Токоограничивающее устройство (его варианты)

 

1. Токоограничивающее устройство , содержащее управляемый рабъчий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электродинамических сил и элементов управления, отличающеес я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутьй сосуд снабжен мембраной, элементы управления выполнены в виде двух электродов,, один из которых аксиальный, а. другой выполнен так, что охватьюает вьшеупомянутый замкнутый сосуд,,причем мембрана расположена параллельно аксиальному электроду. /

аю св

А @у Н О1 Н 87/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

AO ДЕНАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й АВТОРСНСВа СВМДВТИЪСТВМ (21) 3631225!24-07 (22) 09.08.83 (46) 07.11.84. Бюл. 11 41 (72) В.Д. "îðêèí и Ю;Ф.Братанчук (71) Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электро сила" им.С.И.Кирова (531 621.316.923(088.8) (56) 1. Электрические аппараты.— !

Итоги науки и техники, Т, 2, N, 1980, с..33-36.

2. Авторское сВидетельство СССР

1Ф 782019, кл. Н 01 Н 87/00, 1978..(54) ТОКООГРАНИЧИВАКЩЕК УСТРОЙСТВО (КГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электродинамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд снабжен мембраной, элементы управления выполнены в виде двух электродов,. один из которых аксиальный, а. другой выполнен так, что охватывает вышеупомянутый замкнутый сосуд,,причем мембрана расположе- Я на параллельно аксиальному электроду.

ll23066

2. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненнбго жидким металлом, перемещающимся под действием электродинамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции .и повышения надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управления выполнены в виде трех электродов, один из которых аксиальный,а два других выполнены так,что охватывают замкнутый сосуд и установлены на аксиальном электроде, который расположен на оси симметрии замкнутого сосуда и герметично разделяет его на две части, а мембраны расположены цо обе стороны аксиального электрода.

3. Токоограннчивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элеИзобретение относится к электро-. технике и предназначено для использования в качестве токоограничивающего устройства в коммутационных электрических аппаратах, применяю.щихся .в электротехнической промышленности.

Известны токоограничивающие уст.ройства, содержащие полость, заполненную токопроводящей подвижной 10 средой, образованную токоподводящими электродами и керамической изоляционной втулкой, упрочненной металли" ческими кольцами, .образующими корпус, причем одни из электродов содержит элемент, ограинчквающий давление плазмы, образующейся из токопроводящей среды при срабатывании устройства Я.

Недостатками таких устройств является ta что они являются устройствами теплового действия, а поэтому обладают большой тепловой инерцией и должны иметь прочный изоляционный корпус, расчитанный .на большое давление, что сильно сказывается на габаритных размерах устройства. мент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действием электро; динамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управления выполнены в виде четырех электродов, два из которых аксиаль-, ные, а два других выполнены таким образом, что охватывают замкнутый сосуд и установлены на одном из акеиальных электродов, аксиальные электроды расположены на оси симметрии замкнутого сосуда так, что между ними имеется перемычка из жидкого металла,, а мембраны расположены

) по обе стороны аксиальных электродов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является токоограничивающее устройство, содержащее. управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемыкающимся под действием электродннамических сил с элементами управления (2j .

Недостатками извеотногЬ устройстsa являются большие габаритные размеры, сложность конструкции, низкая надежность вспедствие наличия большого количества последовательно соединенных элементов, наличие отдельного узла управления.

Целью изобретения является сокращение габаритных.размеров, упрощение конструкции, повышение надежносTH °

Поставленная цель достигается тем, что по первому варианту в токо-. ограничнвающем устройстве, содержа- щем управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосудз, заполненного жидким металлом, перемещающегося под действием электродннамических сил и элементов

3 1423066 4 управления, замкнутый сосуд снабжен вышает чувствительность устройства мембраной, элементы управления при меньших токах срабатывания. выполнены в виде двух электродов, На фиг, 1 изображено предлагаемое один из которых аксиальный, а другой выполнен такии образом, что охватытокоограничивающее устройство; на ,фиг. 2 — то же, при прохождении тока вает вышеупомянутый замкнутый сосуд, короткого замыкания; на фиг. 3 и 4— причем мембрана расположена парал ударостойкие токоограничивающие., лельно акснальному электроду. . устройства для работы в различных

Использование в качестве элеиен- условиях, варианты. тов управления аксиального и охваты- щ Устройство включает управляемый вающего электродов позволяет создать рабочий элемент, представляющий более простое, малогабаритное токо- собой заполненный жидким металлом ограничивающее устройство, а наличие 1. замкнутый сосуд 2 с элементами в устройстве мембраны, вмонтированной управления, которыми являются акси-.в стенке сосуда, дает воэможность альнь и электрод 3, к которому прииспользовать более простой и падеж- . креплен токоподвод 4 с помошью ный принцип действия, что приводит гайки 5 и охватывающий электрод 6. к более высокой надежности работы При этом сосуд снабжен иембраной устройства. 7, расположенной со стороны, противоПоставленная цель достигается. ® положной аксиальному электроду 3. теи, что по второму варианту замкну- . Охватывающий электрод 6 снабжен токотый сосуд содержит две мембраны, . подводои 8.: К токоподводаи подведен элементы управления выполнены в ток ((движение тока показано стрелвиде трех электродов, один из кото- кми . Сила F, возникающая прн сра" рых аксиальный, а два других выпол- батывании устройства, приложена к иены так, что охватывают замкнутый мембране 7. Составной частью замкнусосуд .и установлены на аксиальном того сосуда являетея также корпус 9 электроде, который расположен на . из изолирующего материала. оси симметрии замкнутого сосуда и . В устройатве использован принцип герметично разделяет его на две, электродинаиических токовых взаимочасти, а мембраны расположены по, действий, величина которых зависит обе стороны аксиального электрода.

