Взрывное устройство выключателя электрического тока


 


Владельцы патента RU 2479062:

Сергеенко Виктор Петрович (RU)

Изобретение относится к электрическим выключателям. Техническим результатом является увеличение разрушающей способности потока газообразных продуктов, образующихся при электрическом взрыве металлической фольги. Устройство содержит диэлектрическую подложку цилиндрической формы и наложенную на ее поверхность металлическоую фольгу, подключенную к источнику импульсного тока, металлическая фольга уложена в выполненную в диэлектрической подложке выемку с формой поверхности, аналогичной поверхности однополостного гиперболоида вращения, при этом периферийные участки металлической фольги контактируют с кольцевыми электродами, подключенными к источнику импульсного тока, а поверхности фольги и кольцевых электродов облицованы покрытием из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала. 1 ил.

 

Изобретение относится к электрическим выключателям, а именно к выключающим устройствам, приводимым в действие взрывом, обусловленным электрическим током внутри устройства, и может найти применение для отключения сильноточных высоковольтных цепей и коммутации электрических цепей с индуктивным накопителем энергии.

Общеизвестен кумулятивный эффект и основанная на использовании этого эффекта конструкция кумулятивного заряда химического взрывчатого вещества или ВВ (БСЭ, изд. «СЭ», М., 1973 г., Том 13, с.606-607). Указанный эффект заключается в усилении в определенном направлении действия взрыва ВВ, который обеспечивается кумулятивной конической или сферической выемкой в заряде ВВ, обращенной к разрушаемой преграде. Образующаяся при взрыве ВВ кумулятивная струя газообразных продуктов взрыва создает давление до 105 кг/см и движется со скоростью до 10 м/сек, что значительно увеличивает ее разрушающую способность. Известна конструкция кумулятивного химического заряда ВВ выключателя взрывного типа (авт.св. №418141 на изобретение «Выключатель взрывного типа», МПК Н01Н 39/00, опубл. в БИ №5-77 г.). Заряд ВВ имеет форму диска с кумулятивной выемкой по периферии, причем кумулятивная выемка облицована диэлектриком, а заряд снабжен детонатором. Недостаток данного выключателя состоит в высоком уровне взрывоопасности из-за наличия в нем химического ВВ.

Известен целый ряд конструкций различных выключателей и переключателей тока и электрических предохранителей, действие которых основано на использовании общеизвестного явления электрического взрыва проводника (ЭВП) при протекании по нему высоковольтного электрического тока большой силы (БСЭ, изд. «СЭ», М., 1971 г., Том 5, c.II). К ним следует отнести технические решения по авт.св. №408386, 433559, 436405, 513589, 555458, 702886, 725110, 1007141, 1035668, 1394267, 1686527, 1756966 и др.

Известно взрывное устройство, примененное в размыкателе электрического тока по авт.св. №702886 (МПК Н01Н 39/00, опубл. в БИ №16-81 г.). Оно представляет собой отрезок металлической фольги выпуклой формы, размещенной в диэлектрическом корпусе и подключенной к источнику импульсного тока большой мощности. Недостаток данного взрывного выключателя заключается в малой эффективности использования энергии электрического взрыва металлической фольги. Известно взрывное устройство, используемое в взрывном выключателе тока по авт.св. №408386, которое принято за прототип изобретения (МПК Н01Н 39/00, опубл. в БИ №34-80 г.). Это взрывное устройство выполнено в виде цилиндра из металлической фольги, наложенной на поверхность диэлектрической подложки, в качестве которой служит электрический кабель цилиндрической формы со снятой с него металлической оплетки. Цилиндр из металлической фольги своими торцами подключен к источнику импульсного тока.

Недостаток этого взрывного устройства - малая эффективности использования энергии электрического взрыва металлической фольги из-за ее рассеяния в окружающую среду. Вследствие этого снижается разрушающая способность потока газообразных продуктов взрыва.

Поставлена задача - повысить разрушающую способность потока газообразных продуктов электрического взрыва в определенном его направлении. Поставленная задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом взрывное устройство выключателя электрического тока состоит из диэлектрической подложки цилиндрической формы и наложенной на ее поверхность металлической фольги, подключенной к источнику импульсного тока. Согласно изобретению металлическая фольга уложена в выполненную в диэлектрической подложке кольцевую выемку с формой поверхности, аналогичной поверхности однополостного гиперболоида вращения, при этом периферийные участки металлической фольги контактируют с кольцевыми электродами, подключенными к источнику импульсного тока, а поверхность фольги и кольцевых электродов облицована покрытием из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала. Далее сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображена конструкция взрывного устройства выключателя электрического тока (с продольным вырезом).

