Токоограничитель

09) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 31 Я) Н 01 Н 87/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 4 М 4 МО сМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫПФ(71) Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В,В.Куйбышева (53) 621.316.546.3 (088.8) (56) 1. Патент франции йф 2083647, кл. Н 01 Н 87/00, 1972.2, Авторское свидетельство СССР М 579663, кл; Н 01 Н 87/00, 1975.3. Патент Японии В 43-32858, кл. 58 3 О, 1968.4, Авторское свидетельство СССР У 922911, кл. Н 01 Н 87/00, 1982, (54)(57) ТОКООГРАНИЧИТЕЛЬ, содержащий корпус, два твердометаллических электрода, изоляционные пластины, в каждой из которых выполнены отверстия капиллярного сечения, образующие капиллярные.каналы, причем изоляционные пластины разделяют межэлектродный объем на цилиндрические полости,частично заполненные жидким металлом,а каналы расположены несоосно поотношению к цилиндрическим полостям,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения номинального тока, обеспечивая возможности работыпри поворотах вокруг горизонтальнойоси на 360 и наклонах на 45-50относительно вертикальной плоскости,он снабжен перегородками, выполненными из токопроводящего материала,указанные перегородки установлены вцилиндрических полостях параллельно изоляционным пластинам такимобразом, что выходят из корпусанаружу, а в изоляционных пластинахвыполнены дополнительные отверстиякапиллярного сечения, причем всеотверстия каждой изоляционной пластины расположены симметрично по окружности.Изобретение относится к электро технике, в частности к токоограничителям многократного действия, и может быть использовано в сильно- точныхцепях защиты.Известны жидкометаллические токо- ограничители, принцип работы которых основан на испарении жидкого металла, заключенного в капиллярный канал Г 11 и 21.Недостатками указанных устройств являются малая надежность, ограниченный номинальный ток и работа в фиксированном положении.Известен также токоограничитель который содержит твердометаллические электроды,разделенные изоляционной камерой, выполненной с каналом капиллярного сечения, заполненным жидким металлом.Номинальный ток ограничен сечением капиллярного канала. При протекании тока короткого замыкания выделяющееся Джоулево тепло приводит к испарению жидкого металла и созданию в канале высокого давления. При этом образуется плазма, обладающая большим удельным сопротивлением, что приводит к эффекту токоограничения 31. Однако для изготовления таких токоограничителей необходимы матери" алы, выдерживающие без разрушения давления порядка 100-200 атм, кроме того, аппараты такой конструкции не" стабильны в работе и недолговечны.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является токоограничитель, содержащий твердо- металлические электроды, разделенные изоляционной камерой, снабженной рядом изоляционных перегородок с каналами капиллярного сечения, обра зующих между собой цилиндрические полости большего, чем капиллярный канал сечения, частично заполненные жидким металлом, при этом указанные полости расположены несоосно с каналом капиллярного сечения, при помощи которого они сообщаются между собой 141.Недостаток известного устройства заключается в том, что градиент температуры токоограничителя по длине в номинальном режиме неодинаков.1 Крайние и средние цилиндрические полости, заполненные жидким металлом, находятся в неодинаковых условйях, так как крайние объемы прилегают к10 Указанная цель достигается тем,что токоограничитель, содержащийкорпус, два твердометаллических электрода, изопяциоиные пластины, в каж дой из которых выполнены отверстиякапиллярного сечения, образующиекапиллярные каналы, причем изоляционные пластины разделяют межэлектродный объем на цилиндрические полости,частично заполненные жидким металлом, а каналы расположены несооснопо отношению к цилиндрическим полостям, снабжен перегородками, выполненными из токопроводящего материала, указанные перегородки установле.ны в цилиндрических полостях иараллельно изоляционным пластинам такимобразом, что выходят из корпуса наружу,а.в изоляционных пластинах выполненыдополнительные отверстия капиллярного сечения, причем все отверстиякаждой изоляционной пластины расположены симметрично по окружности,15 25 30 35 твердометаллическим выводам, изготовленным, как правило, из меди,имеющей большой коэффициент теплопроводности по сравнению с жидкимметаллом ВтИмею = 3,910м градэвтектики= 0,376 10.