ТОКОНЕСУЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 1995 года по МПК H01B1/02 

Изобретение относится к электротехнике.

Известны токонесущие элементы электрических аппаратов, которые охлаждаются за счет конвекции воздуха на их поверхности. В токонесущем элементе при прохождении электрического тока выделяется тепло. При токе, значение которого больше предельно допустимого, тепловыделение превышает теплоотвод к воздуху и токонесущий элемент перегревается до разрушения. Предельно допустимый ток для таких токонесущих элементов ограничен, так как ограничены поверхность охлаждения и коэффициент теплопередачи, причем при наличии электрической изоляции этот коэффициент близок к нулю.

Известны токонесущие элементы, имеющие корпус с продольным внутренним каналом и охлаждаемые теплоносителем, например водой. Предельно допустимый ток при заданном сечении для таких токонесущих элементов выше, так как коэффициент теплопередачи при вынужденной конвекции воды в несколько раз больше, чем при конвекции воздуха. Однако возможность теплоотвода и, следовательно, предельно допустимый ток в таких токонесущих элементах ограничены.

Целью изобретения является повышение предельно допустимого тока в токонесущем элементе.

Цель достигается тем, что в токонесущем элементе электрического аппарата, имеющем корпус с продольным внутренним каналом, в котором размещен теплоноситель с возможностью движения, в качестве теплоносителя использован электропроводящий материал, в который погружены электроды. В качестве электропроводящего материала может быть использован жидкий металл.

Токонесущий элемент изображен на чертеже. Он представляет собой трубку 1 прямоугольного сечения из нержавеющей стали. Внутри трубки размещен жидкий натрий 2 с возможностью движения. На концах трубки установлены медные электроды 3 с никелевым покрытием, погруженные в поток натрия.

К электродам подводится электрический потенциал, и в токонесущем элементе возникает электрический ток J, который перераспределяется между сталью и натрием, причем в нержавеющей стали он мал, так как малы ее проводимость и сечение. Практически все тепло выделяется в теплоносителе и при соответствующей скорости W натрия отводится при любом значении электрического тока.

По сравнению с прототипом в описанном токонесущем элементе основное тепловыделение при прохождении электрического тока происходит в теплоносителе, а наибольшая скорость отвода тепла определяется только расходом теплоносителя (жидкого металла) и не зависит от размеров теплопередающей поверхности и коэффициента теплопередачи.

Ток в таком токонесущем элементе не ограничен, поскольку расход теплоносителя может быть сколь угодно большим. Так, например, при одинаковых наружных размерах сечения токонесущего элемента, длина которого 1 м, и при одинаковых массовых расходах, соответствующих наибольшим использующимся на практике скоростям теплоносителей (W=10 м/c для воды и W=3 м/с для жидкого натрия) предельно допустимый ток в описанном токонесущем элементе по крайней мере на 30% больше, чем в прототипе.

Использование: в электротехнике, в частности в электрических аппаратах. Сущность изобретения: токонесущий элемент электрического аппарата выполнен в виде корпуса с продольным внутренним каналом, в котором размещен теплоноситель с возможностью движения. В качестве теплоносителя использован электропроводящий материал, например жидкий металл, в который погружены электроды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ТОКОНЕСУЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АППАРАТА, имеющий корпус с продольным внутренним каналом, в котором размещен теплоноситель с возможностью движения, отличающийся тем, что, с целью повышения предельно допустимого тока путем улучшения условий теплоотвода, в качестве теплоносителя использован электропроводящий материал, в который погружены электроды. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве электропроводящего материала использован жидкий металл.