Жидкометаллический коммутационный аппарат Советский патент 1983 года по МПК H01H29/28 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к технике коммутирования сильноточных электрических цепей низкого напряжения, а конкретнее, к коммутационной аппаратуре, использующей в качестве контактного материала жидкий металл.

Известен жидкометаллический коммутационный аппарат, содержащий два твердометаллических электрода, разделенных изолятором, и резервуар переменного объема, заполненный жидким металлом. Замыкание электродов происходит через жидкий металл, уров.ень которого меняется в резервуаре переменного объема С13.

Однако этот аппарат характеризуется недостаточной коммутационной способностью и повышенной эрозией .электродов, так как в данном аппарате процесс включения сопровождается явлением плавания, заключающемся в возникновении давления на границе твердометаллические электроды - жидкий металл, а процесс отключения сопровождается интенсивным дугообразованием, разрушающим электроды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является жидкометаллический коммутационный аппарат, содержащий два твердометаллических электрода, разделенных иаолятором и образующих совместно межэлектродный канал, дугогасительную перегородку и резервуар переменного объема, заполненный жидким металлом Г 2;.

Этот аппарат имеет более высокую коммутационную способность, чем предыдущий, так как дугогасительная перегородка из электроизоляционного материала способствует более эффекTHBHoiviy гашению дуги при отключении, что позволяет повысить ток отключения.

Однако коммутационная, способност этого аппарата невелика из-за недостаточно высокого тОка включения. Эрозия электродов хоть и уменьшена, но все же остается существенной.

Целью изобретения является повышение коммутационной способности аппарата.

Указанная цель достигается тем, что в жидкометаллический коммутационный аппарат, содержащий два твердометаллических электрода, разделенных изолятором и образующих совместно межэлектродный канал, дугогасительную перегородку по меньшей мере с одним отверстием, и резервуар переменного объема, заполненный жидким металлом, снабжен токопроводящим наполнителем из материала несйачиваемого жидким, металлом, межэлектронный канал разделен дугогасительНой перегородкой на две части, при этом одна часть, расположенная со стороны противоположной расположению резервуара переменного объема, заполнена указанным токопроводящим наполнителем. Кроме того, дугогасительная перегородка может быть выполнена из дугостойкого токопроводящего материала.

0 Такое выполнение, аппарата позволяет повысить кок 1утационную способность, так как и процесс включения и процесс отключения происходят через дополнительное сопротивление,

5 которым обладает наполнитель, ограничивающий величину коммутируемого тока.

На чертеже схематически представлен аппарат в отключенном состоя0 НИИ.

Твердометаллические электроды 1 и 2 совместно с изолятором 3 образуют межэлектродный канал 4, в котором установлена дугогасительная

5 перегородка 5, выполненная со сквозными отверстиями б. Полость между перёгородной 5 и электродом 2 заполнена токопроводящим наполнителем 7. Для предотвращения высьшания

Q наполнителя 7 на перегородке 5 установлена сетка 8. Кольцевые пазы 9 в изоляторе 3 служат для предотвращен ния металлизации изолятора. Поршень10 совместно с электродом 1 составляет резервуар переменного объема,

5 в который помещен жидкий металл 11. Наполнитель 7 может выполняться в виде пррршка, гранул или другом виде. Главное требование к нему, чтобы используемый материал не смачивается жидким металлом, что -позволяет последнему полностью удаляться из камеры с наполнителем при отключении. Выбором материала наполнителя, его видом и степенью его спрес5 сованности можно в широких пределах регулировать величину омического сопротивления между электродом 2 и перегородкой 5.

В качестве примера наполнителя

0 можно указать порошок вольфрама, который несмачивается тройной эвтектикой галлий-индий-олово.

Аппарат работает следующим образом.

Для включения аппарата необходимо приложить усилие привода (на чертеже не показан) к поршню 10 снизу вверх. При перемещении поршня 10 вверх происходит подъем уровня жидкого метгипла 11, при касании кото0 ялм перегородки 5 происходит замыкание цепи между электродами 1 и 2 через ЖИДКИЙ метёшл 11, перегородку 5 и наполнитель 7. Ток включения при этом огр1аничен сопротивлением

5 наполнителя. По мере Дальнейшего

перемещения поршня 10 жидкий металл 11 проходит через отверстия 6 перегородки 5 и сетку б и уменьшает сопротивление наполнителя до минимально возможной (для данных материалов) величины. В крайних верхнем положеНИИ поршня 10 величина межконтактного сопротивления минимальна и постоянна для всего времени включенного состояния аппарата.

Операция отключения происходит при перемещении поршня 10 вниз. У овень жидкого металла 11 понижаг ется, в результате чего сопротивление межконтактного промежутка возрастает, а следовательно уменьшается отключаемый ток. Отключение цепи

происходит при понижении уровня жидкого металла 11 за дугогаситель,ную перегородку 5. Возникающая при отклчении лу га растягивается и гасится.

Так как при коммутациях происходит ограничение тока, коммутацион.ная способность аппарата возрастает. Кроме того, электроды аппарата полностью защищены от эрозии, так как не подвержены воздействию электрической дуги. Профилактическая ревизия предлагаемого аппарата может происходить через большие промежутки времени, чем в известных,и будет заключаться в осмотре и, при необходимости, замене лишь дугогасительной перегородки.

1. ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКПЙ КОММУТАЩЮННьт АППАРАТ, содержащий два твердометаллических электрода, разделенных изолятором и образукхЦих совместно межзлектродныйгканал, дугогасительную перегородку по меньшей мере с одним отверстием и резервуар переменного объема, заполненный жидким металлом, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения коммутационной способности, он снабжен токопроводящим наполнителем из материала, не смачиваемого жидким металлом, межэлектродный канал разделен дугогасительной перегородкой на две части, при этом одна часть, расположенная со стороны, противоположной расположению резервуара переменного объема, заполнена указанньш токопроводяцим наполнителем. 2. Аппарат по п. 1, от л и чающийся тем, что дугогасительная перегородка вьшолнена из ДУ1ГОС той кого токопроводящегб материала.