Конструкция и принцип действия вакуумных выключателей (ВВ) на основе вакуумных дугогасительных камер (ВДК) достаточно подробно описаны в литературе [1–7], но вопросы среза тока и возникновения импульсных перенапряжений недостаточно освещены, т. к. зависят не только от конструкции, но и от схемно-режимных особенностей коммутации асинхронных двигателей (АД) с малыми индуктивными токами.
Цель настоящей статьи состоит в анализе процесса отключения переменного тока сетевой частоты и вызванного при его подходе к нулю среза тока, приводящего к возникновению импульсных перенапряжений. Эти перенапряжения опасны для изоляции электрооборудования и особенно электрических машин с пониженной изоляцией. В литературе [1–5] исследуются перенапряжения в цепи собственных нужд электростанций, [6–8] приводят данные по коммутации малых токов, [9–16] посвящены описанию методик, ГОСТов и стандартов применительно к электрическим машинам и ограничителям перенапряжений. Токи среза и перенапряжения при коммутации малых индуктивных токов при коммутации АД рассмотрены в [17–21].
Вакуумные выключатели (ВВ) нашли широкое применение в электроэнергетике и транспорте. Основой ВВ является ВДК, первоначально разработанные в ВЭИ на классы напряжения 10, 20 и 35 кВ, и которые в настоящее время выпускаются десятком предприятий в нашей стране. Наиболее продвинутой отечественной конструкцией является ВВ производства TEL (Таврида Электрик), отличающаяся оригинальным приводом с магнитной защелкой.
На рис. 1 представлен разрез конструкции ВДК производства TEL и дуга тока между контактами. Корпус ВДК образован двумя керамическими изоляторами 2 и 6, между которыми устанавливается медный экран 4, припаиваемый к изоляторам. Конструктивной особенностью ВДК является чашеобразная форма керамических изоляторов и сварной сильфон 7, которые позволили снизить массогабаритные размеры конструкции. Сильфон припаивается к изолятору 6 и выводу 8, позволяя перемещаться подвижному контакту 5 с сохранением герметичности камеры. К торцевым частям неподвижного контакта 3 и подвижного контакта 5 припаяны пластины из металлокерамики, которые обеспечивают высокую износостойкость контактов. Выводы 1 и 8 соединены с выводами ВВ.