SU983789A1

SU983789A1 - Self-restoring current limiter

Info

Publication number: SU983789A1
Application number: SU813268350A
Authority: SU
Inventors: Олег Владимирович Вейтцель
Original assignee: За витель
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-12-23

Description

Изобретение относитс к электротехнике; а более конкретно - к аппаратостроению и может быЛ использовано в кo 4плeктe с низковольтным автоматическим выключателем дл отключени очень болыаих токов короткого замыкани (в дальнейшем КЗ), когда предельна коммутационна способность выключател недостаточна. Известны самовосстанавливающиес токоограничительнне устройства, основанные на воздействии П-образного вертикального электродинамического токового контура на перемычку из жидкого металла, расположенную в прочном изол ционном корпусе, содержащем дугогасйтельную камеру, в результате чего происходит выброс жидкого металла в дугогасйтельную камеру и ограничение тока защищаемой цепи С1 3- Недостатком данного устройства в л етс мало эффективный и гроккэздкий П-образный вертикальный электродинамический токовый контур, значитель но увеличивающий габариты устройства Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс са-, мовосстанавливалцийс ограничитель тока, содержащий герметичную изол ционную камеру с дугогасительный устройством и токовым контуром, состо щим из двух взаимно параллельных электродинамически взаимодействующих участков, разделенных изол ционными прокладками, причем верхний участок заполнен жидким металлом, а нижний вл етс сплошным твердотельным электродом 12 . Недостатком известного ограинчител тока вл етс недостаточно высока эффективность указанного контура , что снижает и ограничивает его чувствительность при работе. . Целью изобретени вл етс повышение технико-экономических показателей устройства за счет увеличени эффективности электродинамического токового контура и чувствительности работы устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в самовосстанавливающемс ограничителе тока токовый контур снабжен вторым плоским витком, у которого верхний участок, заполненный жидким металлом, вл етс общим, а концы нижних сплошных твердотельт ных участков разнесены в, противоположные стороны, причем рассто ние между ос ми участков, составл етThis invention relates to electrical engineering; and, more specifically, to hardware engineering and could be used in a 4-pin with a low-voltage circuit breaker to disconnect very large short-circuit currents (hereinafter short-circuit), when the limit switching capacity of the switch is insufficient. Self-repairing current-limiting devices are known, based on the effect of a U-shaped vertical electrodynamic current loop on a jumper made of liquid metal, located in a strong insulating housing containing an arc-suppression chamber, as a result of which a liquid metal is ejected into the arc-suppression chamber and the current of the protected circuit is ejected. The disadvantage of this device is a little effective and Grokked U-shaped vertical electrodynamic current loop, significantly The device enlarges the dimensions of the device. The closest to the technical essence of the invention is a self-repairing current limiter containing a sealed isolation chamber with an arcing device and a current loop consisting of two mutually parallel electrodynamically interacting areas separated by insulating spacers, the upper part it is filled with liquid metal, and the bottom one is a solid solid electrode 12. A disadvantage of the known current limiter is the insufficiently high efficiency of this circuit, which reduces and limits its sensitivity during operation. . The aim of the invention is to improve the technical and economic performance of the device by increasing the efficiency of the electrodynamic current loop and the sensitivity of the device. The goal is achieved by the fact that in the self-restoring current limiter the current loop is provided with a second flat turn, in which the upper section filled with liquid metal is common, and the ends of the lower solid solid-state sections are spaced in opposite directions, and the distance between the axes of the sections is

1,1 - 1,2 рассто ни по ос м участков в вертикальном направлении.1.1 - 1.2 distances in the axes of the sections in the vertical direction.

Перемычка из жидкого металла размещена в герметичной изол ционной камере с дугогасительным устройством заполнеМной инертным газом.A lintel of liquid metal is placed in a sealed isolation chamber with an arcing device filled with inert gas.

При прохождении номинального тока защищаемой цепи через токовый контур устройства электродинамические силы, действующие на перемлчку из жидкого металла, незначительны и уравновеиены собственным весом жидкого металла перемычки.With the passage of the rated current of the protected circuit through the current circuit of the device, the electrodynamic forces acting on the flush of liquid metal are insignificant and the jumpers are balanced by their own weight of liquid metal.

