Жидкометаллический предохранитель Советский патент 1981 года по МПК H01H87/00 H01H85/12 

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

I

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиту электрооборудования от токов короткого замыкания.

Известны предохранители, в которых плавкая вставка выполнена из жидкого металла. Положительным качеством таких предохранителей является возможность восстановления. Эти предохранители являются либо самопроизвольно восстанавливающимися, либо для восстановления предохранителя его надо встряхивать I.

Недостатком указанного предохранителя является то, что защитная характеристика в области токов перегрузки идет очень круто, что в свою очередь затрудняет согласование данной защитной характеристики с характеристиками других аппаратов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является жидкометаллический предохранитель, содержащий электроизоляционный корпус с контактными -колпаками, имеющими токоведущие выводы, плавкую вставку,выполненную в виде нескольких параллельных капиллярных каНалов, на концах которых размещены заглушки, демпфер, э,тектромагнит и щток.

размешенные в одном из контактных колпаков так, что якорь через щток соединен с демпфером 2.

Указанный предохранитель имеет значительную крутизну защитной характеристики и поэтому его номинальный ток приходится выбирать по условию отключения токов короткого замыкания, при этом указанный предохранитель оказывается нечувствительным к токам перегрузки, т.е. обладает низкой чувствительностью.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что жидкометаллический предохранитель снабжен биметаллической защелкой, установленной внутри контактного колпака, в котором размещены демпфер и электромагнит со штоком, и электрически включенной между концами капиллярных каналов, размещенных вблизи упомянутого контактного колпака, и токоведущим выводом этого контактного колпака, демпфер выполнен в виде сферической мембраны, прострацство между сферической мембраной и указанными концами капиллярных каналов заполнено жидким металлом, щток подпруинен и установлен так, что во включенном оложении жидкометаллического предохраителя он зафиксирован при помощи бимеаллической защелки.

Кроме того, в указанном жидкометалнческом предохранителе с целью упрощеия регулирования номинального тока срабатывания, заглущки могут быть выполнены из электроизоляпнонного материала и установлены на других концах капщлярных каналов.

На чертеже изображен жидкометаллический предохранитель в разрезе.

В электроизоляционном корпусе 1, в нижнем контактном колпаке 2 и металлическом д)ске 3 имеются капиллярные каналы 4, заполненные жидким металлом. Верхний контактный колпак состоит из трубчатых изоляторов 5 и б, а также токоведущего вывода 7-в виде кольца. На торцовой части верхнего контактного колпака размещен электромагнит броневого типа, состоящий из корпуса 8, крышки 9, якоря 10 и обмотки II.

Между трубчатыми изоляторами 5 и 6 зажаты края сферической мембраны 12. Благодаря сферической форме мембрана 12 может иметь два состояния устойчивого равновесия. Пространство между мембраной 12 и диском 3 заполнено жидким металлом.

В центре мембраны 12 установлен подпятник 13, в который ввинчен конец штока 14. Другой конец HJTOKa 14 соединен с якорем 10. Шток 14 проходит внутрь электромагнита через направляющую втулку 15, устраняющую перекос якоря 10. На штоке 14 подвижно закреплены двуплечий рычаг 16 и защелка 17. Рычаг 16 и защелка 17 могут вращаться относительно щтока 14 в пло.скостп чертежа.-Оси их вращения на фиг. 1 показаны в виде то.чек.

В правое плечо рычага 16 упирается своим подвижным концом биметаллическая V-образная пластина 18. Два неподвижных конца биметаллической пластины 18 соединены через промежуточную изоляционную вставку 19 с подвижным концом термокомпенсационной биметаллической пластины 20. Неподвижный конец биметаллической пластины 20 прикреплен к металлической подставке 21. Подставка 21 прикреплена к трубчатому изолятору 6 винтами.

На наружной поверхности верхнего контактного колпака винтами 22 и 23 укреплена токоведущая пластина 24. Один из неподвижных концов V-Ьбразной биметаллической пластины 18 электрически соединен с подставкой 21 при помощи гибкого проводника 25. Второй неподвижный конец биметаллической пластины 18 электрически сое.динен с токоведущим выводом 7 при помощи гибкого проводника 26 и винта 27.

Между якоре.м И) и KopiiycoM 8 установлена пружирш 28. Штифты 29 препятствуют повороту диска 3 и нижнего контактного колпака 2 отииситсмьио корпуса 1 во время сборки предох,чнп7еля. В кя11ИЛ. ярных каналах 4 некоторые нижние концы закрыты резьбовыми металлическими заглушками 30, а некоторые - резьбовыми изоляционными заглушками 31. Длина заглушек 31 выбрана больше толщины торцовой части контактного колпака 2.

Жидкометаллический предохранитель работает следующим образом.

