Разрядник Советский патент 1982 года по МПК H01T1/00 

(S) РАЗРЯДНИК

I

Изобретение относится к элетротехнике и может быть использовано для защиты электрических линий и устройств различного назначения от воздействия опасных перенапряжений.

Известен защитный разрядник,содержащий установленные в герметич- ном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод с термочувствительным приводом и токовводом tn .

Недостатком указанного разрядника является возможность возникновения искрения при соприкосновении подвижного электрода с неподвижным вследствие их неплотного контакта, вызванного шероховатостью рабочих поверхностей электродов. После срабатывания разрядник требует замены. Кроме того, разрядник не обладает способностью отключать аварийную цепь при воздействии длительных перенапряжений .

Наиболее близким к предлагаемому является разрядник, содержащий установленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся контакт, а со вторым токовводом - скользящий контакт, и термочувствительный привод, подвижного электрода, состоящий из изогнутых пластин, выполненных из материала

10 с эффектом памяти формы. Второй токоввод разрядника выполнен в виде закрепленной в корпусе токопроводящей перегородки с отверстием, на одной стороне которой закреплен силь15фон, а на другой - привод подвижного электрода, содержащий токопроводящий стержень, пропущенный через отверстие в перегородке и дно сильфона. Указанный стержень неподвижно

