insulating walls that form a gap with transverse insulating walls, arcing devices, an exit groove, arcing horns installed between the walls, magnetic poles, covering the area of the gap with insulating partitions from the outside, the perforated plate inserted into the groove at the exit of the maze has a difference, each wall is pressed from two separately located extinguishing materials in various electrical arcing and parameters, respectively, in the prior arc stretching region and in the extinguishing area. Namely: in the area of preliminary stretching of the arc, poles and horns, the walls are made of fiberglass, for example, PKO1-2-12, and the rest, in the area of arc extinction and arcing devices, is made of a more arc-resistant material based on asbestos, for example, PKO1 -3-11K.

Новые признаки предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры - выполнение каждой спаренной изоляционной стенки из двух отдельно расположенных совместно отпрессованных материалов в районе предварительного растягивания дуги, рогов и полюсов, с повышенной электрической и механической прочностью и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств из материала с повышенной стабильной дугостойкостью и выполнение каждой спаренной изоляционной стенки, в районе предварительного растягивания дуги, рогов и полюсов, из материала на основе стекловолокна, например, ПКO1-2-12 и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств, из материала на основе асбеста, например, ПКO1-3-11К позволяют увеличить в районе предварительного растяжения дуги, между дугогасительными рогами по материалу электрическое сопротивление изоляции с 150 МОм до 3000 МОм, уменьшить токи проводимости (утечки) за счет его высокой электрической прочности и низкой степени влагопоглощения. Повысить надежность работы дугогасительной камеры как под потенциалом рогов при разомкнутых контактах, замкнутых контактах, так и в момент коммутации камеры и улучшить ее показатели надежности без изменения формы и габаритов спаренных стенок.New features of the proposed high-voltage arcing chamber - the implementation of each paired insulating wall of two separately located jointly pressed materials in the area of preliminary stretching of the arc, horns and poles, with increased electrical and mechanical strength and in the area of arc extinction, arcing devices made of a material with increased stable arc resistance and the execution of each paired insulating wall, in the area of preliminary stretching of the arc, horns and poles, from the material on the bases e fiberglass, for example, PKO1-2-12 and in the area of arc extinction, arc extinguishing devices, made of asbestos-based material, for example, PKO1-3-11K, can increase the electrical insulation resistance in the area of preliminary arc stretching, between arc arcing horns, from 150 MΩ to 3000 MΩ, to reduce conduction currents (leakage) due to its high dielectric strength and low moisture absorption. To increase the reliability of the arcing chamber both under the potential of the horns with open contacts, closed contacts, and at the time of switching the camera, and to improve its reliability indicators without changing the shape and dimensions of the paired walls.

На фиг.1 изображена высоковольтная дугогасительная камера с показом части внутренней поверхности одной изоляционной стенки, выполненной из двух различных материалов, и линия границы расположения материалов.Figure 1 shows a high voltage arcing chamber showing part of the inner surface of one insulating wall made of two different materials, and the line of the boundary of the location of the materials.

На фиг.2 изображено сечение А-А высоковольтной дугогасительной камеры, показывающее щели, образованные прямоугольными выступами перед плавной зигзагообразной щелью.Figure 2 shows a section AA of a high-voltage arcing chamber, showing slots formed by rectangular protrusions in front of a smooth zigzag slit.

На фиг.3 изображено сечение Б-Б высоковольтной дугогасительной камеры по прямоугольным выступам, показывающее ступенчатость прямоугольной щели.Figure 3 shows a section bB of the high-voltage arcing chamber along rectangular protrusions, showing the steppedness of the rectangular slit.

На фиг.4 изображена вторая сторона высоковольтной дугогасительной камеры с показом части внутренней поверхности второй изоляционной стенки, выполненной из двух различных материалов, и линия границы расположения материалов.Figure 4 shows the second side of the high-voltage arcing chamber with showing part of the inner surface of the second insulating wall made of two different materials, and the line of the boundary of the location of the materials.

