Центробежное коммутационноеуСТРОйСТВО Советский патент 1981 года по МПК H01H29/26 

f

Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности к электрическим коммутационным аппаратам с жидкометаллическими контактами, и может быть использовано при создании сильноточных жидкометаллических аппаратов, работающих в особых условиях, например при повышенных температурах.

Известен коммутационный аппарат с жидкометаллическими контактами, частично заполненный жидким металлом и помещенный внутри статора вращающегося поля i i ..

Однако в нем активно (при размыкании цепи) используется гравитаиионная cyflna тяжести, без которой работа устройства невозможна, что является существенным недостатком аппарата.

Известно также центробежное коммутационное устройство, работа которого не зависит от направления силы тяжести, состоящее из замкнутого сосуда с двумя цилиндрическими полрстями, сообщающимися в области больших и малых центробежных сил. Сосуд частично заполнен жидким металлом и помещен внутри двух магнитных систем вращающегося поля,Внутри сосуда имеют ся электроды коммутируемой цепи. Изменением скорости вращения жидкого металла в одной из полостей сосуда жидкость вытесняется в другую, размыкая или замыкая электроды 2.

Недостаток устройства - мгшсе быстродействие из-за инерционности перемещения жидкой среды вдоль оси цилиндрического сосуда.

Наиболее близким к предлагаемому

0 является коммутационный аппарат с жидкометаллическими контактами центробежного типа, содержащий разделенные изолятором твердометаллические электроды с токоподводами и две ци& линдрические полости, частично заполненные жидким металлом, помещенные внутри статора вращающегося поля и сообщающиеся между собой через МГД насос в облагти больших центробежных

0 сил и через кансш в области малых центробежных сил 3.

Недостатком устройства является недостаточно эффективное дугогашение при снижении общей надежности в свя5зи с наличием одного изолятора, его неудачным расположением в зоне образования электрической дуги и непосредственного контакта с жидким метаШ лом, а также из-за несовершенной конструкции электродов. Электрический контакт одного из электродов с . металлическим корпусом предопределяет разрыв дуги в одном и том же мест непосредственно по единственному изо лятору, предъявляя повышенные требования к его качеству. Это требование ужесточается заполнением жидким мета лом зоны расположения изолятора, материал которого может оказаться плох совместимым с материалом жидкого металла. Цель изобретения - повышение надежности за счет улучшения дугогашения. Поставленная цель достигаетсятем что в центробежном коммутационном ус ройств, содержащем разделенные изол тором твердометаллические электроды с токоподводами и две цилиндрические полости, частично заполненные жидким металлом, .помещенные внутри статора вращающегося поля и сообщающиеся меж ду собой через МГД насос в области больших центробежных сил и через канал в области малых центробежных сил каждый токоподвод снабжен изолятором а электроды выполнены в виде дисков с диаметром большим диаметра токоподводов, при этом изоляторы, установленные на токоподводах, расположены за электродами, вне зоны дугогашения. Кроме того, токоподводы, электроды и изоляторы могут быть выполнены коаксиальными. На фиг. 1 и 2 представлена конструкция предлагаемого центробежного коммутационного устройства в двух вариантах. Устройство состоит из твердометаллических электродов-дисков .1 и 2 с токоподводами 3 и 4, снабженных изоляторами 5 и 6, цилинд рических полостей 7 и 8, частично за полненных жидким металлом 9 и распо ложенных внутри статора 10 вращающегося поля. Через МГД насос 11 и кана лы-отверстия 12 цилиндрические полос ти соединяются соответственно в зоне больших и малых центробежных сил. Изоляторы 5 и 6 установлены вне зоны дугообразования. Токоподводы 3 и 4 удлинены для увеличения расстояния до изоляторов, а электроды 1 и 2 выполнены в виде дисков, которые осуществляют контакт с жидким металлом 9 ;по торцам дисков. Конструкция узла такоподводов электродов с входными изоляторами (гермовводами) может быть различной. В частности, наряду с независимым (раздельным) выполнением этих узлов (фиг, 1) они могут быть в виде коаксиального гермоввода (фиг. 2). Устройство работает следующим образом. При включении статора 10 жидкий металл 9 раскручивается, образуя вра щающиеся цилиндры в полостях 7 и 8, При этом МГД насос 11 полностью за полняется жидким Металлом. Включение МГД насоса 11 жидкий металл частично вытесняется, например, из полости 8 в полость 7 и происходит соприкосновение жидкого металла с поверхностью рисков 1 и 2, а следовательно, и замыкание электрической цепи между токоподводами 3 и 4. Включением насоса 11 с градиентс м давления в сторону полости 8 жидкий металл вытесняется из полости 7 Б полость 8 и происходит .выключение силовой цепи. Разрыв цепи происходит между дисками 1 и 2, т.е. в зоне, удаленной от места расположения изоляторов 5 и 6. Каналы 12 необходимы для перемещения газовой среды. В случае вакуумного исполнения связь между цилиндрическими полостями в области малых центробежных сил не является обязательной. Изоляторы 5 и 6 располагаются таким образом, что вращающиеся цилиндры жидкого металла не имеют с ними прямых контактов. Изготовление электродов ввиде дисков позволяет осуществлять разрыв цепи одновременно в двух точках, что удваивает сопротивление в дуге, а следовательно, значительно упрощает и ускоряет процесс дугогашения. Этому же содействует и рельсовый эффект электрического тока, проходящего по дискам, который стремится за счет собственного магнитного поля вытолкнуть лугу в зону большего радиуса. Конструкция устройства, изображенная на фиг, 2, имеет некоторые дополнительные преимущества. В частности, бифилярность коаксиальных токоподводов и электродов внутри статора устраняет результирующее магнитное поле силового тока, способное вызвать насыщение магнитной цепи статора, если она выполняется из ферромагнитного материала. Эта же бифилярность содействует улучшению дугогашения благодаря более активному отбрасыванию дуги от концов, дисков в результате взаимодействия двух параллельных токов в дуге и внутреннем токоподводе согласно закону Ампера, наряду с указанным рельсовым эффектом, : Предложенное устройство позволяет разнести друг от друга изоляторы и зону дугообразования, а также зону положения ЖИДКОГО металла, получить лучшие условия дугогашения, снизить требования к изоляторам и в конечном счете повысить надежность центробежного коммутационного устройства. Формула изобретения 1, Центробежное коммутационное устройство, содержащее разделенные изолятором твердометаллические электроды с токоподводами и две цилиндрические полости, частично заполненные