Вакуумный выключатель - выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги.
Вакуумные выключатели предназначены для коммутаций (операций включения-отключения)  электрического тока - номинального и токов короткого замыкания (КЗ) в электроустановках.

История создания
История их развития говорит об исключительной сложности создания таких аппаратов. Идея коммутации тока в вакууме появилась ещё в XIX в., но первые серьезные исследования в этой области были предприняты лишь в 1923-1926 гг. Соренсоном и Менденхоллом из Калифорнийского технологического университета (США), создавшими ВВ (вакуумный выключатель), способный коммутировать токи до 1000 А при напряжениях до 40 кВ. Патентные права на использование разработок калифорнийских ученых приобрела General Electric (GE), но создать ВДК (вакуумная дугогасительная камера) с надежной контактной системой и получить аппараты, не требующие контроля вакуума и постоянного ремонта, не удавалось. Причиной этого были несовершенные на тот момент технологии по изготовлению ВВ. Лишь с 1960 г. GE был начат серийный выпуск ВДК   для промышленных выключателей, и первым коммерческим продуктом на их основе стал вакуумный реклоузер (столбовой выключатель) на 15 кВ с номинальным рабочим током 600 А и током отключения 12 кА. Рыночный успех вакуумных продуктов GE подстегнул других производителей коммутационной техники к созданию ВВ. В СССР работа над ВВ велась под руководством профессора В.Л. Грановского в ВЭИ им. В.И. Ленина. Там были разработаны первые отечественные ВДК, которые в 1959-1962 гг. в составе выключателей поступили в эксплуатацию. Значимым событием стало открытие в Минусинске завода вакуумных аппаратов. В 1981 г. здесь были выпущены первые серийные ВВ типа ВВТЭ-10-10 и ВВТП-10-10. Но наиболее активно вакуумная коммутационная техника в России развивается с 1990 г. С этого момента над созданием ВВ начала работать Таврида Электрик и ряд других отечественных производителей ("Контакт", "ЭЛВЕСТ"). Сначала объем выпускаемых ВВ был почти незаметен на фоне масляных выключателей. Но к 2006 г. ситуация кардинально изменилась и доля ВВ на российском рынке выключателей достигла 90%. Путь к таким позициям был непрост, и важную роль в популяризации новой техники сыграла компания Таврида Электрик.
В настоящее время в мире налажен промышленный выпуск высоконадежных быстродействующих вакуумных выключателей, способных отключать большие токи в электрических сетях среднего (6, 10, 35 кВ) и высокого напряжения (до 50 кВ включительно). На рынке стоимость ВВ варьируется от 2500 до 25000$.
При массовом производстве стоимость вакуумных выключателей всего на 5-15% больше стоимости маломасляных и меньше стоимости электромагнитных. Большая экономия при эксплуатации делает эти выключатели высокоэффективными, что обуславливает их все более широкое распространение (в Японии 50% всех выключателей вакуумные).
Ведущие производители вакуумных выключателей сегодня это: Промышленная группа Таврида Электрик (ПГТЭ), компания General Electric, Нижнетуринский электроаппаратный завод ("НТЭАЗ-Электрик").

Принцип действия
Поскольку разрежённый газ обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается.
В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке коммутируемый ток инициирует возникновение электрического разряда - вакуумной дуги, существование которой поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7-10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. В то же время на разведенных контактах восстанавливается приложенное к ним напряжение ( иллюстрация выключателя  взята с ru.wikipedia.org).

Конструктивные особенности
Как уже ранее говорилось вакуумные выключатели - это коммутационные аппараты нового поколения, в основе принципа действия которых лежит гашение возникающей при размыкании контактов электрической дуги в глубоком вакууме, а фиксация контактов вакуумных дугогасительных камер (ВДК) в замкнутом положении осуществляется за счет остаточной индукции приводных электромагнитов ("магнитная защелка").В настоящее время ВВ также устанавливаются на тележках КРУ, что очень упрощает их ремонт.

