Разрядник

 

Союз Соввтскик

Социвпистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДИИИзСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву

{22)3à »å«17.07.80 (21) 2959337/24-07 с присоединением заявки М

{23) Приоритет

Опубликовано 28. 02. 82. Бюллетень _#_a 8

Дата опубликования описания 28. 02. 82 (5t)N, Кл.

Н Ol Т 1/00 Ъеударстееккый камктет

CCCP аа делам кэабретекик я аткрыткй (53) 3 ЯК 621. 316..933{088.8) {72) Автор изобретения

Л.Н. Лысенко (71) Заявитель (54) РЛЗРЯДНИК

Изобретение относится к элетротехнике и может быть использовано для защиты электрических линий и устройств различного назначения от воздействия опасных перенапряжений.

У<звестен защитный разрядник,содержащий установленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод с термочувствительным приводом и токовводом

Недостатком указанного разрядника является возможность возникновения искрения при соприкосновении подвижного электрода с неподвижным вследствие их неплотного контакта, вызванного шероховатостью рабочих поверхностей электродов. После срабатывания разрядник требует замены.

Кроме того, разрядник не обладает способностью отключать аварийную цепь при воздействии длительных перенапряжений.

Наиболее близким к предлагаемому является разрядник, содержащий ус" тановленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся контакт, а со вторым токовводом - скользящий контакт, и термочувствительный привод, подвижного электрода, состоящий из изогнутых пластин, выполненных из материала с эффектом памяти формы. Второй токоввод разрядника выполнен в виде закрепленной в корпусе токопроводящей перегородки с отверстием, на одной стороне которой закреплен сильфон, а на другой - привод подвижного электрода, содержащий токопроводящий стержень, пропущенный через отверстие в перегородке и дно силь" фона. указанный стержень неподвижно закреплен в дне сильфона и образует с перегородкой скользящий контакт, а с токовводом подвижного электрода - скользящий размыкающий контакт, оюь погруженный в диэлектрическую жидкость. При значительном перенапряже» нии в этом разряднике обеспечивается .приведение электродов в соприкосно« вение с одновременным разрывом электрической связи аварийной цепи с защищаемой аппаратурой f2), В известном разряднике нежелательное явление искрения, приводящее к эрозии поверхности, электродов, 1е частично устранено эа счет уменьшения времени прохождения тока дуги через межэлектродный промежуток в период воздействия длительной волны перенапряжения. Однако разрядник имеет ма- 15 лый срок службы электродов. Это объясняется тем, что при искровом разряде, особенно при коммутации больших токов, происходит локальный нагрев и плавление.поверхности электродов, 20 соприкасающейся с каналом разряда, вследствие ее бомбардировки высокоэнергетичными ионами, а также воздействия высокой температуры и давления динамических струй плазмы в искровом 2$ канале, что способствует деформации поверхности электродов, т.е.. изменению ее микрорельефа при их соприкосновении.

Кроме того, в результате возникно- щ вения в жидком диэлектрике гидродинамического удара, передающегося на сильфон и, соответственно, на подвижный электрод при отключении больших мощностей, между поверхностями ссуда- ряющихся электродов могут создаваться значительные контактные усилия; приводящие к деформации электродов.

Помимо этого при переходе электро- 0 дов в короткозамкнутое состояние происходит замыкание на землю защищенной разрядником линии или устройства. При наличии в линии мощных накопителей электромагнитной энергии через закороченные электроды протекает разрядный ток вызывающий опас) ность возникновения искрения.

Цель изобретения - повышение срока службы за счет устранения деформации электродов и их электроэрозии в послекоммутационном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в разряднике, содержащем установленные в герметичном корпусе

55 неподвижный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся контакт, а со вторым токовводомскользящий контакт, и термочувствительный привод подвижного электрода, состоящий из изогнутых пластин,выполненных из материала с эффектом памяти формы, второй токоввод выполнен в виде оси вращения, на которой установлен указанный токопроводящий стержень, который расположен перпендикулярно оси вращения, подвижный электрод выполнен в виде изогнутой ч-образной трубки, закрытой с рабочего торца и расположенной в плоскости вращения токопроводящего стержня, соединение которого с трубкой выполнено в ее средней части, пг,астины термочувствительного привода прикреплены одними своими концами к внутренней поверхности рабочего торца подвижного электрода, внутри которого по разные стороны его изгиба установлены две дополнительно введенные соединенные в замкнутый контур катушки индуктивности, одна из которых снабжена неподвижным ферромагнитным сердечником, а вторая - подвижным сердечником, выполненным в виде постоянного магнита, который жестко соединен со вторыми концами пластин термочувствительного привода, причем на внутренней говерхности коргуса закреплены в плоскости вращения годвижного электрода два дополнительно введенных разноименных постоянных магнита, один из которых расположен соосно с открытым концом подвижного электрода, а второй - между концами подвижного электрода.

