Частотный переключатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 065910 1) Н 01 Н 29 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институтим, В. В. Куйбышева(54) (57) ЧАСТОТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧА:ТЕЛЬ, содержащий неподвижные твердометаллические электроды, подвижный контакт и легкоплавкую металлическую смазку между ними, отличающийся тем, что, сцелью повышения номинального напряжения, коммутационной способности и понижения потребляемой мощности, он снабжен направляющей, имеющей форму разомкнутого кольца, и крестовинои из электроизоляционного материала и заключен в корпус, заполненный изоляционной жидкостью, подвижный контакт выполнен в виде бруска, имеющего дугообразную форму, с насадкой из материала с высоким удельным сопротивлением и расположен внутри указанного разомкнутого кольца, причем радиус внешней поверхности бруса равен радиусу внутренней поверхности разомкнутого кольца, крестовина установлена так, что ее центр совпадает с центром указанного разомкнутого кольца, с возможностью вращения с постоянной скоростью, причем плечо крестовины меньше радиуса внутренней поверхности разомкнутого кольца, в разрыв указанного разомкнутого кольца помещены два неподвижных электрода, торцовые поверхности которых имеют вогнутую поверхность с радиусом, равным радиусу разомкнутого кольца, причем неподвижные электроды расположены таким образом, что между ними, а также между ними и концами разомкнутого кольца имеются зазоры, внутренняя поверхность разомкнутого кольца и контактные поверхности подвижного контакта и неподвижных электродов покрыты легкоплавкой смазкой.Изобретение относится к технике коммутирования сильноточных цепей, в частности к коммутационной аппаратуре с жидким металлом.Известны коммутационные аппараты, содержащие неподвижные контакты, заключенные соосно в герметизированном корпусе с контактодержателем, внутри которого под воздействием внешнего магнитного поля перемещается подвижный контакт из ферромагнитного материала. Контактирующие поверхности смочены жидким металлом 1 и 2 .Однако такие аппараты обладают недостаточным быстродействием ввиду того, что контактодержатель подвижного контакта выполнен в виде втулки, являющейся для магнитной системы короткозамкнутым витком, существенно влияющим на быстродействие системы.Известен также коммутационный аппарат, содержащий два установленных соосно в герметизированном корпусе неподвижных контакта, полый цилиндрический неподвижный контакт из ферромагнитного материала,. обхватывающий контактодержатель, и токопровод подвижного контакта, при этом контактирующие поверхности деталей смочены жидким металлом, который одновременно выполняет функцию смазки 3 . Недостатки всех этих устройств заключаются в невозможности их использования в качестве частотных переключателей с большой частотой коммутаций и в ограниченном сроке службы за счет обеднения жидкометаллической смазки на торцах контактирующих поверхностей при коммутациях, В результате ухудшается переходное сопротивление, что снижает надежность и срок службы аппаратов,Известен также коммутатор электролизера, содержащий неподвижный контакт, выполненный в виде токопроводяших изолированных друг от друга и расположенных один под другим цилиндров, а подвижный контакт размещен внутри неподвижного и выполнен в виде поршня, а в зазоре между контактами помеШена легкоплавкая металлическая смазка 4 .Недостатками такой конструкции являются невысокий уровень изоляции между электродами, так как изоляционная поверхность между неподвижными электродами будет металлизироваться, невысокая коммутационная способность, так как непредусмотрено дугогашение, поэтому аппарат может работать только при бездуговой коммутации и, кроме того, для возвратно-поступательного движения подвижного конгакта, выполненного в виде поршня, требуется мощное приводное устройство при частотных переключениях. 5 10 15 20 25 За 35 40 45 50 55 Цель изобретения - повышение номинального напряжения, коммутационной способности и потребляемой мощности.Указанная цель достигается тем, что переключатель, имеюший неподвижные твердометаллические электроды, подвижный контакт, легкоплавкую металлическую смазку между ними, снабжен направляюшей, имеюшей форму разомкнутого кольца, и крестовиной из электроизоляционного материала и заключен в корпус, заполненный изоляционной жидкостью, подвижный контакт выполнен в виде бруса, имеющего дугообразную форму, с насадкой из материала с высоким удельным сопротивлением и расположен внутри указанного разомкнутого кольца, причем радиус внешней поверхности бруса равен радиусу внутренней поверхности разомкнутого кольца, крестовина установлена так, что ее центр совпадает с центром указанного разомкнутого кольца, с возможностью вращения с постоянной скоростью, причем плечо крестовины меньше радиуса внутренней поверхности разомкнутого кольца, в разрыв указанного разомкнутого кольца .