Включение выключателя
Исходное разомкнутое состояние контактов 1,3 вакуумного выключателя  вакуумной дугогасительной камеры выключателя обеспечивается за счет воздействия на подвижный контакт 3 отключающий пружины 7 через тяговый изолятор 5. При подаче сигнала "ВКЛ" блок управления выключателя формирует импульс напряжения положительной полярности, который прикладывается к катушкам 9 электромагнитов. При в зазоре магнитной системы появляется электромагнитная сила притяжения, по мере своего возрастания преодолевающая усилие пружин отключения 7 и поджатия 6, в результате чего под действием разницы указанных сил якорь электромагнита 11 вместе с тяговым изолятором 5 и подвижным контактом 3 вакуумной камеры 2 начинает движение в направлении неподвижного контакта 1, сжимая при этом пружину отключения 7.
После замыкания основных контактов якорь электромагнита продолжает двигаться вверх, дополнительно сжимая пружину поджатия 6. Движение якоря продолжается до тех пор, пока рабочий зазор в магнитной системе электромагнита не станет равным нулю. Далее кольцевой магнит 10 продолжает запасать магнитную энергию, необходимую для удержания выключателя во включенном положении, а катушка 9 начинает обесточиваться, после чего привод оказывается подготовленным к операции отключения. Таким образом, выключатель становится на магнитную защелку, т.е. энергия управления для удержания контактов 1 и 3 в замкнутом положении не потребляется.
В процессе включения выключателя пластина 13, входящая в прорезь вала 14, поворачивает этот вал, перемещая установленный на нем постоянный магнит 15 и обеспечивая срабатывание герконов 16, коммутирующих внешние вспомогательные цепи.

Отключение выключателя
При подаче сигнала "ОТКЛ" блок управления формирует импульс тока, который имеет противоположное направление по отношению к току включения и меньшее амплитудное значение. Магнит 10 при этом размагничивается, привод снимается с защелки, и под действием энергии, накопленной в пружинах отключения 7 и поджатия 6 якорь 11 перемещается вниз, в процессе движения ударяя по тяговому изолятору 5, связанному с подвижным контактом 3. Контакты 1 и 3 размыкаются, и выключатель отключает нагрузку.

Достоинства вакуумных выключателей
1. Высокая износостойкость при коммутации номинальных токов и токов КЗ.
2. Снижение эксплуатационных затрат, простота эксплуатации.
3. Быстрое восстановление электрической прочности.
4. Полная взрыво- и пожаробезопасность.
5. Повышенная устойчивость к ударным и вибрационным нагрузкам.
6. Произвольное рабочее положение вакуумной дугогасительной камеры (ВДК) в конструкции выключателя.
7. Широкий диапазон температур окружающей среды, в котором может работать ВДК (от -70° до + 200° С).
8. Безшумность, чистота, удобство обслуживания, обусловленные малым выделением энергии в дуге и отсутствием внешних эффектов при отключении токов КЗ.
9. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
10. Высокое быстродействие, применение для работы в любых циклах АПВ.
11. Сравнительно малые массы и габариты, небольшие динамические нагрузки на конструкцию при работе из-за относительно малой мощности привода.
12. Легкая замена ВДК.
13. Отсутствие необходимости в замене и пополнении дугогасящей среды и масляного.

Недостатки вакуумных выключателей
1. Трудности при создании и изготовлении, связанные с созданием
контактных материалов, сложностью вакуумного производства,
склонностью материалов контактов к сварке в условиях вакуума.
2. Большие вложения, необходимые для осуществления технологии
производства, и поэтому большая стоимость.
3. Возможные коммутационные перенапряжения при отключении малых индуктивных токов.



Используемые источники
1. ru.wikipedia.org.
2. forca.ru.
3. ttplus.ru.
4. tavrida.ru.