Ограничитель тока

Союз СоветскннСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)Приорнтет - Опубликовано 07.07,80, Бюллетень Ж 25 по делам изобретенийи открытий(53) УДК 621.318..563,4(088,8) Дата опубликования описания 10.07.80(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА Изобретение относится к ограничителям тока испарительно-реконденсируюшего типа и может быть использовано хак составной элемент электрических аппаратов управления и защиты.Известен ограничитель тока, корпус которого выполнен из изоляционного материала с рабочей полостью заполненной токопроводяшей жидкостью, На торцах полости установлены электроды, в кототО рых имеются дополнительные полости, связанные с рабочей полостью и также заполненные токопроводяшей жидкостью ЩЕсли .протекающий по ограничителю ток не превышает определенной величины, металл в рабочей полости находится в жидком состоянии, поэтому его сопротивление мало, При протекании больших токов, например тока короткого замыкания, под действием выделяемого тепла металл переходит в газообразное состоянйе, при этом его сопротивление резко возрастает, что вызывает ограничение величины тока в пепи. После отключения тока пары металла реконденсируются, подготавливая ограничитель к новому срабатыванию.Низкая износостойкость ограничителя обуславливается тем, что при каждом очередном разогреве металла до температуры кипения и каждом загорании электрической дуги в рабочей полости происходит разложение жидкого металла, электродов и внутренней поверхности рабочей полости. Эти продукты разложения накапливаются в рабочей полости, в результате чего ограничитель теряет свои первоначальные свойства и выходит из строя.Особенно быстро засоряется рабочая полость небольшого диаметра, который необходим для выполнения ограничителя на небольшие токи (до 10 А).Кроме этого, рассматриваемый ограничитель не может работать при частых срабатываниях, поскольку для реконденсации жидкости и заполнения ею рабочей полости после каждого срабатывания ог10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 13 74раничителя требуется определенное время.При частых срабатываниях возможен также чрезмерный разогрев ограничителятока вцелом.Известен также ограничитель, содержащий корпус с электродами и с двумя рабочими полостями, соединеннымиверхним и нижним каналами 121. Ограничитель снабжен насосом для перекачивания токопроводящей жидкости, это позволяет увеличить его срок службы. Однако наличие насоса усложняет конструкцию, снижает наДежность и не устраняет возможности засорения продуктамиразложения жидкости.Цель изобретения - увеличение срокаслужбы, повышение надежности и расширение фунхциональных возможностейограничителя тока.Это достигается тем, что в предложенном ограничителе тока полости выполнены с .различными поперечными сечениями, а электроды установлены вполости с меньшим поперечным сечением.Нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечногосечения выше ее нижнего торца. В местеих соединения установлен фильтр,"а по. лости заполнены токопроводящей жидкостью, так что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка междуэлектродами,Целесообразно заполнение свободногоот жидкости пространства инертным- газом, а также использование в качестве токопроводящей жидкости электролитов (водных растворов солей).На фиг. 1 изображен ограничительтоха, поперечный разрез (вариант конструкции); на фиг. 2 и 3 - возможныесхемы включения.Ограничитель (фиг. 1) состоит из- :."корпуса 1, в котором выполнены две" .и нижним 5 каналами., В полости 2 сменьшим поперечным сечением установлены электроды 6, погруженные в токопроводяшую жидкость 7. В месте соединения нижнего канала 5 с полостью 3установлен фильтр 8.Ограничитель работает следующимобразом. При протекании тока черезэлектроды и токопроводящую жидкость,находящуюся между электродами, последняя разогревается. При достаточной величине этого тоха жидкость вскипает,Постепенный рост размеров газовых пузырей при вскипании жидкости обуславливает плавное нарастание электрического сопротивления данного участка. Из-за образующегося в данном месте высокого давления пары металла с каплями жидкости и всеми продуктами разложения устремляются через канал 4 в полость 3.Поскольку канал 5 имеет по сравнению с каналом 4 меньшее сечение, поступление жидкости из резервуара в рабочее отверстие через этот канал несколько задерживается, и промежуток между . электродами на короткое время становится нетохопроводяшим. Таким образом, сопротивление участка между электродами возрастает вплоть до бесконечностии достаточно плавно, что вызываетсяпостепенным увеличением размеров газовых пузырей при вскипании жидкости. Поскольку в полости 3 может быть эапасен достаточйо большой объем токопроводяшей жидкости, а полость 2 прикаждом срабатывании органичителя подвергается самоочистке, ограничительимеет существенно больший срох службыпо сравнению с известными ограничите-лями аналогичного принципа действия.