SU1123066A1 - Токоограничивающее устройство (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Токоограничивающее устройство , содержащее управл емый рабъчий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимс  под действием электродинамических сил и элементов управлени , отличающеес   тем, что, с целью сокращени  габаритных размеров, упрощени  конструкции и повышени  надежности, замкнутьй сосуд снабжен мембраной, элементы управлени  выполнены в виде двух электродов,, один из которых аксиальный, а. другой выполнен так, что охватьюает вьшеупом нутый замкнутый сосуд,,причем мембрана расположена параллельно аксиальному электроду. /

Description

2.Токоограничивающее устройство, содержащее управл емый рабочий элемент , вьшолнекный в виде замкнутого сосуда заполненнЬго .жидким металлом перемещающимс  под действием электродинамических сил и элементов управ-, лени , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью сокращени  габаритных размеров, упрощени  конструкции

и повышени  надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управлени  выполнены в ввде трех электродов, один из которых аксиальныйцЗ два других вьтолнены тйк,что охвйтьшают замкнутый сосуд и установлены на аксиальном электроде, который расположен на оси симметрии замкнутого сосуда и герметично раздел ет его на две чдсти а мембраны расположены по обе стороны аксиального электрода

3.Токоограничивающее устройство, содержащее управл емый рабочий элемент , Бьтолненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимс  под действием электродинамических сил и элементов управлени , отличающеес  тем, что, с целью уменьЕ ен.и  габаритных размеров, упрощени  конструкции и повышени  надежности, замкнутый сосуд содер мт две мембраны, элементы управлени  вьшолнены в виде- четырех электродов, два из которых аксиаль-, ные, а два других выполнены таким

:образом, что охватывают замкнутый сосуд и установлены на одном из аксиальных электродов, аксиальные электроды расположены на оси симметрии замкнутого сосуда так, что между ними имеетс  перемычка из жидкого металла., а мембраны расположены

j по обе ст-оровы аксиальных элек- тродов.

Изобретение относитс  к электротекнике и предназначена дл  использовани  в качестве токоограничивающегЬ устройства в коммутационных электрических аппаратах, примен ю щихс  в электротехнической промыпшенности .

Известны тркоограничивающие устройства , содержащие полость, заполненйую токопровод щей подвижной средой, образованную токоподвод щими элег тродами и керамической изол ционной втулкой, упрочненной металлическими кольцами, -образующими корпус причем один Из :электродов содержит элемент ограничивающий давление гшазмь, образующейс  из токопровод щей среды  ри срабатывании устройства |l .

. Недостатками таких устройств  вл етс  то, то они  вл ютс  устройствами теплового действи , а поэтому обладают большой тепловой инерцией и должны иметь прочный изол ционный корпус, расчитанный на большое давление, что сильно сказываетс  на габаритных размерах устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  токоограничивающее устройство, содержащее , управл емый рабочий элемент выполненный в виде замкнутого сосуда заполненного жидким металлом, перемьжаюЩимс  под действием электродинамических сил с элементами управлени  f 2 .

Недостатками извеетногЬ устройства  вл ютс  больщие габаритные размеры , сложность конструкции, низка  надежность вследствие наличи  большого количества последовательно соединенных элементов, наличие отдельного узла управлени .

