Токоограничитель

 

ТОКООГРАНИЧИТЕЛЬ, содержащий корпус, два твердометаллических электрода , изоляционные пластины, в каждой из которых выполнены отверстия капиллярного сечения, образукнцие капиллярные., причем изоляции «« онные пластины разделяют мeжэлeктpo ный объем на щшигдрические полости, частично заполненные жидким металлом, а каналы расположены несоосно по отношению к цилиндрическим полостям, отличающийся тем, что, с целью увеличения номинального тока , обеспечивая возможности работы при поворотах вокруг горизонтальной оси на 360° и наклонах на 45-50° относительно вертикальной плоскости, он снабжен перегородками, выполненными из токопроводящего материала, указанные перегородки установлены в цилиндрических полостях параллельно изоляционным пластинам таким образом, что выходят из корпуса наружу, а в изоляционных пластинах выполнены дополнительные отверстия капиллярного сечения, причем все отверстия каждой изоляционной пластины расположены симметрично по окружности .

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(5Р H 01 Н 87/00 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в4М4МО сМУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTVN (21) 3554968/24-07 (22) 18.02.83 (46) 23.05.84. Вюл. И - 19 (72) Л.Т.Николаева, В.И.Приходченко и В.В.Танаев (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В,В.Куйбышева (53) 621.316.546.3 (088.8) (56) 1. Патент франции В 2083647, кл. Н 01 Н 87/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

М- 579663, кл; Н 01 Н 87/00, 1975.

3. Патент Японии В 43-32858, кл. 58 3 О, 1968.

4. Авторское свидетельство СССР

У 922911, кл. Н 01 Н 87/00, 1982. .(54)(57) ТОКООГРАНИЧИТЕЛЬ, содержащий корпус, два твердометаллических электрода, изоляционные пластины, в ,каждой из которых выполнены отверстия капиллярного сечения, образующие капиллярные каналы, причем изоляционные пластины разделяют межэлектрод; ный объем на цилиндрические полости, частично заполненные жидким металлом, а каналы расположены несоосно по отношению к цилиндрическим полостям, отличающийся тем, что, с целью увеличения номинального тока, обеспечивая возможности работы при поворотах вокруг горизонтальной оси на 36G и наклонах на 45-50 относительно вертикальной плоскости, он снабжен перегородками, выполненными из токопроводящего материала, указанные перегородки установлены в цилиндрических полостях параллельно изоляционным пластинам таким образом, что выходят из корпуса наружу, а в изоляционных пластинах выполнены дополнительные отверстия капиллярного сечения, причем все отверстия каждой изоляционной пластины расположены симметрично по окружности.

1094088

Изобретение относится к электро технике, в частности к токоограничителям многократного действия, и может быть использовано в сильноточных .;цепях защиты.

Известны жидкометаллические токоограничители, принцип работы которых основан на испарении жидкого металла, заключенного в капиллярный канал 51) и С2 j.

Недостатками указанных устройств являются малая надежность, ограниченный номинальный ток и работа в фиксированном положении.

Известен также токоограничитель который содержит твердометаллические электроды, разделенные изоляционной камерой, выполненной с каналом капиллярного сечения, заполненным жидким металлом.

Номинальный ток ограничен сечением капиллярного канала. При протекании тока короткого замыкания выделяющееся

Джоулево тепло приводит к испарению жидкого металла и созданию в канале высокого давления. При этом образуется плазма, обладающая большим удельным сопротивлением, что приводит r. эффекту токоограничения 337.

Однако для изготовления таких токоограничителей необходимы матери" алы, выдерживающие без разрушения давления порядка 100-200 атм, кроме того, аппараты такой конструкции нестабильны в работе и недолговечны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является токоограничитель, содержащий твердометаллические электроды, разделенные изоляционной камерой, снабженной рядом изоляционных перегородок с каналами капиллярного сечения, обра зующих между собой цилиндрические полости большего, чем капиллярный канал сечения, частично заполненные жидким металлом, при этом указанные полости расположены несоосно с каналом капиллярного сечения, при помощи которого они сообщаются между собой С41.

Недостаток известного устройства заключается в том, что градиент температуры токоограничителя по длине в номинальном режиме неодинаков.

1Крайние и средние цилиндрические полости, заполнейные жидким металлом, находятся в неодинаковых условйях, так как крайние объемы прилегают к

Указанная цель достигается тем, что токоограничитель, содержащий корпус, два твердометаллических электрода, изопяциоиные пластины, в каждой из которых выполнены отверстия капиллярного сечения, образующие капиллярные каналы, причем изоляционные пластины разделяют межэлектрод45 ный объем на цилиндрические полости, частично заполненные жидким метал лом, а каналы расположены несоосно по отношению к цилиндрическим полостям, снабжен перегородками, выаол50 ненными из токопроводящего материала, укаэанные перегородки установле-ны в цилиндрических полостях иараллельно изоляционным пластинам таким образом, что выходят из корпуса наружу, а.в изоляционных пластинах выполнены дополнительные отверстия капиллярного сечения, причем все отверстия каждой изоляционной пластины расположеньг симметрично по окружности.

