Блок низької, середньої або високої напруги

Реферат: Винахід належить до блока низької, середньої або високої напруги, який має принаймні один короткозамикальний пристрій, у якому рухомий контакт може змикатися з нерухомим контактом. Для запобігання поломці за умов номінальної напруги, у винаході пропонується розташовувати на шляху переміщення рухомого контакту (50) принаймні дві відокремлені вакуумні камери (60, 100). UA 100437 C2 (12) UA 100437 C2 UA 100437 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід відноситься до блоку низької, середньої або високої напруги, який має принаймні один короткозамикальний пристрій, у якому рухомий контакт може змикатися з нерухомим контактом. Блоки, подібні до цього, використовуються як система захисту від електричної дуги, як це описано в документі ЕР 1535295 В1. Вже вказаний у цьому рівні техніки пристрій є переривником дуги, який працює у вакуумі. Спеціальний варіант виконання пристрою цього рівня техніки надає вакуумний переривник дуги, який має вакуумну камеру і сусідню камеру високого тиску. Перший провідник розташований у вакуумній камері, а другий провідник, який є частиною камери високого тиску, розташований зовні вакуумної камери. Два провідника електрично з'єднуються по системі "штепсель-рознімач". Штепсельна система включає електропровідний наконечник. Наконечник встановлений з можливістю ковзання в камері високого тиску. Наконечник має внутрішню частину, яка перебуває у вакуумі, і зовнішню частину для з'єднання всередині контактної ділянки. Коли тиск в камері високого тиску швидко збільшується пристроєм для генерування газу (наприклад, мікрогенератором газу), то штепсельна система рухається у друге положення, де наконечник входить в контакт з другим провідником і виходить за межі камери високого тиску для контактування з першим провідником. Для одержання доступу до першого провідника, наконечник пробиває герметизуючий елемент, який міцно прикріплений до вакуумної камери - тут мембрана вакуумного пристрою. Іншими словами, присутня тільки одна вакуумна камера і одна камера високого тиску. В останній, газ одержується займанням піротехнічного заряду і рухає поршень або щось подібне до цього. Недолік цієї конструкції полягає в тому, що розташовані поруч одна з іншою камера високого тиску і вакуумна камера відокремлені тільки мембраною так, що, під час переміщення рухомого контакту, вакуум буде усуватися вздовж напрямку переміщення. Для одержання надійної діелектричної поведінки пристрою, завдяки мембрані намагаються підвищити діелектричну міцність шляхом створення принаймні двох окремих вакуумних зон. Це веде до того, що існує система з двома зазорами (або багатьма зазорами) з добре відомою поведінкою. Таким чином, задачею винаходу є запобігання появі поламки, що перешкоджає появі дуги під час роботи. Вказана задача винаходу вирішується ознаками пункту 1 формули винаходу. Подальші варіанти виконання винаходу описуються в залежних пунктах формули винаходу. Вказана задача також вирішується для декількох застосувань згідно з пп. 2-12 формули винаходу. Основними ознаками винаходу є те, що на шляху переміщення рухомого контакту розташовані принаймні дві відокремлені вакуумні камери. Завдяки цій ознаці, принаймні дві вакуумні камери розташовані на шляху переміщення рухомого контакту так, що буде з'являтися надлишковий вакуум, який в будь-якому випадку гарантовано перешкоджає поламці під час експлуатації при номінальній напрузі. При послідовному розміщенні принаймні двох окремих вакуумних камер, вакуум продовжуватиме виконувати свої функції навіть в момент активації генератора газу. В подальшому варіанті виконання, вакуумні камери відокремлюються роздільним елементом, за допомогою якого рухомий контакт буде переміщатися під час короткого замикання. Окрім того, зазначається, що роздільний елемент є мембраною, яка може виготовлятися з металу, скла, кераміки або пластику. Ця мембрана є непроникною і не має отвору за виключенням наперед виконаної лінії або точки ослаблення, яка є частиною подальшого варіанта виконання. Фізично, вона в дійсності відділяє кожну вакуумну камеру одна від іншої так, що існує надлишок вакууму вздовж шляху переміщення рухомого контакту. Завдяки цьому з технічної точки гарантується те, що під час терміну експлуатації пристрою не станеться поламки за умов номінальної напруги. В подальшому варіанті виконання, вакуумні камери