Взрывное устройство выключателя электрического тока состоит из двух основных элементов - подложки 1 и металлической фольги 2. Подложка 1 изготовлена из диэлектрического материала, например из синтетического полимера фторопласта, и имеет цилиндрическую форму. В корпусе подложки 1 выполнена кольцевая выемка 3, форма поверхности которой аналогична форме поверхности однополостного гиперболоида вращения. При этом в поперечном сечении контур кольцевой выемки 3 имеет формулу параболы, угольника, трапеции и т.п. В указанную концевую выемку 3 уложена металлическая фольга 2, периферийные участки которой контактируют с кольцеобразными или кольцевыми электродами 4, подключенными к источнику импульсного тока (источник импульсного тока на чертеже не показан). Поверхность фольги 2 и кольцевых электродов 4 облицована покрытием 5 из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала, в частности полиэтилена, капролактама и др. Это покрытие выполняет несколько функций. Во-первых, оно служит электрической изоляцией, исключающей электрический пробой промежутка между металлической фольгой 2 и кольцевыми электродами 4 и разрушаемым полым тоководом 6, в котором размещено это взрывное устройство. Во-вторых, сгораемое про взрыве металлической фольги 2 покрытие 5 увеличивает массу газообразных продуктов взрыва, что способствует увеличению ударной силы взрывной волны. В-третьих, продукты сгорания покрытия 5 повышают плотность газового потока и, тем самым, ускоряют процесс гашения электрической дуги, возникающей при разрыве полого токопровода 6.

По команде или в автоматическом режиме от высоковольтного источника импульсного тока большой мощности, в качестве которого может служить генератор импульсных токов (ГИТ), генератор импульсных напряжений (ГИН) и др., импульс тока большой силы через кольцевые электроды 4 поступает на металлическую фольгу 2. Под воздействием этого импульса тока металлическая фольга 2 мгновенно испаряется. Так как процесс испарения фольги длится несколько микросекунд, то он носит характер взрыва. При этом в эпицентре взрыва развивается температура до 105 °С и давление до 104 атм. Под воздействием высокой температуры синтетическое полимерное покрытие 5 сгорает с образованием газа, а под воздействием высокого давления продукты взрыва, включающие газы от испарения металлической фольги 2 и сгорания синтетического полимерного покрытия 5, со скоростью 5×103-104 м/с устремляются из кольцевой выемки 3 к внутренней поверхности разрушаемого полого токовода 6. Ввиду того, что металлическая фольга 2 имеет кольцевую форму, струя или поток продуктов взрыва приобретает дискообразную форму. Благодаря тому, что кольцевая выемка 3 на подложке 1 выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, дискообразная струя продуктов достаточно компактна и ориентирована в направлении стенки разрушаемого полого токовода 6. Это значительно увеличивает ее разрушающую способность. Под воздействием дискообразной струи продуктов взрыва полый токовод 6 разрушается, при этом содержащиеся в продуктах взрыва газы, образовавшиеся в результате сгорания газообразующего полимерного покрытия 5, способствуют гашению электрической дуги, возникающей между концами разрушенного полого токовода 6. Технический результат изобретения - увеличение разрушающей способности потока газообразных продуктов электрического взрыва.

Взрывное устройство выключателя электрического тока, состоящее из диэлектрической подложки цилиндрической формы и наложенной на ее поверхность металлической фольги, подключенной к источнику импульсного тока, отличающееся тем, что металлическая фольга уложена в выполненную в диэлектрической подложке кольцевую выемку с формой поверхности, аналогичной поверхности однополостного гиперболоида вращения, при этом периферийные участки металлической фольги контактируют с кольцевыми электродами, подключенными к источнику импульсного тока, а поверхности фольги и кольцевых электродов облицованы покрытием из электроизоляционного газообразующего синтетического полимерного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средневольтному распределительному устройству, оборудованному устройством короткого замыкания, выполненным в вакуумной камере с прерывателем.

Изобретение относится к электротехнике, к сильноточной коммутационной технике и может быть использовано для формирования в низкоимпедансных нагрузках мультимегаамперных импульсов тока с временем нарастания порядка одной и менее микросекунды.

Изобретение относится к модулю низкого, среднего или высокого напряжения, содержащему по меньшей мере одно закорачивающее устройство, в котором подвижный контакт может быть замкнут на неподвижном контакте.

Изобретение относится к разъединительному устройству переключения с первым электродным элементом и вторым электродным элементом, которые подвижны относительно друг друга для разъединения токопроводящей дорожки и по меньшей мере частично окружены электрически изолирующим корпусом, а также к способу производства разъединительного устройства переключения.

