Коммутационное устройство

(22) Заявлено 1006,80 (21) 2937599/24-07с присоединением заявим Йо(51)М, К,зН 01 Н 1/66 Н 01 Н 29/00 Н 01 Н 51/28 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий.546.3 (088 е 83 Дата опубликования описания 07. 02, 82 Н.А.Дубровин, Н.И.Дюповкин, Ю.й.Митькин и Д.В.Орлов(72) Авторы изобретения ЛейийЗХ 1 ц;". ., ф(71) Заявитель Ивановский энергетический институт им. В.И(54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО 10 Изобретение относится к электроаппаратостроению, в частности жидкометаллическим коммутационным аппаратам, й может быть использовано .как.в сильноточной, .так и в .слаботочной технике.автоматике.Известны. жидкометалличеакие коммутационные аппараты, содержащие контакты, выполненные в виде ванн, заполненных ртутью, которая замыкает цепь прн опускании в нее подвижных плунжеров 111.Недостатками их является сложность изготовления, невысокая надежность и виброустойчивость. 15Известны также магннтоуправляемые контакты, содержащие баллон с ферромагнитными электродами, изоляционную жидкость, подвижные ферромагнитные контактные гранулы,. токо проводящую жидкость и обмотку управления. При подаче напряжения на обмотку управления ферромагнитные гранулы под воздействием электромагнитного поля втягиваются в рабочий зазор между неподвижными электродами, образуя мостик. Прн этом гранулы за счет поверхностного натяжения токо- проводящей жидкости и несмачивания изоляционной ее жидкостью переносят 30 на своей поверхности тонкую оболочкутокопроводящей жидкости, которая при контактировании гранул в рабочем зазоре образует токопроводящне мостики, определяющие сопротивление магнитоуправляемого контакта. Прн снятии управляющего поля гранулы подвижного контакта под собственньва весом опадают, разрывая электричес-, кую цепь. Опадая через слой изоляционной юркости, гранулы попадают в токопроводящую жидкость, где происходит их повторное смачивание 121,Недостатком указанного устройства является невысокая надежность, обусловленная воэможностью обгорания контактных гранул. При длительном прохождении через мостик иэ гранул достаточно больших токов возможен нагрев в месте контактирования ферромагнитных гранул, что может привести к разогреванию тонких пленок токопроводящей жидкости, окружающих каждую гранулу. При разогревании этой тонкой пленки возможно ее испарение, что может привести к обгоранию гранул в месте нх контакта или свариванию этих ферромагнитных гранул и выходу из строя всего устройства. Кроме того, возможны случаи,904009 когда гранулы иэ-за недостаточнойсмачиваемости будут покрыты проводящей жидкостью не по всей поверхности,что также приведет к обгоранию гранул и их свариванию. К недостаткамможно отнести и то, что подобратьпроводящую и изоляционные жидкоститак, чтобы первая смачивала, а вторая не смачивала гранулы, очень трудно,Известно коммутационное устройство, содержащее герметичный диэлектрический корпус с ферромагнитнымиэлектродами, токопроводящей и магфнитной жидкостями (3).Недостатком устройства являетсяотносительно сложная конструкция,невысокая надежность (малая виброустойчивость из-за неполностью занято-.го жидкостями. объема).Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности коммутационного устройства.4Указанная цель достигается тем,что контактные поверхности ферромагнитных электродов выполнены наклонными и сходящимися книзу, в верхнейчасти снабжены диэлектрическими накладками, образующими совместно сконтактными поверхностями ферромагнитных электродов и корпусом замкнутую полость с продольным сечением ввиде двух трапеций, сопряженныхбольшими основаниями, причем в указанной полости магнитная жидкостьрасположена над токопроводящей.В этом устройстве токовая цепь.разрывается в результате вытеснениямагнитной жидкостью токопроводя;щей жидкости иэ области максимальнойнапряженности магнитного поля в области меньшей напряженности. Возникающая при отклонении цепи дуга гасится магнитной жидкостью, обладаю.щей дугогасящими свойствами (например, феррожидкость на основе трансформаторного масла), а также . диэлектрическими накладками из дугогасящего ,материала. В отключенномсостоянии ток проходит по устойчивой перемычке из проводящей жидкости между электродами.На фиг.1 и 2 изображено предлагаемое коммутационное устройство.Устройство состоит из диэлектрического корпуса 1, ферромагнитныхэлектродов 2 и 3, снабженных диэлектрическими накладками 4 и 5, образующими замкнутую полость, Причем, объем,ограниченный накладками и занимаемыймагнитной жидкостью б, больше объема, занимаемого токопроводящей зидкостью 7. На диэлектрическом корпусерасположена обмотка 8 управления.Устройство работает следующим образом.