Герметизированное устройство соСжАТыМ гАзОМ Советский патент 1981 года по МПК H01B9/06 H02B13/02 

(54) ГЕРМЕТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО СО СЖАТЫМ ГАЗОМ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к герметизированны.м распределительным устройствам и герметизированным токопроводам, содержащим оболочки из ферромагнитного материала, внутри которых расположены токоведущие элементы, обычно один или три.

Протекание переменного тока по токопроводу (или токопроводам) вызывает в оболочке потери из-за индуктированных в ней токов и, как следствие этих потерь, нагревание оболочки. Нагревание оболочек существенным образом ограничивает значения допустимых токов, протекающих по токооведущим элементам или вынуждает применять оболочки существенно больших размеров, чем это требуется из условия обеспечения необходимой электрической прочности. Кроме того, в пространстве между токопроводом и оболочкой могут находиться мелкие и мельчайщие твердые частицы, как из токопроводящего материала, так и из непроводникового. Как правило, эти частицы оседают из внутренней поверхности оболочек. Под воздействием приложенного к токопроводу напряжения, когда напряженность электрического поля вблизи от внутреиней поверхности оболочки превзойдет некоторый предел, твердые частицы придут в движение. При достаточной напряженности поля твердые частицы могут приблизиться к токопроводу, и инициировать пробой промежутка токопровод-оболочка. Следовательно, вероятность пробоя существенно уменьшится и электрическая прочность конструкции увеличится, если твердые частицы из промежутка между оболочкой и элементами, находящимся по высоки.м напряжением, будут удалены.

10

Известно герметизированное устройство 1 со сжатым газом, содержащее токопровод, расположенный в оболочке, и ловущки для частиц в виде углублений в оболочке.

Однако в известном устройстве не предусмотрены средства для уменьшения тепло15вых потерь.

Известно также изолированное газом устройство для переменного тока, содержащее проводник, заключенный в металлическую обо20лочку из ферромагнитного материала, имеющую продольный зазор, закрываемый полосой из парамагнитного материала, соединенной с оболочкой двумя швами, расстоя-г

ние между которыми больше толщины стенки оболочки 2.

Однако герметизирующую полосу из парамагнитного материала будет пронизывать часть переменного магнитного потока, протекающего через зазор, и в ней, следовательно, будут иметь -место тепловые потери. Устройство не предусматривает также улавливания твердых частиц.

Целью изобретения является повыщение надежности путем уменьшения тепловых потерь при одновременном улавливании твердых частиц.

Для этого Б известном герметизированном устройстве со сжатым газом, содеращем по крайней мере один проводник, расположенный внутри оболочки из ферромагнитного материала, имеющей в осевом направлении зазор, закрытый элементом из немагнитного материала, кромки которого соединены с оболочкой, указанный элемент выполнен с продольным углублением, например корытообразной формы, и установлен с наружной стороны оболочки с образованием полости между ним и последней, при этом соприкасающиеся с оболочкой кромки элемента удалены от кромок зазора на расстояние не меньше его ширины, а глубина полости у кромки зазора составляет не менее 1,5 ширины зазора.

На фиг. 1 показан разрез герметизированного устройства с одним проводником; на фиг. 2 - то же с тремя проводниками; на фиг. 3-6 возможные конструктивные выполнения; на фиг. 7 - путь протекания переменного магнитного потока через зазор.

Устройство содержит оболочку 1 из ферромагнитного материала, в которой pac.noложен один или три проводника 2.

Оболочка выполнена с продольным зазором 3, имеющим щирину 8. Зазор закрыт элементом 4 из немагнитного материала. Элемент может иметь разнообразную форму: полуцилиндрическую, прямоугольную и т. д. Элемент 4 установлен с внешней стороны оболочки с образованием полости 5; его кромки отстоят от кромок зазора на расстояние € S, при этом расстояние h между оболочкой у края зазора и элементом составляет не менее 1,5 щирины зазора.

Пунктирная эквипотенциальная линия 6 показывает, что электрическое поле в полости 5 отсутствует.

