Коммутационное устройство Советский патент 1982 года по МПК H01H1/66 H01H29/00 H01H51/28 

(54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности жидкометаллическим коммутационным аппаратам, и может быть использовано.как.в Ъильнеточной, так и в слаботочной технике автоматике.

Известны: жидкоматаллическне коммутационные аппараты, содержавще контакты, выполненные в виде ванн, заполненных ртутью, которая замыкает цепь при- опускании в нее подвижных плунжеров 1.

Недостатками их является сложность изготовления, невысокая надежность и виброустойчивость.

Известны также магнитоуправляемые контакты, содержащие баллон с ферромагнитными электродами, изоляционную жидкость, подвижные ферромагнитные контактные гранулы, токопроводящую жидкость и обмотку управления При подаче напряжения на обмотку управления ферромагнитные гранулы под воздействием электромагнитного поля втягивак тся в рабочий зазор между неподвижными электродами, образуя мостик. При этсал гранулы за счет поверхностного натяжения токопроводящей жидкости и несмачивания изоляционной ее жидкостью переносят

на своей поверхности тонкую оболоЧку токопроводящей жидкости, которая

при контактировании гранул в рабочем

зазоре образует токрпроводящие мое-

5 тики, определяющие сопротивление магнитоуправляемого контакта. При снятии управляющего поля гранулы подвижного контакта под собст ввнным весом рпащают, разрывая злектричес 0 кую цепь. Опадая через слой изоляционной Ж1 дкости, гранулы попадают в токопроводящую зкидкость, где происходит их повторное смачивание Недостатком указанного устройства

15 является невысокая надежность, обусловленная возможностью обгорания контактных гранул. При длительном прохождении через мостик из гранул достаточно больших токов возможен

