SU892520A1

SU892520A1 - Liquid-metal safety cut-out

Info

Publication number: SU892520A1
Application number: SU802914676A
Authority: SU
Inventors: Василий Андреевич Андреев; Евгений Васильевич Бондаренко; Юрий Степанович Крежевский; Александр Федорович Кузьмин
Original assignee: Ульяновский политехнический институт
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1981-12-23

Description

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ(54) LIQUID METAL FUSE

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл заши- ты электрооборудовани от токов перегрузки и токов короткого замыкани . Известны предохранители, содержащие электроизол ционный корпус, в котором находитс плавка вставка, выполненна в виде нескольких параллельных капилл рных каналов, заполненных жидким металлом , контактные колпаки, демпфер, а также электромагнит, корь которого через шток соединен.с демпфером . Недостатками устройства вл ютс сложность согласовани с работой других защитных аппаратов, а также низка чувствительность . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс жидкометаллический предозфанитель, содержащий электроизол ционный корпус с контактны ми колпаками, плавкую вставку, выполненную в виде нескольких параллельных капал л рных каналов, на одних концах которых размещены электроизол ционные заглушки демпфер, электромагнит и шток, размещенные в одном из контактных колпаков так, что корь через шток соединен с демпфером , причем .демпфер выполнен в виде сферической мембраны, а пространство между сферической мембраной и другими концами капилл рных каналов, размещёнными вблизи колпака, в котором расположены демпфер, электромагнит и шток, заполнено жидким металлом Г23 . Указанный жидкометаллический предозфанитель устран ет вышеперечисленные недостатки, но требует дл своей работы еще значительное количество элементов, что усложн ет его конструкцию. Цель изобретени - упрощение конс-ррукции . Поставленна цель достигаетс тем, что в жидкометаллическом предохранителе использован электромагнит с двум обмотками, одна из которых предназначена дл соединени с устройством релейной защиты.The invention relates to electrical engineering and can be used for the protection of electrical equipment from overload currents and short-circuit currents. Fuses are known that contain an electrically insulating housing in which there is a melting insert, made in the form of several parallel capillary channels filled with liquid metal, contact caps, a damper, and an electromagnet, the measles of which is connected to the damper through a rod. The drawbacks of the device are the difficulty of matching with the operation of other protective devices, as well as low sensitivity. The closest to the proposed technical entity is a liquid metal predrushifitel containing an electrically insulating housing with contact caps, a fusible insert made in the form of several parallel capillary channels at one end of which are placed electrically insulating plugs damper, an electromagnet and a rod placed in one of the contact caps so that the measles through the stem is connected to the damper, and the damper is made in the form of a spherical membrane, and the space between the spherical membrane and the other mi ends capillary channels placed near the hood, wherein the damper is arranged an electromagnet and a rod filled with liquid metal r23. Said liquid metal predamper eliminates the above disadvantages, but still requires a significant number of elements for its operation, which complicates its design. The purpose of the invention is to simplify the design. This goal is achieved by using an electromagnet with two windings in a liquid metal fuse, one of which is intended to be connected to a relay protection device.

На чертеже представлен жидкометаллический предохранитель, разрез.The drawing shows the liquid metal fuse section.

В электроизол ционном корпусе 1, в нижнем контактном коашаке 2 и в верхнем контактном колпаке 3 имеютс капилл рные каналы 4, заполненные жидким металлом. На торцевой части верхнего контактного колпака 3 установлен электромагнит , состо щий из корпуса 5, крышек 6, кор 7 и двух обмоток 8 и 9. За пределы внутренней полости электромагнита корь 7 не выходит и его высота выбрана так, что он может занимать внутри корпуса 5 два положени (в зависимости от того, в какую из обмоток 8 или 9 был подан ток). Такой электромагнит можно назвать электромагнитом двустороннего действи .1In the electrically insulating housing 1, in the lower contact collar 2 and in the upper contact cap 3, there are capillary channels 4 filled with liquid metal. At the end part of the upper contact cap 3 an electromagnet is installed, consisting of body 5, covers 6, core 7 and two windings 8 and 9. Out of the inner cavity of the electromagnet, the measles 7 does not extend and its height is chosen so that it can occupy inside body 5 two positions (depending on which of the windings 8 or 9 current was applied). Such an electromagnet can be called a bilateral electromagnet .1