При каждом срабатывании часть продуктовразложения, выбрасываемых из полости 2,оседает на дно полости 3. Для предотвращения перекрытия этими осадками канала 5 последний соединен с полостью 3выше ее дна. Фильтр 8 предотвращаетпопадание продуктов разложения, находящихся в токопроводящей жидкости вовзвешенном состоянии, в полость 2. При первых включениях ограничителя из-за имеющегося кислорода в воздухе, находящегося в незаполненном жидкостью пространстве, может иметь место более интенсивное, чем у известных ограничителей, окисление токопроводяшей жидкости. Но так как при окислении металла расходуется весьма большое количество кислорода, его запасов в замкнутомобъеме ограничителя хватает лишь на окисление незначительной части токопроводящей жидкости. Поэтому количество примесей внутри токоограничителя определяется в основном продуктами разложения его деталей под действием возникающей электрической дуги.Автоматическая очистка полости ограничителя позволяет выполнить ее весьма малого диаметра, а это позволяет расширить диапазон рабочих токов ограничителя в сторону уменьшения.746768 там почти мгновенно. После этого токпротекает последовательно через дугу,горящую во втором разрыве, ограничи-тель 9 тока и нагрузку 12. При протекании тока сопротивление токоограничителя плавно повышается, уменьшаявеличину тока в цепи и ее постояннойвремени, что существенно улучшает .условия погасания дуги вовтором раз, и перенапряжение, возникающее на нагрузке.В схеме, изображенной на фиг. 3, контактная система состоит из двух параллельно соединенных разрывов. Контакт 13, являющийся основным, выполняется иэ серебра и обеспечивает достаточно малое переходное сопротивление во включенном его положении. Контакт 14 является дугогасительным, выполняется из тугоплавкого материала и размыкается лишь после размыкания основного контакта. Поэтому при размыкании контакта 13 дуга не возникает, Наличие в схеме токоогранйчителя 9 и плавное возрастание его сопротивления ограничивает времягорения дуги на дугогасительном кон такте, поэтому этот контакт можно выполнять небольших размеров. ф о р м ул а изобретения 1. Ограничитель тока, содержащйй корпус с двумя цилиндрическими полостями, заполненными токопроводящей жидкостью и соединенными верхним и нижним каналами, и электродами, установленными на противоположных торцах одной из полостей, оси которых расположены вертикально о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы, повышения надежности и расширения функциональных возможностей, в устройство введен фильтр, полости выполнены с различными поперечными сечениями, электроды установлены в полости с меньшим поперечным сечением, нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечного сечения выше ее нижнего торца, в месте. их соединения установлен фильтр, а полости заполнены токо- проводящей жидкостью так, что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка между электродами.2. Ограничитель по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что свободное от жидВремя подготовки к повторному срабатыванию невелико, поскольку вместовскипевшей при предыдущем срабатывании части жидкости через канал 5поступает свежая порция жидкости, чтосущественно увеличивает допустийук) частоту циклической работы ограничителя.Возможность интенсивногоохлаждениятокопроводящей жидкости в полости 3даже в моменты разогрева этой жидкости 1 О . рыве: уменьшается время горения дуги- в полости 2 устраняет чрезмерный разогрев токоограничителя в целом.Для уменьшения окисления токопроводящей жидкости при первых циклах срабатывания токоограничителя свободноеот жидкости пространство может бытьзаполнено инертным газом.Для снижения стоимости ограничителяв нем в качестве токоограничивающейжидкости может быть использован электролит, например раствор поваренной соли в воде. При этом уменьшение стоимости ограничителя достигается не толькоменьшей стоимостью электролитов посравнению со стоимостью жидких метал-лов, но и возможностью применения в егоконструкции из-за низкой температурыкипения электролитов нежаропрочных материалов, например пластмасс; и соответствующего упрощения технологии "его ЗОизготовления. При этом требуется выборсоответствующего материала электродов,не вступающего в реакцию с электролитом, и предусмотреть устройство длястравливания накапливаемых в полостях З 5ограничителя газов, выделяемых припрохождении тока через электролит.Ограничитель тока может найти применение в различных электрйческихустройствах, например для улучшения 4 фусловий дугогашения на контактах коммутационных аппаратов.Два варианта возможных схем включения ограничителей приведены нафиг, 2 и 3.45Всхеме, изображенной на фиг. 2,ограничитель 9 включен параллельноодному из разрывов двухразрядной контактной системы мостикового, типа (между подвижным контактом 10 и неподвижным контактом 11). При отключениинагрузки 12 с помощью этой контактнойсистемы загорается дуга в обоих разрывах. Поскольку между контактами 10и 11 включен ограничитель тока и егоначальное сопротивление мало, условиягашения дуги в этом разрыве существенно улучшаются, поэтому она погасает746768 Ю. Макарычеветко Корр Состави актор Т. Загр. Назарова ая Те ж 8 писное омитета СССРоткрытийская наб., д. 4/ филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7кости пространство заполнено инертным газом,3. Ограничитель по п, 1, о т л ичающийся тем, что вкачестве токопроводящей жидкости использован электролит, например раствор поваренной соли в воде. аз 3963/46: Тира ЦНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 3639489кл. 297-217, 1970.2. Патент США Мо 3991396,кл. Н 01 Н 87/00 (337-114), 1972.