хВтм град что позволяет испольэовать их для сброса тепла, выделяемого в токоограничителе. При этом отвод тепла из средних полостей в медь затруднен, так как они соприкасаются между собой через изоляционные перегородки, имеющие узкие каналы, заполненные жидким металлом. Это приводит к боль. шому нагреву жидкого металла в центральных цилиндрических полостях,что ограничивает номинальный ток.Другим недостатком известного токоограничителя является работа в горизонтальном положении, что ограничивает область применения.Цель изобретения - повышение номинального тока при тех же габаритах конструкции за счет улучшения отвода тепла по всей длине токоограничителя токопроводящнми перегородкамии умень шения сопротивления токопровода аппарата, а также возможности работы его при поворотах вокруг горизонтальной оси на 360 и наклонах на 45-50 относительно вертикальной плоскости.88 сечения, резко. возрастает давление, под действием которого пары жидкого металла будут выбрасываться в цнлинд рические полости 7.и, проходя через объем жидкого металла, находящегося в них, охлаждаются и концентрируются. Лучшему охлаждению способствуют медные перегородки 5, отводящие теп ло наружу и выравнивающие температуру по длине токоограничителя. Возникающие при этом дуги отклонения в капиллярных каналах имеют опорные пятна на жйдком металле, находящемся в полостях 7 большего сечения. Керамические поверхности отверстий 4 капнллярного сечения при этом охлаждаются за счет интенсивного отвода потока тепловой энергии электро" дуги жидким металлом в полостях 7 и медными перегородками 5.Токоограничитель может работать ,при повороте вокруг горизонтальной оси на ЗЬО, так как при этом количество отверстий 4 капнллярного се,чения, погруженных в жидкий металл .9, остается:неизменным и при на"ф клонах относительно вертикальной плоскости на угол 45-50 так как медные перегородки создают несообщающиеся по длине полости жидкого ,металла. Таким образом преимущества предлагаемого токоограничителя заключаются в повышении номинального тока без увеличений габаритов конструкции и в воэможности работы при поворотахо вокруггоризонтальной оси на ЗБО и при наклонах относительно вертикалькой плоскости до 45-5 С, что расширяет область его применения.Токоограничители такой конструкции могут применяться в мощных судовых электроэнергетических системах (ЭЭС). 310940При поворотах аппарата на 360вокруг горизонтальной осн в жидкийметалл будут погружаться дополнитель.ные каналы капиллярного сечения,расположенные симметрично по окружности, без изменения их числа, поэтомуконструкция остается работоспособнойнезависимо от угла поворота вокруггоризонтальной оси, угол поворотаотносительно вертикальной плоскости 1 Одопускается до 45-50 ф за счет наличиятокопроводящих перегородок в цилиндрических объемах, которые делают ихне сообщающимися между собой по всейдлине токоограничителя. 15На фиг. 1 показан токоограничи"тель, общий вид, на фиг. 2 - разрезА-А на фиг. 1.Токоограничитель содержит твердометаллические электроды 1 и 2, изо Оляционные керамические пластины 3, вкоторых выполнены симметрично поокружности отверстия 4 капиллярногосечения, медные перегородки 5, поверхности которых выходят наружу 25токоограничителя, в окружающую среду.Элементы 1, 2, 3 и 5 разделеныдруг от друга изоляционными пластинами 6, образуя при этом цнлиндрические полости, 7. Вся конструкция ЗОтокоограничителя скреплена изолиро"ванной шпилькой 8. Цилиндрическиеполости 7 частично заполнены жидкимметаллом 9, рабочие, отверстия 4 капиллярного сечения для данного по"ложения токоограничителя также заполнены.жидким металлом,Токоограничитель работает следующим образом.При замкнутой цепи жидкий металл9 заполняет отверстия 4 капиллярногосечения и цилиндрические полости 7.При увеличении тока свыше допустимого происходит взрыв жидкого металла9 в.рабочих отверстиях 4 капиллярного1094088 Составитель М,Техред А.Ач Заказ 4/5 Проектна Редактор Н.Лазаре 49/42 Тирак 683 ВНИИПИ Государственного. коми по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, РаушскаППП "Патент", г, Уагор имова Корректор О.Билак Подписиета СССРытийнаб д