Токоограничивающее устройство (его варианты)

(Дц Н О 1 Н 87/00 БРЕТ 363122524-07 09,08.83 07.11.84. Брл. В,Д.Горкин и Ю Ленинградское тельное объед им.С.И.Кирова 621.316.923(08(7 стр сил 8,8) е аппараты, -ки, Т. 2, М.,тельство СС 87/00, 1978 К УСТРОЙСТВО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) 1. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненного жидким металлом, перемещающимся под действи. ем электродинамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции и повышения надежности, замкнутый сосуд снабжен мембраной, элементы управления выполнены в виде двух электродов,. один из которых аксиальный, а. другой выполнен так, что охватывает вышеупомянутый замкнутый сосудпричем мембрана расположе-на параллельно аксиальному электроду.23066 2. Токоограничивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элемент, выполненный в виде замкнутого сосуда, заполненнбго жидким металлом, перемещающимся под действием электро- динамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с целью сокращения габаритных размеров, упрощения конструкции .и повышения надежности, замкнутый сосуд содержит две мембраны, элементы управления выполнены в виде трех электродов, один из которых аксиальный,а два других выполнены так,что охватывают замкнутый сосуд и установлены на аксиальном электроде, который расположен на оси симметрии замкнутого сосуда и герметично разделяет его на две части, а мембраны расположены но обе стороны аксиального электрода.3. Токоограннчивающее устройство, содержащее управляемый рабочий элеИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве токоограничивающего устройства в коммутационныхэлектрических аппаратах, применяющихся .в электротехнической промышленности.Известны токоограничивающие устройства, содержащие полость, заполненную токопроводящей подвижной 1 Осредой, образованную токоподводящимиэлектродами и керамической изоляционной втулкой, упрочненной металли"ческими кольцами, образующими корпус,причем один из электродов содержит цэлемент, ограинчквающий давлениеплазмы, образующейся из токопроводящей среды при срабатывании устройства И.Недостатками таких устройствявляеТся Фо, что они являются устройствами теплового действия, апоэтому обладают большой тепловойинерцией и должны иметь прочныйизоляционный корпус, расчитанный на большое давление, что сильносказывается на габаритных размерахустройства. мент выполненный в виде замкнутогососуда, заполненного жидким металлом,перемещающимся под действием электро;динамических сил и элементов управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью уменьшения габаритныхразмеров, упрощения конструкции иповышения надежности, замкнутый сосудсодержит две мембраны, элементыуправления выполнены в виде четырехэлектродов, два из которых аксиальные, а два других выполнены такимобразом, что охватывают замкнутыйсосуд и установлены на одном изакеиальных электродов, аксиальныеэлектроды расположены на оси симметрии замкнутого сосуда так, что междуними имеется перемычка из жидкогометалла , а мембраны расположены)по обе стороны аксиальных электродов,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсятокоограничивающее устройство, содержащее. управляемый рабочий элемент,выполненный в виде замкнутого сосуда,заполненного жидким металлом, перемыкающимся под действием электродннамических сил с элементами управления 2.Недостатками извеотногЬ устройства являются большие габаритные размеры, сложность конструкции, низкаянадежность вспедствяе наличия большого количества последовательно соединенных элементов, наличие отдельногоузла управления,Цельюизобретения является сокращение габаритных,размеров, упрощение конструкции, повышение надежности вПоставленная цель достигаетсятем, что. по первому варианту в токо-.ограничнвающем устройстве, содержа-щем управляемый рабочий элемент,выполненный в виде замкнутого сосудз, заполненного жидким металлом,перемещающегося под действием электродннамических сил и элементов314 23066 4управления, замкнутый сосуд снабжен вцшает чувствительность устройствамембраной, элементы управления при меньших токах срабатывания,выполнены в виде двух электродов, На Фиг, 1 изображено предлагаемое один из которых аксиальнцй, а другойвыполнен таким образом, что охватытокоограничивающее устройство; на,фиг. 2 - то же, при прохождении тока короткого замыкания; на фиг. 3 и 4 -ударостойкие токоограничивающие,вает вышеупомянутый замкнутый сосуд,причем мембрана расположена парал . устройства для работы в различных дельно аксиальному электроду. Использование в качестве элементов управления аксиального и охваты- щусловиях, варианты.Устройство включает управляемыйрабочий элемент, представляющий вающего электродов позволяет создатьболее простое, малогабаритное токо- собой заполненный жидким металлом ограничивающее устройство, а наличие 1. замкнутый сосуд 2 с элементами в устройстве мембраны, вмонтированной управления, которыми являются аксиом". в стенке сосуда, дает воэможность . 5. альный электрод 3, к которому прниспользовать более простой и падеж- . креплен токоподвод 4 с помощью ный принцип действия, что приводит гайки 5 и охватывающий электрод 6. к более высокой надежности работы При этом сосуд снабжен мембраной устройства. 7, расположенной со стороны, противо.Поставленная цель достигаетсяположной аксиальному электроду 3. тем, что по второму варианту замкну" . Охватывающий электрод 6 снабжен токо. тый сосуд содержит две мембраныподводом 8,: К токоподводам подведен элементы управления выполнены.