Целью изобретени   вл етс  сокращение габаритных.размеров, упрощение конструкции, повьппение надежности . ,,. . ,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что по первому варианту в токо-. огранвтЕЙвающем устройстве, содержащем управл емый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда , заполненного жидким металлом, йеремещан дегос  под действием электродинамических сил и элементов 3 управлени , замкнутьй сосуд снабжен мембраной, элементы управлени  выполнены в виде двух электродов, один из которых аксиальный, а другой выполнен таким образом, что охватывает вьппеупом нутый замкнутый сосуд причем мембрана расположена парал лельно аксиальному электроду. Использование в качестве элементов управлени  аксиального и охватывающего электродов позвол ет создать более простое, малогабаритное Токоограничивающее устр йство, а наличие в устройстве мембраны, вмонтированно в стенке сосуда, дает возможность использовать более простой и надежный принцип действи , что приводит к более высокой надежности работы устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что по второму варианту зашсну тый сосуд содерамт две мембраны, элементы управлени  выполнены в виде трех электродов, ОД1Ш из кото pbtx аксиальный, а два других выйОлнёны так, что охэатывают замкнутый сосуд и установлены на аксиальном электроде, который расположён на оси симметрии замкнутого сосуда и герметично раздел ет его на две части, а мембраны расположены по ,. обе стороны аксиального электрода. Наличие общего аксиального электрода, рабЬтанщего одновременно как два элемента, расположенного по оси симметрии между ними, ка:к бы удваивает способность устройства к ударостойкости и соответструк дему повьвиению тока С1 а6атывани . Поставленна  цель до стигаетс  тем, что по третьему варианту замкну тый сосуд содер сит две мембраны, эле менты управлени  выполнены в виде четырех электродов, два из которых аксиальные, а два других выполнены таким образом, что охватывают загасну тый сосуд и установлены ма одном из аксиальных электродов, аксиальные электроды расположены на оси симметрии замкнутого сосуда так, что . мелцу ними имеетс  перемычка из жкздкого металла, а мембраны расположены по обе стороны аксиальных электродов Наличие перемычки, сообщак ц й между собой замкнутые сосуды рабочих элементов, дает возможность равномер ного распределени  давлени  при срабатывании в Двух сосудах, что по6 выШает чувствительность устройства при меньших токах срабатывани . На фиг, i изображено предлагаемое токоограничивающее устройство; на фиг. 2 - то же при прохождении тока короткого замыкани ; на фиг. 3 и 4 ударостойкие токоограничивающие., устройства дл  работы в различных услови х, варианты. Устройство включает управл еьй.1й рабочий элемент, представл ющий собой заполненный жидким металлом 1 замкнутый сосуд 2 с элементами управлени , которыми  вл ютс  аксиггл альный электрод 3, к которому прикреплен токоподвод 4 с помоотью гайки 5 и охватывающий электрод 6. При этом сосуд снабжен мембраной 7, расположенной со стороны, противоположной аксиальндму электроду 3. Охватываюдай электрод 6 снабжен токоПодводом 8. К токоподводам- подведен ток 1 (движение тока псЖазано стрелкми . Сила F , возникакща  при срабатывании устройства, приложена к мембране 7. Составной частью замкнутого сосуда  влйетс  также корпус 9 из изолирукмцего материала. В устройстве использован принцип электродинамических токовых взаимодействий , величина которых зависит только от квадрата протекаюв его тока i короткого замыкани  и конструктивных факторов, т.е. соотношени  диаметров /радиусов)электродов. Известно, что при измЁнении сечени  проводника, линии тока искривл гютс  и креме поперечной сжнмакщей силы возникает продольна  сила F, стрем ща с  разорвать место перехода вдоль оси проводника. Численно величина этой силы F определена по 4 рмуле . . и направлена в сторону большего сечени  и зависит только от соотношени  радиусов где Гз - радиус большего сечени ; f« - радиус меньшего сечени . В результате действи  продольной силы F на жидкий металл и гибкий. элет1ент (диафрагму, мембрану) они способны перемещатьс  и создавать отрыв жидкого Металла от аксиального электрода, в результате чего возникает электрическа  дуга между аксиальньм электродом и жидким металлом, котора  и ограничивает ток в защищаемой цепи до уровн , безопасного дл  защищаемого электрооборудовани .

При прохождении номинального тока величина силы F незначительна и уравновешена упругими силами мембраны 7 и Давлением атмосферы. . Злектг ический ток проходит по токоподводу 4, аксиальио у электроду 3, через ПОДВИОТ1УЮ токопровод щую среду и охватывающий электрод 6.