На фиг. 7 показана часть оболочки с зазором и протекающий через него переменный магнитный поток.

Ф о + Ф. + Ф... + Ф.

Ф

«р.в ,

88

§.н.

Рассмотрим следующие два физических явления: во-первых, магнитный поток, в воздушном зазоре (прорези) и примыкающей к ней области, во-вторых, движение твердых частиц из проводящих и непроводящих материалов,

находящихся во внутренней полост), обо; ;10 действием электрического поля.

ИИ через зазор в оболочке (фиг. 7) cocv. .

: -- ОДНОродного потока Фд, потоков ВЬи; :

лния Фв

и краевых потоков Ф . Вели читываемого краевого потока опреде, i -: i;

р иССТОЯкием от кромки зазора , которое

)и расчезазора S, тах принимается равным величине

Если переменный .магнитный поток Ф или хотя бы некоторая часть его будет пронизывать герметизирующую накладку из немагнитного материала, то в этой накладке будет индуктироваться ЭДС и ток, будут иметь место тепловые потери.

Проводимость единицы длины воздушного зазора Gj равна сумме проводимостей прямоугольного параллелепипеда с размерами t X 1 X S , двух полуцилиндров диаметром S и двух половин полых цилиндров с радиусами в /2 и э /2+ ш, т. е.

G.j, GO + G.

+ G

tt|.

GO

причем магнитная проницаемость воздуха.

Gg 0,26-1

Kie.

h.

Таким образом

i

jf {|1| 35 при расчетах riphtiH.ua.ioi

:)Й

Положив П1 -сумIf и.чем ПОЛНУЮ

ВОЗ

арную проводи--i ушного зазора

1

1(

GI J.

€%7Т

ё f.

( + 0,52 + t

J4(g +0,52---)

. 6 Ж

-Ь0,85) o(g:

Если внутренняя iq.o:;а фигурной накладки охватывает часть сраевого магнитного потока, ограниченного радиусом R - + ш 1,5, то фигурную накладку будет пронизывать часть магьчп иого потока, опрееляемая проводимостью

котонр эикв. ая равна,

1М

я ониаг

иг

%

i

г 3

0,106j54,

W

1 ЗГ

- 0,34-0,8.

В реальных конструкциях

Таким образом, отношение пронизывающего прокладку потока к полному равно

ВШНЛ .ШИА. 9JObJ o AlPfe.

t. GJ: (iti,3) q3H,3T

0,063.

Потери в накладе пропорциональны квадрату магнитного потока. Они, следовательно, составляют 0,4% от полных потерь и их поэтому можно не учитывать. Таким образом, применение фигурной накладки, охватывающей часть краевого магнитного потока радиуса R 1,5 G вполне оправдано.

Поскольку частицы, находящиеся внутри оболочки, под действием переменного, электрического поля непрерывно хаотично движутся, они с течением времени обязательно окажутся в ловущке. Вследствие этого вероятность перекрытия с токопровода на оболочку уменьшится и возрастет надежность работы конструкции.

Формула изобретения

Герметизированное устройство со сжатым газом, содержащее по крайней мере один проводник, расположенный внутри обо лочки из ферромагнитного материала, имеющей в осевом направлении зазор, закрытый элементом, из немагнитного матери,ала, кромки которого соединены с оболочкой, отличающееся тем, что,,с целью повышения надежности путем уменьшения тепловых потерь при одновременном улавливании твердых частиц, указанный элемент выполнен с продольным углублением, например корытообразной формы, и установлен с наружной стороны оболочки с образованием полости между ним и последней, при этом соприкасающиеся с оболочкой кромки элемента удалены от кромок зазора на расстояние не меньшее его ширины, а глубина полости у кромки зазора составляет не менее-1,5 ширины зазора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1.Патент США № 4029891, кл. 174-14 1977.

/

фуг. 2

I . § , f

dJl/Z.i

/ , / , /

11Л/г.4

I . § /

фуг.

г/г.