Центробежное коммутационное устройство

 

Союз Советсккк

Социал ксти ческий,, Республик пн656120 (S1) Дополнительное к авт. свид-ву(N) Заявлево01.1 1.76 (21) 2416085/24-07 а (5l) М. Кл.

Н 01 Н 29/26 с присоелииеииеи заявки №

Гвсудврствйиньй юарт

СССР м деваю изобревнкй и атнрьтйй (23) Приоритет

Опубликоваио05.04.79ЯюллеT H» 1Ç

Дйта опубликования описания 10.04,7 (5Ç) УЙК 621.316..546.3 (088.8) С. Р. Троицкий и В. H. Калугин

Pl) Заявитель (54) ЦЕНТРОБЕЖНОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области ситьноточной коммутационной аппаратуры с использованием жидкого металла в качестве контактной пары. Оно может быть использовано для коммутации больших токов и в качестве зашиты от перегрузок по току Ю в электросистеме, электрооборудование которой работает при высокой окружающей температуре и при любом положении в пространстве, а также при отсутствии силы тяжести. 10

Известны жидкометалли ческие коммутационные устройства, . в которых. жидкий металл замыкает или размыкает электроды за счет своего перемешения под действием электромагнитных сил, в частностн15. сип, возникаюших в жидком металле под действием бегущего или врашаюшегося магнитного поляй3.

Эти устройства работают при любом положении в пространстве и отсутствии сипы тяжести, однако в нем постоянно должны быть включены оба индуктора, коммутация цепи происходит между твер2 дыми электродамн и жидкостью, что приводит к подгоранию твердых электродов и сокрашению срока службы коммутатора.

Б этом устройстве сильно выражен поперечный краевой эффект, что увеличивает потребление мощности управления.

Известно также центробежное коммутационное устройство, наиболее близкое к данному изобретению по технической сушности и достигаемому результату, содержашее цилиндрический индуктор с трехфазной распределенной обмоткой, канал, образованный наружным изолированным пипиндром с внутренним выступом в средней части H двумя электропроводными кольцами по бо KB M выступа внутренним изоляционным цилиндром и кольцевыми электродами с кольцевыми коллекторами, соединенными с патрубками для подвода электропроводной жидкости в канал, пневмок лпенсатор обьема канала и токоподводы (2).

Недостатком данного устройства является потребление мошности управления по аепи

656 120 трехфазного переменного тока при всех ру кольцевой поверхности соответствую его режимах, что приводит, в частности, щего электрода. к излишнему нагреву жидкого металла в Статор 1 запрессован в немагнитную зам тугом иоложении устройства. Кроме втулку 14 и крепится в корпусе 15, имеютого, оно не может одновременно выпол- 5 щем ребристую наружную поверхность дпя нятьфункцию защиты коммутируемой алек- улучшения охлаждения. По торцам к статроцепи от перегрузок по току без специ- тору 1 примыкают два Г-образных кольальной дополнительной аппаратуры. цевых магнитопровода 16, образующие

Целью данного изобретения является вместе с корпусом 15 единый корпус устснтокение мощности управления коммута 10 ройства. Через трубку 17 и радиальноционным устройством при работе в зам- осевое отверстие в электроде 4 осушекнутом положении и расширение фупкцио- ствляется пневмокомпенсация внутреннего нальных возможностей. Указанная цель объема канала. достигается тем, что в центробежном ком- Внутренний прямоугольный выступ обомутационном устройстве каждый токопод- лочки 3 имеет по торцам два медных вод к торцовым кольцевым электродам вы- электроводных кольца 16. полнен в виде, по крайней мере, одного Работает центробежное коммутационное витка с противоположным направлением устройство (ЦКУ} следующим образом. намотки друг по отношеншо к другу. Жидкий металл, постоянно находящийся в

На фиг. 1 изображена конструкция: . кольцевой полости ЦКУ, образованной обоцентробежного коммутационного устрой- почкой 3 и электродами 4, 5 занимает ства состоящего из цилиндрического ших- различное положение B зависимости от

f тованпого статора 1, в пазах которого скорости его вращения. уложена, например, двухскоростная трех- Когда ЦКУ находится в положении фазная обмотка 2, наружной изоляционной замкнуто, жидкий металл врашается с (керамической) оболочки 3 в виде цилин- относительно небольшой скоростью, необдра с прямоугольным выступом в середи- ходимой лишь для удержания металла на не, двух торцовых кольцевых электродов оболочке 3 под действием центробежных

4 и 5, цилиндрического осевого токоотво- сил, Внутренний выступ оболочки 3 погда электрода 6 ини внутре прего цилиндра ружен в жидкий металл, и электроды 4, с электроизоляционной (керамнческой) 5 замкнуты жидким металлом. Для развтулкой 7, составляющей из трех спаян- мыкания цепи необходимо увеличить ско« ных между собой частей. Кольцевой элек- рость вращения металла, что обеспечиваеттрод 4 соединен с осевым электродом 6 ся соответствующим переключением обмот35 с помощью трехвиткового токоподвода 8, ки статора на большую синхронную с а кольцевой электрод 5 соединен также рость вращения поля, либо путем увелис помощью трехвиткового токоподвода 9 чения напряжения питания обмотки. Под с кольцевым электродом 10. Витки 8 и действием возросшей центрббежной силы