Корпус 5 электромагнита электрически изолирован от верхнего контактного колпака 3 при помощи кольцевой изол цнонI ной вставки 10. Между вставкой 1О и верхним контактным колпаком 3 зажаты кра сферической мембраны 11. Благодар сферической форме мембрана 11 может иметь два состо ни устойчивого равновеси , а именно: центр мембраны находитс ниже ее краев, что соответствует включенному положению предохранител , и центр мембраны располагаетс выше ее краев, что соответствует положению после срабатывани предохранител . Пространство между мембраной 11 и верхними концами капилл рных каналов 4 заполнено жидким металлом.The body 5 of the electromagnet is electrically isolated from the top contact cap 3 by means of an annular isolator of the insert 10. Between the insert 1O and the top contact cap 3, the edges of the spherical membrane 11 are clamped. Due to the spherical shape, the membrane 11 can have two stable equilibrium states, namely: the membrane is below its edges, which corresponds to the on position of the fuse, and the center of the membrane is located above its edges, which corresponds to the position after the fuse has been activated. The space between the membrane 11 and the upper ends of the capillary channels 4 is filled with liquid metal.

В центре мембраны 11 установлен подп тник 12, в котором закреплен конец щтока 13. Второй конец штока 13 соединен с торцом кор 7. С другим торцо кор 7 соединена шпилька 14. Шток 13 и шпилька 14 проход т внутрь электро-: магнита через направл ющие втулки 15, устран ющие перекос кор 7.In the center of the membrane 11 there is a spider 12, in which the end of the stem 13 is fixed. The second end of the stem 13 is connected to the end of the core 7. A pin 14 is connected to the other end of the core 7. The stem 13 and the pin 14 pass inside the electromagnet through the guides bushings 15, eliminating skewed core 7.

Штифты 16 преп тствуют повороту контактных колпаков 2 и 3 относительно корпуса 1 во врем сборки жидкометаллического предохранител . В капилл рных .каналах 4 некоторые нижние концы закрыты резьбовыми металлическими заглушками 17, а некоторые - резьбовыми заглушками 18 из электроизол ционного материала. Длина заглушек 18 выбрана больше толщины торцовой части контактного колпака 2.The pins 16 prevent the caps 2 and 3 from turning relative to the housing 1 during the assembly of the liquid metal guard. In the capillary channels 4, some lower ends are closed with threaded metal plugs 17, and some with threaded plugs 18 of electrically insulating material. The length of the plugs 18 is selected greater than the thickness of the front part of the contact cap 2.

Жвдкометаллический предохранитель работает следующим образом.Zhddmetallichesky fuse works as follows.

