Взрывной размыкатель электрического тока

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутирующим устройствам для выключения тока при помощи взрывчатого вещества /ВВ/, и может быть использовано в экспериментальной технике и технике получения больших мощностей для выключения импульсных переменных и постоянных токов. Цель изобретения повышение быстродействия и надежности размыкателя. Размыкатель содержит токоподводящие электроды 1, 2, соединенные полым цилиндрическим разрушаемым тоководом 4, внутри которого расположен заряд ВВ 2 с инициатором на оси, и диэлектрик 5, прилегающий к боковой поверхности электродов и имеющий кольцевой канал, расположенный против токовода 4. Размыкатель имеет элемент 6 формирования электропроводящего плазменного канала, соединяющий токоподводящие электроды, выполненный в виде полого цилиндра. При этом разрушаемый токовод размещен внутри указанного цилиндра, а элемент 6 формирования электропроводящего плазменного канала отделен от токовода 4 и диэлектрика дисперсной средой 7. В качестве такой среды может быть выбрана диэлектрическая дисперсная среда, содержащая электроотрицательные вещества, например фторопластовый порошок. Кроме того, дугогасительный наполнитель может содержать порошковое ВВ в количестве 20 80 мас. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к области электрических выключателей, а именно к переключающим устройствам, приводимым в действие взрывом, и может быть использовано в технике получения больших мощностей для выключения импульсных, переменных и постоянных токов. Цель изобретения повышение быстродействия и надежности размыкателя путем увеличения электрической прочности размыкателя в обесточенном состоянии. На чертеже показан в разрезе общий вид предлагаемого взрывного размыкателя. Размыкатель содержит токоподводящие электроды 1, между которыми расположен заряд взрывчатого вещества 2 с инициатором 3 на оси, разрушаемый токовод 4 с диэлектриком 5, имеющим канал против разрушаемого токовода, обхваченный элементом 6, формирующим электропроводящий плазменный канал и отделенный дисперсной средой 7 от токовода и диэлектрика, и корпус 8. Взрывной размыкатель работает следующим образом. В заданный момент времени инициатором 3 возбуждается цилиндрическая детонационная волна в заряде взрывчатого вещества 2. Детонационной волной ускоряется полый токовод 4, после выхода которого из контакта с токоподводящими электродами 1 образуются два дугогасительных промежутка. Гашение возникающих в промежутках электрических дуг осуществляется двигающимися в радиальном направлении продуктами детонации, свободный разлет которых ограничен кольцевым каналом в диэлектрике 5, при этом ток, протекающий в элементе, формирующем электропроводящий плазменный канал, нарастает. Под действием нарастающего тока электрически взрываемым проводником элемента 6 формируется электропроводящий плазменный канал, развивающийся затем под действием протекающего тока в электродуговой. Ускоренный детонационной волной токовод возбуждает цилиндрическую ударную волну в дисперсной среде 7, ускоряя ее в направлении распространения ударной волны. Далее ударной волной сжимается и захлопывается электродуговой канал, при этом плазма канала омывает частицы дисперсной среды и передает им энергию. Теплоотдача в частицы идет через их поверхность, которая заранее может быть сделана сколь угодно большой, что приводит к увеличению скорости отключения. Диэлектрический корпус 8 сдерживает разлет дисперсной среды и увеличивает плотность ее при сжатии. При ударном сжатии дисперсной среды достигается плотность монолита, происходит ее прессование, что вместе с перераспределением тока и уменьшением воздействия дуг на продукты детонации увеличивает электрическую прочность размыкателя в обесточенном состоянии. Применение дисперсной среды, содержащей порошковое взрывчатое вещество, увеличивает скорость передачи энергии за счет газификации частиц, увеличивает давление и скорость рекомбинационных процессов и, значит, скорость отключения. П р и м е р 1. Предлагаемый взрывной выключатель испытывался в системе индуктивного накопителя энергии. Отключается ток 14 кА. В качестве дугогасительного наполнителя используют фторопластовый порошок насыпной плотности. Время выключения 17 мкс при напряжении 9 кВ. П р и м е р 2. Так же, как и в примере 1, но дугогасительный наполнитель фторопластовый порошок с добавлением гексогена 30 мас. Время выключения 15 мкс при напряжении 19 кВ. П р и м е р 3. Так же, как и в примере 1, но дугогасительный наполнитель фторопластовый порошок с добавлением гексогена 80 мас. Время выключения тока 11 мкс при напряжении 25 кВ. Для сравнения: в прототипе время выключения 25 мкс при напряжении 5 кВ. Предлагаемая конструкция размыкателя выгодно отличается тем, что введение элемента, формирующего электропроводящий плазменный канал, обхватывающий токовод, и помещение элемента в дисперсную среду приводит к перераспределению тока из дугогасительных промежутков к этому элементу, уменьшая тем самым воздействие дуг на продукты детонации и увеличивая их электрическую прочность. Повышение скорости отключения достигают за счет увеличения поверхности теплоотвода на несколько порядков и применением частиц взрывчатого вещества в дисперсной среде. При этом поверхность теплоотвода может быть заранее задана путем изменения размера частиц дисперсной среды. Увеличение электрической прочности в обесточенном состоянии определяется высокой плотностью дисперсной среды, которая в процессе работы выключателя сжимается ударной волной и слабо разлетающимися продуктами детонации. Таким образом, использование предлагаемого взрывного размыкателя позволяет существенно повысить скорость отключения и надежность работы с одновременным увеличением электрической прочности размыкателя в обесточенном состоянии. Испытания предлагаемого взрывного размыкателя тока в цепи индуктивного накопителя показывают, что его быстродействие больше на 30% а напряжение в 2,5 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. ВЗРЫВНОЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА, содержащий токоподводящие электроды, соединенные полым цилиндрическим разрушаемым тоководом, внутри которого расположен заряд взрывчатого вещества с инициатором на оси и диэлектрическую втулку, прилегающую к боковой поверхности электродов, в которой выполнен кольцевой канал, причем кольцевой канал перекрывает токовод в направлении продольной оси размыкателя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности размыкателя путем увеличения электрической прочности в обесточенном состоянии, он снабжен элементом формирования электропроводящего плазменного канала, выполненным в виде полого цилиндра, элемент формирования электропроводящего плазменного канала расположен между указанными токоподводящими электродами так, что соединяет их, а разрушаемый токовод расположен внутри элемента формирования электропроводящего плазменного канала, при этом между элементом формирования электропроводящего плазменного канала и разрушаемым тоководом и диэлектрической втулкой и элементом формирования электропроводящего плазменного канала дополнительно размещен дугогасительный наполнитель. 2. Размыкатель по п.1, отличающийся тем, что в качестве дугогасительного наполнителя выбрана диэлектрическая дисперсная среда, содержащая электроотрицательные вещества. 3. Размыкатель по п.2, отличающийся тем, что в дугогасительный наполнитель введено вещество, дающее газообразные продукты при нагревании.