При возникновении тока КЗ в защищаемой цепи, электродинамические силы резко увеличиваютс от дес тков до сотен раз и выбрасывают жидкий металл перемычки вйерх, в дугог асительную камеру, и на ее дугогасительных рогах возбуждаетс электрическа дуга, ограничивающа ток защищаемой цепи.When a short-circuit current occurs in the protected circuit, the electrodynamic forces sharply increase from tens to hundreds of times and eject liquid metal vierch jumpers into the arc of a tensile chamber, and an electric arc is excited on its arcing horns, limiting the current of the protected circuit.

После отключени тока КЗ автоматическим выключателем жидкий металл под действием собственного веса возвращаетс в исходное положение.After the short circuit current is turned off by the automatic switch, the liquid metal returns to its original position under the action of its own weight.

На фиг. 1 приведена конструкци самовосста;навливающегос ограничител тока, продольное сечение; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - изображена электродинамическа система устройства.FIG. 1 shows the construction of a self-growth; injecting a current limiter, a longitudinal section; in fig. 2 - the same cross section; in fig. 3 shows the electrodynamic system of the device.

Самовосстанавливающийс ограничитель тока (фиг. 1-3) содержит твердо мет гшл и чес кие электроды 1 и 2, перемыкаемые жидкометаллической перемычкой 3 (например, сплавом кали и натри или др.), и дугогасительное устройство 4 с дугогасительными рогами 5, расположенные в- герметически закрытой изол ционной камере 6, заполненной инертным газом (например, азотом или др.).The self-restoring current limiter (fig. 1-3) contains solid metal electrodes 1 and 2, bridged with a liquid metal bridge 3 (for example, potassium and sodium alloy or others), and an arc-suppressing device 4 with arcing horns 5, located in hermetically sealed isolation chamber 6 filled with an inert gas (for example, nitrogen or others).

Конструкци дугогасительного устройства может быть различной, например , с деионной рещеткой, с узкой щелью и др.The design of the arc-suppressing device may be different, for example, with a deionic lattice, with a narrow slit, etc.

В отличие от известного решени электродинамический контур образован двум твердометаллическими элементами 1 и 2 (выполненными например, в виде медных шин )и перемычкой жидкого метсшла 3. Твердометаллические электроды 1 и 2 жестко установлены в прочном изол ционном основании 7 (к примеру, спрессованы в пластмассе ), причем нижн часть электродинамического контура образована сплошными твердометаллическими элeктpp l aми , а в верхней части указанного контура , между концами электродов 1 и 2 в межэлектродном промежутке, содержи с жидкометаллическа перемычка 3, с зажимами 8 и 9 на противоположных внешних концах.In contrast to the known solution, the electrodynamic contour is formed by two solid metal elements 1 and 2 (made for example in the form of copper bars) and a bridge of liquid mass 3. The solid metal electrodes 1 and 2 are rigidly mounted in a solid insulating base 7 (for example, pressed in plastic) , with the lower part of the electrodynamic contour formed by solid solid metal electrodes l ami, and in the upper part of the specified contour, between the ends of electrodes 1 and 2, in the interelectrode gap, contain liquid metal Comb web 3, with clips 8 and 9 on opposite outer ends.

Длина твердометаллических электродов 1 и 2, рассто ние Н и h между рими в изол ционном основании 7, ве1ичина перемычки из жидкого металла и др. параметры определ ютс треовани ми величин токоограничени могут измен тьс в требуемых преелах .The length of solid metal electrodes 1 and 2, the distance H and h between rims in the insulating base 7, the size of the jumper from the liquid metal, etc. The parameters are determined by the requirements of the current limiting values can vary in the required range.

Выбираетс Н (1,1 - l,2)h.H (1,1 - l, 2) h is selected.

С целью увеличени прочности изо ционна камера 6 заключена в защитый кожух 10 и может иметь в верхней асти отверстие дл установки преохранительного клапана (не показан).In order to increase the strength, the insulation chamber 6 is enclosed in a protective casing 10 and may have an opening in its upper part for the installation of a safety valve (not shown).

При прохождении номинального тока в защищаемой цепи по токовому контуу 8-1-3-2-9, электродинамическое воздействие нижней части токового контура аЪ и аЪча верхнюю часть контура cd (хшдкометаллическую перемычку 3) незначительно и уравновешено весом жидкого металла перемычки.With the passage of the nominal current in the protected circuit along the current circuit 8-1-3-2-9, the electrodynamic effect of the lower part of the current circuit ab and the top of the upper circuit cd (cross metal jumper 3) is slightly and balanced by the weight of the liquid metal jumpers.

