Жидкометаллический коммутационный аппарат

Жидкометаллический коммутационный аппарат

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации сильноточных электрических цепей, работающих при повышенной температуре окружающей среды, в агрессивных средах и при отсутствии гравитационных сил. Цель изобретения повышение надежности коммутации и долговечности коммутационного аппарата. При включении на электромагнит 11 подается напряжение, и элемент 3 притягивается к электромагниту 11. Жидкий металл (ЖМ) 12 замыкает электрическую цепь между электродами 1 и 2. При отключении напряжения с электромагнита 11 снимается. На индуктор 9 подается импульс от мощного источника тока, создающий в жидком металле вихревые токи, электромагнитные поля которых, взаимодействуя с электромагнитным полем индуктора, вызывают выталкивание ЖМ 12 из отверстия в шайбе 5. Возникает дуга, которая гасится шаровым элементом 3. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации сильноточных электрических цепей, работающих при повышенной температуре окружающей среды, в агрессивных средах и при отсутствии гравитационных сил. Цель изобретения повышение надежности коммутации и долговечности коммутационного аппарата. На чертеже представлен жидкометаллический коммутационный аппарат в отключенном положении. Герметизированный корпус, образованный электродами 1 и 2, содержит запорный клапан, состоящий из установленных соосно элемента 3 с шаровой поверхностью, содержащего ферромагнитный шарик 4, расположенный внутри оболочки из термостойкого электроизоляционного материала, и шайбы 5 с отверстием 6, также выполненной из термостойкого электроизоляционного материала. Отверстие образовано вращением плоской кривой вокруг оси, при этом угол между общей касательной шайбы 5 и элемента 3 и их общей осью составляет 4-16^о. Соосно с отверстием 6 в шайбе 5 со стороны коммутационной поверхности расположен направляющий цилиндр 7 со сквозными отверстиями 8, ось каждого из которых перпендикулярна продольной оси направляющего цилиндра 7. В шайбу 5 соосно с отверстием 6 запрессован инжектор 9 электромагнитной энергии. Для компенсации давления металла, которое создается при коммутации, предусмотрены сильфоны 10. Цилиндр 7 одним основанием упирается в шайбу 5, а другим в электромагнит 11, ось которого совпадает с осью цилиндра 7. Корпус заполнен жидким металлом 12. Устройство работает следующим образом. При включении устройства на электромагнит 11 подается напряжение и элемент 3 за счет взаимодействия магнитных полей ферромагнитного шарика 4 и электромагнита 11 притягивается к электромагниту. При этом жидкий металл 12 замыкает электрическую цепь между электродами 1 и 2. Для отключения устройства с электромагнита 11 снимается напряжение. При этом на индуктор 9 электромагнитной энергии подается импульс тока от мощного источника тока. При прохождении импульса тока через индуктор 9 вокруг него возникает электромагнитное поле, наводящее в жидком металле вихревые токи, электромагнитные поля которых, взаимодействуя с электромагнитным полем индуктора 9, вызывают выталкивание металла 12 из отверстия 6 в шайбе 5. Возникает дуга. Одновременно с выталкиванием жидкого металла 12 из отверстия 6 в шайбе 5, происходит встречное движение элемента 3 к шайбе 5 за счет взаимодействия электромагнитного поля индуктора 9 с ферромагнитным шариком 4. При этом проявляется эффект Бернулли. Находясь в центре струи выталкиваемого металла, элемент 3 не выталкивается ею, а плавает в ее центре. Но так как электромагнитное поле индуктора 9 еще и действует на ферромагнитный шарик 4 элемента 3, то элемент 3 втягивается в отверстие 6 шайбы 5 и надежно гасит дугу. Коммутационный аппарат переходит в отключенное положение. Металл, выталкиваемый из зоны коммутации, выходит через отверстия 8 в направляющем цилиндре 7. Направляющий цилиндр 7 служит для направления движения элемента 3 в положении, когда его поверхность плотно прилегает к поверхности шайбы 5. На индуктор 9 электромагнитной энергии после окончания действия импульса тока подается постоянное напряжение. Индуктор 9 переходит в режим электромагнита, надежно удерживая элемент 3 с ферромагнитным шариком 4 в соприкосновении с шайбой 5. Коммутационный аппарат надежно отключен. При переводе коммутационного аппарата во включенное состояние снимается напряжение с индуктора 9 и подается на электромагнит 11.

Формула изобретения

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ, содержащий герметизированный корпус, в полости которого расположены твердометаллические контакты, жидкий металл, запорный клапан, выполненный из термостойкого электроизоляционного материала, состоящий из установленных соосно элемента с шаровой поверхностью и шайбы с отверстием, указанное отверстие в шайбе образовано вращением плоской кривой вокруг оси, при этом угол между общей касательной элемента с шаровой поверхностью и шайбы и их общей осью составляет 4 16^o, и электромагнитный привод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности коммутации и долговечности, он снабжен индуктором электромагнитной энергии, предназначенным для подключения к источнику тока, и направляющим цилиндром, указанный элемент с шаровой поверхностью снабжен ферромагнитным шариком, расположенным внутри оболочки из термостойкого электроизоляционного материала, направляющий цилиндр выполнен из электропроводного материала с двумя сквозными отверстиями, ось каждого из которых перпендикулярна продольной оси направляющего цилиндра, индуктор электромагнитной энергии установлен в шайбе запорного клапана соосно с отверстием шайбы, направляющий цилиндр установлен внутри герметизированного корпуса между шайбой запорного клапана и электромагнитным приводом соосно с отверстием, выполненным в шайбе, элемент с шаровой поверхностью расположен в указанном направляющем цилиндре с возможностью перемещения вдоль его продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1