SU746768A1 - Ограничитель тока - Google Patents

Description

(54) ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТОКА

Изобретение относитс  к ограничител м тока испарительно-реконденсирующего типа и может быть использовшад как составной элемент электрических аппаратов управлени  и защиты.

Известен ограничитель тока, корпус которого выполнен из изол ционного материала с рабочей полостью, заполненной токопровод щей жидкостью. На торцах полости установлены электроды, в которых имеютс  дополнительные полости, св занные с рабочей полостью и также заполненные токопровод щей жидкостью С13

Если протекающий по ограничителю ток не превышает определенной величины , металл в рабочей полости находитс  в жидком состо нии, поэтому его сопротивление мало. При протекании больших токов, например тока короткого замыкани , под действием выдел емого тепла металл переходит в газообразное состо ние , при этом его сопротивление резкб возрастает, что вызывает ограничение величины тока в цепи. После отключени 

тока пары металла реконденсируютс , подготавлива  ограничитель к новому срабатыванию.

Низка  износостойкость ограничител  обуславливаетс  тем, что при каждом очередном разогреве металла до температуры кипени  и каждом загорании электрической дуги в рабочей полости происходит .разложение жидкого металла, электродов и внутр«1ней поверхности ра10 бочей полости. Эти продукты разложени  накапливаютс  в рабочей полости, в результате чего ограничитель тер ет свои первоначальные свойства и выходит из стро .

15

Особенно быстро засор етс  рабоча  полость небольшого диаметра, который необходим дл  выполнени  ограничител  на небольщие токи (до 10А).

Кроме этого, рассматриваемый огра20 ничитель не может работать при частых срабатывани х, поскольку дл  реконденсашш жидкости и заполнени  ею рабочей полости после каждого срабатывани  ограничител  требуетс  определенное врем При частых срабатывани х возможен так же чрезмерный разогрев ограничител  тока вцелом. Известен также ограничитель, содержащий корпус с электродами и с двум  рабочими полост ми, соединенными верхним и нижним каналами 2j. Ограничитель снабжен насосом дл  перекачивани  токопровод щей жидкости, это поз вол ет увеличить его срок службы. Одна ко наличие насоса усложн ет конструкцию , снижает найе-жность и не устран ет возможности засорени  продуктами разложени  жидкости. Цель изобретени  - увётшчМиё србк службы, повышение надежности и расширение функциональных возможностей ограничител  тока. Это достигаетс  тем, что в предложенном ограничителе тока полости выполнены с различными поперечными сечени ми , а электроды установлены в полости с меньшим поперечным сечением Нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечного сечени  выше ее нижнего торца. В мест их соединени  установлен фильтр,а полости заполнены токопровод щей жидкостью , так что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка межд электродами. Целесообразно заполнение свободного от жидкости пространства инертным газом, а также исподьзование в kaчестве токопровод щей жидкости элект ролитов (водных растворов солей). На фиг. 1 изображен ограничитель тока, поперечный разрез (вариант конст рукции) ; на фиг. S и 3 - возможные схемы включени .. Ограничитель (фиг. 1) состоит из -корпуса 1, в котором выполнены две полости 5; и 3, соединенные верхним 4 и нижним 5 каналами., В полости 2с меньшим пбперёчным сечением установлены электроды 6, погруженные в токопровод шую жидкоетьх 7. В месте соеди ; ;нени  нижнего .канала 5 с полостью 3 установТхен фильтр 8. Ограничитель работает следующим образом При протекании тока через электроды и токойровод щую/жидкость наход щуюс  между электродам послед н   разогреваетс . При достаточной величине этого тока жидкость вскипает. Постепенный рост размероб газовых пузырей при вскипании жидкости обуславливает плавное нарастание электрического сопротивлени  данного участка. Из-за образующегос  в данном месте высокого давлени  пары металла с капл ми жидкости и всеми продуктами разложени  устремл ютс  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 задерживаетс , и промежуток между . электродами йа короткое врем  становитс  нетокопровод щим. Таким образом, сопротивление участка между электродами возрастает вплоть до бесконечности и достаточно плавно, что вызываетс  постепенным увеличением размеров газовых пузырей при вскипании жвдкости. Поскольку в полости 3 может быть запасен достаточно большой объем токопровод щей жидкости, а полость 2 при каждом срабатывании органичител  подвергаетс  самоочистке, ограничитель имеет существенно больший срок службы по сравнению с известными ограничител ми аналогичного принципа действи . При каждом срабатывании часть продуктов разложени , выбрасываемых из полости 2, оседает на дно полости 3. Дл  предотвращени  перекрыти  этими осадками канала 5 последний соединен с полостью 3 выше ее дна. Фильтр 8 предотвращает попадание продуктов разложени , наход щихс  в токопровод оцей жидкости во взвешенном состо нии, в полость 2. При первых включени х ограничител  из-за имеющегос  кислорода в воздухе, наход щегос  в незаполненном жидкостью пространстве, может иметь место более интенсивное, чем у известных ограничителей , окисление токопровод щей жидкости . Но так как при окислении металла расходуетс  весьма большое количество кислорода, его запасов в замкнутом объеме ограничител  хватает лишь на ркисление незначительной части токопровод щей жидкости. Поэтому количество примесей внутри токоограничител  определ етс  в основном продуктами разложени  его деталей под действием возникающей электрической дуги. Автоматическа  очистка полости ограничител  позвол ет выполнить ее весьма малого диаметра, а это позвол ет расШ1фить дИс1пазон рабочих токов ограничител  в сторону уменьшени . Врем  подготовки к повторному срабатыванию невелико, поскольку вместо Ьскипевшей при предыдущем срабатывании части жидкости через канал 5 поступает свежа  порци  жидкости, что существенно увеличивает допустимую частс ту циклической работы ограничител . Возможность интенсивного охлаждени  токопровод щей жидкости в полости 3 даже в моменты разогрева этой жидкости в полости 2 устран ет чрезмерный разогрев токоограничител  в целом.

