Жидкометаллический замыкатель Советский патент 1982 года по МПК H01H29/00 

(54) ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИР ЗАМЫКАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проведении испытаний низковольтных электрических машин, аппаратов и других устройств в режимах протекания по ним токов короткого замыкания.

Известен жидкометаллический замыкатель, содержащий резервуар переменного объема с жидким металлом, два основных электрода, образующих с изоляционными стенками межэлектродный канал, два дополнительных электрода из металла с большим удельным сопротивлением, чем материал основных электродов, закрепленных под основными электродами через изоляционные прокладки и электрически соединенных с ними так, что правы-й дополнительный соединен с левым основным, а левый дополнительный - с правым основным. Замыкатель предназначен для замыкания цепи на длительное время 1.

Недостатком этого замыкателя является то, что вследствие взаимодействия противоположно направленных токов, протекающих по основным и дополнительным электродам, уменьшается не только сила, стремящаяся выбросить жидкий металл из межэлектродного канала в конце его движения по этому каналу (что вообще полезно), но в момент образования контакта жидкого металла с основными электродами уменьшается также сила, под воздействием которой жидкий металл до этого двигателя по каналу на участке между дополнительными электродами и должен теперь войти в пространство между основными электродами, что вредно, так как затягивается плавание жидкомета ллической поверхности, вследствие

10 чего уменьшается включающая способность замыкателя.

Известен также жидкометаллический замыкатель, работа которого основана на ином принципе; он содержит два изолированных

15 друг от друга неподвижных электрода, расположенных один над другим и имеющих с внутренних сторон выемки, один подвижный электрод с внутренними вертикальными каналами, гальванически соединенный с упомянутым верхним неподвижным электродом, жидкий металл, помещенный в выемку в нижнем электроде, с установленным в толще жидкого металла устройством для создания электрического разряда, механизм свободного расцепления и устройство блокировки.

Замыкатель может работать в импульсном режиме или производить замыкание на длительное время 2.

Недостатками этого замыкателя являются сложность конструкции и ограниченная надежность в связи с наличием движущихся частей: подвижного контакта, механизма свободного расцепления, устройства блокировки. Сложность конструкции отчасти обусловлена тем, что в одном устройстве совмещены две модификации замыкателя: для импульсной- и длительной работы; такое универсальное устройство для эксплуатации требуется редко.

Наиболее близким к предлагаемому является импульсный жидкометаллический замыкатель, содержащий заключенные в герметизированную камеру два изолированных друг от друга твердометаллических электрода в форме полых цилиндров разного диаметра, расположенных вертикально один в другом и подключенных к источнику тока в своей нижней части, жидкий металл, размещенный в пространстве между электродами, контактирующий с наружным цилиндром, и инертный газ, заполняющий остальной объем камеры, а с внешней стороны нижней стенки камеры - закрепленную катущку-индуктор 3.

Конструкщ я данного замыкателя более простая, чем описанного выще, так как в ней не содержатся подвижный контакт, механизм свободного расцепления и устройство блокировки, а надежность более высокая, вследствие отсутствия подвижных частей. Однако этот замыкатель предназначен для коммутации в импульсном режиме (с само зозвратом в разомкнутое положение), тогда как при проведении вышеуказанных испытаний электрооборудования необходим длительный ;.,сжим коммутации (без самозоззрата в разомкнутое положение). Кроме того, для осуществления импульсного режи-ла 1-.сммутации Б известном замыкателе потребовалось иметь сравнительно сложную конструкцию з.лектродов (в форме двух )1; линдро8 разного диамстра, расположенных ОД1И: е другом).

Цель изобретения - обеспечение замыкания длительное время без самовозврата в разомкнутое положение и упрощение конструк.ции за.мыкателя.

Указанная цель достигается тем, что в жндкометаллическом замыкателе, представпяющем собой герметически закрытую камеру, содержащую два электрода, жидкий металл и ипертный газ, камера образована : лектродами в форме вертикально расположенных н обращенных днищами наружу стаканов и изоляционной цилиндрической втулкой, помещенной между станками, а под поверхностью жидкого металла закреплена катущка-индуктор.

На фиг. 1 представлена конструкция замыкателя; на фиг. 2 - замыкатель без жидкого металла.

В герметически закрытую, вертикально расположенную цилиндрическую камеру,

которая образована двумя электродами 1 и 2, выполненными в форме обращенных днищами наружу стаканов, с буртиками для крепления, и изоляционной цилиндрической втулкой 3, расположенной между стаканами, помещены: жидкий металл 4 и закрепленная под его поверхностью катущка-индуктор 5; остальной объем камеры занимает инертный газ 6.

Замыкатель работет следующим образом.

При возбуждении катущки-индуктора 5, в результате взаимодействия магнитного поля индуктора с полем наведенных в жидком металле вихревых токов, жидкий металл поднимается волной у стенки цилиндра и в форме сопки в средней части индуктора,

фиксируясь в этом положении.

Скорость этого движения металла меньшая, чем в известном замыкателе. Создавать столь же большую скорость, как в импульсном Замыкателе, в аппарате, предназначенном для длительного замыкания, нерационально, так как быстродействия здесь не требуется, а обеспечение большой скорости было бы связано с необходимостью применения специального источника питания очень большой мощности (для импульского замыкателя таким источником обычно служит батарея конденсаторов). Вместе с тем, следует учитывать, что при меньщей скорости в случаях замыканий цепей с больщими токами, может в большей степени, чем в импульсных замыкателях, проявляться эффект плавания подвижного контакта - жидкого металла (из-за создания в зоне контактирования давления газов вследствие испарения жидкого металла в момент его касания неподвижного контакта). Чтобы это

0 явление оставалось ограниченным, практически не сказывающимся на надежности включения контактов, в предлагаемом замыкателе осуществлено последовательное контактирование жидкого металла с электродом 1 в двух местах: вначале замыкается цепь между волной и электродом 1 на стенке цилиндра, а затем между верщиной сопки и тем же электродом на днище (днище находится на большем расстоянии от жидкого металла, чем стенка). С замыканием

0 на днище прекратится плавание контакта у стенок цилиндра (если оно там возникло), аналогично тому, как в выключателях с твердометаллическими контактами прекращается плавание дугогасительного контакта при замыкании главного

Возврат замыкателя в исходное положе-. ние (после размыкания цепи аппаратолгтащиты) производится снятием напряжения с индуктора 5.

Формула изобретения

Жидкометаллический замыкатель, содержащий герметически закрытую камеру с двумя электродами, жидким металлом и инертным газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения длительности замыкания цепи и упрощения конструкции, камера образована электродами, которые выполнены в форме вертикально расположенных, обращенных днищами наружу стаканов и помещенной между ними дополнительно введенНОИ изоляционной цилиндрической втулкой, а под поверхностью жидкого металла дополнительно закреплена катущка-индуктор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2629954/07, 1978.