Токоограничитель Советский патент 1984 года по МПК H01H87/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к токоограничителям многократного действия, и может быть использовано в сильноточных, /цепях защиты. Известны жидкометаллические токо ограничители, принцип работы которы I основан на испарении жидкого металла, заключенного в капиллярный канал СИ и L21. 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 сечение капиллярного канала. При протекании тока короткого замыкания вьзделякицеес Джоулево тепло приводит к испарению жидкого металла и созданию в канале высокого давления. При этом образует ся плазма, обладающая большим удельным сопротивлением, что приводит к эффекту токоограничения 31. Однако для. изготовления таких токоограничителей необходимы материалы, 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 зуинцих мевду 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 С4. Недостаток i известного устройства заключается в том, что градиент тем пературы токоограничителя по длине в номинальном режиме неодинаков. Крайние и средние цилиндрические полости, заполнейные жидким металлом, находятся в неодинаковых условиях, так как крайние объемы прилегают к твердометаллическим выводам, изготовленным, как правило, из меди, имеющей большой коэффициент теплопроводности по сравнению с жидким металлом 3,9ИО м.град 1 Вт эвтектики J 0,37610 м.град что позволяет использовать их для сброса тепла, вьщеляемого в токоограничителе. При 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 шщкого металла в центральных цилиндрических полостях, что ограничивает номинальный ток. Другим недостатком известного токоограничителя является работа в горизонтальном положении, что ограничивает область применения. Цель изобретения - повьшгение номинального тока при тех же габаритах конструкции за счет улучшения отвода тепла по всей длине токоограничителя токопроводящими перегородками и уменьшения сопротивления токопровода аппарата, а также возможности работы его при поворотах вокруг Горизонтальной оси на 360 и наклонах на 45-50 относительно вертикальной плоскости. Указанная цель достигается тем, что токоограничитель, содержащий корпус, два твердометаллических электрода, изсйтяционные пластины, в каждой из которых выполнены отверстия капиллярного сечения, образующие капиллярные каналы, причем изоляционные пластины разделяют межэлектродный объем на цилиндрические полости, частично заполненные жидким металлом, а каналы расположены несоосно по отношению к цилиндрическим полостям, снабжен перегородками, выполйенными из токопроводящего материала, указанные перегородки установлены в цилиндрических полостях яаралпельно изоляционным пластинам таким образом, что выходят из корпуса наружу, а ,в изоляционных пластинах выполнены дополнительные отверстия капиллярного сечения, причем все отверс ия каждой изоляционной пластины расположены симметрично по окружности. При поворотах аппарата на 360 вокруг горизонтальной оси в жидкий металл будут погружаться дополнитель ные каналы капиллярного сечения, расположенные симметрично по окружнрсти, без изменения их числа,поэтом конструкция остается работоспособной независимо от угла поворота вокруг горизонтальной оси, угол поворота относительно вертикальной плоскости допускается до 45-50®за счет наличия токопроводящих перегородок в цилиндрических объемах, которые делают их не сообщакшщьшся меяду собой по всей длине токоограничителя. - На фиг. 1 показан токоограничитель, общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Токоограничитель содержит твердометаллические электроды 1 и 2, изоляционные керамические пластины 3, в которых выполнены симметрично по окружности отверстия 4 капиллярного сечения, медные перегородки 5, по.верхности которых выходят наружу токоограничителя, в окружающую среду Элементы 1, 2, 3 и 5 разделены друг от друга изоляционными Цласти|Нами 6, образуя цри этом цилиндрические полости. 7. Вся конструкция токоограничителя скреплена изолированной шпилькой 8. Цилиндрические полости 7 частично заполнены жидким металлом 9 рабочие, отверстия 4 капиллярного сечения для данного положения токоограничителя также запоп иены.жидКИМ металлом. , . Токоограничитель работает следующим образом. При замкнутой цепи жидкий метали 9 заполняет отверстия 4 капиллярного сечения и цилиндрические полости 7. При увеличении тока свыйе допустимого происходит взрыв жидкого металла 9 в рабочих отверстиях 4 кашшляриог сечения, резко-возрастает давление, под действием которого пары жидкого металла будут выбрасьшаться в цилинд рические полости 7 и, проходя через объем жидкого металла, находящегося в них, охлаждаются и концентрируются. Лучшему охлаждению способствуют медные перегородки 5, отводящие тепло наружу и В1фавнивающие температуру по длине токоограничителя. Возникающие при этом дуги отклонения в капиллярных каналах имеют опорные пятна на жидком металле, находящемся в полостях 7 большего сечения. Керамические Поверхности отверстий 4 капиллярного сечения при этом охлаждаются за счет интенсивного оТвода потока тепловой энергии электродуги 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 капиллярного се-i чения, погруженных в жидкий металл 9, остается неизменным и при . клонах относительно вертикальной плоскости на угол 45-50 так как медные перегородки создают несоор- . щающиеся по длине полости жидкого металла. . Таким образом преимущества предлагаемого токоограничителя заключаются в повышении номинального тока без увеличения габаритов конструкции и в возможности работы при поворотах вокруг ; горизонтальной оси на 360 и при наклонах относительно вертикальной плоскости до 45-50 что расширяет область его применения. Токоограничители такой конструкции могут применяться в мооршх судовых электроэнергетических системах (ЭЭС),

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.