Защитный разрядник

Защитный разрядник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200880 (21) 2971827/24-07 (51) М. Ктт.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 01 Т 1/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 150582, Бюллетень ¹ 18 (53) УДК621. 316. 933 (088. 8) Дата опубликования описания15.05.82 (72) Автор. изобретения

A.Н.Лысенко (71) Заявитель (54) ЗАЩИТНЫЙ РАЗРЯДНИК

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей и элементов аппаратуры от воздействия опасных перенапряжений.

Известен разрядник, содержащий . установленные в герметичном корпусе неподвижный электрод и подвижный электрод с термочувствительным приводом и токовводом (1).

При значительном перенапряжении в данном разряднике обеспечивается приведение электродов в соприкосновение с образованием короткозамкнутой цепи на землю.

Недостаток разрядника заключается в том, что при прохождении через приведенные в соприкосновение электроды разрядного тока наблюдается нежелательное явление искрения,обусловленное неплотным межзлектродным контактом из-за их неровной поверхности. После короткого замыкания электродов разрядник оказывается неработоспособным.

Кроме того, указанный разрядник не обладает отключающей способностью и не обеспечивает отключения защищаемого устройства от аварийной сети. при наличии в ней длительных перенапряжений.

Наиболее близким к предложенному является защитный разрядник, содержащий установленные в герметичном корпусе заземленный неподвижный электрод и подвижный электрод с термочувствительным приводом, выполненным в виде рабочей пружины из материала с эффектом памяти формы и возвратной пружины, токопроводящую перегородку корпуса, выполненную с отверстием, на противоположных сторонах которой жестко закреплены указанная рабочая пружина привода под-. вижного электрода и сильфон, погруженный в диэлектрическую жидкость, дно которого соединено с подвижным электродом с помощью стержня, пропущенного через отверстие в перегородке, и токоввод, установленный снаружи сильфона со стороны его дна (2) .

Стержень, соединяющий подвижный электрод и дно сильфона, выполнен из токопроводящего материала.

Стержень жестко закреплен в дне сильфона и образует с перегородкой скользящий контакт, а с токовводом подвижного электрода — размыкаю928481 щийся контакт, погруженный в диэлек,трическую .жидкость °

При возникновении в сети длительной волны перенапряжения происходит срабатывание термочувствитель ного привода за счет горения дуги в межэлектродном промежутке с приведением электродов в соприкосновение и.одновременным отключением аварийной линии.

Недостатком известного разрядника являются возможность ложного срабатывания термочувствительного привода, т,е. приведение электродов в короткозамкнутое состояние в режиме воздействия кратковременной волны 15 перенапряжения вследствие протекания

Через электроды сопровождающего тока рабочей частоты; возможность механического деформирования рабочих поверхностей электродов в момент их 2() соприкосновения с последующей электроэрозией электродов за счет протекания емкостных токов на землю, если в защищаемой сети имеются устройства, содержащие мощные накопители элект-. ромагнитной энергии, а также возможность возникновения гидродинамического удара при размыкании цепи, вызванного гашением электрической дуги в среде жидкого диэлектрика.

Цель изобретения — повышение надежности. работы в режиме воздействия кратковременных перенапряжений и повышение срока службы.

Эта цель достигается тем,что в за- 35 щитном разряднике, содержащем установленные в герметичном корпусе заземленный неподвижный электрод и подвижный электрод c термочувствительным приводом, выполненным в .4(} виде рабочей пружины из материала с эффектом памяти формы и возврат-. ной пружины, токопроводящую пе.регородку корпуса, выполненную с от верстием, на противоположных сторо- 45 нах которой жестко закреплены указанная рабочая пружина привода подвижного электрода и сильфон, погруженный в диэлектрическую жидкость, дно которого соединено с подвижным электродом с помощью стержня, пропущенного через отверстие в перегородке, и токоввод, подвижный электрод выполнен в виде стакана, возвратная пружина привода выполнена из материала с нелинейным электрическим сопротивлением и установлена внутри подвижного электрода, рабочая пружина привода установлена также внутри подвижного электрода снаружи возвратной пружины, подвижный электрод и рабочая пружина. его привода изолированы от токопроводящей перегородки, стержень выполнен из изоляционного материала, а корпус снабжен,дополнительной токопроводящей 65 перегородкой с отверстием, которая расположена со стороны дна сильфона и образует с ним размыкающий контакт, причем дно сильфона снабжено с наружной стороны токопроводящим штырем, который .пропущен через отверстие в дополнительной токопроводящей перегородке и образует с указанным токовводом размыкающий контакт.