Вс система находите в состо нии устойчивого равновеси .The whole system is found in a state of stable equilibrium.

При возникновении тока КЗ в защищаемой цепи электродинамическое воздействие нижней части токового контура «Ъ и аЪна перемычку cd из жидкого металла 3 резко возрастает ( в дес тки раз ), равновесие нарушаетс и жидкометаллическа перемычка 3 мгновенно выбрасываетс вверх, в дугогасительное устройство 4. Поскольку на жидкий металл в дугогасительном устройстве 4 продолжают действовать электродинамические силы токового контура, то он не может вернутьс в исходное положение до полного отключени или значительного ограничени тока КЗ.When a short-circuit current occurs in the protected circuit, the electrodynamic effect of the lower part of the current loop and the jumper cd from the liquid metal 3 increases dramatically (tenfold), the balance is disturbed and the liquid metal jumper 3 is instantly thrown upwards into the arcing device 4. Since the liquid the metal in the arcing device 4 continues to act electrodynamic forces of the current loop, it can not return to its original position until a complete cut-off or a significant limitation of the short-circuit current.

Возникша между электродами 1 и 2 электрическа дуга раст гиваетс на дугогасительных рогах 5 и приобретает в дугогасительном устройстве 4 значительное сопротивление, ограничива ток КЗ, а автоматический выключатель в это врем отключает защищаемую цепь.The electric arc arising between electrodes 1 and 2 is stretched on arcing horns 5 and acquires considerable resistance in the arcing device 4, limiting the short-circuit current, and the circuit breaker disconnects the protected circuit at this time.

После отключени тока КЗ автоматическим выключателем, жидкий металл перемычки 3 под действием собственного веса возвращаетс в межэлектродное пространство, восстанавлива электродинамический контур..After the short circuit current is turned off by the automatic switch, the liquid metal of jumper 3 returns to the interelectrode space under the action of its own weight, restoring the electrodynamic circuit.

Claims

The time during which there is no liquid metal of jumper 3 between electrodes 1 and 2 will always be longer than the full time of the circuit breaker operation, since before the complete circuit of the protected circuit the electrodynamic rare-earth forces will act on the liquid metal of the lower part of the current loop. ab and aV, directed opposite to the strength of the tin of liquid metal. Therefore, the circuit between the electrodes 1 and 2 during the period of short circuit current shutdown by the automatic switch does not occur ttoTKBT, i.e. the circuit breaker will always disconnect the protected circuit at a limited value of the short-circuit current. The advantages of the invention as compared with the known device are that the liquid metal interchange, forming the col part, is not one, but two parts of the current loop "b and cftj located on the distance Nl1,1 - l, 2h is the optimal case, which leads to an increase in the electrodynamic forces acting on the jumper 3 1, 7 1, 8 times. This allows the device to increase the sensitivity to short-circuit current in the same dimensions or significantly reduce the size of the device itself. The proposed device is very simple in terms of construction and manufacturing technology, it works automatically and autonomously, has small dimensions and weight, is highly reliable and gives, both during manufacture and operation, a significant economic effect from its implementation. The device can be widely used in electrical circuits with very high short-circuit currents, with insufficient limiting switching capacity of the switches used. Claims of the invention Self-repairing current limiter containing a sealed isolation chamber with an arcing device and a current loop consisting of two mutually parallel electrodynamic interacting sections separated by insulating spacers, the upper portion being filled with a liquid metal and the bottom is a solid solid-state electrode , characterized in that, in order to improve the technical and economic performance of the device by increasing the efficiency of electrodynamic About the current loop and the sensitivity of the device, the current loop is equipped with a second flat coil, in which the upper section filled with liquid mass is common, and the ends of the lower solid solid sections are spaced in opposite directions, and the distance between the axes of the sections is 1, 1 - 1.2 distances in axes of the sections in the vertical direction. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate on application 2723991 / 24-07, cl. H 01 H 29/30, 1979.

2. USSR author's certificate for application No. 2836718 / 24-07, cl. H 01 H 29/30, 1979.

u 6

Fut.3