Введение постоянного магнита, связанного с термочувствительным приводом, и.электромагнитной системы позволяет осуществить перемещение подвижного электрода вокруг оси без соприкосновения с неподвижным электродом во время воздействия длительных перенапряжений, что исключает механическое повреждение поверхностей электродов и нежелательное явление искрения в послекоммутационном режиме.

На чертеже изображен разрядник, общий вид в разрезе.

Разрядник состоит из герметичного изоляционного корпуса 1 с первым токовводом 2, неподвижным электродом 3, двумя разноименными постоянными магнитами 4 и 5 и вторым токовводом, выполненным в виде токопроводящей оси 6. На оси 6 распо909735 щающий электромагнитный момент,. направленный в сторону второго постоянного магнита 5, полюса которого сориентированы противоположно по отношению к полюсам магнита 4. Односторонность в направлении действия электромагнитного момента достигается соответствующим выбором профиля торцовой поверхности сердечника 13 и полюса магнита 4. Величина момента будет тем больше, чем больше разность величин воздушных зазоров под краями полюса.

При достижении сердечником 13 полюса магнита 5 последний удерживает подвижный электрод 7 в этом положении, чему способствует магнитный поток обмотки 14, теперь направленный встречно с магнитным потоком постоянного магнита 5.

Одновременно с поворотом электрода 7 вокруг оси 6 стержень 15 выходит из соприкосновения с токовводом 2, образуя изоляционный промежуток, электрическая прочность которого достаточна для исключения его пробоя.

В то же время рабочая часть подвижложен подвижный электрод 7, выполненный в виде изогнутой 1 -образной токопроводящей трубки, образующей две ч сти электрода. С рабочего торца трубка закрыта и содержит внутри катушку 8 индуктивности с сердечником, выполненным в виде постоянного магнита 9, термочувствительный привод, выполненный в виде изогнутых пластин 10, из материала, обла- 1О дающего эффектом памяти формы (например, сплава никеля и титана). Одни концы пластин жестко закреплены на внутренней торцовой поверхности. электрода 7, а. другие связаны с по- 15 стоянным магнитом 9, расположенным. соосно с катушкой 8 индуктивности.

Катушка 8 намотана на цилиндрический изоляционный стакан 11, в ко-:орый помещена возвратная пружина 12. го

Открытая часть трубки (электрода 7) имеет ферромагнитный сердечник 13, изготовленный из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, железо-никелевого сплава). 25 на котором размещена катушка 14 индуктивности, электрически связанная с катушкой 8. Электрод 7 соединен

° с токопроводящим стержнем 15, имеющим электрический размыкающий кон- зо такт с токовводом 2.

Часть подвижного электрода 7, со" держащая ферромагнитный сердечник

13, расположена соосно с постоянны:1 магнитом 4, а другая часть электрода,35 содержащая термочувствительный привод, расположена соосно с неподвижным электродом 3. Магнит установлен на корпусе между магнитом 4 и неподвижным электродом 3. о

Разрядник работает следующим образом.

В исходном положении пластины 10 термочувствительного привода сжаты, постоянный магнит 9 выведен из ка- 45 тушки 8. Электрод 3 заземлен, а токопроводящий стержень 15 через токоввод 2 и ось 6 вращения включен в защищаемую электрическую цепь. ЭлекTpoQ 7 находится в RDJloIIIeMHN p3BHQ весия и, кроме того, зафиксирован постоянным магнитом 4. На электроды и 7 разрядника подано напряжение меньше пробивного напряжения меж-электродного промежутка.

При возникновении в электрической цепи кратковременной волны перенапряжения происходит пробой межэлектродного промежутка. При этом защищаемая электрическая цепь или устройство шунтируется малым внутренним сопротивлением разрядника и предохраняется от повреждения.

