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

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заши- ты электрооборудования от токов перегрузки и токов короткого замыкания. Известны предохранители, содержащие электроизоляционный корпус, в котором находится плавкая вставка, выполненная в виде нескольких параллельных капиллярных каналов, заполненных жидким металлом, контактные колпаки, демпфер, а также электромагнит, якорь которого через шток соединен.с демпфером . Недостатками устройства являются сложность согласования с работой других защитных аппаратов, а также низкая чувствительность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является жидкометаллический предозфанитель, содержащий электроизоляционный корпус с контактны ми колпаками, плавкую вставку, выполненную в виде нескольких параллельных капал лярных каналов, на одних концах которых размещены электроизоляционные заглушки демпфер, электромагнит и шток, размещенные в одном из контактных колпаков так, что якорь через шток соединен с демпфером, причем .демпфер выполнен в виде сферической мембраны, а пространство между сферической мембраной и другими концами капиллярных каналов, размещёнными вблизи колпака, в котором расположены демпфер, электромагнит и шток, заполнено жидким металлом Г23 . Указанный жидкометаллический предозфанитель устраняет вышеперечисленные недостатки, но требует для своей работы еще значительное количество элементов, что усложняет его конструкцию. Цель изобретения - упрощение конс-ррукции. Поставленная цель достигается тем, что в жидкометаллическом предохранителе использован электромагнит с двумя обмотками, одна из которых предназначена для соединения с устройством релейной защиты.

На чертеже представлен жидкометаллический предохранитель, разрез.

В электроизоляционном корпусе 1, в нижнем контактном коашаке 2 и в верхнем контактном колпаке 3 имеются капиллярные каналы 4, заполненные жидким металлом. На торцевой части верхнего контактного колпака 3 установлен электромагнит, состоящий из корпуса 5, крышек 6, якоря 7 и двух обмоток 8 и 9. За пределы внутренней полости электромагнита якорь 7 не выходит и его высота выбрана так, что он может занимать внутри корпуса 5 два положения (в зависимости от того, в какую из обмоток 8 или 9 был подан ток). Такой электромагнит можно назвать электромагнитом двустороннего действия.1

Корпус 5 электромагнита электрически изолирован от верхнего контактного колпака 3 при помощи кольцевой изоляцнонI ной вставки 10. Между вставкой 1О и верхним контактным колпаком 3 зажаты края сферической мембраны 11. Благодаря сферической форме мембрана 11 может иметь два состояния устойчивого равновесия, а именно: центр мембраны находится ниже ее краев, что соответствует включенному положению предохранителя, и центр мембраны располагается выше ее краев, что соответствует положению после срабатывания предохранителя. Пространство между мембраной 11 и верхними концами капиллярных каналов 4 заполнено жидким металлом.

В центре мембраны 11 установлен подпятник 12, в котором закреплен конец щтока 13. Второй конец штока 13 соединен с торцом якоря 7. С другим торцо якоря 7 соединена шпилька 14. Шток 13 и шпилька 14 проходят внутрь электро-: магнита через направляющие втулки 15, устраняющие перекос якоря 7.

Штифты 16 препятствуют повороту контактных колпаков 2 и 3 относительно корпуса 1 во время сборки жидкометаллического предохранителя. В капиллярных .каналах 4 некоторые нижние концы закрыты резьбовыми металлическими заглушками 17, а некоторые - резьбовыми заглушками 18 из электроизоляционного материала. Длина заглушек 18 выбрана больше толщины торцовой части контактного колпака 2.

Жвдкометаллический предохранитель работает следующим образом.

В нормальномрежиме работы ток протекает от нижнего контактного колпака 2 через жидкий металл, находящийся в кагшллярных каналах 4, к верхнему контактному колпаку 3. В случае протекания ток перегрузки в обмотку 8 поступает ток от устройства релейной защиты. Якорь 7 втягивается в верхнюю часть внутренней полости электромагнита и через шток 13 увлекает за собой центр сферической мембраны 11. Сферическая мембрана 11 при этом изгибается и, действуя как поршень насоса, вытягивает вверх жидкий металл из капиллярных каналов 4. Столбики жидкого металла в каналах 4 разрываются и электрическая цепь оказывается отключенной. Шпилька 14, выходящая из корпуса электромагнита, выполняет роль указателя срабатывания. В отключенном положении жидкометаллического предохранителя направление изгиба сферической мембраны 11 меняется на обратное (выпуклостью вверх). Упругость сферической мембраны подобрана таким образом, что в отключенном положении вес якоря 7 недостаточен для перегиба сферической мембраны 11 в начальное положение.

Отключение жидкометаллическим предохранителем тока короткого замыкания может происходить без участия релейной защиты, за счет испарения жидкого металла в капиллярных каналах 4 током короткого замыкания. Сферическая мемб рана 11 при этом смещается вверх за счет появления давления паров металла под ней. После остывания паров жидкого металла они конденсируются в пространстве под сферической мембраной 11. Предлагаемый жидкометаллический предохранитель может не только отключать токи перегрузок и короткого замыкания, но и выполнять операции оперативного отключения (по команде персонала). Для этого в обмотку 8 подают ток контактами ключа управлен1 я или кнопки.

Для восстановления жидкометалличес- кого предохранителя якорь 7 электромагнита перемещают в обратную сторону (вниз), кратковременно подавая ток в обмотку 9 электромагнита- При этом якорь 7 через шток 13 воздействует на сферическую мембрану 11, которая вытесняет жидкий металл в капиллярные каналы 4.

Если к жидкометаллическому предохра нителю предъявляется требование ручного восстановления, например при неисправности источника питания обмотки 9, то шток 13 или подпятник 12 выполняют из электроизоляционного материала (для уменьшения опасности поражения персона