Самовосстанавливающийся ограничитель тока Советский патент 1982 года по МПК H01H29/30 

Изобретение относится к электротехнике; а более конкретно - к аппаратостроению и может быЛ использовано в кo 4плeктe с низковольтным автоматическим выключателем для отключения очень болыаих токов короткого замыкания (в дальнейшем КЗ), когда предельная коммутационная способность выключателя недостаточна. Известны самовосстанавливающиеся токоограничительнне устройства, основанные на воздействии П-образного вертикального электродинамического токового контура на перемычку из жидкого металла, расположенную в прочном изоляционном корпусе, содержащем дугогасйтельную камеру, в результате чего происходит выброс жидкого металла в дугогасйтельную камеру и ограничение тока защищаемой цепи С1 3- Недостатком данного устройства яв ляется мало эффективный и гроккэздкий П-образный вертикальный электродинамический токовый контур, значитель но увеличивающий габариты устройства Наиболее близким по технической сущности к изобретению является са-, мовосстанавливалцийся ограничитель тока, содержащий герметичную изоляционную камеру с дугогасительный устройством и токовым контуром, состоящим из двух взаимно параллельных электродинамически взаимодействующих участков, разделенных изоляционными прокладками, причем верхний участок заполнен жидким металлом, а нижний является сплошным твердотельным электродом 12 . Недостатком известного ограинчителя тока является недостаточно высокая эффективность указанного контура, что снижает и ограничивает его чувствительность при работе. . Целью изобретения является повышение технико-экономических показателей устройства за счет увеличения эффективности электродинамического токового контура и чувствительности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что в самовосстанавливающемся ограничителе тока токовый контур снабжен вторым плоским витком, у которого верхний участок, заполненный жидким металлом, является общим, а концы нижних сплошных твердотельт ных участков разнесены в, противоположные стороны, причем расстояние между осями участков, составляет

1,1 - 1,2 расстояния по осям участков в вертикальном направлении.

Перемычка из жидкого металла размещена в герметичной изоляционной камере с дугогасительным устройством заполнеМной инертным газом.

При прохождении номинального тока защищаемой цепи через токовый контур устройства электродинамические силы, действующие на перемлчку из жидкого металла, незначительны и уравновеиены собственным весом жидкого металла перемычки.

При возникновении тока КЗ в защищаемой цепи, электродинамические силы резко увеличиваются от десятков до сотен раз и выбрасывают жидкий металл перемычки вйерх, в дугог асительную камеру, и на ее дугогасительных рогах возбуждается электрическая дуга, ограничивающая ток защищаемой цепи.

После отключения тока КЗ автоматическим выключателем жидкий металл под действием собственного веса возвращается в исходное положение.

На фиг. 1 приведена конструкция самовосста;навливающегося ограничителя тока, продольное сечение; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - изображена электродинамическая система устройства.

Самовосстанавливающийся ограничитель тока (фиг. 1-3) содержит твердо мет гшл и чес кие электроды 1 и 2, перемыкаемые жидкометаллической перемычкой 3 (например, сплавом калия и натрия или др.), и дугогасительное устройство 4 с дугогасительными рогами 5, расположенные в- герметически закрытой изоляционной камере 6, заполненной инертным газом (например, азотом или др.).

Конструкция дугогасительного устройства может быть различной, например, с деионной рещеткой, с узкой щелью и др.

В отличие от известного решения электродинамический контур образован двумя твердометаллическими элементами 1 и 2 (выполненными например, в виде медных шин )и перемычкой жидкого метсшла 3. Твердометаллические электроды 1 и 2 жестко установлены в прочном изоляционном основании 7 (к примеру, спрессованы в пластмассе ), причем нижняя часть электродинамического контура образована сплошными твердометаллическими элeктpp l aми, а в верхней части указанного контура, между концами электродов 1 и 2 в межэлектродном промежутке, содержи ся жидкометаллическая перемычка 3, с зажимами 8 и 9 на противоположных внешних концах.

Длина твердометаллических электродов 1 и 2, расстояние Н и h между рими в изоляционном основании 7, ве1ичина перемычки из жидкого металла и др. параметры определяются треованиями величин токоограничения могут изменяться в требуемых преелах.