20 закреплен в дне сильфона и образует с перегородкой скользящий контакт, а с токовводом подвижного электрода - скользящий размьгкающий контакт, погруженный в диэлектрическую жидкость. При значительном перенапряжении в этом разряднике обеспечивается приведение электродов в соприкосно вение с одновременным разрывом электрической связи аварийной цепи с защищаемой аппаратурой /.}. В известном разряднике нежелатель ное явление искрений, приводящее к эрозии поверхности, электродов, частично устранено за счет уменьшени времени прохождения тока дуги через мешэлектродный промежуток в период воздействия длительной волны перенапряжения. Однако разрядник имеет малый срок службы электродов, Это объясняете тем, что при искровом ра ряде, особенно при коммутации больши токов, происходит локальный нагрев и плавление,поверхности электродов, соприкасающейся с каналом разряда, вследствие ее бомбардировки высокоэнергетичными ионами, а также воздей ствия высокой температуры и давления динамических струй плазмы в искровом канале, что способствует деформации поверхности электродов, т.е.. изменению ее микрорельефа при их соприкосновении . Кроме того, в результате возникно-зо вения в жидком диэлектрике гидродинамического удара, передающегося на сильфон и, соответственно, на подвижный электрод при отключении больш мощностей, между поверхностями соуда ряющихся электродов могут создаваться значительные контактные усилия, приводящие к деформации электродов. Помимо этого при переходе электро дов в короткозамкнутое состояние происходит замыкание на землю защищенной разрядником линии или устройства. При наличии в линии мощных накопителей электромагнитной энергии через закороченные электроды протекает разрядный ток.вызывающий опасность возникновения искрения Цель изобретения - повышение срок службы за счет устранения деформации электродов и их электроэрозии в посл коммутационном режиме. Поставленная цель достигается тем, что в разряднике, содержащем установленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся 9 54 контакт, а со вторым токовводом скользящий контакт, и термочувствительный привод подвижного электрода, состоящий из изогнутых пластин,выполненных из материала с эффектом памяти формы, второй токоввод выполнен в виде оси вращения, на которой установлен указанный токопроводящий стержень, который расположен перпендикулярно оси вращения, подвижный электрод выполнен в виде изогнутой V-образной трубки, закрытой с рабочего торца и расположенной в плоскости вращения токопроводящего стержня, соединение которого с трубкой выполнено в ее средней части, пластины термочувствительного привода прикреплены одними своими концами к внутренней поверхности рабочего торца подвижного электрода, внутри которого по разные стороны его изгиба установлены две дополнительно введенные соединенные в замкнутый контур катушки индуктивности, одна из которых снабжена неподвижным ферромагнитным сердечником, а вторая - подвижным сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, который жестко соединен со вторыми концами пластин термочувствительного привода.причем на внутренней поверхности корпуса закреплены в плоскости вращения подвижного электрода два дополнительно введенных разноименных постоянных один из которых распопожен магнита, соосно с открытым концом подвижного электрода, а второй - между концами подвижного электрода. Введение постоянного магнита, связанного с термочувствительным приводом, и.электромагнитной системы позволяет осуществить перемещение подвижного электрода вокруг оси без соприкосновения с неподвижным электродом во время воздействия длительных перенапряжений, что исключает механическое повреждение поверхностей электродов и нежелательное явление искрения в послекоммутационном режиме. На чертеже изображен разрядник, общий вид в разрезе. Разрядник состоит из Герметичного изоляционного корпуса 1 с первым токовводом 2, неподвижным электродом 3, двумя разноименными постоянными магнитами 4 и 5 и вторым токовводом, выполненным в виде токопроводящей оси 6. На оси 6 расположен подвижный электрод 7, выполненный в виде изогнутой Л-образной токопроводящей трубки, образующей две Чости электрода. С рабочего торца трубка закрыта и содержит вну ри катушку 8 индуктивности с сердеч ником, выполненным в виде постоянного магнита 9, термочувствительный привод, выполненный в виде изогнутых пластин 10, из материала, обладающего эффектом памяти формы (напр мер, сплава никеля и титана). Одни концы пластин жестко закреплены на внутренней торцовой поверхности. электрода 7, а другие связаны с постоянным магнитом 9, расположенным соосно с катушкой 8 индуктивности. Катушка 8 намотана на цилиндрически изоляционный стакан 11, в который п мещена возвратная пружина 12. Открытая часть трубки (электрода 7) имеет ферромагнитный сердечник 13, изготовленный из материала высокой магнитной проницаемостью (например, железо-никелевого сплава на котором размещена катушка }k индуктивности, электрически связанная с катушкой 8. Электрод 7 соединен с токопроводйщим стержнем 15, имеющим электрический размыкающий контакт с токовводом 2. Часть подвижного электрода 7, со держащая ферромагнитный сердечник 13, расположена соосно с постоянным магнитом k, а другая часть электрод содержащая термочувствительный прив расположена соосно с неподвижным электродом 3. Магнит 5 установлен н корпусе между магнитом и неподвиж нымэлектродом 3Разрядник работает следующим образом. В исходном положении пластины 10 термочувствительного привода сжаты, постоянный магнит 9 выведен из катушки 8. Электрод 3 заземлен, а токопроводящий стержень 15 через токо ввод 2 и ось 6 вращения включен в защищаемую электрическую цепь. Элек