SU943891A1 - Сильноточный коммутационный аппарат с магнитоуправл емым жидкометаллическим контактным узлом - Google Patents

Description

(5) СИЛЬНОТОЧНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ

С МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫМ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ КОНТАКТНЫМ УЗЛОМ

1

Изобретение относитс  к электротехнике и может бытьиспользовано дл  коммутировани  сильноточных электрических цепей посто нного тока .

Известны коммутационные аппараты состо щие из двух твердометаллических электродов в виде коаксиальных цилиндров, причем один из электродов изготавливаетс  из ферромагнитного , а другой из неферромагнитного материала. Между цилиндрическими электродами устанавливаетс  изол ционна  цилиндрическа  перегородка. Торцы электродов, обращенные к поверхности жидкого металла, снабжены изол ционными дугостойкими насадками так, что плоскость их сопр жени  расположена от поверхности жидкого металла дальше, чем торец изол ционной перегородки. Вокруг наружного электрода, по обе стороны от поверхности жидкого металла, расположены катушки магнитного дуть , включенные

встречно. Катушки экранированы ферромагнитным кожухом. При включении пространство между электродами и изол ционной перегородкой заполн етс  жидким металлом из сильфона, который помещен в стакан fl.

Наличие сильфона св зано с использованием пневматических, гидравлических или иных внешних систем дл 

JO включени  и выключени  аппарата,что усложн ет его эксплуатацию, а также ограничивает в целом область применени . Кроме того, механическа  деформаци  снльфона при каждом включеJ5 НИИ и отключении аппарата приводит к накоплению усталостных напр жений в материале его оболочки, что ограничивает износостойкость и надежность аппарата в эксплуатации.

