Автоматический ограничитель тока Советский патент 1985 года по МПК H01H87/00 H01H29/28 

1 .1 Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты электрических цепей, и может быть использов.ано для защиты электри ческих цепей от перегрузки по току. Известно ртутное термореле, содержащее баллон с двумя газонаполненными полостями, соединенными между собой капиллярным кдналрм, жидкий металл, нагревательные элементы и основные и дополнительные контактные электроды, причем нагревательные эле менты подключены к контролируемой цепи, а жидкий металл, основные и по полнительные контактные электроды расположены в капиллярном канале Ll Известен также жидкометаллический выключатель, содержащий изоляционный корпус с герметизированной камерой, внутри которой расположены твердо металлический электроды с жидким металлом, и охватывающую корпус магнит ную катушку, твёрдометаллические электроды установлены по краям герметизированной камеры, которая выполнена в форме сегмента, причем устройство снабжено дополнительной герметизированной камерой с двумя дополнительными твердометаллическими электродами, а дополнительная камера соединена каналом с основной камерой 2. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является автоматический ограничитель тока, со держащий герметизированный баллон с цилиндрической полостью, основные неподвижные контактные электроды, установленные с торцов баллона, допо нительные неподвижные контактные электроды, подвижный контактный элект род, жидкий металл, постоянные магни ты, расположенные снаружи баллона, установленные разноименными полюсами один навстречу другому перпендикулярно продольной оси герметизированного баллона Недостатком всех известных устройств является малая чувствительность.. Цель изобретения - повышение чувствительности. Поставленная цель достигается тем,, что автоматический ограничитель тока, содержащий герметизированньй баллон с цилиндрической полостью, основные неподвижные контактные электроды, установленные с торцов баллона, допо 742 нительные неподвижные контактные электроды, жидкий металл, постоянные магниты, расположенные снаружи баллона, установленные разноименными полюсами один навстречу другому и перпендикулярно продольной оси герметизированного баллона, в последнем выполнены две дополнительные полости сферической формы, соединенные капиллярными каналами между собой и с цилиндрической полостью баллона, причем геометрические центры полостей расположены на продольной оси герметизированного баллона, основные контактные электроды установлены с одного торца баллона так, что их рабочие концы расположены в сферической ,полости, ближайшей к цилиндрической полости и заполненной жидким металлом, дополнительные неподвижные контактные электроды установлены в другой сферической полости, причем по крайней мере один из основныхнеподвижных контактных электродов имеет участок с повышенным удельным электрическим сопротивлением, а все полости герметизированного баллона заполнены газом. Участок с повьшенным удельным электрическим сопротивлением может быть выполнен в виде спирали. Так как в устройстве, кроме выталкивающей (амперовой) силы, возникающей вследствие взаимодействия магнитного поля тока к.з., протекающего по жидкому металлу, с магнитным полем постоянных магнитов, на жидкий металл действует еще и возрастающее давление гааа, заполняющего полости герметизированного баллона, которое возрастает при выделении из твердометаллических электродов джоулевого тепла. Именно появление этого дополнительного воздействия, обусловленного выполнением одного из основных неподвижных контактных электродов с участием повьшенного удельного сопротивления, позволяет устройству срабатывать при меньших токах короткого замыкания, т.е. повьш1ается чувствительность устройства. На фиг. 1 представлено устройство во включенном состоянии, разрез; на фиг. 2 - сечение А-Д на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство в отключенном состоянии, разрез. Устройство содержит баллон 1 со встроенными контактными электродами 2 , 3 один из которых выполнен в виде наг ревательной спирали, эти электроды замкнуты электрически жидким металлом 3, находяпщмся в одной из сфери ческих камер 4, соединенных между собой каналами 5, в которых образуются выпуклые мениски 6 жидкого металла. 6 одной из- сферических камер встроены вспомогательные контак ные электроды 7, а снаружи ра.змещен постоянные магниты 8. Устройство работает следующим образом. При протекании по устройству ном нального тока в спиральном и прямом тзердометаллических контактных элек родах 2 выделяется джоулевое тепло, вследствие чего нагревается газ, заполняющий отсек Б баллона 1 (фиг. 1). Одновременно с выделением тепла повышается давление газа (аргон) в отсеке Б , которое до включения устройства в цепь равнялось давлению в отсеке 6 баллона 1. Это повышение давления газа с определенной силой действует на жидкий металл 3, заполняющий левую сферическую камеру 4 (фиг. 1). Кроме ука занного давления в том же направлении на жидкий металл 3 действует выталкивающая (амперова) сила, возникающая вследствие взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов 8 и номинального тока, про текающего по жидкому металлу 3. С другой стороны, на жидкий металл 3 действует направленное вовнутрь камеры 4 капиллярное давление поверхностных сил выпуклых менисков 6 жидкого металла 3, удерживающее жид кий металл 3 в сферической камере 4 Пока rfo устройству течет номинальны ток, сзтмарное действие сил давлени газа в отсеке 6 и выталкивающей сил не способно переместить жидкий металл 3 из левой (фиг. 1 и 3) камеры в правую камеру, т.е. суммарное