Выбирается Н (1,1 - l,2)h.

С целью увеличения прочности изояционная камера 6 заключена в защитый кожух 10 и может иметь в верхней асти отверстие для установки преохранительного клапана (не показан).

При прохождении номинального тока в защищаемой цепи по токовому контуу 8-1-3-2-9, электродинамическое воздействие нижней части токового контура аЪ и аЪча верхнюю часть контура cd (хшдкометаллическую перемычку 3) незначительно и уравновешено весом жидкого металла перемычки.

Вся система находите в состоянии устойчивого равновесия.

При возникновении тока КЗ в защищаемой цепи электродинамическое воздействие нижней части токового контура «Ъ и аЪна перемычку cd из жидкого металла 3 резко возрастает ( в десятки раз ), равновесие нарушается и жидкометаллическая перемычка 3 мгновенно выбрасывается вверх, в дугогасительное устройство 4. Поскольку на жидкий металл в дугогасительном устройстве 4 продолжают действовать электродинамические силы токового контура, то он не может вернутьс я в исходное положение до полного отключения или значительного ограничения тока КЗ.

Возникшая между электродами 1 и 2 электрическая дуга растягивается на дугогасительных рогах 5 и приобретает в дугогасительном устройстве 4 значительное сопротивление, ограничивая ток КЗ, а автоматический выключатель в это время отключает защищаемую цепь.

После отключения тока КЗ автоматическим выключателем, жидкий металл перемычки 3 под действием собственного веса возвращается в межэлектродное пространство, восстанавливая электродинамический контур..

Время, в течение которого между электродами 1 и 2 отсутствует жидкий металл перемычки 3, всегда будет больше, чем полное время срабатывания автоматического выключателя, поскольку до полного отключения защищаемой цепи на жидкий металл пере1 «лчки 3 будут действовать электродинамические силы РЗ Д нижней части токового контура аЪ и аV,направленные противоположно силе тяжести жидкого металла. Поэтому замыкание цепи между электродами 1 и 2 за период отключения тока КЗ автоматическим выключателем произойти не ttoTKBT, т.е. автоматический выключатель всегда будет отключать защищаемую цепь при ограниченном значении тока КЗ.. Преимущества изобретения по сравнению с известным устройством состоят в том, что на жидкометаллнческую перекычку, образующую участок col, действует не одна, а две части токового контура «яЪ и cftj расположенные на расстоянии Нл1,1 - l,2h оптимал ный случай, что приводит к возрастанию электродинамических усилий, действуюсцих на перемычку 3 в 1, 7 1,8 раза. Это позволяет увеличить чув ствительность устройства к току КЗ в тех же размерах или значительно уменьшить размеры.самого устройства. Предлагаемое устройство весьма пр стое по кострукции и технологии изготовления, работает автоматически и автономно, имеет небольшие габариты и массу, обладает высокой надежностью и дает как при изготовлени так и при эксплуатации, значительный экономический эффект от его внедрения. Устройство может быть широко использовано в электрических цепях с очень большими токами КЗ, при недостаточной предельной коммутационной способности используемых выключателей. Формула изобретения Самовосстанавливаквдийся ограничи-г тель тока, содержащий герметичную изоляционную камеру с дугогасительным устройством и токовым контуром, состоящий из двух взаимно параллельных электродинамических взаимодействующих участков, разделенных изоляционными прокладками, причем верхний участок заполнен жидким металлом, а нижний является сплошным твердотельным электродом, отличающийс я тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей устройства за счет увеличения эффективности электродинамического токового контура и чувствительности работы устройства, токовый контур снабжен вторым плоским витком, у которого верхний участок, заполненный жидким метсшлом, является общим, а концы нижних сплошных твердотельных участков разнесены в противоположные стороны, причем расстояние между осями участков составляет 1,1 - 1,2 расстояния по осям участков в вертикальном направлении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2723991/24-07, кл. Н 01 Н 29/30, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2836718/24-07, кл. Н 01 Н 29/30, 1979.

ю 6

Фut.3