На фиг.5 изображено сечение В-В высоковольтной дугогасительной камеры, показывающее щели, образованные прямоугольными выступами перед плавной зигзагообразной щелью второй изоляционной стенки.Figure 5 shows a cross-section BB of a high-voltage arcing chamber, showing slots formed by rectangular protrusions in front of a smooth zigzag slit of the second insulating wall.

Предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера содержит спаренные изоляционные стенки 1, 2 образующие широкую щель ô1 с поперечными изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17. Крайние перегородки 3, 5 и 15, 16 выполнены с изгибом относительно своей оси во внешнюю сторону. Камера имеет дугогасительные устройства с прямоугольными выступами 6, 7, 8, 9 со щелью ô и плавной зигзагообразной щелью ô2. Изоляционные стенки 1, 2 отпрессованы из двух различных материалов. Каждая спаренная изоляционная стенка 1, 2 выполнена из двух отдельно расположенных отпрессованных материалов в районе предварительного растягивания дуги, расположения рогов и полюсов на основе стекловолокна с повышенной электрической и механической прочностью, например, ПКO1-2-12 (материал I) и в районе гашения дуги, дугогасительных устройств из материала на основе асбеста, с повышенной стабильной дугостойкостью, например, ПКO1-3-11К (материал II). Линия границы расположения материалов выполнена ориентировочно с учетом формы полюсов 12, 13 и удобства раскладки материалов и может проходить вдали от полюсов 12, 13. Дугогасительные рога 10, 11 установлены между спаренными стенками 1, 2 и магнитными полюсами 12, 13, охватывающие камеру с внешней стороны и накрывающие примерно половину площади щели ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17 с двух сторон. Перфорированная пластина 14 вставлена в паз на выходе камеры.The proposed high-voltage arcing chamber contains paired insulating walls 1, 2 forming a wide gap ô1 with transverse insulating walls 3, 4, 5 and 15, 16, 17. The extreme partitions 3, 5 and 15, 16 are made with a bend relative to their axis to the outside. The chamber has arcing devices with rectangular protrusions 6, 7, 8, 9 with a slit ô and a smooth zigzag slit ô2. Insulation walls 1, 2 are pressed from two different materials. Each paired insulating wall 1, 2 is made of two separately pressed molded materials in the area of preliminary arc stretching, the location of horns and poles based on fiberglass with increased electrical and mechanical strength, for example, PKO1-2-12 (material I) and in the area of arc extinction , arcing devices made of asbestos-based material, with increased stable arc resistance, for example, PKO1-3-11K (material II). The boundary line of the location of the materials is made tentatively taking into account the shape of the poles 12, 13 and the convenience of the layout of materials and can extend far from the poles 12, 13. The arcing horns 10, 11 are installed between the paired walls 1, 2 and the magnetic poles 12, 13, covering the camera with an external sides and covering about half the area of the slit ô1 with insulating partitions 3, 4, 5 and 15, 16, 17 on both sides. A perforated plate 14 is inserted into the groove at the outlet of the chamber.

Полюса 12, 13, выполненные Т-образной формы, охватывают и накрывают площадь щели стенок с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17, в основном выполненную из стекловолокна.Poles 12, 13, made of a T-shape, cover and cover the area of the slit of the walls with insulating walls 3, 4, 5 and 15, 16, 17, mainly made of fiberglass.

Отличительная особенность предлагаемой высоковольтной дугогасительной камеры состоит в том, что каждая из спаренных изоляционных стенок 1, 2 выполнена из отдельно расположенных дугогасительных прессованных материалов, а именно в районе предварительного растягивания дуги, расположения рогов и полюсов на основе стекловолокна с повышенной электрической, механической прочностью, например, ПКO1-2-12 (материал I), а часть изоляционных стенок в зоне гашения дуги, в районе дугогасительных устройств выполнены из материала на основе асбеста, с повышенной стабильной дугостойкостью, например, ПКO1-3-11К (материал II).A distinctive feature of the proposed high-voltage arc extinguishing chamber is that each of the paired insulating walls 1, 2 is made of separately located extrusion extruded materials, namely in the area of preliminary stretching of the arc, the location of the horns and poles based on fiberglass with increased electrical, mechanical strength, for example , PKO1-2-12 (material I), and part of the insulating walls in the zone of arc extinction, in the area of arc extinguishing devices, are made of asbestos-based material, with increased stable arc resistance, for example, PKO1-3-11K (material II).