20 нагрев в месте контактирования ферромагнитных гранул, что может привести к разогреванию тонких пленок токопроводящей жидкости, окружающих каждую гранулу. При разогревании этой тонкой пленки возможно ее испарение, что может привести к обгоранию гранул в месте их Контакта или свариванию этих ферромагнитных гранул и выходу из строя всего устройства. Кроме того, возможны случаи. когда гранулы из-за недостаточной смачиваемости будут покрыты проводя щей жидкост ью не по всей поверхност что также приведет к обгоранию грануЛ и их свариванию. К недостаткам можно отнести и то, что подобрать проводящую и изоляционные жидкости так, чтобы первая смачивала, а вторая не смачивала гранулы, очень труд но. Известно коммутационное устройст во, содержащее герметичный диэлектр ческий корпус с ферромагнитными электродами, токопроводящей и маг нитной жидкостями {3.. Недостатком устройства является относительно конструкция, невысокая надежность (малая виброус тойчивость из-за неполностью занято го жидкостями.объема). .. Цель изобретения - упрощение кон струкции, повышение надежности коммутационного устройства, , Указанная цель достигается тем, что контактные поверхности ферромаг нитных электродов выполнеьи наклонными и сходящимися книзу, в верхней части снабжены диэлектрическими накладкс1ми, образующими совместно с контактными поверхностями ферромагнитных электродов и корпусом замкну тую полость с продольным сечением в виде двух трапеций, сопряженных большими основаниями, причем в указанной полости магнитная жидкость расположена над токопроводящей. В этом устройстве токовая цепь, разрывается в результате вытеснения ма нитной жидкостью токопроводя. щей жидкости из области максимально напряженности магнитного поля в области меньшей напряженности. Возникающая при отклонении цепи дуга гасится магнитной жидкостью, обладающей дугогасящими свойствами (например, феррожидкость на основе трансформаторного масла) , а также .. диэлектрическими накладками из дугога сящего материала. В отключенном состоянии ток проходит по устойчивой перемычке из проводящей жидкости между электродами. На фиг,1 и 2 изображено предлагаемое коммутационное устройство. Устройство состоит из диэлектрического корпуса 1, ферромагнитных электродов 2 и 3, снабженных диэлек рическими накладками 4 и 5, образую щими замкнутую полость. Причем,объе ограниченный накладками и занимаемы магнитной жидкостью 6, больше объема, занимаемого токопроводящей жидкостью 7. На диэлектрическом корпус расположена обмотка 8 управления. Устройство работает следующим об разом. При подключении коммутируемой це пи к ферромагнитным контактам 2 и и при отсутствии напряжения на обмо ке 8 управления токопроводящая жидкость (например, ртуть) смачивает контакты 2 и 3, создавая устойчивую проводящую перемычку между контактами, через которую проходит ток, В этом случае контакты замкнуты. Электрический ток проходит по токопроводящей жидкости (фиг.1), расположенной между электродами. Сечение проводящего канала из токопроводящей жидкости выбирается из условия протекания заданного рабочего тока и в процессе эксплуатации режим работы будет устойчивым. При подаче тока в обмотку управления магнитная жидкость устремляется в область максимальной напряженности магнитного поля (в данном случае к нижней стенке корпуса 1), вытесняя из этой области токопроводящую жидкость. ПОгследняя устремляется в область минимальной напряженности магнитного noiля (в данном случае вверх). Между. электродами образуется диэлектрическая перемычка, которая разрывает коммутируемую цепь, магнитная жид- кость и дугогасящие накладки гасят дугу, возникающую в момент отключения. Контакты остаются разомкнутыми в течение всего времени, пока в обмотку управления подается ток. Это состояние устройства показано на фиг.2. При снятии напряжения с обмотки управления токопроводящая жидкость под собственным весом опускается вниз, вытесняя магнитную жидкость и создает токопроводящую перемычку между ферромагнитными контакТс1ми, замыкая-коммутируемую цепь. Ферромагнитные электроды 2 и 3 выполнены с наклонными контактными поверхностями и снабжены ди- электрическими накладками из дугогасящего материала для увеличения надежности и коммутационной способ-г . ности устройства. Наклонные поверхности ферромагнитных электродов создают такую неоднородность магнитного поля в объеме, образованном наклонными поверхностями электродов и диэлектрическими накладками, которая необходима для быстрого и надежного перемещения токопроводящей жидкости (плотность которой больше плотности магнитной жидкости) вверх и размыкания электрической цепи. Так как в .этом случае электрическая цепь разрывается сразу же всем объемом токо-. проводящей жидкости, отсутствует непостоянство электрического контакта (дребезг), То обстоятельство, что магнитная и токопроводящая жидкости занимают весь объем между наклонными поверхностями электродов и накладками, повышает виброустойчивость коммутационного устройства. Коммутационная способность устройства возрастает из-за применения диэлектрических накладок, выполненных из дугогасящего материала. Для увели чения коммутационной способности используется магнитная жидкость на основе электроизоляционных жидкостей, обладающих дугогасящими свойствами, например, на трансформаторном масле. Такие магнитные жидкости имеют малую вязкость, а для уменьшения времени срабатывания устройства и необходима магнитная жидкость с малой вязкостью С целью увеличения срока службы корпус выполняют из материала, длительно выдерживающего воздействие электрической дуги, например из фторопласта. Коммутационное устройство может быть применено в электроаппаратостроении для коммутации электрических цепей,а также использовано в качеств концевого выключателя, в этом случае в качестве управляющего магнитного поля используется поле постоянного магнита. На таком же принципе возмож но создание переключающего коммутационного устройства, для этого в его верхней.части.монтируют еще одни кон такты, - .. . Создание на основе данного магнитоуправляемого контакта концевого выключателя без механических движущихся частей позволяет . .значительно увеличить ресурс и надежность работы концевых выключателей и тем самым увеличить надежность работы различных устройств и механизмов, в которых требуется отключение и включение электрической цепи в нужный момент времени или в нужном положении. Формула изобретения Коммутационное устройство, содержащее герметичный диэлектрический корпус с ферромагнитными электрода- . ми, токопроводящей и магнитной жидкостями, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности его в работе, в нем контактные поверхности ферромагнитных электродов выполнены наклонными и сходящимися книзу, в верхней части снабжены диэлектрическими накладками, образующими :совместно с контактными поверхностями ферромагнитных электродов и корпусом замкнут то полость с продольным сечением в виде двух трапеций, со-пряженных большими основаниями, причем в указанной замкнутой полости магнитная жидкость расположена над . токопроводяадей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 269238, кл. Н 01 Н 50/72, 1969, 2.Авторское свидетельство СССР 546027, кл, Н 01 Н 1/66 (51/28), 1977. 3.Авторское свидетельство СССР № 509912, кл, Н 01 Н 50/72, опублик, 1.07,76.