20 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  сильноточный коммутационный аппарат с магнитоуправл емым жидкометалличес КИМ контактным узлом, содержащий 3Э герметизированный резервуар в виде коакс иальных цилиндрических сооб|Даю (цихс  сосудов из изол ционного Дугостойкого материала, твердометаллические контакты, электромагнит посто нного тока соленоидного тила с  корем, плавающим в жидком металле, диафрагму, образующую вместе с внутренними стенками герметизированного резервуара карманы, расположенные в зоне установки твердометаллических контактов, заполненные жидким металjtoM 2. Недостатком такого коммутационного аппарата  вл етс  его низка  от ключающа  способность. Целью изобретени   вл етс  увеличение отключающей способности, повышение надежности и срока службы. Поставленна .цель достигаетс  тем что коммутационный аппарат снабжен двум  дугогасительными камерами, диафрагма выполнена с отверсти ми,а дугогасительные камеры соединены меж ду собой указанными отверсти ми в диафрагме. Целью изобретени   вл етс  также повышение надежности и исключени  ложных срабатываний при вибрации и ударах. Эта цель достигаетс  тем, что коммутационный аппарат может быть снабжен посто нным магнитом, размещенным в верхней торцовой части коммутационного аппарата над плавающим  корем. На фиг. 1 показан предлагаемый , коммутационный аппарат, общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (в левой части выключен 1ое, а в правой включенное положение подвижных дета лей и частей аппарата). Предлагаемый аппарат состоит из двух твердометаллических контактных стержней (контактов) 1, герметично установленных в диаметральном направлении в стенках цилиндрического корпуса 2, который выполнен иЗ изол  ционного дугостойкого материала.Внут ри корпуса 2 установлена гильза 3 выполненна  из дугостойкого изол ционного материала, представл юща  собой трубку, заканчивающуюс  в верхней части глухой торцовой шайбой. Гильза 3 устанавливаетс  по диаметру торцовой шайбы в заточку корпуса 2, образу  внутренний коаксиальный объем в виде сообщающихс  сосудов. Торец гильзы 3 крепитс  к корпусу 2 винтами i, зажимающими уплотн ющую прокладку 5, котора  обеспечивает герметичность внутреннего объема аппарата . Внутренний объем аппарата заполн етс  определенным количеством жидкого металла 6, в котором может плавать  корь 7, наход щийс  внутри гильзы 3. Якорь 7 выполнен из стальной {или ферромагнитной) трубки, внутри которой запрессован сердечник из немагнитного материала с малым удельным весом дл  облегчени   кор  (возможно выполнение  кор  в виде полого герметичного цилиндра с заполнением его внутреннего объема газом). Зазор между наружной поверхностью  кор  и внутренней поверхностью гильзы соответствует скольз щей посадке и допускает свободное перемещение  кор  вдоль гильзы аналогично поршню. При 3toM, ввиду малости зазора (менее 0,5 мм) и несмачиваемости материалов и  кор  жидким металлом, силы поверхностного нат жени  последнего намного превышают вес вытесненного  корем жидкого металла, чем обеспечиваетс  плотность и невозможность подъема жидкого металла в зазоре по высоте  кор . В торцовой части гильзы 3 установлен посто нный магнит b и закреплен снаружи стальной шайбой 9. Магнит 8 при выключенном аппарате удерживает  корь 7 в прит нутом верхнем положении. В верхней части корпуса 2, в зоне контактов 1, установлена диаграмма 10, выполненна  из изол ционного дугостойкого материала . Диафрагма образует полузамкнутые объемы - карманы около каждого неподвижного контакта, раздел ет своими вертикальными ребрами пространство между контактами на две изолированные части по высоте, вплоть до жидкого металла, а также своей горизонтальной частью раздел ет рабочий объем около каждого контакта на две камеры, которые св зываютс  между собой через одно или несколько отверстий , выполненных в стенке диафрагмы . Фиксированное положение диафрагмы вдоль вертикальной оси обеспечиваетс  по высоте ребра, упираемого в Торец гильзы 3- Снаружи корпуса 2 располагаетс  электромагнит посто нного тока, имеющий цилиндрический составной магнитопровод 11 из стали, внутри которого находитс  катушка 12, подключаема  к источнику питани  Магнитопровод 11 крепитс  к корпусу 2 с помощью винтов , заворачиваемых в резьбовые отверсти , которые выпол нены в теле магнитопровода. Материалы, из которых выполнены детали 1,2, и 10, не смачиваютс  жидким металлом 6. Аппарат работает следующим образом . Во включенном положении (на фиг.2 в правой части) катушка 12 электромагнита подключена к напр жению сети посто нного тока и протекающий по не ток срабатывани  имеет величину,кото ра  достаточна дл  того, чтобы т говое усилие электромагнита преодолено прит жение посто нного магнита 8, удерживающее  корь 7 в крайнем верхнем положении. При этом,  корь 7 перемещаетс  по гильзе 3 вниз до упора в дно корпуса 2 и удерживаетс  в это крайнем нижнем положении до тех пор, пока не изменитс  соответствующим об разом величина тока в катушке 12 электромагнита. Жидкий металл 6, который при движении  кор  7 вниз вытесн етс  из гильзы 3, перемещаетс  в кольцевой сосуд, Образованный межд наружной стенкой гильзы 3 и внутренней стенкой корпуса 2. В результате этого уровень жидкого металла 6 поднимаетс  выше диафрагмы 10 и перелишаетс  в карманы около контактов,сое дин  сь с наход щимс  в них жидким металлом и замыка  тем самым по .жидкому металлу контактную цепь аппарата . В процессе включени  аппарата воздух (или инертный газ), наход щийс  в объеме под и над диафра) мой 10, перемещаетс  поднимающимс  жидким металлом 6 внутрь гильзы 3 че рез отверстие в ее цилиндрической стенке, выполненное в верхней части гильзы у торцовой шайбы, поэтому дав ление во внутреннем объеме аппарата не мен етс . В выключенном положении (на фиг. 2 в левой части) в цепь питани  катушки 12 электромагнита последовательно включаетс  дополнитель ное сопротивление, которое уменьшает ток катушки до величины отпускани   кор  7, так, что т говое усилие электромагнита .становитс  меньше выталкивающего усили , действующего на  корь 7 со стороны жидкого метал ла 6, в который он погружен. В результате  корь 7 всплывает и прит гиваетс  до упора в дно гильзы 3 посто нным магнитом 8, при этом уровень жидкого металла 6 в кольцево сообщающемс  сосуде понижаетс  и жидкий металл протекает через отверсти  в стенке диафрагмы 10 в виде вертикальных струй. Когда уровень перемещаемого жидкого металла 6 опуститс  ниже уровн  жидкого металла в карманах у неподвижных контактов 1, то между поверхност ми этих жидких металлов возникает электрическа  дуга, котора  вслед за понижающимс  уровнем жидкого металла 6 принудительно удлин етс  вдоль наружной стенки кармана диафрагмы 10 и зат гиваетс  в узкую щель между диафрагмой 10 и гильзой 3. Далее, когда весь жидкий металл 6 перетечет через диафрагму 10 дуга принудительно последует за ним через одно из отверстий в стенке диафрагмы в нижний объем дугогасительной камеры, сохран   при этом вертикальное направление тока. В нижнем объеме дугогасительной камеры (под диафрагмой 10) существует радиально направленное магнитное поле соленоидного электромагнита, возбуждаемое током отпускани  в катушке. Взаимодействие этого пол  с током дуги при перпендикул рных направлени х магнитной индукции и электрического тока, обеспечиваемых в конструкции , обуславливает максимальное электродинамическое усилие, которое раст гивает и разрывает как струю жидкого металла, так и следующую за ним дугу вдоль окружности, внутри узкой кольцевой щели, образованной между внутренней стенкой корпуса 2 и наружной стенкой гильзы 3Принудительно задаваемые при помощи диафрагмы 10 услови  формообра:3овани  и направлени  электрической дуги, вынужденное раст гивание ее в узких щел х верхней и нижней камер,с холодными изол ционными стенками, динамическое действие магнитного дуть , дроб щего и разрывающего ствол дуги, способствуют ее быстрому и эффективному гашению.. При этом работа дугогасительного устройства аппарата не зависит от изменени  пол рности (направлени ) тока в цепи контактов или катушки электромагнита, так как в результате этого мен етс  только направление магнитного дуть . Та- КИМ образом, благодар  значительному раст гиванию дуги в узких изол ционных щел х между стенками двух79 3

