Жидкометаллический размыкатель Советский патент 1977 года по МПК H01H29/02 

I

Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности к жидкометаллическим размыкателям, и может быть использовано для разрыва сильноточных цепей, содержащих индуктивные накопители энергии.

Известен жидкометаллический размыкатель I. Этот аппарат содержит твердометаллические электроды, разделенные изолятором, которые замкнуты через жидкий металл, выше которого находится диэлектрическая жидкость.

Недостатком такого аппарата является сложная конструкция и ненадежность в работе, так как после ряда коммутаций жидкий металл частично перемешиваетсяс диэлектрической жидкостью, тем самым ухудшая свои проводящие свойства и изоляционные свойства диэлектрической жидкости.

Известен также жидкометаллический размыкатель 2, принятый за прототип.

Этот аппарат содержит твердометаллические контакты, разделенные твердым изолятором, замкнутые через жидкий металл, отделенный мембраной от камеры его улавливания, помещенные в камеру с диэлектрической средой, и привод. В качестве диэлектрической среды использован ннертный газ.

Описанное устройство обладает рядом недостатков. В процессе работы жидкий металл

соприкасается с изолятором, разделяющим контакты, что вызывает загрязнение последнего и снижение его электрической прочности. Мембрана может использоваться только однократно, т.к. она разрушается после отключения.

Указанные недостатки приводят к недостаточной надежно(ги аппарата.

Целью изобретения является повышение надежности размыкателя.

Это достигается тем, что однн из твердометаллнческих контактов снабжен наконечником, образующим с другим твердометаллнческям контактом зазор, заполненный жидким металлом, отделенный от твердого изолятора указанной диэлектрической средой, в качестве которой использована диэлектрическая жидкость, а привод выполнен ввиде электродов, образующих искровой промежуток, помещенных в диэлектрическую жидкость.

Кроме того, размыкатель снабжен изоляционной перегородкой, погруженной в жидкий металл, а мембрана выполнена эластичной и снабжена кольцом по контуру, которое закреплено при помощи фиксаторов в камере улавли вания.

На чертеже представлено конструктивное выполнение предлагаемого устройства.

Размыкатель содержит неподвижные кон

тагкты 1 и 2, между которыми расположен изолятор 3 и подвижный жидкoмeтav личecкий KQHтакт 4. Внутренняя полость изолятора 3 и неподвижных контактов 1 и 2 заполнена диэлектрической жидкостью 5, в которую погружены электроды 6. В жидкий металл (подвижный контакт 4) погружена изолирующая перегородка 7. К неподвижным контактам I и 2 крепятся контактные накладки 8. Подвижный контакт 4 расположен на эластичной диафрагме 9, на Ц)омке которой закреплено Жесткое кольцо 10. КЬльцо 10 удерживается фиксаторами П. К Контакту 2 крепится камера улавливания 12, в которой размещен толкатель 13

Размыкатель работает следующим образом. С помощью толкателя 13 диафрагма 9, изготовленная, например, из резины, прижимается к контактам 8 и удерживается в этом положении с помощью кольца 10 и фиксаторбв 11. В контактном зазоре между неподвижными контактами I, 2 и 8 на поверхности эластичной диафрагмы 9 размещается подвижный контакт 4, то есть заливается жидкий металл. Затем на поверхность подвижного контакта 4 заливается диэлектрическая жидкость 5 с удельным весом меньщим, чем у подвижного контакта, в которую погружаются электроды 6. По достижении током, проходящим через контакт, заданной амплитуды в момент, необходимый для размыкания цепи, производится электрический разряд в жидкость между электродами 6. Под действием ударной вОлны, гидропотока и электродинамических сил тока подвижный контакт .выбрасывается из контактного зазора. Подвижьый контакт при своем движении деформирует диафрагму, а она воздействует на жесткое кольцо, которое освобождается из фиксаторов, после чего продолжается их совместное движение с подвижным контактом. Таким образом, производится размыкание цепи. После заверщения процесса размыкания жидкий металл и диэлектрическая жидкость остаются в камере 12, откуда впоследствие удаляются. После подъема диафраг йы к контактам производится заливка новой порции жидкометаллического контвхта и диэлектрической жидкости.

8 предлагаемом размыкателе изолятор погружен в диэлектрическую жидкость и не имеет возможности соприкосновения с жидким металлом, т.к. подвижный контакт перемещается в сторону, противоположную от изолятора. Это поаыщает электрическую прочность и надежность коммутатора. В жидкий металл погружена изоляционная кольцевая перегородка, которая создает искривления линий тока, благодаря чему возникают дополнительные электродина.мчческие силы, воздействующие на подвижный контакт и которые при токах с несколько десятков и сотен килоампер достигают значит ьных величин.

Применение резиновой диафрагмы позволяет увеличить допустимую величину деформации ее при выбрасывании подвижного контакта и затем восстановить первоначальную конфигу(ацию, что дает возможность ее многократного использования. Кроме того, в связи с тем. что резина по некоторым своим свойствам блнзкя к

жидкости - это ;факгически не искажает поле давлений и скоростей в начальный момент движения подвижного контакта. Натяжение фиксаторов подбирается таким, чтобы устранить утечки жидкости из коммутатора, а также обеспечить освобождение жесткого кольца из фикс-аторов при достижении диафрагмой предельной величины деформации. Если натяжения резиновой диафрагмы и фиксаторов оказываются недостаточными для начальной компенсации электродинамических сил, в полости улавливания 12 создается избыточное компенсирующее давление, которое сбрасывается непосредственно перед возбуждением электрогидравлического источника давления. Для изменения при размыкании по заданному закону неподвижные контакты снабжены контактными накладками 8, которые выполняются профилированными (а также могут быть изготовлены из сплава высокого сопротивления) и сопротивление которых подбирается таким, чтобы выполнить заданный закон изменения тока, и к моменту разделения контактов ток через контакты был бы близок к нулю. Таким образом, изменение тока в коммутаторе при размыкании происходит в результате совместного изменения как

контактирующего объема подвижного контакта, так и введением шунтирующего сопротивления контактных накладок. Это улучшает условия дугогашения и позволяет в широких пределах изменять режим коммутации. Одновременное использование для ускорения подвижного контакта энергии электрогидравлического ис точника давления, электродинамических сил тока и силы тяжести повышает быстродействие коммутатора.

Таким образом, предлагаемый коммутационный аппарат обладает высоким быстродействием и имеет повышенную надежность.

Формула изобретения

. Жидкометаллический размыкатель, содержащий твердометаллические контакты, разделенные твердым изолятором, замкнутые через жидкий металл, отделенный мембраной от камеры его улавливания, помещенные в камеру с диэлектрической средой, и привод, отличающийся тем, что, -с целью повышения надежности, один из твердометаллических контактов снабжен наконечником, образующим с другим твердо,5еталлическим контактом зазор, заполненный жидким металлом, отделенный от твердого изолятора, указанной диэлектрической средой, в качестве которой использована диэлектрическая жидкость, а привод выполнен в виде электродов, образующих искровой промежуток, помещенных в диэлектрическую жидкость.

2.Размыкатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен изоляционной перегородкой, погруженной Б жидкий металл.

3.Размыкатель по п. , огличающгйся тем, что, с целью многократного исп-.лозо. кия, мембрана выполнена эластичной и сна .лена жестким кольцом по контуру, которое закреппено при помощи фиксаторов в камере улавливания.KJ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:кл.

1.Авторское свидетельство № 440711 Н 01 Н 29/02, 1972.

2.Авторское свидетельство К 43,356 Н Oi Н 29/22. 1972.

/г

К