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

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

J

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

Известны жидкометаллические предохранители, которые автоматически замыкают электрическую цепь через некоторое время после охлаждения паров металла, из которого изготовлена вставка 1.

Недостатком указанного предохранителя является то, что при возникновении электрической сети устойчивого короткого замыкания жидкометаллический предохранитель производит многократное включение источника тока на существующее короткое замыкание, следовательно, указанный предохранитель может работать только в совокупности с другими коммутационными аппаратами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является жидкометаллический предохранитель, содержащий электроизоляционный корпус с контактными колпаками, жидкометаллическую плавкую вставку и демпфер, размещенный в одном из контактных колпаков 2.

Недостатком известного устройства является необходимость дополнительного аппарата для отключения защищаемой цепи.

Цель изобретения - повыщение надёжности отключения защищаемой цепи.

Поставленная цель достигается тем, что жидкометаллический предохранитель снабжен электромагнитом и щтоком, установленным в контактном колпаке, где размещен демпфер, жидкометаллическая плавкая вставка выполнена в виде нескольких параллельных капиллярных каналов, в качестве демпфера использован сильфон, а якорь электромагнита через щток соединен с указанным демпфером.

Кроме того, в жидкометаллическом предохранителе корпус электромагнита может 15 быть электрически изолирован от контактного колпака, а якорь электрически изолирован от сильфона.

Причем в жидкометаллическом предохранителе с целью возможности регулирования номинального тока срабатывания концы капиллярных каналов, размещенные в контактном колпаке, где расположен сильфон, могут быть снабжены резьбовыми заглушками. На чертеже изобра кен жидкометаллический предохранитель, разрез. В электроизоляционном корпусе 1, в верхнем контактном колпаке 2 и в нижнем контактном колпаке 3 имеются капиллярные каналы 4, заполненные жидким металлом. Диаметр каналов выбран из условия получения капиллярного эффекта для жидкого металла, т. е. под действием собственной силы тяжести металл из каналов выливаться не может, а если они не заполнены, то не может в них втекать. Внутри верхнего контактного колпака 2 установлен сильфон 5, а на торцовой части этого колпака размещен электромагнит броневого типа, состоящий из корпуса 6, крыщки 7, обмотки 8 и якоря 9. Корпус 6 электромагнита электрически изолирован от верхнего контактного колпака 2 с помощью кольцевой изоляционной вставки 10. Якорь 9 соединен с сильфоном 5 посредством щтока 11. Якорь 9 и щток 11 электрически изолированы от сильфона 5 при помощи изоляционной втулки 12. Сильфон 5 установлен в контактном колпаке 2 так, что между сильфоном 5 и верхними концами каналов 4 имеется некоторый буферный объем 13, не заполненный жидким металлом. Штифты 14 препятствуют повороту контактных колпаков 2 и 3 относительно электроизоляционного корпуса 1 во время сборки жидкометаллического предохранителя. Нижние концы капиллярных каналов 4 в контактном колпаке 3 закрыты заглущками 15 (например, винтовыми). в верхних концах некоторых капиллярных каналов 4 могут устанавливаться резьбовые заглушки 16. Жидкометаллический предохранитель работает следующим образом. В нормальном режиме работы ток протекает от контактного колпака 2 через жидкий металл, находящийся в каналах 4, к нижнему контактному колпаку 3. При протекании тока короткого замыкания или перегрузке жидкий металл в каналах 4 испаряется, и возникающее при этом давление вытесняет значительную долю паров металла в буферный объем 13. После остывания паров происходит их конденсация. Образующийся при этом жидкий металл из буферного объема 13 в каналы 4 не стекает, так как этому препятствуют капиллярные свойства каналов. Меньщая часть паров металла, оставщаяся в каналах 4, недостаточна для образования в каналах 4 сплощных токопроводящих мостиков после конденсации паров. Следовательно, контактный колпак 2 оказывается электрически отключенным от контактного колпака 3. Для восстановления жидкометаллического предохранителя подают кратковременно ток в обмотку 8 электромагнита. При этом якорь 9 электромагнита втягивается внутрь корпуса 6 и через щток 11 воздействует на сильфон 5, который вытесняет жидкий металл из буферного объема 13 в каналы 4. Восстановление жидкометаллического предохранителя может быть сделано и путем нажатия рукой на выступающий конец якоря 9 {при неисправности источника питания обмотки 8 электромагнита). Чтобы уменьшить при этом опасность поражения персонала электрическим током, в конструкцию жидкометаллического предохранителя введены кольцевая изоляционная вставка 10 и изоляционнаяВтулка 12. Если же требование ручного .восстановления к предохранителю не предъявляется, то вставка 10 и втулка 12 могут быть изъяты, т. е. конструкция предохранителя несколько упрощается. Выполнение плавкой вставки в виде нескольких (а не одного) капилляров позволяет увеличить номинальный ток жидкометаллического предохранителя. Для изменения номинального тока можно менять число каналов 4. Более удобно при неизменном (максимальном) числе каналов 4 менять номинальный ток в сторону уменьщения, отключая часть этих каналов с помощью резьбовых заглущек 16. Каналы 4, закрываемые заглушками с обеих сторон, при сборке предохранителя не заполняют жидким металлом. В качестве жидкого металла в предлагаемом предохранителе можно использовать натрий, более удобна эвтектика галлия. Преимуществом эвтектики галлия является отсутствие токсичности. Так как температура перехода в жидкое состояние для эвтектики галлия около 5°С, то с плавкой вставкой из эвпредохранительтектики галли5 тектики галлия следует использовать во внутренних электроустановках. Как видно из описанного, самопроизвольно самовосстановление предложенного жидкометаллического предохранителя не происходит. Следовательно, предохранитель не требует обязательной установки совместно с ним автоматического выключателя. Отсутствие автоматического выключателя упрощает схему защищаемой цепи и значительно удещевляет ее. Формула изобретения I. Жидкометаллический предохранитель, содержащий электроизоляционный корпус с контактными колпаками, жидкометаллическую плавкую вставку и демпфер, размещенный в одном из контактных колпаков, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности отключения защищаемой цепи. о снабжен электромагнитом и щтоком, установленным в контактном колпаке, где размещен демпфер, жидкометаллическая плавкая вставка выполнена в виде нескольких параллельных капиллярных каналов, в качестве демпфера использован сильфон, а якорь электромагнита через щток соединен, с указанным демпфером. 2. Предохранитель по п. 1, отличающийся тем, что корпус электромагнита электри