В нормальномрежиме работы ток протекает от нижнего контактного колпака 2 через жидкий металл, наход щийс в кагшлл рных каналах 4, к верхнему контактному колпаку 3. В случае протекани ток перегрузки в обмотку 8 поступает ток от устройства релейной защиты. Якорь 7 вт гиваетс в верхнюю часть внутренней полости электромагнита и через шток 13 увлекает за собой центр сферической мембраны 11. Сферическа мембрана 11 при этом изгибаетс и, действу как поршень насоса, выт гивает вверх жидкий металл из капилл рных каналов 4. Столбики жидкого металла в каналах 4 разрываютс и электрическа цепь оказываетс отключенной. Шпилька 14, выход ща из корпуса электромагнита, выполн ет роль указател срабатывани . В отключенном положении жидкометаллического предохранител направление изгиба сферической мембраны 11 мен етс на обратное (выпуклостью вверх). Упругость сферической мембраны подобрана таким образом, что в отключенном положении вес кор 7 недостаточен дл перегиба сферической мембраны 11 в начальное положение.In the normal operating mode, the current flows from the lower contact cap 2 through the liquid metal in the camshaft channels 4 to the upper contact cap 3. In the event of an overcurrent, the current from the relay protection device enters the winding 8. The armature 7 is drawn into the upper part of the inner cavity of the electromagnet and through the rod 13 carries the center of the spherical membrane 11 with itself. The spherical membrane 11 bends and, acting as a pump piston, pulls up the liquid metal from the capillary channels 4. Columns of liquid metal channels 4 are broken and the electric circuit is cut off. The pin 14 extending from the body of the electromagnet serves as a trigger indicator. In the disconnected position of the liquid metal guard, the direction of bending of the spherical membrane 11 is reversed (convexity upwards). The elasticity of the spherical membrane is chosen in such a way that, in the open position, the weight of the core 7 is insufficient to bend the spherical membrane 11 to the initial position.

Отключение жидкометаллическим предохранителем тока короткого замыкани может происходить без участи релейной защиты, за счет испарени жидкого металла в капилл рных каналах 4 током короткого замыкани . Сферическа мемб рана 11 при этом смещаетс вверх за счет по влени давлени паров металла под ней. После остывани паров жидкого металла они конденсируютс в пространстве под сферической мембраной 11. Предлагаемый жидкометаллический предохранитель может не только отключать токи перегрузок и короткого замыкани , но и выполн ть операции оперативного отключени (по команде персонала). Дл этого в обмотку 8 подают ток контактами ключа управлен1 или кнопки.The shutdown of the short-circuit current by the liquid metal fuse can occur without the role of relay protection, due to the evaporation of the liquid metal in the capillary channels 4 by the short-circuit current. In this case, the spherical membrane 11 is displaced upward due to the appearance of pressure of metal vapors under it. After the liquid metal vapor cools, they condense in the space under the spherical membrane 11. The proposed liquid metal fuse can not only disconnect the overload and short circuit currents, but also perform operational shutdown operations (at the command of the staff). For this purpose, the coil 8 is supplied with current by the contacts of the key manager1 or buttons.

Дл восстановлени жидкометалличес- кого предохранител корь 7 электромагнита перемещают в обратную сторону (вниз), кратковременно подава ток в обмотку 9 электромагнита- При этом корь 7 через шток 13 воздействует на сферическую мембрану 11, котора вытесн ет жидкий металл в капилл рные каналы 4.To restore the liquid metal fuse, the magnet 7 of the electromagnet is moved in the opposite direction (down), briefly applying current to the winding 9 of the electromagnet. At the same time, the measles 7 through the rod 13 act on the spherical membrane 11, which displaces the liquid metal into the capillary channels 4.

Если к жидкометаллическому предохра нителю предъ вл етс требование ручного восстановлени , например при неисправности источника питани обмотки 9, то шток 13 или подп тник 12 выполн ют из электроизол ционного материала (дл уменьшени опасности поражени персонаIf a liquid metal fuse is required to manually recover, for example, if the power source of the winding 9 fails, the rod 13 or the bolster 12 is made of an electrically insulating material (to reduce the risk of injury to persons).

Claims

Claim

A liquid metal fuse containing an insulating body with contact caps, a fusible plug made in the form of several parallel capillary channels, at one end of which are electrical insulating plugs, a damper, an electromagnet and a rod placed in one of the contact caps so that the armature is connected through the rod to damper, and the damper is made in the form of a spherical membrane, and the space between the spherical membrane and other ends of the capillary channels, located near the contact ring the pack, in which the damper, the electromagnet and the rod are located, is filled with liquid metal, characterized in that, in order to simplify the design, it uses an electromagnet with two windings, one of which is designed to connect to the relay protection device.