Выполнение возвратной пружины из материалов с нелинейным электрическим сопротивлением и введение второй токопроводящей перегородки обеспечивает избирательное срабатывание термопривода и. уменьшает при этом разрушающее воздействиегидродинамического давления диэлектрической жидкости на элементы разрядника в момент размыкания -контактов.

На чертеже изображен разрядник, разрез.

Разрядник состоит из герметичного изоляционного корпуса 1, разделенного на три части с помощью токопроводящей перегородки 2, с центральным отверстием и аналогичной дополнительной перегородки 3. Корпус имеет два основания 4 и 5. На основании 4 закреплен неподвижный электрод б в виде стержня, а основание 5 содержит токоввод 7. В отверстие перегородки 2 соосно с неподвижным электродом б вставлен с помощью изоляционного стержня 8 подвижный электрод 9 стаканообразной формы, материал которого обладает высокой теплопроводностью (например, сплав бария с никелем) .

Внутри подвижного электрода 9 размещен термочувствительный привод, состоящий из цилиндрической рабочей .пружины 10, охватывающей аналогичной формы возвратную пружину 11, расположенную на изоляционном стержне 8 и одним концом жестко закрепленную на перегородке 2, а вторым на подвижном электроде 9. Рабочая пружина 10 привода изготовлена из материала, обладающего эффектом памяти формы (например, сплава никеля и титана), т.е. способностью запоминать ту геометрическую форму. которую ему придали в нагретом состоянии.

Электрод 9 и рабочая пружина 10 электрически изолированы от токопроводящей перегородки 2 с помощью диэлектрической шайбы 12. На противоположной стороне перегородки 2 герметично установлен токопроводящий, сильфон 13, дно которого, содержащее токопроводящий штырь 14, жестко связано с изоляцйонным стержнем 8. Штырь 14, проходящий через отверстие в дополнительной перегородке 3, образует с токовво928481 дом 7 размыкающий контакт, а перегородка 3, в свою очередь, обра" зует размыкающий контакт с дном сильфона 13. Одна часть внутреннего пространства корпуса, содержащая раэ I рядный промежуток, заполнена инертным газом, а другая — с сильфоном и размыкающими контактами — жидким диэлектриком, обладающим электри- . ческой прочностью, большей, чем прочность газа. 30

Разрядник работает следующим образом.

В исходном положении рабочая пружина 10 сжата, а возвратная пружина 11 и сильфон 13 находятся в !5 свободном состоянии. Основание 4 с неподвижным электродом 6 заземлено, а .токоввод 5 и дополнительная перегородка 3 через размыкающий контакт

7 и сильфон 13 последовательно вклю-20 чены в электрическую цепь. На электроды подано напряжение меньше пробивного напряжения межэлектродного промежутка.

При возникновении в защищаемой цепи кратковременной волны перенапряжения на электроде 9 благодаря наличию электрической связи возвратной пружины 11 с токопроводящим сильфоном 13 образуется импульс Напряжения по амплитуде, превышающей

30 пробивное напряжение разрядника, вызывающее пробой .межэлектродного промежутка. В момент пробоя сопротивление разрядника становится малым, следствием чего является шунтирование защищаемого устройства и тем самым осуществляется предохранение его от повреждений. После прохождения через разрядник импульса перенапряжения происходит деионизация . 40 газа в нем, благодаря чему обеспечивается восстановление электрической прочности межэлектродного промежутка.

Как правило, вслед за импульсом 4$ тока через искровой промежуток по ионизационному пути устремляется сопровождающий ток, обусловленный напряжением рабочей частоты. В определенных условиях (например, защищаемое устройство. работает с заземленной нейтралью) дуга сопро" вождающего тока может не погаснуть за счет явления деионизации, и импульсный пробой переходит в устойчивое дуговое короткое замыкание, приводящее к действию привода, H следовательно, к отключению устройства от сети, хотя перенапряжение в ней отсутствует.

Для избежания ложного срабатывания. привода разрядника в импульсном режиме воздействий необходимо ограничение сопровождающего тока, которое обеспечивается нелинейностью элект-, 65 рического сопротивления материала возвратной пружины.

Принцип избирательности работы привода состоит в следующем.

