Ограничитель тока Советский патент 1980 года по МПК H01H87/00 

(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

Изобретение относится к ограничителям тока испарительно-реконденсирующего типа и может быть использовшад как составной элемент электрических аппаратов управления и защиты.

Известен ограничитель тока, корпус которого выполнен из изоляционного материала с рабочей полостью, заполненной токопроводящей жидкостью. На торцах полости установлены электроды, в которых имеются дополнительные полости, связанные с рабочей полостью и также заполненные токопроводящей жидкостью С13

Если протекающий по ограничителю ток не превышает определенной величины, металл в рабочей полости находится в жидком состоянии, поэтому его сопротивление мало. При протекании больших токов, например тока короткого замыкания, под действием выделяемого тепла металл переходит в газообразное состояние, при этом его сопротивление резкб возрастает, что вызывает ограничение величины тока в цепи. После отключения

тока пары металла реконденсируются, подготавливая ограничитель к новому срабатыванию.

Низкая износостойкость ограничителя обуславливается тем, что при каждом очередном разогреве металла до температуры кипения и каждом загорании электрической дуги в рабочей полости происходит .разложение жидкого металла, электродов и внутр«1ней поверхности ра10бочей полости. Эти продукты разложения накапливаются в рабочей полости, в результате чего ограничитель теряет свои первоначальные свойства и выходит из строя.

15

Особенно быстро засоряется рабочая полость небольшого диаметра, который необходим для выполнения ограничителя на небольщие токи (до 10А).

Кроме этого, рассматриваемый огра20ничитель не может работать при частых срабатываниях, поскольку для реконденсашш жидкости и заполнения ею рабочей полости после каждого срабатывания ограничителя требуется определенное врем При частых срабатываниях возможен так же чрезмерный разогрев ограничителя тока вцелом. Известен также ограничитель, содержащий корпус с электродами и с двумя рабочими полостями, соединенными верхним и нижним каналами 2j. Ограничитель снабжен насосом для перекачивания токопроводящей жидкости, это поз воляет увеличить его срок службы. Одна ко наличие насоса усложняет конструкцию, снижает найе-жность и не устраняет возможности засорения продуктами разложения жидкости. Цель изобретения - увётшчМиё србк службы, повышение надежности и расширение функциональных возможностей ограничителя тока. Это достигается тем, что в предложенном ограничителе тока полости выполнены с различными поперечными сечениями, а электроды установлены в полости с меньшим поперечным сечением Нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечного сечения выше ее нижнего торца. В мест их соединения установлен фильтр,а полости заполнены токопроводящей жидкостью, так что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка межд электродами. Целесообразно заполнение свободного от жидкости пространства инертным газом, а также исподьзование в kaчестве токопроводящей жидкости элект ролитов (водных растворов солей). На фиг. 1 изображен ограничитель тока, поперечный разрез (вариант конст рукции) ; на фиг. S и 3 - возможные схемы включения.. Ограничитель (фиг. 1) состоит из -корпуса 1, в котором выполнены две полости 5; и 3, соединенные верхним 4 и нижним 5 каналами., В полости 2с меньшим пбперёчным сечением установлены электроды 6, погруженные в токопроводяшую жидкоетьх 7. В месте соеди ; ;нения нижнего .канала 5 с полостью 3 установТхен фильтр 8. Ограничитель работает следующим образом При протекании тока через электроды и токойроводящую/жидкость находящуюся между электродам послед няя разогревается. При достаточной величине этого тока жидкость вскипает. Постепенный рост размероб газовых пузырей при вскипании жидкости обуславливает плавное нарастание электрического сопротивления данного участка. Из-за образующегося в данном месте высокого давления пары металла с каплями жидкости и всеми продуктами разложения устремляются через канал 4 в полость 3. Поскольку канал 5 имеет по сравнению с каналом 4 меньшее сечение, поступление жидкости из резервуара в рабочее отверстие через этот канал несколько задерживается, и промежуток между . электродами йа короткое время становится нетокопроводящим. Таким образом, сопротивление участка между электродами возрастает вплоть до бесконечности и достаточно плавно, что вызывается постепенным увеличением размеров газовых пузырей при вскипании жвдкости. Поскольку в полости 3 может быть запасен достаточно большой объем токопроводящей жидкости, а полость 2 при каждом срабатывании органичителя подвергается самоочистке, ограничитель имеет существенно больший срок службы по сравнению с известными ограничителями аналогичного принципа действия. При каждом срабатывании часть продуктов разложения, выбрасываемых из полости 2, оседает на дно полости 3. Для предотвращения перекрытия этими осадками канала 5 последний соединен с полостью 3 выше ее дна. Фильтр 8 предотвращает попадание продуктов разложения, находящихся в токопроводяоцей жидкости во взвешенном состоянии, в полость 2. При первых включениях ограничителя из-за имеющегося кислорода в воздухе, находящегося в незаполненном жидкостью пространстве, может иметь место более интенсивное, чем у известных ограничителей, окисление токопроводящей жидкости. Но так как при окислении металла расходуется весьма большое количество кислорода, его запасов в замкнутом объеме ограничителя хватает лишь на ркисление незначительной части токопроводящей жидкости. Поэтому количество примесей внутри токоограничителя определяется в основном продуктами разложения его деталей под действием возникающей электрической дуги. Автоматическая очистка полости ограничителя позволяет выполнить ее весьма малого диаметра, а это позволяет расШ1фить дИс1пазон рабочих токов ограничителя в сторону уменьшения. Время подготовки к повторному срабатыванию невелико, поскольку вместо Ьскипевшей при предыдущем срабатывании части жидкости через канал 5 поступает свежая порция жидкости, что существенно увеличивает допустимую частс ту циклической работы ограничителя. Возможность интенсивного охлаждения токопроводящей жидкости в полости 3 даже в моменты разогрева этой жидкости в полости 2 устраняет чрезмерный разогрев токоограничителя в целом.