объемной дугогасительной камеры и действию магнитного дуть  на сформированную в вертикальном осевом направлении струю жидкого металла и дугу обеспечиваетс  существенное повышение эффективности дугогасительной системы аппарата, надежное гашение сильноточной дуги и уменьшение времени ее горени .

Дл  повышени  вибро- и ударостойкости коммутационного аппарата  корь соленоидного электромагнита (при выключенном аппарате) удерживаетс  в крайнем верхнем положении посто нным магнитом.

Claims (2)

1. Сильноточный коммутационный аппарат с магнитоуправл емым жидкометалпическим контактным узлом, содержащий герметизированный резервуар в виде коаксиальных цидиндрических сообщающихс  сосудов из изол ционного дугостойкого материала, твердометаллические контакты электромагнит посто нного тока соленоидного-типа с

I .8

 корем, плавающим в жидком металле, диафрагму, образующую вместе с внутренними стенками, герметизированного резервуара карманы, расположенные в зоне установки твердометаллических контактов, заполненные жидким металлом , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  отключающей способности, повышени  надежности и срокаслужбы, он,, снабжен двум  дугогасительными камерами, диафрагма выполнена с отверсти ми, а дугогасительные камеры соединены между собой указанными отверсти ми.

2. Коммутационный аппарат по п. 1,отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и исключени  ложных -срабатываний при вибрации и ударах, он снабжен посто нным магнитом, размещенным в верхней торцовой части коммутационного аппарата над плавающим  корем.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1 . Дикторское свидетельство СССР № 527757, кл. Н 01 Н 29/28, 197.

2. Авторское свидетельство СССР W 22П05, кл. Н 01 Н 29/18, 1966.

ItiKfl veHt

tf mHtHO