Жидкометаллический замыкатель Советский патент 1983 года по МПК H01H29/00 H01H39/00 

;j П - Б

ОЩ Ш г Изобретение относится к овласти электрических цепей с / помощью жидкого металла и может быт ° ШйоЖ вано в-электрических аппара тах . Известны электрические Аппараты, и котйрых за1ллкание Ълектро цов происходит в результате пЪг &мёЫё йяв |%%д1Г между НИ1 жидкого металла tlj f2 , В этих устройствах жидкий металл перемещается с помощью эиёргййЙйёктричбского Взрыва проводника. Контактная прослойка здесь создается только слоем жидкого металла, проводимость которого ниже, чем у твердых кон актнйх атёриаяов. Поэтому такие устройства имеют больиме потери, особенно в сильноточнькх цепях с токами 500 кА и боле Известен также жидкометалли ёский замыкатель с электрогидравличеСким приводом, содержащий, два неподвижных, установленных боосяо один над другим твердо1 т лй еских электрода, разделенных изолятором, жидкий метсшл, помещенный в полобть нижнего неподвижногб электрода и подвижный твердометаллический электрод Сз . Для длительной коммутации электродов подвижный электрод пёремещают вйиё, погружают его в жидкий метаЛл и соединяют аким образом верх НИИ аЭ15ёктрод с нижним. Для импульсной комглутации цепи подвижный элекTpoJBf эакрепляют на верхнем электроде, а коммутацию осуществляют метанием жидкого металла до соприкосновения его с верхним электрод&м. Это устройство имеет следующие Недостатки{ 1.Преооладающая роль идкометал лической прослойки в контактном соп ротивЛении как в импульсном, так и В длительном режиме коммутации, что увеличивает контактные потери. 2.Отсутствие надежного контактйбго нажатия между твер д6металличес кийи неподвижными электродами и подвижным электродом, что увеличивает переходное сопротивление, . 3. Длительный режим коммутации имеет невысокое быстродействие, так VaK движение подвижного электрода происходит под действ31ем силы тяжести. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей . замыкателя путем повышения быстродействия в длительном режиме работы Цель достйгаётся тем, что .в извест ном жидкоМё аЯлйческом замыкателе с электрогидравлическим приводом, Содержащем два неподвижных, установленных соосно один над другим твердометаллических электрода, разделенных изолятором, жидкий металл, помещенный в полость нижнего неподвижного электрода и подвижный твердометаллический электрод, указанный подвижный эя йтрод выполнен составным из нескольких равномерно расположенных по окружности .вкладышей, образующих совместно дискс центральным отверстием, погружен в жидкий металл и установлен на нижнем неподвижном электроде, а верхний неподвижный электрод снабжен толкателем, взаимодействующим с подвижным электродоМ при размыкании. На фиг. 1 представлен замыкатель в отключенном состоянии; на фиг. 2 то же, в режиме хулительного замы- кания. Замыкатель содержит верхний не- подвижный тбёрдометаллйческий электрод 1 и нижний электрод 2, разделенные изолятором 3. . В нижний электрод 2 залит жидкий металл 4, между свободной поверхностью которОго и верхний электродом 1 оставлен межэлектродный зазор. В нижний электрод залита также жидкость 5, Жидкий металл 4 и жидкость 5 разделены друг от другй эластичной диафрагмой 6. В жидкий Металл 4 по-, гружен подвижный твёрдойеталличес-. кий составной электрод 7, которым й верхним электродом 1 H akoдится указанный межэлектродный зазор. Вкладыши электрода 7 равномерно расположены по окружности и Образуют диск, в дне которого ййполнено отверстие 8. На верхнем электроде 1 расположены толкатели 9, соединенные с приводом 10. Перегородки 11 служат дли защиты изолятора 3 от загрязнения жидким металлом 4. Канал 12 слузкит для слива жидкого металла 4 в полость нияснего электрода 2. В жидкости 5 расположены электрода 13 электрогиДЕ авлйчёското привода. ; . ЗакйэГкатеЛь работает следующим образом. Под действием энергии электрйческого взрыва Между электродами 13 в жидкости 5 жидкий металл 4 и твердометаллический электрод 7 начинай перемещаться совместно в зазор между электродами 1 и 2. В связи с тем, что удельный вес идкого металла, например сплава Na-K, меньше удельного веса материала (меди) электрода 7, а также в результате взаимодействия ударной волны взрыва, кбтбрай П1ЭОХОДИТ через отверстия 8 в электроде 7 со свободной поверхйостью жидкого металла 4, жидкий металл обгоняет твердометаллический электрод и первый попадает в мёжэлектродный зазор ;- Коммутирует электроды 1 и 2. В зазор затем Попадает и электрод 7. Если электроды 1 и 7 выполнены По принципу самозаклинивания, то электрод 7 оказывается зажатым между электродами 1 и 2 и остаются в межэлектродном зазоре, а жидкий металл после завершения процессов, совпровождающиХ взрыв в жидкости, стекает назад в полость нижнего электрода. Таким образом, электроды электрической це.пи остаются замкнутымй длйтел Кноё время. Это состояние замыкателя показанр на фиг. 2.