трод 7 находится в положении равновесия и, кроме того, зафиксирован . постоянным магнитом . На электроды 3 и 7 разрядника подано напряжение меньше пробивного напряжения меж-электродного промежутка. При возникновении в электрической цепи кратковременной волны перенапряжения происходит пробой межэлектродного промежутка. При этом 7356 защищаемая электрическая цепь или устройство шунтируется малым внутренним сопротивлением разрядника и предохраняется от повреждения. После прохождения импульса перенапряжения разрядник возвращается в исходное состояние благодаря восстановлению электрической прочности газового межэлектродного промежутка. При длительной волне перенапряжения за счет горения дугового разряда температура подвижного электрода 7 возрастает, что приводит к разогреву термочувствительных пластин 10, обладающих способностью запоминать ту форму, которую им придают в нагретом состоянии. Как только температура пластин достигает той, при которой идет процесс запоминания прямолинейной формы, они резко распрямляются и вводят магнит 9 в катушку 8. Благодаря явлению электромагнитной индукции в катушке 8 наводится ЭДС,пызывающан протекание импульсного тока в катушке Н. В свою очередь появление тока в катушке создает магнитный поток, который концентрируется и усиливается сррдечником 13. Примем, наиравление этого магнитного потока таково, что между магнитом k и сердечником 13 возникает отталкивающая сила, создающая вращающий электромагнитный момент, направленный в сторону второго постоянного магнита 5, полюса которого сориентированы противоположно по отношению к полюсам магнита . Односторонность в Направлении действия электромагнитного момента достигается соответствующим выбором профиля торцовой поверхности сердечника 13 и полюса магнита k. Величина момента будет тем больше, чем больше разность величин воздушных зазоров под краями полюса. При достижении сердечником 13 полюса магнита 5 последний удерживает подвижный электрод 7 в этом положении, чему способствует магнитный поток обмотки 1 +, теперь направленный встречно с магнитным потоком постоянного магнита 5. Одновременно с поворотом электрода 7 вокруг оси 6 стержень 15 выходит из соприкосновения с токовводом 2, образуя изоляционный промежуток, электрическая прочность которого достаточна для исключения его пробоя. В то же время рабочая часть подвиж79ного электрода оказывается смещена по отношению к заземленному электро ду 3, обеспечивая тем самым изоляцию защищаемого устройства относительно земли, чем исключается протекание чергз электроды емкостных токов. В дальнейшем происходит постепенное остывание пластин 10 и при достижении температуры срабатывания они резко изгибаются (помимо дейСтвия возвратной пружины 12, служащей для надежного возвращения магнита 9 в исходное состояние), приобретая первоначальную форму. При этом магнит 9 выходит из соленоида, создавая в катушке И импульсный ток обратного направления, благодаря которому образуется магнитный по ток, компенсирующий действие магнита 5-Электрод 7 под действием силы тяжести приходит в состояние равновесия и фиксируется магнитом . Предлагаемый разрядник позволяет по сравнению с известными увеличить срок службы электродов за счет исключения механического повреждения и электроэрозии их рабочих поверхностей после коммутации благодаря устранению непосредственного соприкосновения электродов, а также расширить область применения за счет ликвидации короткого замыкания на землю защищаемого устройства, что делает возможным использование разрядника в цепях, содержащих мощные накопители электромагнитной энергии Кроме того, предлагаемое изобретени позволяет повысить стабильность работы разрядника по напряжению пробо за счет снижения степени разрушения поверхности электродов и увеличить электрическую прочность разрядника относительно земли в режиме отключе ния длительных перенапряжений благо даря несоосному расположению подвиж ного и неподвижного электродов в этом режиме работы. Формула , изобретения Разрядник, содержащий установле ные в герметичном корпусе неподви ный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся контакт, л с вторым токовводом - скользящий контакт, и термочувствительный привод подвижного электрода, состоящий из изогнутых пластин, выполненных из материала с эффектом памяти формы, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы,второй токоввод выполнен в виде оси вращения, на которой установлен указанный токопроводящий стержень, который расположен перпендикулярно оси вращения, подвижный электрод выполнен в .виде изогнутой -образной трубки, закрытой с рабочего торца и расположенной в плоскости вращения токопроаодящего стержня, соединение которого с трубкой выполнено.в ее средней части, пластины термочувствительного привода прикреплены одними своими концами к внутренней поверхности рабочего торца подвижного электрода, внутри которого по разные стороны его изгиба установлены две Дополнительно введенные соединенные е замкнутый контур катушки индуктивности, одна из которых снабжена неподвижным ферромагнитным сердечником, а вторая - подвижным сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, который жестко соединен с вторыми концами пластин термочувствительного привода, причем на внутренней стенке корпуса закреплены в плоскости вращения подвижного электрода два дополнительно введенных разноименных постоянных магнита, один из которых расположен соосно с открытым концом подвижного электрода , а второй - между концами подвижного элект,рода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 88l6gO, кл. 21 С 72, 1953. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке fF 2853279/24-07. кл. Н 01 т 1/00, 1979.