розташовані послідовно на шляху переміщення рухомого контакту для витримування високої напруги. Альтернативною або інколи додатковою ознакою могло б бути те, що вакуумні камери розташовані паралельно вздовж шляху переміщення рухомого контакту для забезпечення великого допустимого навантаження по струму. Ця ознака може реалізовуватися у додаткових двох альтернативах. Першою є розміщення двох паралельних контактних пар в одній вакуумній камері і другою альтернативою є розміщення двох паралельних вакуумних камер в такій конструкції. В обох випадках для використання високого струму в усьому пристрої може забезпечуватися високе допустиме навантаження по струму. 1 UA 100437 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Подальшим варіантом виконання є поділ усієї конструкції на три камери, які розташовані послідовно. Перша верхня камера містить поршень з штоком, які одночасно рухають рухомий контакт. Поршень має оточуюче ущільнення з намотаної металевої фольги, яка також забезпечує контакт між частиною металічної стінки верхньої камери, яка електрично з'єднана із зовнішнім контактом. Таким чином, поршень буде переміщатися дією на нього рушійного заряду, який генерує газ з високим тиском для переміщення цього рухомого контакту. Верхня сторона циліндра, у якому переміщається блок "поршень-контакт" не знаходиться під тиском, оскільки вона загерметизована оточуючим ущільненням поршня від верхньої порожнини циліндра, яка знаходиться під тиском після активації пристрою для одержання газу-рушія. Потім шток рухається донизу і пробиває мембрану по наперед виконаній лінії ослаблення спершу у першій вакуумній камері, а потім у другій, яка, врешті решт, дуже близько розташована до контрдеталі, тобто нерухомого контакту. У кожному положенні на траєкторії руху вакуум буде підтримуватися на ділянці в напрямі руху контактів. Застосування такого пристрою є бажаним у розподільній апаратурі. Подальшим переважним застосуванням є система електричного з'єднання, така як короткозамикальний пристрій у з'єднувальному елементі або кабельному з'єднувальному елементі, або з'єднувальній системі. Перевага забезпечується компактною конструкцією, у якій може реалізовуватися цей винахід. Подальший варіант виконання відрізняється тим, що контакти (штепсельна вилка та ввід) розташовані у вакуумі в пристрої. Окрім того, використовуючи більше ніж дві мембрани, кожна з мембран може виготовлятися з різного матеріалу. Подальший варіант виконання винаходу відрізняється тим, що одна або більша кількість вакуумних камер можуть сполучатися завдяки отвору в мембрані. Якщо існує вставлена перфорована роздільна мембрана, то це призводить до того ж результату. Окрім того, може бути бажаним встановлювати два або більшу кількість короткозамикальних пристроїв в блоці, з'єднаних паралельно для забезпечення високого струму короткого замикання. Подальший варіант виконання відрізняється тим, що блок має два або більшу кількість короткозамикальних пристроїв, які можуть з'єднуватися послідовно для забезпечення високої напруги. У випадку двох або більшої кількості короткозамикальних пристроїв, з'єднаних послідовно, перший заземлений короткозамикальний пристрій буде активуватися струмовим імпульсом, а наступний короткозамикальний пристрій буде активуватися вздовж шляху переміщення рухомого контакту механічною дією другого мікрогенератора газу. Подальше переважне застосування блоку як короткозамикального пристрою передбачене у трансформаторах. Варіант виконання винаходу зображений на кресленні. Креслення зображає поздовжній переріз вакуумної камери у варіанті виконання винаходу. Всередині металічного циліндра 40 розташований поршень 30 із згорнутою металічною фольгою 20, яка реалізує електричний контакт між рухомим поршнем 30 та циліндром 40, а також ущільнення між поршнем та внутрішньою стінкою циліндра. Об ділянку циліндра 40 на поршні буде ударяти газ-рушій генератора 10 із зарядом. Фольга 20 буде виконувати подвійну функцію. Перша полягає у герметизації камери високого тиску циліндра 40 над поршнем 30 від першої вакуумної камери 60 при русі поршня 30. Поршень безпосередньо з'єднаний з конічним рухомим контактом 50. Якщо рушійний заряд буде активуватися, то поршень буде рухатися крізь першу мембрану 40а, у якій виконана перша наперед визначена лінія ослаблення. При подальшому русі конічний контакт 50 буде пробивати мембрану 70, у якій виконана додаткова наперед