Жидкометаллический контактный узел

 

ЩЩКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОНТАКТ-. НЫЙ УЗЕЛ, содержащий два соосно установленных твердометаллических электрода , выполненные с полостями, заполненньми жидким металлом, один из ко-торых выполнен с отверстием, обращенным в сторону другого электрода, о тличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, электрод с отверстием установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси электродов. . . it сл со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПжЛИН (19) а) 3(50 Н01 Н2 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ь!-Ы! а6!!..<У.4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРБГпФ (21) 3571037/24-07 (22) 29.03.83 (46) 23.07.84. Бюл. В 27 (72) А.Ф. Кузьмин, Л.Т, Николаева, В.И. Приходченко и В.В. Танаев (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 621.316.542(088.8) (56) 1. Таев И.С. Электрические аппараты управления. М., "Высшая школа", 1969, с. 226-267.

2. Авторское свидетельство СССР

1001212, кл. Н Ot Н 29/00, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3551928/07, кл. Н 01 Н 29/32, 1983. (54) (57) ЩИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ KOHTAKT ", НЫЙ УЗЕЛ, содержащий два соосно установленных твердометаллических электрода, выполненные с полостями, заполненными жидким металлом, один из ко-торых выполнен с отверстием, обращенным в сторону другого электрода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения надежности, электрод с отверстием установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси электродов.

04597 2

Известно также дугогасительное устройство коммутационного аппарата, в котором формируется жидкометаллическая дугогасительная решетка за счет возвратно-поступательного движения в межэлектродном объеме, заполненном жидким металлом, планки с ря- 35 дом параллельных. изоляционных выступов и наличия на дне камеры выступов, которые расположены симметрично выступам планки. Кроме того,, устройство снабжено сильфонами (2). 40

Данное устройство характеризуется сложностью и недостаточной надежностью конструкции за счет наличия сильфонов, которые имеют ограничен.ный ресурс работы. 45

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является конструкция, содержащая два твердометаллических электрода, выполненные с полостями, 50 заполненными жидким металлом, при этом в одном иэ электродов выполнено отверстие для создания струи для замыкания электродов, обращенное в сторону другого электрода 53 1.

Недостатком известной конструкции является сложность ввиду использования сжатого газа.

1 11

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационной технике с подвижным жидкометаллическим контактом.

Известны коммутационные аппараты с дугогасительной решеткой из стальных пластин. Принцип действия этих аппаратов основан на разбиении дуги на ряд коротких дуг металлическими пластинами (1 f.

Недостатком аппаратов является то, что при частных включениях и отключениях происходит нагрев пластин до очень высокой температуры, возможно даже прогорание пластин, что снижает долговечность работы и ограничивает отключающую мощность. Кроме того, затягивается время гашения дуги, которое складывается ОСТ traar где t „ — время горения дуги; время движения дуги под действием магнитного дутья; .время остановки дуги при вхождении в решетку под действием тормозящих, сил; время гашения дуги.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в жидкометаллическом контактном узле, содержащем два соосно установленных твердометаллических электрода, выполненные с полостями, заполненными жидким металлов., один из которых выполнен с отверстием, обращенным в сторону другого электрода, электрод с отверстием установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси электродов.

На фиг. 1 изображен жидкометаллический контактный узел во включенном положении; на фиг. 2 — то же, в момент расхождения электродов; на фиг. 3 — то же, при уменьшении уровня жидкого металла в полости электрода вследствие истекания; на фиг. 4— распад жидкометаллической струи на капли.

Контактный узел содержит неподвижный электрод 1 и соосный с ним электрод 2, внутренняя полость 3 которого заполнена жидким металлом 4. Электрод 2 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль оси электродов (привод не показан).

Внутренняя полость 3 имеет сквозные отверстия 5 для пополнения ее жидким металлом и отверстие 6, обращенное в сторону электрода 1, который вовключенном положении перекрывает это отверстие. Электрод 1 впрессован в изоляционный корпус 7, а образующийся объем между его стенками и подвижным электродом 2 заполнен жидким металлом 4, уровень которого выше уровня расположения отверстия 5 в электроде 2.

При положении контактного узла в момент расхождения электродов 1 и 2 (фиг. 2) уровень жидкого металла в,. резервуаре 3 составляет h„, давление жидкого металла P . Из отверстия 6 свободно истекает устойчивая жидкометаллическая струя 8. Сечение отверстия выбирается таким образом, чтобы плотность тока равнялась

° отк 8 1Р A/ммР

Е 1-г где Е „ — ток отключения; — радиус струи.

При такой плотности тока жидкометаллическая струя 8 имеет устойчивый характер.

Псрт с и е ЙЪ, 25

30 э 1

Когда вследствие истекания (фнг. 3) уменьшается уровень. жидкого металла в полости 3 до h 1 < h и соответственно давление Р а Р„, жидкометаллическая струя истончается до радиуса, тогда плотность тока

> 10A/

JË lÃ

2 вырастает, что приводит к распаду жидкометаллической струи.

При распаде жидкометаллической струи на капли (фиг. 4) между ними загорается электрическая дуга. Капли можно рассматривать как дугогасительную решетку с n количеством разрывов по числу жидкометаллических капель.

Дуга будет гаситься при условии где n - число разрывов;

U>- напряжение дуги в одном разрыве.

Пропускание электрического тока вдоль оси токопроводящей струи приводит к существенному снижению ее устойчивости. При отсутствии тока в струе возрастание амплитуды поверхностных волк происходит под действием сил поверхностного натяжения.

Локальное уменьшение радиуса струи

104597 4 за счет бесконечно малых возмущений вызывает увеличение этих сил, которые, Ь свою очередь, обуславливают дальнейшее уменьшение радиуса и т.д. до полного распада струи.

При пропускании тока по струе возникают дополнительные радиальные сжимающие усилия от действия электромагнитной силы. Эти силы действуют в одf0 ном направлении с силами поверхностного натяжения и тоже возрастают в местах локального уменьшения радиуса струи вследствие увеличения индукции.

Совместные действия указанных полей сил приводят к более быстрому распаду струи. Это свойство используется для гашения дуги, так как при ее распаде образуется жидкометаллическая дугогасительная решетка, представляющая собой капли жидкого металла (рас-, павшуюся жидкометаллическую струю), между которыми загорается дуга.

Жидкометаллические капли обладают хорошими теплоотводящими свойствами, в результате интенсивность охлаждения дуги повышается. Увеличение числа разрыва (капель) ведет к повышению результирующей,восстанавливающейся прочности и улучшению условий гашения дуги.

Фиг.Z

1104597

Составитель Н. Кухарева

Редактор В. Петраш Техред Т.Дубинчак

Заказ 5314/40 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4