Изобретение относится к области экспериментальной физики, в частности к взрывным импульсным источникам энергии с формированием импульса тока мегаамперного уровня с возможностью регулирования выходного напряжения, и может быть использовано, например, для исследования свойств высокотемпературной плазмы, для запитки газоразрядных камер типа «плазменный фокус».

Изобретение относится к области электротехники и может быть использован в качестве устройства для размыкания сильноточных электрических цепей и формирования импульса тока с временем нарастания меньше одной микросекунды.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства для размыкания сильноточных электрических цепей и формирования импульса тока с временем нарастания меньше одной микросекунды.

Изобретение относится к переключающему устройству для приборов переключения среднего и высокого напряжения, содержащих переключатели, в которых, по меньшей мере, один из контактов является подвижным контактом, который приводится в движение с помощью выбрасывающего заряда. Выбрасывающие заряды соединены с учетом времени запала. Два или более отдельных переключателей соединены последовательно, причем выбрасывающий заряд первого переключателя выполнен с возможностью электрического запаливания напрямую, а выбрасывающий заряд или электрический запал второго или последующего переключателя гальванически изолирован от первого. Технический результат - обеспечение эффективного и быстрого размыкания в схеме устройства для короткого замыкания в исполнении для высоких напряжений. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство переключения низкого, среднего или высокого напряжения содержит средство с химическим зарядом, предназначенное для замыкания и/или размыкания электрических контактов, а также содержит запальный или поджигающий шнур с материалом химического заряда для поджига указанного химического заряда. В соответствии с изобретением материал химического заряда запального или поджигающего шнура является электроизоляционным, по меньшей мере, в состоянии до зажигания и, по меньшей мере, вдоль части длины. Технический результат - повышение безопасности работы устройства переключения за счет обеспечения эффективной гальванической развязки между потенциалом земли и потенциалом низкого, среднего или высокого уровня. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Электрический прерыватель содержит в пределах единого корпуса газогенератор (15) с пиротехническим срабатыванием, разрываемую проводящую пластинку (19) и соединенную с газогенератором (15) камеру (17) переменной конфигурации. Пластинка (19) содержит, по меньшей мере, одну область сгиба и образует нижнюю стенку камеры (17). Между газогенератором (15) и пластинкой (19) предусмотрен подвижный уплотнительный элемент (60), представляющий собой закрытый сильфон, установленный внутри камеры (17). Одно из отверстий сильфона соединено с выходом газогенератора (15), после пиротехнического срабатывания которого газ остается внутри сильфона, расширение которого приводит к разрыву пластинки (19) и прерыванию электрической цепи, часть которой составляет указанная пластинка (19). Технический результат - создание обладающего небольшими размерами и массой прерывателя, обеспечивающего высокую надежность срабатывания за счет предсказуемого и контролируемого расширения сильфона, позволяющего осуществить предсказуемые разрыв и сгибание проводящей полоски. 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Устройство для замыкания сильноточных электрических цепей включает полый цилиндрический корпус и размещенные в нем неподвижные, установленные с зазором относительно друг друга, контактные элементы, заряд пиротехнических средств (ПТС) и средство его воспламенения, генерирующее термокомпрессионный импульс. Устройство имеет неподвижные контактные элементы, которые установлены соосно и имеют контактные площадки, выполненные в виде компактированных деталей из металлорезины на основе медной проволоки, характеризующиеся пористостью 40-60 объемн. %. Заряд ПТС, выполненный из механической смеси порошкообразных меди, титана и оксида меди, при общем содержании меди не менее 70% масс., установлен в зоне, прилегающей к контактным площадкам контактных элементов и контактирует с электровоспламенителем в качестве средства воспламенения пиротехнического заряда, продукты горения которого представляют собой расплавленную медь и неэлектропроводные соединения титана, Контактные элементы подключены клеммами к электродам внешней электрической цепи, первый из которых выполнен в виде штока за одно целое с круглой плоской шляпкой, а второй из которых представляет собой полый цилиндрический корпус, имеющий две камеры большего и меньшего диаметров, сообщающиеся между собой через сквозное отверстие в основании камеры, характеризующейся меньшим диаметром. В полости камеры меньшего диаметра размещен электровоспламенитель, задействуемый извне от источника электрического импульса. В полости камеры большего диаметра впрессован заряд ПТС. Технический результат: разработка простого устройства для замыкания сильноточных электрических цепей с повышенной надежностью при его срабатывании. 1 ил., 1 табл.
Наверх