Во включенном положении жидкометаллнческого предохранителя пружина 28 стремится поднять вверх якорЬ 10, шток 14 и соединенные со штоком двуплечий рычаг 16, защелку 17 и центр мембраны 12. Так как правое плечо рычага упирается в нижний конец биметаллической пластины 18, то рычаг 16 стремится повернуться по часовой

стрелке, но его повороту препятствует защелка 17, в которую упирается левое плечо рычага 16. Поэтому рычаг 16 и остальные детали, соединенные со штоком 14, остаются неподвижными.

В этом положении ток нормального режима проходит от токоведуще го вывода 7 через винт 27 и проводник 26к одному из неподвижных концов V-образной биметаллической пластины 18. Далее ток проходит по первой половине пластины 18 к ее нижнему концу и возвращается по второй половине пластины 18 к ее второму неподвижному концу. Затем ток проходит через проводник 25, подставку 21, винт 22, токоведущую пластину 24, винт 23, диск 3, жидкий металл в капиллярных каналах 4 к нижнему контактному колпаку 2.

При изменении температуры окружающей среды биметаллическая пластина 18 несколько изгибается и ее нижний конец может сместиться. Однако одновременно изгибается термокомпенсационная биметаллическая пластина 20, смещающая пластину 18 в обратном направлении. Поэтому колебания температуры не приводят к изменению защитных характеристик предохранителя. При протекании по предохранителю тока перегрузки биметаллическая пластина 18 изгибается и ее нижний конец отходит вправо, в результате чего двуплечий рычаг 16 выходит из зацепления с биметаллической пластиной 18, и под действием пружины 28 шток 14 идет вверх, перемещая вверх

центр сферической мембраны 12. Мембрана 12 при этом изгибается и, действуя как поршень насоса, увлекает за собой вверх жидкий металл из капиллярных каналов 4. Столбики жидкого металла в каналах 4 разрываются и электрическая цепь оказываетея отключенной. Якорь 10, выходящий из корпуса электромагнита, выполняет роль указателя срабатывания.

Отключение предохранителем тока короткого замыкания идет иначе. При протекании тока короткого замыкания жидкий металл в капиллярных каналах 4 .испаряется и в пространстве между диском 3 и мембраной 12 возникает повышенное давление. Так как края мембраны 12 жестко закреплены, а ее центр тоже пока неподвижен (его смещению препятствует пластина 18), то мембрана 12 изгибается более всего в точках окружности, радиус которой примерно равен 0,5 радиуса мембраны. Эта область мембраны 12 идет вверх, упирается в нижни й конец защелки 17 и приподнимает.его. При этом левый конец двуплечего рычага 16 выходит из зацепления с защелкой, а правый конец рычага 16 перестает препятствовать перемещению вверх штока 14. Поэтому совместное действие давления паров жидкого металла на мембрану и пружины 28 на якорь 10 перемещает подвижные элементы предохранителя вверх. Во время движения птока 14 правый конец рычага 16 поворачивается вниз.

В отключенном положении предохранителя направление изгиба мембраны 12 изменяется на обратное (выпуклостью вверх). Поэтому обратного движения мембраны вниз не происходит. После остывания паров жидкого металла они конденсируются в пространстве между нижней поверхностью мембраны 12 и диском 3.

Для восстановления жидкометаллического предохранителя кратковременно подают ток в обмотку 11 электромагнита. При этом якорь 10-электромагнита втягивается внутрь корпуса 8 и через шток 14 воздействует на мембрану 12, которая вытесняет жидкий металл в капиллярные каналы 4.

Если к предохранителю предъявляется требование ручного восстановления, например, при неисправности источника питания обмотки, 11, то шток 14 можно выполнить из электроизоляционного материала (для уменьшен ия опасности поражения персонала электрическим током во время нажатия рукой на торец якоря 10).

Число капиллярных каналов 4 в электроизоляционном корпусе 1 зависит от номинального тока предохранителя. Для изменения номинального тока в сторону уменьшения, следует часть капиллярных каналов отключить, заменив металлические резьбовые заглушки 30 в нижнем контактном колпаке 2 на удлиненные электроизоляционные заглушки 31. Наличие жидкого металла в оключенных капиллярных каналах не препятствует работе предохранителя.

Формула изобретения

Жидкометаллический предохранитель, содержащий электроизоляционный корпус с контактными колпаками, имеющими токоведущие выводы, плавкую вставку, выполненную в виде нескольких параллельных капиллярных каналов, на концах которых размещены заглущки, демпфер, электромагнит и шток, размещенные в одном из контактных колпаков так; что якорь через шток соединен с демпфером, отлинающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен биметаллической защелкой, установленной внутри контактного колпака, в котором размещены демпфер, электромагнит и шток, и электрически включенной между концами капиллярных каналов, размещенных вблизи упомянутого контактного колпака, и токоведущим выводом этого контактного колпака, демпфер выполнен в виде сферической мембраны, пространство между сферической мембраной и указанными концами капиллярных каналов заполнено жидким металлом, шток подпружинен и установлен так, что во включенном положении жидкометаллического предохранителя он зафиксирован при помощи биметаллической защелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

s

//

д/