Центробежное коммутационное устройство Советский патент 1979 года по МПК H01H29/26 

(54) ЦЕНТРОБЕЖНОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

365

трехфазного переменного тока при всех его режимах, что приводит, в частности, к излишнему нагреву жткого металла в замкнутом иоложении устройства. Кроме того оно не может ояновремепно выполнять функцию защиты коммутируемой электроцепи от перегрузок пю току без специальной дополнительной аппаратуры.

Целью данного изобретения «гвляется Сйижение мощности управления коммута днонным устройством при работе в зам. кнутом положении и расширение фунюоЮ нальных возможностей. Указанная цель flocTi-JtraeTCH тем, что в центробежном ком мутанношюм устройстве каждый тохоподвод к торцовым кольцевым электродам выполнен в виде, по крайней мере, одного витка с прот1шопололшым напр1а,влением намотки друг по отношению к другу.

На фиг; 1 изображена консгрукция; iietiTpoeeKHOJ o коммутационного устройства, состоящего из цилиндрического ших- 1Х)ваШ1О1о статора 1, в пазах которого уложена, например, двухскоростная трехфазная обмотка 2, наружной изоляционной (керамической) :оболочки 3 в виде ципиндра с прямоугольным выступом в середине, двух торцовых колгзцевых электродов 4 и 5, д1Ш1ШДр1гаеского осевого токоотво- да Электрода 6 шхи внутретшего цилиндра с электроизоляционной (керамической) втулкой 7, составляющей из трех спаянных ме;кду собой частей. Кольцевой элек трод 4 соединен с осевым электродом 6 с помощью трехвиткового токоподвода 8, а кольцевой электрод 5 соединен также с помощью трехвиткового токоподвода 9 с кольцевым электродом 1О« Витки 8 и 9 изолированы мелшитковой изоляцией 11 и выполнены с прот1-тоположным но отпо шенюо д;эуг к другу направлением намотки, HanpitMep, витки 8 - по часовой стрел ice, ВИТ1Ш 9 - против часовой стрелки. Мехшу внутренней поверхностью оболочк 3 за пределами индуктора, кольцевыми поверхностями электродов 4, 5 и керамическ гми тонкостенными оболочками 12 образуются полости кольцевые коллекторы, через которые по отдельным каналам - патруб1щм 13 - осутествляе1х:я подвод (отвод) жидкого металла во внутреннюю полость устройства из сильфонов или бачков, расположетгых за пределами электродов. Лля о&гегчения герметизации колыдевых коллекторов снаружи каждой керамической оболочки 12 расположена тонкая кольцевая оболочка из нержавею™ шей стали, ир1шаян11ая по всему перкмет20А

ру кольцевой поворхности соответствующего электрода.

Статор 1 зап{юссован в немагнитную втулку 14 и кренится в корпусе 15, имеюшем ребристую нару:яа1ую поверхность для улучшения охлаждения. По торцам к статору 1 прикшгкают два Г-образных кольцевых магнитопровода 16, образующие вместе с корпусом 15 единый корпус устройства. Через трубку 17 и радиальноосевое отверстие в электроде 4 осуше- ствляется пневмокомпенсация внутреннего объема канала.

Внутренний прямоугольный выступ оболочки 3 имеет по торцам два. медных электроводных кольца 18.

Работает центробежное коммутационное устройство (ЦКУ) следующим образом. Жидкий металл, цосто5пгао находящийся в кольцевой полости ЦКУ, образованной оболочкой 3 и электродами 4, 5 занимает различное положение в зависимости от cicopocTH его вращения.

Когда ЦКУ находится в положении замкнуто, жидкий металл вращается с относительно небольшой скоростью, необходимой лишь для удержания металла на оболочке 3 под действием центробежных сил. Внутрешшй выступ оболочки 3 погру7 ен в Ж1ЩКИЙ металл, и электроды 4, 5 замкнуты жидким металлом. Для размыкания цени необходимо увеличить скорость вращения металла, что обеспечивается соответствующим переключением обмотки статора на большую синхронную скорость вращения поля, либо путем увеличения напряжения питания обмотки Под действием возросшей центробежной сюгы металл частично будет вытеснен из кольцевой полости с прямоугольным -выступом через кольцевые коллекторы в области электродов и трубы 13 в соответствующие емкости, например, сильфоны. Внут- , реш1ий выступ оболочки 3 оголится и произойдет разрыв силовой электроцепи.