вток(движение тока показано стрел- виде трех электродов, один из кото- кми ). Сила Г , возникающая при сра" рых аксиальный, а два других вцпол батцвании устройства, приложена к иены так, что охватывают замкнутый мембране 7, Составной частью замкну- сосуд .и установлены ва аксиальном того сосуда являетея также корпус 9 электроде, который расположен на из изолирующего материала.оси симметрии замкнутого сосуде и . В устройстве использован принцип герметично разделяет его иа две , электродинамических токовых взаимо- части, а мембраны расположены по, действий, величина которых зависит только от квадрата протекающего обе стороны аксиального электрода. тока 1 короткого замыкания и конНаличие общего аксиальиого структиввых факторов, т.е. соотношезпектрода, работающего одновременно иия диаметров (радиусов) электродов. как два элемента, расположенного по З 5 Известно, что при изменении сечения "оси симметрии.между ними, как бы проводника, линии тока искривляются удваивает способность устройстваи кроме. поперечной сжимающей силы к ударостойкости и соответствующему возникает продольная сила Г, стремя- . повышению тока срабатьаания, . щаяся разорвать место переходаПоставленная цель досгигается фО;вдоль оси проводника. Численно, велитем, что цо третьему варианту замкну- чина этой силы Р определена по формутый сосуд содержит две мембраны, эле " лементы управления выполнены в вцде Гф 101 Ь четырех электродов, два нз которыхаксиальные, а два других выполнены ф 5 и направлена в сторону большеготаким образом, что охватывают замкну" сечения и зависит только от соотво- тый сосуд н установлены на одном из щения радиусов аксиальных электродов, аксиальные ; где Г - радиус большего сечения;электроды расположены на оси симмет- . 1 - радиус меньшего сеченйя. рии замкнутого сосуда так, что : 5 ф В результате действия продольноймещу ними имеется перемычка из жид" силы Р иа жидкий металл и гибкий когометалла, а мембраны расположены элемент (диафрагму, мембрану) они по обе стороны аксиальных электродов., способны перемещаться и создаватьНаличие перемычки, сообщаащй отрыв жидкого металла от аксиального между собой замкнутые сосуды рабочих 5 электрода, в результате чего возни- элементов, дает возможность равномер- кает электрическая дуга между аксиного распределения давления при альньви электродом и жидким металлом, срабатывании в двух сосудах, что по- .которая и ограничивает ток в защи 1123066щаемой цепи до уровня, безопасного для защищаемого электрооборудования.При прохождении номинального тока величина силы Г незначительна и уравновешена упругими силами ,мембраны 7 и давлением атмосферы. ,Электрический ток проходит по токо- подводу 4, аксиальиошу электроду 3, через подвижную токопроводящую среду 1 и охватывающий электрод 6. При возникновении короткогозамыкания сила Ф возрастает пропорционально квадрату тока, и жидкийметалл 1, преодолевая упругое сопротивление мембраны 7 и атмосферноедавление, перемещается по направлению действия силы г , происходитотрыв подвижной токопроводящей среды1 от аксиального электрода 3, врезультате чего возникает электрическая дуга между аксиальным электродом 3 и жидким металлом.1, которая ограничивает ток в защищанмойцепи до уровня, безопасного для заи;ищаемого электрооборудования. Послеэтого элементы токоограничивающегоустройства возвращаются в исходноеположение,Согласно второму варианту ударо,стойкая конструкция токоограничиваю-.щего устройства в отличие от первоговарианта состоит из двух управляемыхрабочих элементов, каждый из которыхсодержит свою мембрану 7 и свойохватывающий электрод 6. Рабочиеэлементы установлены на одном общемаксиальном электроде О, которыйвыполнен в виде плоской пластины,герметично разделяющей сосуды рабочих элементов.Конструкция токограничивающегоустройства согласно третьему вариангу отличается от конструкции предыдущего варианта наличием в местенахождения аксиального электрода перемычки (фиг. 4), сообщающей междусобой оба сосуда.Токоограничивающее устройство,изображенное на фиг. 3, работает5 аналогично тому, как описано выше,Кроме того, при этом варианте конструкции электрический ток разделяетсяна две параллельные ветви, создающие,Каждая свою силу Р, воздействующую1 О на соответствующую мембрану и вызывающую отрыв подвижной токопроводящейсреды от аксиального электрода, в.данном случае одного общего. Таккак в каждом рабочем элементе проте 15 кает только половина общего тока,то срабатывание происходит прибольших токах.Работа токоограничивающего устройства с перемычкой 11, сообщающей20 между собой сосуды рабочих элементов,характерна тем, что электрическаядуга при срабатывании устройстваполучается общей для обоих сосудов;благодаря чему устройство приобрета25 ет повышенную чувствительность применьших токах,Базовым объектом является токоограничивающее устройство по чертежу ЭА 53171., изготовленное в объединении "Электросила". Устройство,принятое за базовый объект, имеетзначительно большую массу засчет наличия большого количестватокопроводящих элементов концентратор магнитного поля, контакты,Экатушка) и состоит из двух блоков.Один блок - само токоограничивающееустройство, другой - схема питанияи управления его работой. Предлагаемое техническое решение отличается40простотой конструкции, простойтехнологией сборки, гораздо меньшимигабаритными размерами за счет отсутствия блока управления и питания)и соответственно меньшей массой.45Простота конструкции обеспечивает