Технологически оба материала совместимы и имеют близкие параметры по прессованию. Линия границы раздела материалов не снижает механическую прочность стенок 1, 2 камеры.Technologically, both materials are compatible and have similar pressing parameters. The boundary line of the materials does not reduce the mechanical strength of the walls 1, 2 of the chamber.

Работает предлагаемая высоковольтная дугогасительная камера следующим образом. При разомкнутых контактах под потенциалом камера имеет между рогами 10, 11 по стенкам камеры 1, 2 повышенное электрическое сопротивление изоляции и, хотя не нарушается полностью гальваническая связь между рогами 10, 11 через стенки 1, 2, ток проводимости мал и камера не нагревается этими токами за счет его высокой электрической прочности и низкого влагопоглощения. При замыкании контактов ток проходит через контакты, при этом стенки 1, 2 камеры, в районе рогов 10, 11, нагреваются за счет теплопроводности рогов 10, 11 и не опасны для материала.The proposed high-voltage arcing chamber operates as follows. With open contacts under the potential, the chamber between the horns 10, 11 along the walls of the chamber 1, 2 has an increased electrical insulation resistance and, although the galvanic connection between the horns 10, 11 through walls 1, 2 is not completely broken, the conductivity current is small and the chamber does not heat up with these currents due to its high electrical strength and low moisture absorption. When the contacts are closed, the current passes through the contacts, while the walls 1, 2 of the chamber, in the region of the horns 10, 11, are heated due to the thermal conductivity of the horns 10, 11 and are not dangerous for the material.

При размыкании контактов аппарата возникшая электрическая дуга под действием электромагнитного поля дугогашения, полюсов 12, 13 и собственных электродинамических сил, удлиняясь, сходит с контактов на дугогасительные рога 10, 11, входит в высоковольтную дугогасительную камеру, свободно заходит в широкую щель ô1 с изоляционными перегородками 3, 4, 5 и 15, 16, 17, образованную дугогасительными спаренными стенками 1, 2. Дуга, предварительно растянутая под действием магнитного поля дугогашения между полюсами 12, 13, без задержки подходит к дугогасительному устройству с прямоугольными выступами 6, 7, 8, 9, где материал стенок 1, 2 имеет стабильную дугостойкость. Дуга, предварительно удлиненная и охлажденная, под действием собственных электродинамических сил заходит в основное дугогасительное устройство с плавной зигзагообразной щелью ô2, где материал стенок 1, 2 также имеет стабильную дугостойкость, окончательно растягивается до критической длины, интенсивно охлаждается и гаснет внутри камеры. При этом ни дуга, ни ее пламя не выходит за пределы камеры, закрытой перфорированной пластиной 14.When the contacts of the apparatus are opened, the arcing electric arc under the influence of the electromagnetic field of the suppression, poles 12, 13 and its own electrodynamic forces, elongating, comes off the contacts on the arcing horns 10, 11, enters the high-voltage arcing chamber, freely enters the wide gap ô1 with insulating partitions 3 , 4, 5 and 15, 16, 17, formed by the quenching twin walls 1, 2. The arc, previously stretched by the magnetic field of the quenching between the poles 12, 13, without delay approaches the quenching the device with rectangular protrusions 6, 7, 8, 9, where the material of the walls 1, 2 has a stable arc resistance. The arc, previously elongated and cooled, under the influence of its own electrodynamic forces, enters the main arcing device with a smooth zigzag slot ô2, where the material of walls 1, 2 also has stable arc resistance, finally stretches to a critical length, is intensively cooled and extinguished inside the chamber. In this case, neither the arc nor its flame extends beyond the chamber closed by a perforated plate 14.