При подключении коммутируемой це-пи к ферромагнитным контактам 2 и 3и при отсутствии напряжения на обмотке 8 управления токопроводящая жидкость (например, ртуть) смачиваетконтакты 2 и 3, создавая устойчивуюпроводящую перемычку между контактами, через которую проходит ток. Вэтом случае контакты замкнуты. Электрический ток проходит по токопроводящей жидкости (фиг.1), расположенной между электродами, Сечение проводящего канала из токопроводящей,жидкости выбирается из условия протекания заданного рабочего тока и впроцессе эксплуатации режим работыбудет устойчивым. При подаче тока вобмотку управления магнитная жидкость устремляется в область мак симальной напряженности магнитногополя (в данном случае к нижней стенке корпуса 1), вытесняя из этой области токопроводящую жидкость. По;следняя устремляется в область мини мальной напряженности магнитного поля (в данном случае вверх). Между.электродами образуется диэлектрическая перемычка, которая разрываеткоммутируемую цепь, магнитная жид -кость и дугогасящие накладки гасятдугу, возникающую в момент отключения. Контакты остаются разомкнутымив течение всего времени, пока в обмотку управления подается ток. Этосостояние устройства показано нафиг.2. При снятии напряжения с обмотки управления токопроводящая жидкость под собственным весом опускается вниз, вытесняя магнитную жидкость и создает токопроводящую перемычку между ферромагнитными контактами, замыкая коммутируемую цепь.Ферромагнитные электроды 2 и 3выполнены с наклонными контактными поверхностями и снабжены ди электрическими накладками из дугогасящего материала для увеличения надежности и коммутационной способ-,ности устройства. Наклонные поверхности ферромагнитных электродов создают такую неоднородность магнитного поля в объеме, образованном наклонными поверхностями электродов идиэлектрическими накладками, котораянеобходима для быстрого и надежногоперемещения токопроводящей жидкости(плотность которой больше плотностимагнитной жидкости) вверх и размыкания электрической цепи, Так как вэтом случае электрическая цепь разрывается сразу же всем объемом токо-,проводящей жидкости, отсутствует непостоянство электрического контакта(дребезг).То обстоятельство, что магнитная и токопроводящая жидкости зани мают весь объем между наклонными поверхностями электродов и накладками,повышает виброустойчивость коммутационного устройства.Коммутационная способность устрой ства возрастает из-за применения диэлектрических накладок, выполненных нз дугогасящего материала. Для .увеличения коммутационной способности используется магнитная жидкость на основе электроизоляционных жидкостей, обладающих дугогасящими свойствами, например, на трансформаторном масле. Такие магнитные жидкости имеют малую вязкость, а для уменьшения времени срабатывания устройства и необходима магнитная жидкость с малой вязкостью.С целью увеличения срока службы корпус выполняют из материала, длительно выдерживающего воздействие электрической дуги, например из фторопласта.Коммутационное устройство может 15 быть применено в электроаппаратостроении для коммутации электрических цепей,а также использовано в качестве концевого выключателя, в этом случае в качестве управляющего магнитного 20 поля используется поле постоянного магнита. Натаком же принципе возможно создание переключающего коммута-. ционного .устройства, .для этого в его верхней .части .монтируют еще .одни кон тактыСоздание на основе данного магнитоуправляемого контакта концевого выключателя без механических движущихся частей позволяет .:значительно увеличить ресурс и надежность работы концевых выключателей и тем самым увеличить надежность работы различных устройств и механизмов, в которых требуется отключение н включениеэлектрической цепи в нужный моментвремени или в нужном положении.Формула изобретенияКоммутационное устройство, содержащее герметичный диэлектрическийкорпус с ферромагнитными электродами, токопроводящей и магнитной жидкостями, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности его вработе, в нем контактные поверхностиферромагнитных электродов выполненынаклонными и сходящимися книзу, вверхней части снабжены диэлектрическими накладками, образующими .совместно с контактными поверхностямиферромагнитных электродов и корпусом замкнутую полость с продольнымсечением в виде двух трапеций, сопряженных большими основаниями, причем в указанной замкнутой полостимагнитная жидкость расположена надтокопроводящей,Источники йнформации,принятые во внимание нри экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 269238, кл. Н 01 Н 50/72, 1969.2. Авторское свидетельство СССРР 546027, кл. Н 01 Н 1/66 (51/28),1977.3. Авторское свидетельство СССР9 509912, кл, Н 01 Н 50/72,опублик. 1.0776.904009 Составитель В.Шибановилипенко Техред С. Мигунова Корректор А.Дзятк ак исное Заказ 13 б 3 ПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л ВНИИПИ по д 035, МоТираж 757сударственногам изобретенива, Ж, Рауш По комитета СС и открытий как наб., д