Жидкометаллический самовосстанавливающийся ограничитель тока

 

О П И С А H И E ()951449

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. К, (22) Заявлено 01.10.80 (21) 3212999/24-07 с присоединением заявки №вЂ”

Н 01 Н 29/30

Гесударетвеевй кемитет (23) Приоритет—

СССР

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 621.316.

524 (088.8) lIo лелем вэебретений

/ и еткрмтий (72) Автор изобретения

А. В. Кузнецов

1 л

Ульяновский политехнический инсти ут (71) Заявитель (54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ

ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

Изобретение относится к электрическим аппаратам и может быть использовано для ограничения и отключения токов короткого замыкания в электрических сетях низкого напряжения.

Известны ограничители тока, содержащие плавкий элемент из жидкого металла, расположенный в трубке из специальной керамики (1).

Недостатком указанных устройств явля-ется нестабильность защитной характеристики. Это связано с износом внутреннего диаметра керамической трубки под действием электрической дуги при срабатывании.

Внутренний диаметр трубки известных устройств увеличивается после каждого срабатывания, что равносильно увеличению диаметра плавкого элемента. Поэтому время срабатывания при неизменной величине аварийного тока изменяется при каждом последующем цикле.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ограничитель тока, который содержит диэлектрический корпус из нагревостойкой керамики с каналом, заполненный жидким металлом поршень и контактные выводы, один из которых выполнен с изолированной боковой поверхностью (2).

Однако большое сопротивление электрода обуславливает большую температуру нагрева как в нормальном режиме, так и

5 в режиме срабатывания. Отсюда большая потеря мощности и необходимость исполнения электрода тугоплавким. При очень больших величинах тока возможно разрушение электрода. Это свидетельствует об ограниченной коммутационной способности аппарата.

Целью изобретения является увеличение коммутационной способности, уменьшение потерь мощности и упрощение конструкции устройства.

Цель достигается тем, что электрод выполнен из материала с несмачивающейся жидким металлом поверхностью.

В этом случае сопротивление электрода может быть меньше, чем у прототипа. А увеличение сопротивления в месте контакта электрод — жидкий металл достигается за счет переходного сопротивления, которое при плохом смачивании имеет большое значение.

951449

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из керамической трубки 1, укрепленной внешним кожухом 2. Трубка заполнена жидким металлом 3, давление которого задается поршнем 4, расположенным в нижнем контактном колпаке 5 и подпружиненным сжатым газом, находящимся в цилиндре 6. Верхний контактный кол.пак 7 соединен с плавким элементом из жидкого металла посредством электрода 8 из материала с несмачивающейся жидким металлом поверхностью, например, графита.

Ограничитель тока работает следующим образом.

При возникновении в цепи аварийного тока происходит нагрев столбика жидкого металла и электрода. Наибольшее выделение тепла происходит в месте контакта электрода с жидким металлом ввиду большого переходного сопротивления. Часть жидкого металла вблизи электрода испаряется, образуя паровую пробку. Величина аварийного тока резко снижается. Между электродом и еще не испарившейся частью жидкого металла возникает электрическая дуга.. Под действием протекающего тока и электрической дуги длина канала с испарившимся металлом увеличивается. При достижении критической длины, дуга гасится. Чрезмерное давление внутри трубки уменьшается благодаря увеличению объема внутренней полости, заполненной жидким металлом за счет отбрасывания вниз подпружиненного поршня. Затем поврежденная электрическая цепь разрывается другим коммутационным аппаратом, синхронизированным с ограничителем тока. После конденсаций паров металла давление в полости с жидким металлом уменьшается и поршень возвращает жидкий металл в трубку, обеспечивая готовность к повторному действию. Внешний кожух служит для предотвращения разрыва керамической трубки вследствие большого давления внутри нее при срабатывании.

Износ керамической трубки в данном устройстве под действием дуги несущественно влияет на защитную характеристику, так как ток и время срабатывания определяются величиной переходного сопротивления контак5 та электрод †жидк металл.

Износ торцевой части электрода не изменяет площади контакта с жидким металлом и величину переходного сопротивления.

Данное устройство выгодно отличается

6т прототипа, так как имеет электрод с меньшим сопротивлением при одинаковой длине.

Это позволяет снизить потери мощности в номинальном режиме, упростить конструкцию в силу того, что отпадает необходимость выполнять электрод повышенной термостойкости, а также дает возможность повысить коммутационную способность, которая в прототипе ограничивается термостойкостью электрода.

Формула изобретения

Жидкометаллический самовосстанавливающийся ограничитель тока, содержащий диэлектрический корпус из нагревостойкой керамики с каналом, заполненным жидким металлом, поршень и контактные выводы, один из которых выполнен в виде электрода с изолированной боковой поверхностью, отлинаюи1ийся тем, что, с целью повышения коммутационной способности и уменьшения потерь мощности, этот электрод выполнен из материала с несмачивающейся жидким металлом поверхностью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дегтярь В. Г. и Нестеров Г. Г. Контактные коммутирующие устройства электрических аппаратов низкого напряжения.

Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР, сер. Электрические аппараты. 1980, № 2, с. 98. библ. 234.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2905174, кл. Н 01 Н 29/30, 1979.

951449

Составитель В. Попова

Редактор И.Митровка ТехредА. Бойкас Корректор Ю.Макаренко

Заказ 5714/63 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4