При возникновении короткого замыкани  сила возрастает пропорционально квадрату тока, и жидкий металл 1, преодолева  упругое сопротивление мембраны 7 и атмосферное давление, перемещаетс  по направлению действи  силы F , происходит отрыв подвижной токопроводАщей среды 1 от аксиального электрода 3, в результате чего возникает электрическа  дуга между аксиальным электродом 3 и жидким металлом i, котора  ограничивает ток в защищаемой цепи до уровн , безопасного дл  защищаемого электрооборудовани . После этого элементы токоограничивающего устройства возвращаютс  в исходное положение.

Согласно второму варианту ударо . стойка  конструкцил токоограничивающего устройства в отличие от первого варианта состоит из двух управл емых рабочих элементов, каждый из которых содержит свою мембрану 7 и свой охватывающий электрод 6, Рабочие элементы установлены на одном общем аксиальном электроде 10, который вьтолнен в В1вде плоской пластины, герметично раздел ющей сосуды рабочих элементов.

Конструкци  токограничивающего устройства согласно третьему варианту отличаетс  от конструкции предыдущего варианта наличием в месте нахождени  аксиального электрода

перемычки (фиг. 4), сообщающей между собой оба сосуда.

Токоограничивающее устройство, изображенное на фиг. 3, работает аналогично тому, как описано выше. Кроме того, при этом варианте конструкции электрический ток раздел етс  на две параллельные ветви, создающи Кажда  свою силу F , воздействующую

О на соответствующую мембрану и вызывающую отрыв подвижной токопровод щей среды от аксиального электрода, в. данном случае одного общего. Так как в каз дом рабочем элементе проте5 кает только половина общего тока, то срабатывание происходит при больщих токах.

Работа токоограничивающего устройства с перемычкой 11, сообщающей

0 между собой сосуды рабочих элементов, характерна тем, что электрическа  дуга при срабатывании устройства получаетс  общей дл  обоих сосудов; благодар  чему устройство приобрета5 ет повьшенную чувствительность при меньщих токах.

Базовым объектом  вл етс  токоограничивающее устройство по чертежу ЗА 53171, изготовленное в объединении Электросила. Устройство, прин тое за базовый объект, имеет значительно больщую массу за счет наличи  большого количества токопровод щих элементов (концент ратор магнитного пол , контакты, катушка) и состоит из двух блоков. Один блок - само токоограничивающеё устройство, другой - схема питани  и управлени  его работой. Предлагаемое техническое решение отличаетс  простотой конструкции, простой технологией сборки, гораздо меньшими габаритными размерами (за счет отсутстви  блока управлени  и питани  и соответственно меньшей массой. Простота конструкции обеспечивает .надежную работу устройства в целом.

Claims (3)

1. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электродинамических сил и элементов управления, отличающеес я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд снабжен мембраной, элементы управления выполнены виде двух электродов,, один из аксиальный, а. другой выполнен что охватывает вышеупомянутый тый сосуд,,причем мембрана расположена параллельно аксиальному электроду.

в которых так, замкну-

§

2. Токоограничивающее устройство содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в вцде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электродинамических сил и элементов управ-, ления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управления выполнены в виде трех электродов, один из которых аксиальный^ Два других выполнены так,что охватывают замкнутый сосуд и установлены на аксиальном электроде, который расположен на оси симметрии замкнутого сосуда и герметично разделяет его на две части, а мембраны расположены по обе стороны аксиального электрода.

3. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий эле мент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электро*динамйческих сил и элементов управления, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управления выполнены в виде· четырех электродов, два из которых аксиаль-, ные, а два других выполнены таким :образом, что охватывают замкнутый сосуд и установлены на одном из · аксиальных электродов, аксиальные электроды расположены на оси симметрии замкнутого сосуда так, что между ними имеется перемычка из жидкого металла./, а мембраны расположены j по обе стороны аксиальных элек- тродов.