визначена ділянка ослаблення, яка розташована в її центрі. Ця мембрана 70 відділяє одна від іншої дві вакуумні камери 60 і 100 до руйнування неї. При подальшому русі, конічний контакт буде входити у доповнювальний по формі конічний отвір нерухомого контакту і досягати закритого короткозамикального контакту. Нерухомий контакт зовні з'єднаний з електричним контактом. Рухомий контакт 50 досягає свого протилежного електричного контакту по намотаній ущільнювальній фользі 20 в металічному поршні 30 і по ній - металічного циліндра, який зовні з'єднаний з іншим електричним контактом. Таким чином, у кожному положенні вздовж шляху переміщення рухомого контакту здійснюється відокремлення "камери високого тиску", у якій буде активуватися газовий заряд, і при подальшому русі також першої і другої (або більше ніж двох) вакуумної камери. Це є визначальною конструктивною відмінністю по відношенню до рівня техніки. 2 UA 100437 C2 І одержувана функціональна відмінність призводить до розкритих переваг. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1. Блок низької, середньої або високої напруги, який має принаймні один короткозамикальний пристрій, який містить принаймні дві вакуумні камери, відокремлені одна від іншої мембраною, при цьому одна з них містить рухомий контакт, а інша містить нерухомий контакт, і при цьому рухомий контакт виконаний з можливістю змикання з нерухомим контактом, який відрізняється тим, що принаймні дві відокремлені вакуумні камери (60, 100) розташовані на шляху переміщення рухомого контакту (50). 2. Блок за п. 1, який відрізняється тим, що вакуумні камери (60, 100) відокремлені роздільним елементом (70), крізь який здатен проходити рухомий контакт (50). 3. Блок за п. 2, який відрізняється тим, що роздільний елемент (70) є мембраною. 4. Блок за п. 3, який відрізняється тим, що мембрана (70) виготовлена з металу, скла, кераміки або пластику. 5. Блок за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що мембрана (70) має наперед визначену лінію або ділянку ослаблення (С). 6. Блок за одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що вакуумні камери короткозамикального пристрою розташовані послідовно на шляху переміщення рухомого контакту (50) для забезпечення високої напруги. 7. Блок за одним із пп. 1-5, який відрізняється тим, що вакуумні камери (60, 100) короткозамикального пристрою розташовані паралельно між собою відносно шляху переміщення рухомого контакту (50) для забезпечення високого допустимого навантаження по струму. 8. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить три камери, розташовані послідовно. 9. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рухомий контакт виконаний з можливістю переміщення за допомогою рушійного заряду або генератора газу. 10. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю застосування у розподільній апаратурі. 11. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю застосування в системі електричного з'єднання. 12. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю застосування у трансформаторі або біля трансформатора як короткозамикальний пристрій. 13. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що рухомий контакт і нерухомий контакт розташовані у короткозамикальному пристрої у вакуумі. 14. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що використано більше ніж дві мембрани і при цьому кожна з мембран може бути виготовлена з різних матеріалів. 15. Блок за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні дві вакуумні камери короткозамикального пристрою виконані з можливістю сполучення між собою крізь отвір в мембрані. 16. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що має принаймні два короткозамикальні пристрої, з'єднані паралельно для забезпечення високого струму короткого замикання. 17. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що принаймні два короткозамикальні пристрої з'єднані послідовно для забезпечення високої напруги. 18. Блок за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що у випадку принаймні двох короткозамикальних пристроїв, з'єднаних послідовно, перший заземлений короткозамикальний пристрій виконаний з можливістю активування струмовим імпульсом, а наступний короткозамикальний пристрій виконаний з можливістю активування за допомогою механічного активування другого мікрогенератора газу. 3 UA 100437 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4