Для уменьшения окисления токопроводящей жидкости при первых циклах срабатывания токоограничителя свободное от жидкости пространство может быть заполнено инертньгм газом.

Для снижения стоимости ограничителя в нем в качестве токоограничк ающей жидкости -может быть использован электролит, например раствор поваренной соли & воде. При этом уменьшение стоимости ограничителя достигается не только меньшей стоимостью электролитов по сравнению со стоимостью жидких металпов, но и возможностью применения в ег конструкции из-за низкой температуры кипения электролитов нежаропрочных материалов, например пластмасс, и соответствуют его упрощения технологии его изготовления. При этом требуется выбор соответствующего материала электродов, не вступающег о в реакшпо с электролитом, и предусмотреть устройство для стравливания накапливаемых в полостях ограничителя газов, выделяемых при прохождении тока через электролит.

Рграничитель тока может найти применение в различных электрических устройствах, например для улучщения условий дугогашения на контактах коммутационных аппаратов.

Два варианта возможных схем включения ограничителей приведены на фиг. 2 и 3.

Всхеме, изображенной на фиг. 2, ограничитель 9 включен параллельно одному из разрывов двухразрядной контактной системы мостикового , типа (между подвижным контактом 10 и неподвижным контактам 11). При отключении нагрузки 12 с помощью этой контактной системы загорается дуга в обоих разрывах. Поскольку между контактами 10 и 11 включен ограничитель тока и его начальное сопротивление мало, условия гашения дуги в этом разрыве существенно улучшаются, поэтому она погасйбт

там почти мгновенно. После этого ток . протекает после довательно Через дугу, горящую во втором разрыве, ограничитель 9 тока и нагрузку 12. При проте-. лкании тока сопротивление токоограничителя плавно повышается, уменьшая величину тока в цепи и ее постоянной времени, что .существенно улучшает условия погасания дуги во- втором раз0рыве: уменьшается время горения дуги и перенапряжение, возникающее на нагрузке.

В схеме, изображенной на фиг. 3, контактная система состоитиз двух па-г

5 раллельно соединенных разрывов. Контакт 13, явл5пощийся основным, выполняется из серебра и обеспечивает достаточно малое переходное сопротивление во включенном его положении. Контакт 14 явля0ется дугогасительным, выполняется из тугоплавкого материала и размьжается лишь после размьпсания основного контакта. Поэтому при размыкании контакта 13 дуга не возникает. Наличие в схеме то5коогранйчителя 9 и плавное возрастание его сопротивления ограничивает время горения дуги на дугогасительном контакте, поэтому этот контакт можно выполнять небольщих размеров.

0

Формула изобретения

из полостей, оси которых расположены вертикально о т л и ча ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения срока.

службы, повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в устройство введен фильтр, полости вьгаолнены с различными поперечными сечениями, электроды установлены в полости с меньшим поперечным сечением, нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечного сечения выше ее нижнего торца, в месте.их соединения установлен фильтр, а полости заполнены токопроводящей жидкостью так, что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка между электродами.

2.Ограничитель по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что свободное от жид74676кости пространство заполнено инертным газом. 3. Ограничитель по п, 1, о т л ич а ю щ -и и с я тем, что в качестве токопроводяодей жидкости использован электролит, например раствор поваренной соли в вЬде. 5 8 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3639439 кл. 297-217, 1970. 2.Патент США № 3991396, кл. Н 01 Н 87/ОО (337-114), 1972.