183976. lajstromszámú szabadalom • Vákuum-kamrás megszakító
1 183 976 2 készült 9 csó'rugó mind a villamosán vezető 8 rúdhoz, mint a 3B zárólemezhez illesztve van, és ezáltal megkönnyíti a mozgatható 6 összetett elektróda szétválását a rögzített 5 összetett elektródától a megszakító kikapcsolásakor. A 4 vákuum-kamrán belül még egy további közbenső 10 árnyékoló lemez is el van helyezve az 5 és 6 összetett elektródák és a 4 vákuum-kamra hengeralakú szigetelő belső fala közé. A 10 árnyékoló lemez segítségével meg tudjuk akadályozni, hogy az ív hatására az ív kioltásakor keletkező fémgőzök ne rakódjanak le a 4 vákuum-kamra 2 hengerének szigetelt anyagból kiképezett belső falára. Mivel a két 5 és 6 összetett elektróda hasonló felépítésű, részletesebben a 6 összetett elektródát mutatjuk be a 2. ábrán. A 6 összetett elektróda tartalmaz egy 11 tekercselektródát, amely 11 tekercs-elektróda a fémből készült 9 csőrugó és egy 12 főelektróda között helyezkedik el. A 11 tekercs-elektródának van egy középső 0 része, amely egyik oldalával a villamosán vezető 8 rúd egyik végéhez van csatlakoztatva. A 11 tekercs-elektródához 13 vezető karok tartoznak, amelyek sugárirányban nyúlnak ki a központi részből, és amelyek a kerületen elhelyezett 14 vezető elemig tartóan vannak kiképezve. Mindegyik kerületi 14 vezető elem szabad vége egy villamosán vezető 15 kapcsoló elem segítségével van a 12 csőelektródával összekapcsolva, és a vezető 15 kapcsoló elem és a szomszédos 13 vezetőkar között 16 rés van kiképezve. A vezető 15 kapcsoló elem egy, a 12 főelektródán levő vezető 17 kapcsoló elemhez kapcsolódik. A 3B ábrán látható, hogy egy 18 távtartó van elhelyezve a 11 tekercs-elektróda központi része és a 12 főelektróda hátsó felülete között abból a célból, hogy rövidzár esetén a zárlati áram ne folyhasson ezen központi rész és a 12 főelektróda között. Ennél az elektróda kialakításnál az I áram gyakorlatilag négy részre osztva, azaz 1/4 áram folyik a 13 vezető karok mindegyikében és a 14 vezető elemeken átfolyva a 15 és 17 kapcsoló elemeken keresztül az áram a 12 főelektródához folyik. A 12 főelektróda viszonylag kis villamos vezetőképességű anyagból van kialakítva. Ilyen anyag lehet például a Cu-Cr ötvözet, a Cu—Co ötvözet, a Cu—Fe ötvözet vagy a Cu-Ni ötvözet, amelyeknek villamos vezetőképessége 20-40 %-a a réz vezetőképességének azáltal, hogy redukáljuk az örvényáramokat. A 12 főelektróda részben el van vágva, mégpedig úgy, hogy négy 21 hornyot képeztünk ki benne, amelyek az örvényáramokat csökkentik. A 12 főelektródának a központi részén a 22 felületen a mágneses teret elnyomó 23 fojtó elem van elhelyezve úgy, hogy a 12 főelektródába be van ágyazva, és a másik elektróda irányában a 22 felületről kinyúlóan van elhelyezve, ahogy ez az 1., 2. és 3B ábrán látható. A mágneses tér elnyomására kiképezett 23 fojtó elem igen nagy villamos vezetőképességű anyagból van készítve, például tiszta rézből. A 23 fojtó elem a 12 főelektródával keményforrasztással vagy ezüstforrasztással van egyesítve. A mágneses teret elnyomó 23 fojtó elem működése a következő. Általában, ha I áram folyik, amely hirtelen lép fel a vezető 8 rúdon és a 11 tekercs-elektródán keresztül, akkor a kerületi 14 vezető elemekben 1/4 I áram hoz létre párhuzamos mágneses teret, amely párhuzamos mágneses térerő koncentrikusan helyezkedik el a 12 főelektróda központi részéhez képest, és ezáltal hoz létre párhuzamos mágneses téreloszlást, amely párhuzamos mágneses téreloszlás a 3a