Наличие общего аксиальиого электрода, работающего одновреиенно i как два элемента, расположенного по

"оси симметрии. между ними, как бы удваивает способность устройства к ударостойкости и соответствующему повышению тока срабатывания. только от квадрата протекающего тока короткого замыкания и конструктивных факторов, т.е. соотношения диаметров (радиусов) электродов.

Известно, что при изменении сечения проводника, линии тока искривляются и кроме.поперечной сжимающей силы возникает продольная сила F стремя- . щаяся разорвать место перехода

Поставленная цель достигается яО;.вдоль оси проводника ° Численно . велитем, что цо третьему варианту замкну- чина этой силы t определена по фориутый сосуд содержит:две мембраны, элв ле менты управления выполнены в вцде .F 10 1 6п четырех электродов, два нз которых

"Р„. аксиальные, а два других выполнены и направлена в сторону большего таким образом, что охватывают замкну" сечения и зависит только от соотио-

t тый сосуд и установлены на одном из щения радиусов аксиальных электродов, аксиальные ; где lq — радиус большего сечения; электроды расположены на оси снимет- . 1. - радиус меньшего сеченйя. рии замкнутого сосуда так, что : В результате действия продольной ме.щу ними имеется перемычка из жид-- . силы F на жидкий металл и гибкий кого металла, а мембраны расположены . элемент (диафрагму, мембрану) они по обе стороны аксиальных электродов, способны перемещаться и создавать

Наличие перемычки, сообщакящй отрыв жидкого металла от аксиального между собой замкнутые сосуды рабочих И электрода, в результате чего возниэлементов, дает возможность равноиер- кает электрическая дуга между аксиного распределения давления при альньии электродом и жидкии металлом, срабатывании в двух сосудах, что по- которая и ограничивает ток в защит

1123066 щаемой цепи до уровня, безопасного для защищаемого электрооборудования.

При прохождении номинального тока величина силы F незначительна и уравновешена упругими силами .мембраны 7 и давлением атмосферы. ,Электрический ток проходит по токоподводу 4, аксиальиошу электроду 3, через подвижную токопроводящую среду

1 и охватывающий электрод 6.

При возникновении короткого замыкания сила возрастает пропорционально квадрату тока, и жидкий металл 1, преодолевая упругое сопротивление мембраны 7 и атмосферное давление, перемещается по направлению действия силы F, происходит отрыв подвижной токопроводящей среды

1 от аксиального электрода 3, в результате чего возникает электрическая дуга между аксиальным электродом 3 и жидким металлом.l, которая ограничивает ток в защищанмой цепи до уровня, безопасного для заи;ищаемого электрооборудования. После этого элементы токоограничивающего устройства возвращаются в исходное положение.

Согласно второму варианту ударо.стойкая конструкция токоограничиваю-. щего устройства в отличие от первого варианта состоит из двух управляемых рабочих элементов, каждый из которых содержит свою мембрану 2 и свой . охватывающий электрод 6. Рабочие элементы установлены на одном общем аксиальном электроде !О, который выполнен в виде плоской пластины, герметично разделяющей сосуды ра6о-чих элементов.

Конструкция токограничивающего устройства согласно третьему вариангу отличается от конструкции предыдущего варианта наличием в месте нахождения аксиального электрода перемычки (фиг. 4), сообщающей между собой оба сосуда.

Токоограничивающее устройство, изображенное на фиг. 3, работает

5 аналогично тому, как описано выше, Кроме того, при этом варианте конструкции электрический ток разделяется на две параллельные ветви, создающие, Каждая свою силу F, воздействующую

10 на соответствующую мембрану и вызывающую отрыв подвижной токопроводящей

:среды от аксиального электрода, в. данном случае одного общего. Так как в каждом рабочем элементе проте15 кает только половина общего тока, то срабатывание происходит при больших токах.

Работа токоограничивающего устройства с перемычкой ll, сообщающей

20 между собой сосуды рабочих элементов, характерна тем, что электрическая дуга при срабатывании устройства получается общей для обоих сосудов; благодаря чему устройство приобрета.

25 ет повышенную чувствительность при меньших токах.

Базовым объектом является токоограничивающее устройство по чертежу ЭА 53!71., изготовленное в объединении "Электросила". Устройство, принятое за базовый объект, имеет значительно большую массу за счет наличия большого количества токопроводящих элементов (концентратор магнитного поля, контакты, катушка) и состоит из двух блоков.

Один блок — само токоограничивающее устройство, другой — схема питания и управления его работой. Предлагаемое техническое решение отличается

40 простотой конструкции, простой технологией сборки, гораздо меньшими габаритными размерами (за счет отсутствия блока управления и питания) и соответственно меньшей массой.

Простота конструкции обеспечивает ,надежную работу устройства в целом.

1123066

ЗНКПЖ Вазаэ 8149/41 Тилак 682 Йодаисаое

Филкап ППП "Патент", г.Узгород, ул.Проектная, 4