помеШены два неподвижных электрода, торцовые поверхности которых имеют вогнутую иоверхность с радиусом, равным радиусу разомкнутого кольца, причем неподвижные электроды расположены таким образом, что между ними, а также между ними и концами разомкнутого кольца имеются зазоры, внутренняя поверхность разомкнутого кольца и контактные поверхности подвижного контакта и неподвижных электродов покрыты легкоплавкой смазкой.Вращающаяся крестовина вращает подвижный контакт, который под действием цен тробежной силы прижимается к направляюШему к кольцу и с определенной частотой замыкает неподвижные электроды. Частоту можно регулировать скоростью вращения крестовины и количеством подвижных контактов, помещенных между плечами крестовины.На чертеже схематически представлен частотный переключатель, общий вид, в разрезе.Частотный переключатель состоит из направляюшей, имеющей форму разомкнутого кольца 1, крестовины 2, установленной так, что ее центр совпадает с центром разомкнутого кольца 1, причем плечо крестовины меньше радиуса внутренней поверх ности разомкнутого кольца на 1-2 мм; Крестовина 2 вращается с постоянчой скоростью (привод вращения не показа ). Неподвижные электроды 3 и 4 расположены в разрыве указанного разомкнутогкольца, торцовые поверхности электродов имеют вогнутую поверхность с радиусом, равным радиусу разомкнутого кольца 1. Неподьлжные электроды 3 и 4 расположены "аким образом, что между ними, а также между1065910 Составитель Г. Соколов Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор О. Билак Заказ 10743/52 Тираж 6 ЯЗ Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4ними и концами разомкнутого кольца 1 имеются зазоры. Электроды замыкаются при помощи подвижного контакта 5, выполненного в виде бруска и имеющего дугообразную форму с насадкой из материала с высоким удельным сопротивлением, например из нихрома. Подвижный контакт 5 перемещается по разомкнутому кольцу 1, причем радиус внешней поверхности бруска равен радиусу внутренней поверхности разомкнутого кольца. Конструкция заключена в кор пус 6, заполненный изоляционной жидкостью 7. Контактные поверхности подвижного контакта и неподвижных электродов покрыты легкоплавкой смазкой.При работе частотного переключателя крестовина 2 вращается с постоянной скоростью, вращая подвижный контакт 5, который перемещается по разомкнутому кольцу 1 и под действием центробежной силы прижимается к ней. При этом он периодически замыкает неподвижные электроды 3 и 4. Благодаря изготовлению подвижного контакта 5 с насадкой из нихрома ограничивается ток отключения, что облегчает условия гашения дуги, которая гасится в изоляционной жидкости 7. 25Таким образом, в предлагаемой конструкции повышается напряжение за счет высокого уровня изоляции между неподвижными электродами, так как разрыв между ними заполнен изоляционной жидкостью. Расстояние между электродамивыбирается 30 в зависимости от требуемого ровня напряжения установки 1, = в ; в , и увеличение габаритов конструкцйи не влияет на его работоспособность. Повышение коммутационной способности осуществляется за счет- ограничения тока к концу отключения, охлаждения и гашения дуги в изоляционной жидкости.Предусмотрена регулировка частоты переключений за счет изменения скорости вращения крестовины. При этом снижается мощность приводного устройства по сравнению с приводом возвратно-поступательного движения, используемого в прототипе.Для коммутации цепей индуктивных накопителей необходимы электрические аппараты, совершающие десятки операций включено-отключено при значительных токах порядка десятков килоампер и при восстанавливающихся напряжениях на разомкнутых контактах, достигающих десятки киловольт. Создание коммутационной аппаратуры на твердометаллических контактах для такого режима работы невозможно. Используется специальная коммутационная аппаратура, в которой отключение цепи происходит при взрыве, разрушающем часть проводника. Такая аппаратура не может обеспечить частотных переключений.Предлагаемый частотный коммутатор может осуществлять циклы переключений с постоянной частотой во времени. При этом наличие дугогасительного устройства повышает коммутационную способность и понижает время отключения, кроме того, наличие зазора по жидкой изоляционной среде между электродами повышает уровень изоляции.Годовой экономический эффект от применения частотных коммутаторов с жидкометаллическим контактом составит 550 р.