Размыкание электродов произвбдят выталкиванием контактов из межэлектродного зазора с помощью толкателей 9 и привода: 10, под действием силы тяжести электрод 7 возвращается в исходные положения, т.е. погружается в жидкий металл.

В предложенном Замыкателе снижается сопротивление контактного узла, так как оно осуществляется одновременно соединением твердометаллйчееки контактов и жидким г/1еталлом, который заполняет все микронеровности, соприкасающихся поверхностей. Это .также увеличивает фактическую контактную поверхность соединения.

В жидкометалли 1еском замыкателе повышается надежность и быстродействие процесса коммутации, так как перемещение твердометаллйчеекихконтактов происходит без ограничения их скорости, что расширяет функЦиональные воэможности замыкателя. Действительно , обычно скорость соприкосновения твердых контактов ограничена явлением их упругого вза ймо-; действия, вибрацией контактов и воз никновением электрической эрозии. В данном устройстве началом коммутации осуществляют жидким металлом, который смачивает поверхности твердых контактов силу своей текучести исключает возникновение эрозии. Так как шунтирует возникающие зазоры между твердым электродом 7 . и электродами 1 и 2.

В течение длительного замкнутого состояния замыкателя возможно ослабление усилий, удерживающих электрод 7 между электродами 1, 2, например от температурных или электродинамических воздействий, или вибраций. Поэтому для восстановления контактного соединения производят периодическое импульсное силовое воздействие на этот контакт. Для этого про.изводят повторные электрические раз ряды в жидкости 5 и метание жидкого металла в электроде 7. Усилие, создаваемое жидким металлом, восстанавливает контактное соединение, а сам жидкий металл заполняет возможные микрОпустоты.

Импульсное силовое воздействие .возможно также и ударными волнами, которые распространяются в жидкости от эпицентра взрыва. Для этого поднимают уровень жидкого металла добавлением дополнительного его количества (например через отверстие в электроде 2, на чертеже не показано) , до погружения подвижного электрода, находящегося между замкнутыми электродами, а затем осущёст вляют электрический взрыв. Такое вбздёйствйё является более рационал ьным, так ударные волны йвляются наиболее эффективным носителем

0 энергии взрыва.

Данный зa мкaтeль позволяет осуществить не толь ко длительную KbsiMyтацию, но и импульсную. Для этого твёрдОметалЖй ШскйЙ пбдёижный кон- такт удерживают вмёжконтактном

5 зазоре т ОЛЬ Ко- нГ ЗврёШ- прбх51ГдШйя импульса тока. Такое удержание осуществляют гйдрЬпс токОм Жидкого ме-. талла, сопутствуквдёго перемещению электрода, в этом случае подвижный

0 электрод выполняют без самозаклинивания между элек тр 5ДаМЙ. При завершении процесса йз1рыйй подвИжнйй электрод совместно с жидкимМеталлом под действием силы яжёстй возвра5щается в исходное положение. .

j - , -.-- . - . - : .

Жидкометаллический замыкатель обладает новым техничёс:ким эффектом, :кот6рый заключается в сочетании

0 быстродействия коммутации больших токов в различных режимах работы при отсутствиИ эрОэйи ROHTaWOB с ; кмнимальным пёре ходным контактгным сопротивлением. Замыкатель также обеспечивает восстановление Шйтак 5ного сопротИвления Т й ёРб увели- чёний в пЕзоцёссе эксплуатации..

В дополнений к изложенному сЛёдует добавить, что наличие Отверстия в электроде 7 позволя ет осущест0вить процесс коммутации в следующей новой последовательности: сначала .поверхностным слоем жидкого металла, затем твердометаллическим KOHTakfoM, а потом остальной частью жидкого

5 металла. Этот отличительный признак обеспечивает новый технический эффект, заключающийся в том, что повышается время термической устойчивости замкнутого состояния до подхода

0 остальной части жидкого металла.

Таким образом, данный замыкатель обеспечивает повышение быст:ропе1 стеш 3 t -c fetiiime emnf cK

прикосновения конгайтов при одновре5менном уменьшёйии потерь в переходном и длительном режимах коммутации.

Размещение дополнительного привода, .соединенного с толкателями, расположенными на верхнем электроде, Iобеспечивает надежное удаление всех

0 -вкладышей подвижного электрода иэ МежэлектродиОгО прОМеж гтка прИ сохранении компактности контактного узла.. .

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЫКАТЕЛЬ с электрогидравлическим приводом, содержащий два неподвижных, установленных соосно один над другим твердометаллических электрода. разделенных изоляторЬм, жидкий металл, помещенный в полость нижнего неподвижного электрода и подвижный твердометаллический электрод, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, подвижный электрод выполнен составным из нескольких равномерно расположенных по окружности вкладышей, образующих совместно диск с центральным отверстием, погружен в жидкий металл и установлен на нижнем неподвижном электроде, а верхний неподвижный электрод снабжен толкателем , вз аимодействукицим с подвижным электродом при размыкании. : (Л с а § ч1 00 О ю ю 0