Дл  уменьшени  окислени  токопровод щей жидкости при первых циклах срабатывани  токоограничител  свободное от жидкости пространство может быть заполнено инертньгм газом.

Дл  снижени  стоимости ограничител  в нем в качестве токоограничк ающей жидкости -может быть использован электролит , например раствор поваренной соли & воде. При этом уменьшение стоимости ограничител  достигаетс  не только меньшей стоимостью электролитов по сравнению со стоимостью жидких металпов , но и возможностью применени  в ег конструкции из-за низкой температуры кипени  электролитов нежаропрочных материалов , например пластмасс, и соответствуют его упрощени  технологии его изготовлени . При этом требуетс  выбор соответствующего материала электродов, не вступающег о в реакшпо с электролитом , и предусмотреть устройство дл  стравливани  накапливаемых в полост х ограничител  газов, выдел емых при прохождении тока через электролит.

Рграничитель тока может найти применение в различных электрических устройствах, например дл  улучщени  условий дугогашени  на контактах коммутационных аппаратов.

Два варианта возможных схем включени  ограничителей приведены на фиг. 2 и 3.

Всхеме, изображенной на фиг. 2, ограничитель 9 включен параллельно одному из разрывов двухразр дной контактной системы мостикового , типа (между подвижным контактом 10 и неподвижным контактам 11). При отключении нагрузки 12 с помощью этой контактной системы загораетс  дуга в обоих разрывах . Поскольку между контактами 10 и 11 включен ограничитель тока и его начальное сопротивление мало, услови  гашени  дуги в этом разрыве существенно улучшаютс , поэтому она погасйбт

там почти мгновенно. После этого ток . протекает после довательно Через дугу, гор щую во втором разрыве, ограничитель 9 тока и нагрузку 12. При проте-. лкании тока сопротивление токоограничител  плавно повышаетс , уменьша  величину тока в цепи и ее посто нной времени, что .существенно улучшает услови  погасани  дуги во- втором раз0 рыве: уменьшаетс  врем  горени  дуги и перенапр жение, возникающее на нагрузке.

В схеме, изображенной на фиг. 3, контактна  система состоитиз двух па-г

5 раллельно соединенных разрывов. Контакт 13,  вл5пощийс  основным, выполн етс  из серебра и обеспечивает достаточно малое переходное сопротивление во включенном его положении. Контакт 14  вл 0 етс  дугогасительным, выполн етс  из тугоплавкого материала и размьжаетс  лишь после размьпсани  основного контакта. Поэтому при размыкании контакта 13 дуга не возникает. Наличие в схеме то5 коогранйчител  9 и плавное возрастание его сопротивлени  ограничивает врем  горени  дуги на дугогасительном контакте , поэтому этот контакт можно выполн ть небольщих размеров.

0

Claims (3)

1.Ограничитель тока, содержащий корпус с двум  цилиндрическими полост ми , заполненными токопровод щей жидкостью и соёдиненньгми верхним и нижним каналами, и электродами, установленными на противоположных торцах одной

из полостей, оси которых расположены вертикально о т л и ча ю щ и и с   тем, что, с целью увеличени  срока.

службы, повышени  надежности и расширени  функциональных возможностей, в устройство введен фильтр, полости вьгаолнены с различными поперечными сечени ми, электроды установлены в полости с меньшим поперечным сечением, нижний канал выполнен с меньшим поперечным сечением, чем верхний, и соединен с полостью большего поперечного сечени  выше ее нижнего торца, в месте.их соединени  установлен фильтр, а полости заполнены токопровод щей жидкостью так, что ее уровень ниже верхнего канала, но выше промежутка между электродами.

2.Ограничитель по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что свободное от жид74676 кости пространство заполнено инертным газом.

3. Ограничитель по п, 1, о т л ич а ю щ -и и с   тем, что в качестве токопровод одей жидкости использован электролит, например раствор поваренной соли в вЬде. 5 8 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3639439 кл. 297-217, 1970. 2.Патент США № 3991396, кл. Н 01 Н 87/ОО (337-114), 1972.