9 изолированы межвитковой изоляцией 11 металл частично будет вытеснен из кольи выполнены с противоположным по отно- цевой полости с прямоугольным выступом шеи по друг к другу направлением намот- через кольцевые коллекторы в области

rrrr, например, витки 8 - по часовой стрел- электродов и трубы 13 в соответствую. ке, витки 9 — против часовой стрелки. шие емкости, например, сильфоны. ВнутМежду внутренней поверхностью оболочки ренний выступ оболочки 3 оголится и

p$

3 за пределами индуктора, кольцевыми произойдет разрыв сииовой электроцепи. поверхностями электродов 4, 5 и кераь .и- Для ускорения процесса коммутации ческими тонкостенными оболочками 12 кольцевая полость ЦКУ соединена через образуются полости —. кольцевые коллек- отверстия в торце электрода 4 и трубку, торы, через которые по отдельным кана- 17 с пневмокомпенсатором, который молам — патрубкам 13 - осуществляется жет быть заменен сильфоном. Пневмокомподвод (отвод) жидкого металла во внут- пснсатор ЦКУ может быть использован реннюю полость устройства из сильфонов и для управления коммутатором, так как или бачков, расположенных за пределами при прочих равных условиях положение электродов. Бля облегчения герметизации >> свободной поверхности вращающегося жидкольцевых коллекторов снаружи каждой кого металла может регулироваться давкерамической оболочки 12 расположена лением инертного газа, подаваемого по тонкая кольцевая оболочка из нержавею- трубке 17 внутрь UKY. Большему павлеи ей стали, припаянная по всему перимет- нию газа будет соответствовать разомкну656120 тое положение коммутатора, меньшему давлению — замкнутое положение.

Когда UKY -àìêíóòî,,врашение жидкого металла может в нем осушествляться при отключе шом трехфазном индукторе за счет взаимодействия осевого тока в жидком металле с радиальным магнитным полем созданным витками с током 8 и 9 (фиг. 2). В этом случае энергия на врашение жидкого металла потребляется из щ коммутируемой силовой электроцепи, и потери в жидком металле будут меньше, чем при включенном трехфазном индукторе. Г-образные магнитопроводы 16 служат для усиления радиального магнитного по- И ля, так как магнитный поток получает возможность замыкаться по шихтованному статору и Г-образным сердечником.

Если в силовой электроцепи происходит увеличение тока, то тангонциальная элек- 20 тромагнитная сила f . резко увеличивается (так как f j „р= j2) металл начинает быстрее врашаться и иод лействием центробежных сил вытесняется из кольцевой полости ЦКУ до тех пор, пока не про-25 изойдет размыкание цепи. Во избежание автоколебательного процесса в этом случае должен включиться трехфазный индуктор, чтобы удержать ЦКУ в разомкнутом положении. Сигнал управления на вкпюче- > ние обмотки индуктора может быть получен от датчиков уровня или давления жидкого металла, установленных в емкостях, соединенных с полостью ЦКУ трубками 13.

Так как по осевому медному токоотводуз

6 и жидкому металлу ток течет в противоположных направлениях, то тангенциальное магнитное поле в области из керамической оболочкой 3 отсутствует и магнитопровод статора 1 не насышается. B области вра40 шающегося жидкого металла сушествует тангенциальное магнитное поле, которое создается током, текущим по электроду

6. Взаимодействие этого поля с силовым

45 током жидкого металла приводит к цояв« лоцию радиальной электромагнитной силы, совиадаюшей ио направлению с центробежной силой. Наибольшего значс нпя эта сила будет дост тать в поверхностном слое врашаюшегося металла, и следовательно, она будет способствовать стабилизации свободной поверхности.

Медные кольца 18 по торцам внутреннего выступа оболочки 3 служат длч уменьшения влияния поперечного краевого эффекта. предложенное ЦКУ сохраняет способность работать при любом положении в пространстве и невесомости с коммутацией цепи между жидкими электродами.

Формула изобретения

Центробежное коммутационное устройство, содержашее цилиндрический индуктор с трехфазной распределенной обмоткой, канал, образованный наружным изоляционным цилиндром с внутРепннм выст5-цом в средней части и электропроводными кольцами ио бокам выступа, внутренним изоляционным цилиндром и кольцевыми электродами с кольцевыми коллекторами, соединенными с иатрубками лля подвода электропроводной жидкости в канал, пневмокомиенсатор объема канале и токополволь.,отличаюшееся тем,что, с целью снижения мошнссти управления и расширения функциональных возможностей, каждый токоподвод к торповым коль —: цевым электродам выполнен B виде, ио крайней мере, одного витка с противоположным направлением намотки друг ио отношению к другу.

Источники информапии, принятые во вни-. мание ири экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 384153 Н 01 Н 53/08 1973, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2156367/24-07, 1975.

Фиг 2

Составитель Н. Кузнецова

Редактор В. Лукин Техред Э. Чужик Корректор А. Гриценко

Заказ 1537/42 Тираж 922 Подписное

11НИИПИ Государственного комитете СССР по делам изобретений и открытий

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

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