35 твердометаллическим выводам, изготовленным, как правило, из меди, имеющей большой коэффициент теплопроводности по сравнению с жидким металлом Вт (Л рщ = 3,9 ° 10 м град эвтектики = О, 376 1 0 . хВт м град что позволяет испольэовать их для сброса тепла, выделяемого в токоограничителе. При этом отвод тепла из средних полостей в медь затруднен, так как они соприкасаются между собой через изоляционные перегородки, имеющие узкие каналы, заполненные жидким металлом. Это приводит к большому нагреву жидкого металла в центральных цилиндрических полостях,что ограничивает номинальный ток.

Другим недостатком известного токоограничителя является работа в горизонтальном положении, что ограничивает область применения.

Цель изобретения — повышение номинального тока при тех же габаритах конструкции за счет улучшения отвода тепла по всей длине токоограничителя токопроводящнми перегородкамии умень. шения сопротивления токопровода аппарата, а также возможности работы его при поворотах вокруг горизонтальной оси на 360 и наклонах на 45-50 относительно вертикальной плоскости.

88 сечения, резко ..возрастает давление, под действием которого пары жидкого металла будут выбрасываться в цнлинд рические полости 7.и, проходя через объем жидкого металла, находящегося в них, охлаждаются и концентрируются. Лучшему охлаждению способствуют медные перегородки 5, отводящие теп» ло наружу и выравнивающие температуру по длине токоограничителя. Возникающие при этом дуги отклонения в капиллярных каналах имеют опорные пятна на жйдком металле, находящемся в полостях 7 большего сечения.

Керамические поверхности отверстий

4 капнллярного сечения при этом охлаждаются за счет интенсивного отвода потока тепловой энергии электро" дуги жидким металлом в полостях 7 и медными перегородками 5.

Токоограничитель может работать ,при повороте вокруг горизонтальной оси на ЗЬО, так как при этом количество отверстий 4 капнллярного се.чения, погруженных в жидкий металл

9, остается: неизменным и при на- " клонах относительно вертикальной плоскости на угол 45-50 так как медные перегородки создают несообщающиеся по длине полости жидкого ,металла.

Таким образом преимущества предлагаемого токоограничителя заключаются s повышении номинального тока без увеличения габаритов конструкции и в воэможности работы при поворотах о вокруг.. горизонтальной оси на 360 и при наклонах относительно верти4 калькой плоскости до 45-50, что расширяет область его применения.

Токоограничнтели такой конструкции могут применяться в мощных судовых электроэнергетических. системах (ЭЭС) .

При поворотах аппарата на 360 вокруг горизонтальной осн в жидкий металл будут погружаться дополнительные каналы капиллярного сечения, расположенные симметрично по окружности, без изменения их числа, поэтому конструкция остается работоспособной независимо от угла поворота вокруг горизонтальной оси, угол поворота относительно вертикальной плоскости 1О допускается до 45-50 за счет наличия токопроводящих перегородок в цилиндрических объемах, которые делают их не сообщающимися между собой по всей длине токоограничителя. .15

На фиг. 1 показан токоограничи" тель, общий вид, на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1.

Токоограничитель содержит твердометаллические электроды 1 и 2, изо- 20 ляционные керамические пластины 3, s которых выполнены симметрично по окружности отверстия 4 капиллярного сечения, медные перегородки 5, поверхности которых выходят наружу 25 токоограничителя, в окружающую среду.

Элементы 1, 2, 3 и 5 разделены друг от друга изоляционными пласти нами 6, образуя при этом цнлиндрические полости, 7. Вся конструкция щ токоограничителя скреплена изолиро" ванной шпилькой 8. Цилиндрические полости 7 частично заполнены жидким металлом 9, рабочие. отверстия 4 капиллярного сечения для данного по ложения токоограничителя также заполнены жидким металлом.

Токоограничитель работает следующим образом.

При замкнутой цепи жидкий металл

9 заполняет отверстия 4 капиллярного сечения и цилиндрические полости 7.

При увеличении тока свыше допустимого происходит взрыв жидкого металла

9 в.рабочих отверстиях 4 капиллярного

1094088

Фиг.2

Составитель М.Трофимова

Редактор Н.Лазаренко Техред А.Ач Корректор О. Билак

Заказ 3449/42 Тирам 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4