Жидкометаллический замыкатель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) А 51) Н 01 Н 29/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ский ордена Ленинай институт им. М.И.Ка идов а Ф ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 902090, кл, Н 01 Н 29/22, 1980.2. Авторское свидетельство СССР Р 708428, кл. Н 01 Н 29/22, 1978. (54)(57) 1. КИДКИфЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЗАМЬ 1 КАТЕЛБ, содержащий изоляционный корпус, в полости которого расположе ны коммутируемые жидким металлом два неподвижных электрода, установленных с зазором один в другом, причем обращенные одна к другой поверхности обоих электродов выполнены в виде поверхностей вращения, и катушку индукционно-динамического привода, о т л и ч а ю и и й с я тем, что, с целью повышения КЧД индукционно-динамического привода жидкометаллического замыкателя в широком диапазоне коммутируемых токов, обращенные одна к другой поверхности обоих электродов выполнены с диаметрами в верхней части большими, чем соответствующие диаметрыв основании.2. Замыкатель по и, 1, о т л ч а ю щ и й с я тем, что обращенные одна к другой поверхности электро выполнены в виде криволинейных поверхностей вращения.Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности кжидкометаллическим замькателям, иможет быть использовано при созданиикоммутационньх устройств на большиетоки,Известен жидкометаллический замыкатель, содержащий два неподвижныхэлектрода, разделенных диэлектриком,и подвижную часть, позволяющую производить замыкание электродов с помошью жидкого металла 1Недостатком этого устройстваявляется невысокий КПД его ускоряющей индукционно-динамической системыпри коммутации больших токов, 15Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является импульсныйжидкометаллический замыкатель, состоящий из изоляционного корпуса,жидкого металла, катушки индукционно-динамического привода и двух неподвижных электродов, Электроды выполнены в виде польх циличдров разного диаметра, подсоединенных к источнику тока в нижней своей части, ирасположены вертикально один в другом.Электроды изолированы друг от друга.Внутренняя стенка наружного цилиндравыполнена в виде усеченного конусаГ 2 3.Недостатком этого устройства.является уменьшение КПД устройствапри коммутации больших токов.Целью изобретения является повы 35шение КПД индукционно-динамическогопривода жидкометаллического замыкателя в широком диапазоне коммутируемых токов,Поставленная цель достигаетсятем, что в жидкометаллическом замыкателе, содержащем изоляционньйкорпус, в полости которого расположены коммутируемые жидким металлом,два неподвижных электрода, установленных с зазором один в другом,причем обращенные одна к другойповерхности Обоих электродов выполнены в виде поверхностей вращения,и катушку индукционно-динамическогопривода, обрагеннье одна к другойповерхности обоих электродов выполнены с диаметрами в верхней частибольшими, чем соответствующие диаметры в основании.Причем обращенные одна к другойповерхности электродов могут бытьвыполнены в виде криволинейных поверхностей вращения,На Фиг. 1 изображен жидкометаллический замыкатель, общий вид, разрез; на иг. 2 - граФик зависимо,ти 6г 1", 6 ОКПД ускорения от параметров Ьу;Кидкометаллическ 1 замыкательсодержит катунку 1 идукционно-д 1 амического нриноца, изоляционный корпус , в пслости которого рас 1 слсже ны коммутируемые жидким металлом два неподвижных электрода 4 и 5, установленные с зазором один в другом. При этом поверхности обоих электродов, обраеннье одна к другой, выполнены конусными с диаметрами в верхней части большими, чем соответствующие диаметры электродов в основании, Обращенные одна к другоЙ поверхности электродов могут быть и криволинейными. а зазор между ними - сужающимся.Замыкатель работает следующим образом.