Ы / 2 744 давление на жидкий металл 3 не преBbmiaeT величины противоположно направленного давления, создаваемого правым по чертежу мениском 6. В случае возникновения в. цепи короткого замыкания резко увеличивается выделение джоулевого тепла в электродах 2, что приводит к повышению давления в отсеке Б баллона 1 с одновременным увеличением выталкивающей силы, вследствие чего жидкий металл 3 по капиллярному каналу 5 перемещается в правую сферическую камеру 4 (фиг. 3), разрывая электрическую цепь между электродами 2 и замыкая при этом вспомогательные контактные электроды 7 цепи, сигнализирующей о наличии короткого замыкания. При перемещении жидкого металла 3 в правую сферическую камеру 4 сжимается газ в отсеке Ь баллона 1. Вследствие разрыва электрической цепи между электродами 2 при перемещении жидкого металла 3 в другую камеру 4, газ в отсеке Б начинает остывать и под действием сжатого газа отсека 6 жидкий металл начинает перемещаться из правой камеры 4 в левую. Выравнивание давлений газа в отсеках Б и 8 вследствие остывания газа в отсеке 6 приводит к тому, что жидкий металл 3 заполняет камеру 4 (левую), восстанаь;:ивая электрический контакт между электродами 2, т.е. устройство самовосстанавливается в исходное состояние (фиг. 1). То обстоятельство, что жидкий металл перемещается из одной сферической камеры в другую не только под действием выталкивающей силы, но и благодаря повышению давления вследствие выделения джоулевого тепла, позволяет устройству срабатывать при меньших значениях тока короткого замыкания, т.е. повьштается чувствительность устройства.

3ii 23SSSS3SS23Sr GUZSSSZZZZZSSZSSSZZZZS I

л ,./ / .

.

Xf

13

ИХ

1, АВТОМАТИЧЕСКИЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА, содержащий герметлзированный баллон с цилиндрической полостью, основные неподвижные контактные :электроды, установленные с торцов баллона, дополнительные неподвижные контактные электроды, жидкий металлр постоянные магниты, расположенные снаружи баллона, уста новленные разноименными полюсами од навстречу другому и перпендикулярно продольной оси герметизированного баллона, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в баллоне выполнены две дополнительные полости сферической формы, соединенные капиллярными каналами между собой и с цилиндрической полостью баллона, причем геометрические центры полостей расположены на продольной оси герметизированного баллона, основные контактные электроды установлены с одного торца баллона так., что их рабочие концы расположены в сферической полости, ближащей к цилиндрической полости и заполненной жидким металлом, дополнительные контактные электроды установленыв другой сферической полости, причем по крайней мере один из основных неподвижных контактных электродов имеет участок с повышенным удельным электрическим сопротивлением, а все полости герметизированного баллона заполнены газом. 2. Ограничитель по п; 1, о т л ичающийся тем, что участок с повышенным удельным электрическим сопротивлением выполнен в.виде спирали.