При пробое искрового промежутка через разрядник протекает импульсный ток,. создающий падение напряжения на токоограничивающей возвратной пружине. Благодаря нелинейности вольтамперной характеристики материала возвратной пружины ll это напряжение меняется при существенном изменении импульсного тока и незначи-. тельно отличается от пробивного напряжения искрового промежутка. После окончания процесса ограничения пере-, напряжения через разрядник продолжает проходить сопровождающий ток, определяемый рабочим напряжением промышленной частоты. Сопротивление возвратной пружины 11 резко возрастает при малых, по сравнению с перенапряжениями, рабочих напряжениях.

При этом сопровождающий ток значительно ограничивается, и в момент перехода тока через нулевое значение дуга в межэлектродном промежутке гаснет. В этом случае тепловая энергия, выделяющаяся в разряднике, недостаточна для достижения термоприводом температуры срабатывания.

При длительной волне перенапряжения нагрев рабочей пружины 10 осуществляется за счет тепла, поступающего из столба дуги непосредственно на подвижный электрод 9 благодаря его высокой теплопроводности, а также за счет дополнительного теплового излучения возвратной пружины при протекании по ней продолжительного разрядного тока.

При достижении определенной температуры происходит расжатие рабочей пружины 10, перемещающей электрод

9 в направлении электрода б. При этом происходит упругая деформация сильфона 13, вызывающая нарушение электрической связи с дополнительной перегородкой 3, и, соответственно, вывод токопроводящего штыря 14 из соприкосновения с токовводом 7 с образованием изоляционных промежутков, заполненных жидким диэлектриком.

Связь защищаемого устройства с аварийной цепью прерывается и одновременно устраняется замыкание устройства на землю.

В дальнейшем происходит постепенное остывание рабочей пружины

10, благодаря чему она приобретает первоначальную форму и возвращает электрод 9 совместно с возвратной пружиной 11 в исходное положение.

Предложенное изобретение позволяет, по сравнению с известными, повысить селективность работы разрядника в режиме воздействия кратковременных перенапряжений благода928481

Формула изобретения

Защитный разрядник, содержащий установленные, в герметичном корпусе заземленный неподвижный электрод и подвижный электрод с термочувствительным приводом, выполненнйм в виде рабочей пружины из материала с эффектом памяти формы и возвратной пружины, токопроводящую перегородку корпуса, выполненную с отверстием, на противоположных сторонах которой

40 ря выполнению возвратной пружины иэ нелинейного материала, позволяющей отстраиваться от сопровождающего тока; уменьшить разрушение подвижных элементов разрядника вследствие воздействия гидродииамического дав- 5 ления диэлектрической жидкости, возникающее в момент размыкания цепи, за счет установления дополнительной перегородки, играющей роль барьера и одновременно выполняющей функции 1О электрического контакта; увеличить срок службы разрядника за счет исключения явления электроэрозии электродов в послекоммутационном периоде работы; а также повысить быстродействие разрядника за счет установления привода и возвратной пружины внутри подвижного электрода, что увеличивает скорость разогрева термопривода.

Кроме того, благодаря устранению короткозамкнутой цепи защищаемого устройства на землю появляется воз можность использовать разрядник B цепях с мощными накопителями энергии. жестко закреплены указанная рабочая пружина привода подвижного электрода и сильфон, погруженный в диэлектри- . ческую жидкость, дно которого соединено с подвижным электродом с помощью стержня, пропущенного через отверстие в перегородке, и токоввод, установленный снаружи счльфона напротив его дна, отличающийся тем, что, с целана повышения надежности работы в режиме воздействия кратковременных перенапряжений и повышения срока службы, подвижный электрод выполнен в виде стакана, возвратная пружина привода выполнена из материала с нелинейным электрическим сопротивлением и установлена внутри подвижного электрода, рабочая пружина привода установлена также внутри подвижного электрода снаружи возвратной пружины, подвижный электрод и рабочая пружина его привода изолированы от токопроводящей перегородки, стержень выполнен из изоляцион- ного материала, а корпус снабжен дополнительной токопроводящей перегородкой с отверстием, которая расположена со стороны дна сильфона и образует с ним размыкающий контакт, причем дно сильфона снабжено с наружной стороны токопроводящим штырем, который пропущен через отверстие в дополнительной токопроводящей перегородке и образует с указанным токовводом размыкающий контакт.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ Р 881690, кл. 21 с 72, 1953.

2.. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2853279/24-07, кл. Н 01 Т 1/00, 1979.

928481

Составитель Е.Бочкова

Редактор Л.Веселовская ТехредМ. Надь Корректор Л.Бокшан

Заказ 3272/68 Тираж 629 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская йаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4