Гри пропускании по катушке 1 индукционно-динамического привода импульсного переменного тока в слое жидкого металла 3 индуктируется ток с направлением, противоположным току в катушке 1. Вследствие взаимодействия токов противоположного направления, протекающих в катушке 1 и слое жидкого металла 3, возникает сила Г=, где- ток в кас)М2 с)хтушке; , - ток в слое жидкого металла, Й)4/д - производная взаимной индуктивности между катушкой и слоем жидкого металла по перемещению, вбрасываюшая жидкий металл 3 в зазор между электродами 4 и 5. При этом между электродами 4 и 5образуется жидкометаллический мостик, дальнейшее движение которогопроисходит как за счет сил инерции,так и за счет электродинамическихсил контура тока, Электродинамическиесилы удерживают жидкометаллическиймостик в верхнем положении, в результате чего электроды находятся взамкнутом состоянии в течение пропускания тока.Слой жидкого металла (ж.м,) представляе. собой дисковый проводник.КПД при ускорении дисковых проводниКОв зависит 3 Основном От ОтнОси -тельных величин: массы =нВ /с. Ч ) и7 7 7сопротивления у 1 й.где- масса ускоряемого проводника (в данном случае жидкогометалла );В - средний диаметр индуктора;С У - емкость и напряжение источника энергииР,., - активное сопротивление и индуктивность индуктора,Величина эквивалентного начальногозазора между индуктором и проводником в широком диапазоне измененияпараметра Б незначительно влияет наКГД. Для оценки влияния параметра.ана КПД индукционно-динамической системы жидкометаллического замыкателяиспользуются представленные на г.2грас,ические данные для случая выполнения индуктора и проводника из сдинаковых материалов. 1 ри выполненииВНИИП Тираж бари /Р индуктора роводнина нз ма гериаловс разной электропроводностью характерзависимости КПД от параметраостается таким же, поэтому приведенныевыводы будут верны и в этом случае ).Пусть создана почти оптимальнаяс точки зрения К" 1 ускорения система,выполненная по конструкции прототипас паРаметРами 1,6 ,Рч,Этим паРаметром соответствуют определенныегеометрические размеры индуктора, 10Причем при известной допустимой плотности тока в замыкателе )среднийдиаметр Рн определяет величинудопустимого тока в устройстве какЭ,= 1 ЪЭ ч й, где Ь - глубина 15проникновейия электромагнитного поляв жидкий металл на частоте коммутируемого тока,Пусть необходимо создать, например, устройство на ток Э:43 н , Этозначит, что даметр контактной системы (а следовательно, и средний диаметр индуктора в конструкции прототипа) должен быть равен 1): 43 н,Выполнение конструкции с диаметромВ = 4 Эн с точки зрения КПД устройства приведет к увеличению массы н:=4 го ,увеличению активного сопротивления индуктора ( й= 4 йнф увеличению индуктивности индуктора (1.:(+П) 1а следовательно к изнфц (, нсч) )менению величин Й и рнач (нач 1р(4 д 1 нач352 2 науч)С Ч 4,(д Расчег ндукгвости проводгсяво выражению). = - - Ф Э где- функя,зависящая от геометрических размеровиндуктора (г=1 - 0,023 е(, - 0,227 /. -- 0,393 с( )3, где с = Ч, (г-г,);/: (г, - г,(г г, );2 - средний диаметр индуктора;г,г, - наружный и внутренний диаметрыиндуктора;Н - высота индуктора. Начальные значения) и о( соответственно равны 0,3 и 0,6.по графику на фиг. 2 видно, что КПД такого устройства снизится почти в два раза по сравненик сщ,При выполнении замькателя на ток равный 103 р (по конструкции прототипа) КПЛ снизится примерно в 5 раз,Выполнение предлагаемого устройства на большие токи приводит к необходимосги увеличить массу жидкого металла, а герметические размеры индукторной системы останутся режними и, следовательно, изменится только величина параметра 6. При этом на токи 43 н и 103 значения.нац нац . параметрасоответственно будут равны 46 и 10 Б (у прототипа соответственйо 1 бйц и 1006).Из графика на фиг. 2 видно, что КПД предлагаемого устройства ( н ) будет болы им по сравнению с прототипом(1 )соответпдсг ственно в 1,8 и 3 раза. Предлагаемое устройство позволяетзначительно повысить КПД в широкомдиапазоне коммутируемых токов посравнению с прототипом и расширитьфункциональные возможности. иал ППП "Патент",жгород,ул.Проектная,4