После прохождения импульса перенапряжения разрядник возвращается в исходное состояние благодаря восстановлению электрической прочности газового межэлектродного промежутка.

При длительной волне перенапряжения за счет горения дугового разряда температура подвижного электрода 7 возрастает, что приводит к разогреву термочувствительных пластин 10, обпадающих способностью "запоминатьн ту форму, которую им придают в нагретом состоянии. Как только температура пластин достигает той, при которой идет процесс "запоминания" прямолинейной формы, они резко распрямляются и вводят магнит 9 в катушку 8. Благодаря явлению электромагнитной индукции в катушке 8 наводится ЭДС,вызывающая протекание импульсного тока в катушке 14, В свою очередь появление тока в катушке 14 создает магнитный поток, который концентрируется и усиливается сердечником 13. Причем, на равление этого магнитного потока таково, что между магнитом 4 и сердечником 13 возникает отталкивающая сила, создающая вра909735 ного электрода оказывается смещена по отношению к заземленному электроду 3, обеспечивая тем самым изоляцию защищаемого устройства относительно земли, чем исключается протекание чер.аз электроды емкостных токов.

В дальнейшем происходит постепенное остывание пластин 10 и при достижении температуры срабатывания они резко изгибаются (помимо действия возвратной пружины 12, служащей для надежного возвращения магнита 9 в исходное состояние), приобретая первоначальную форму. При этом магнит 9 выходит из соленоида, создавая а катушке 14 импульсный ток обратного направления, благодаря которому образуется магнитный поток, компенсирующий действие магнита 5.Электрод 7 под действием силы тяжести приходит а состояние равновесия и Фиксируется магнитом 4.

Предлагаемый разрядник позволяет

tlo сравнению с известными увеличить срок служСы электродов эа счет исключения механического повреждения и электроэрозии их рабочих поверхностей после коммутации благодаря устранению непосредственного соприкосновения электродов, а также расширить область применения за счет ликвидации короткого замыкания на землю защищаемого устройства, что делает возможным использование разрядника в цепях, содержащих мощные накопители электромагнитной энергии.

Кроме того, предлагаемое изобретение позволяет повысить стабильность работы разрядника по напряжению пробоя за счет снижения степени разрушения поверхности электродов и увеличить электрическую прочность разрядника относительно земли в режиме отключения длительных перенапряжений благодаря несоосному расположению подвижного и неподвижного электродов в этом режиме работы.

Формула . изобретения

Разрядник, содержащий установленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод, жестко соединенный с токопроводящим стержнем, который образует с первым токовводом размыкающийся контакт, а с вторым токоааодом " скользящий контакт, и термочувстаительный привод подвижного электрода, состоящий иэ изогнутых пластин, выполненных из материала с эффектом памяти формы, 1О отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы, второй токоввод выполнен а виде оси вращения, на которой установлен укаэанный токопроводящий стержень, который рас15 положен перпендикулярно оси вращения, подвижный электрод выполнен в виде изогнутой 3 -образной трубки, закрытой с рабочего торца и расположенной а плоскости вращения токопроводящего

2о стержня, соединение которого с трубкой выполнено .e ee средней части, пластины термочуастьительного привода прикреплены одними своими концами к внутренней поверхности рабочего торца рц подвижного электрода, внутри которого по разные стороны его изгиба установлены две дополнительно введенные соединенные а замкнутый контур катушки индуктивности, одна из которых снаб1

ЗО жена неподвижным ферромагнитным сердечником, а вторая — подвижным сердечником, выполненным а виде постоянного магнита, который жестко соединен с вторыми концами пластин

35 термочувствительного привода, причем на внутренней стенке корпуса закреплены в плоскости вращения подвижного электрода даа дополнительно введенных разноименных постоянных магнита, один из которых расположен соосно с открытым концом подвижного электрода, а второй - между концами подвижного электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ У 881690, кл. 21 С 72, 1953.

2. Авторское свидетельство CCCP по заявке tf 2853279/24-07, кл. Н О1 Т 1/00, 1О79.

909735

Заказ 904/74

Тираж б29 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель E. Бочкова

Редактор В. Петраш Техред И.Гайду Корректор H. Ивыдкая