ábrán látható Xi függvény. Az Xj függvény legmagasabb értéke, azaz a legnagyobb mágneses térerő a központi részen van és a két kerület mértén haladva a sugárnak a függvényében fokozatosan csökken. A 3A ábra a mágneses térerőt mutatja az ordinátán, azaz B (mT/KA). A találmány szerinti vákuum-kamrás megszakítóban a 3A ábrán látható 100 ív, amely a két 12 főelektróda között kialakul, amikor a mozgatható 6 összetett elektródát különválasztjuk az álló összetett elektródától, a 23 fojtó elemet gyújtja először. Ezután a 11 tekercs-elektróda által gerjesztett párhuzamos mágneses tér átmegy a mágneses teret elnyomó fojtó elemen és abban örvényáramot hoz létre. Az örvényáramok következtében létrejövő mágneses tér a párhuzamos mágneses térrel ellenkező polaritású, így azt részben hatástalanítja. Ennek eredményeképpen a mágneses térerősség a 23 fojtó elemnél kisebb lesz, és a párhuzamos mágneses tér a 22 felületen azokon a helyeken lesz erősebb, amelyek a 23 fojtó elemtől kissé távolabb vannak, vagyis a párhuzamos mágneses térnek az eloszlása a 3A ábrán látható X2 függvény szerint fog változni. A 100 ív tehát a 23 fojtó elemnél kisebb erősségű lesz, és úgy tűnik, minthogyha a 22 felület elszívná a 23 fojtó elem irányából a 100 ívet. Mivel a 22 felület lényegesen nagyobb területű, és ezen a nagy obb területen oszlik meg a párhuzamos mágneses térerő, a 100 ívben levő plazmasűrűség lényegesen lecsökken, és ezáltal meg lehet előzni, hogy a 23 fojtó elemnél összeolvadjanak az elektródák. Ez a kialakítású elekmóda igen jó megszakítási tulajdonságokkal rendelkezik. A feltalálók által végzett kísérletek esetében, amikor egy 136 mm átmérőjű összetett elektródával végezték a kísérleteket 88 KA (65 KA) áramot lehetett 7,2 KV feszültség mellett megszakítani. A mágneses térerőt elnyomó 23 fojtó elem célszerűen nagy villamos vezetőképességű anyagokból van kialakítva, azért hogy a fázisszögkésést az örvényáram által keltett mágneses térerőhöz képest minél kisebbre kapjuk meg Abban az esetben, ha kis villamos vezetőképességű anyagot, vagy nagy villamos ellenállású anyagot használunk a mágneses tér elnyomására kiképezett 23 fojtó elemi anyagaként, akkor az örvényáramok következtében fellépő fáziskésés nagy lesz, aminek az lesz az eredménye, hogy az örvényáram következtében létrejövő mágneses térerő a párhuzamos mágneses tér fázisszögéhez képe st sokkal nagyobb lesz, és így a párhuzamos térerőt nem tudja megfelelő módon semlegesíteni. Ennek következménye az, hogy a 23 fojtó elemnél az ív hosszabb ideig áll fenn, ami adott esetben az elektródák összeolvadásához vezet. A 23 fojtó elemet már csak azért is célszerű nagy villamos vezetőképességű anyagból előállítani, mert az áram által fejlesztett hő sokkal gyorsabban disszipálódik. Előnyös a 23 fojtó elem anyagaként tiszta rezet, vagy oxigénmentes rezet vagy Pb-Cu ötvözetet alkalmazni. A 4a, 4b, és 4c ábrákon a találmány szerinti vákuumkamrás megszakító összetett elektródájának további előnyös kiviteli alakjai láthatók. A 4a ábrán bemutatott 12 főelektróda tartalmaz egy 24 érintkezőt, amely a mágneses tér elnyomására kiképezett 23 fojtó elemre van elhelyezve. Ennél a kiviteli alaknál nem feltétlenül szükséges, hogy a 23 fojtó elemnek az anyaga tiszta réz legyen, de célszerű olyan anyagból kialakítani, amelynek a villamos vezetőképessége megközelíti a tiszta réz villamos vezetőképességét. A 4b ábrán a 12 főelektródának egy további kiviteli 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