Для ускорения процесса коммутации кольцевая полость ЦКУ соединена через отверстия в торце электрода 4 и трубку. ф 17 с пневмо компенсатором, который может быть заменен снльфоном. Пневмокомпенсатор ЦКУ может быть использован и для управления коммутатором, так как при прочих равных условиях положение 5 свободной поверхности вращающегося жидкого металла может регулироваться давлением 1шзртного газа, подаваемого по трубке 17 внутрь ЦКУ. Большему давленшо газа будет соответствовать разомкнутое положение коммутатора, меньшему давлению - замкнутое положение. Когда ЦКУ замкнуто, врйщение жидкого металла может в нем осуществляться при отключетшм трехфазном Ш1Дук1-оре за счет взаимодействия осевого тока в жидком металле с радиальным магнитным полем созданным витками с током 8 и 9 (фиг. 2). В этом случае энергия на вращение жидкого металла потребляется из коммутируемой силовой электроцепи, и потери в жидком металле будут меньше, чем при включенном трехфазном индукторе. Г-образные магнитопроводы 16 служат пля усиления радиального магнитного поля, так как магнитный поток получает возможность замыкаться по шихтованному статору и Г-образным сердечником. Если в силовой электроцепи происходит увеличение тока, то тангондиальная электромагнитная сила , резко увеличивается (так как f j д B i металл начина ет быстрее вращаться и под действием центробежных сип вытесняется из кольцевой полости 11КУ до тех пор, пока не произойдет размыкание цепи. Во избежание автоколебательного процесса в этом случае должен включиться трехфазный индуктор, чтобы удержать ЦКУ в разомкнутом положении. Сигнал управления на включе- ние обмотки индуктора может быть получен от датчиков уровня или давления жидкого металла, установленных в емкостях, соединенных с полостью ЦКУ трубками 13 Так как по осевому медному токоотвод 6 и жидкому металлу ток течет в противо положных направлениях, то тангенциальное магнитное поле в области из керамической оболочкой 3 отсутствует и магнитопровод статора 1 не насыщается. В области вращающегося жидкого металла существует тангенциальное магнитное поле, которое создается током, текущим по электроду 6. Взаимодействие этого поля с силовым током жидкого металла приводит к появ- пению «Д1ильной ял о ктрп магнитно и силы, совпадающей по направлешоо с центробежной силой. Наибольшего значения эта си- ла будет достигать в поверхностном слое вращаюигегося металла, и следовательно, она будет способствовать стабилизации свободной поверхности. Медные кольца 18 по торцам внутреннего выступа оболочки 3 служат для уменьшения влияния поперечного краевого эффекта. Предложегтое ЦКУ сохраняет способ. ность работать при любом положении в пространстве и невесомости с коммутацией цепи между жидкими электродами. Формула изобретения Центробежное коммутационное устройство, содержащее цилгшдрический тшуктор с трехфазной распределенной обмоткой, канал, образованный наружным изоляцИ онным цилиндром с внутренним BMCTJTEOM в средней части и электропрОБОДкыми кольцами по бокам выступа, внутре1шим изоляционным цштиндром и кольцевыми электродами с кольцевыми коллекторами соединен11ыми с патрубками для подвода электропроводной жидкости в канал, пневмокомпенсатор объема канала и токопод Bozibi, отличающееся теМд что, с целью снижения мощностн злтравлеиий и расширения функциональных возможностей, каждый токоподвод к торцовым коль-цевым электродам выполнен в виде, по крайней мере, одного витка с противопо- ложным направлением намотки друг по отношению к другу. Источники информации, принятые во вни.. мание при экспертизе 1.Авторское свидетелях: ТВ о СССР № , Н 01 Н 53/08, 1973/ 2.Авторское сыщотельство СССР по заявке № 2156367/24-07, 1975.