Предложенная конструкция камеры позволяет в районе предварительного растяжения дуги, между рогами 10, 11 и полюсами 12, 13, при разомкнутых контактах, обеспечить по материалу (материал I) дополнительное повышенное электрическое сопротивление изоляции, малый ток проводимости по сравнению с частью камеры, в районе гашения, дугогасительных устройств, где стенки 1, 2 выполнены из стабильного дугостойкого материала (материал II). Применение различных двух материалов по электрическому сопротивлению (материал I) и по дугостоикости (материал II) позволило иметь более надежную высоковольтную дугогасительную камеру в эксплуатации. Так как в районе предварительного растяжения дуги, между рогами и полюсами, когда дуга имеет наибольшую скорость, необходим материал с повышенным сопротивлением изоляции за счет его высокой электрической прочности и низкой степени влагопоглощения, где дуга не успевает прожигать стенки 1, 2 камеры, оставлять металлизированные дорожки, провоцировать по ним повторные зажигания. В районе дугогашения, дугогасительных устройств, где скорость движения дуги снижена и горит дуга, необходим стабильный дугостойкий материал (материал II). Дуга, огибая среднюю перегородку 4, 17, не останавливается в начале средней изоляционной перегородки 4, 17, продолжает движение от контактов по рогам и в районе полюсов 12, 13 и не успевает прожигать стенки 1, 2 камеры, оставлять металлизированные дорожки, провоцировать по ним повторные зажигания, перебрасывается к дугогасительным устройствам, выйдя из зоны действия внешнего электромагнитного поля дугогашения, где удлиняется электродинамическими силами и силами, создаваемыми генерируемыми газами в узкой щели, и полностью гасится внутри камеры.The proposed design of the chamber allows, in the area of preliminary extension of the arc, between the horns 10, 11 and the poles 12, 13, with open contacts, to provide for the material (material I) an additional increased electrical insulation resistance, low conductivity current compared to the part of the chamber, in the quenching region , arcing devices, where the walls 1, 2 are made of a stable arc-resistant material (material II). The use of two different materials in terms of electrical resistance (material I) and arc resistance (material II) made it possible to have a more reliable high-voltage arcing chamber in operation. Since in the area of preliminary arc stretching, between the horns and poles, when the arc has the highest speed, material with increased insulation resistance due to its high dielectric strength and low moisture absorption, where the arc does not have time to burn through walls 1, 2 of the chamber, leave metallic tracks provoke repeated ignitions on them. In the area of arc suppression, arc extinguishing devices, where the speed of the arc is reduced and the arc burns, a stable arc-resistant material (material II) is required. The arc, bending around the middle partition 4, 17, does not stop at the beginning of the middle insulating partition 4, 17, continues to move from the contacts along the horns and around the poles 12, 13 and does not have time to burn through walls 1, 2 of the chamber, leave metallized paths, provoke them repeated ignitions, is transferred to the arcing devices, leaving the zone of action of the external electromagnetic field of the suppression, where it is extended by the electrodynamic forces and the forces generated by the generated gases in the narrow gap, and completely extinguished inside the chamber.

Claims

1. A high-voltage arcing chamber containing paired insulating walls forming an entrance slit in the pre-stretching zone of the arc, arcing devices in the arc quenching zone, the upper and lower horns, two magnetic poles enclosing the insulating walls from the outside, and a perforated insulating plate inserted into a groove at the exit of the chamber, characterized in that each of the paired walls is pressed as a single unit of separately located various arcing materials, having in the region of Stretching of the arc, horns and poles stable increased mechanical and electrical strength and a low degree of moisture absorption and in the zone of extinction of the arc, arc extinguishing devices - increased stable arc resistance.

2. The high-voltage arcing chamber according to claim 1, characterized in that in the area of preliminary arc stretching, the location of the horns and poles, each of the paired insulating walls is made of pressed material based on fiberglass, for example, PKO1-2-12, and in the zone of arc extinction , extinguishing devices made of asbestos-based material, for example, PKO1-3-11K.