Слаботочка Книги

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [46] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

их количественном соотношении может достигнуть 86 7о Плотность многокомпонентных смесей шаров постепенно уменьшающегося диаметра в принципе может достигнуть 100%.

В [4.10] описаны эксперименты с промытым песком из крупных, средних и мелких зерен со средним отношением диаметров 50,5:8:1. Смесь, состоящая только из крупных зерен, упаковывалась до плотности 63, только из средних - до 61,8, только из мелких - до 57,5%. В то же время многокомпонентная смесь упаковывалась до плотности 85 % • Эксперименты подтвердили эффективность многокомпонентной смеси кварцевого песка для получения высокой плотности упаковки, причем основное значение имеют не столько абсолютные размеры частиц, сколько соотношение их диаметров.

В настоящее время засыпка быстродействующих предохранителей кварцевым песком осуществляется на специальных вибрационных стендах, создающих гармонические или ударные колебания стола. Кварцевый песок при этом подается из бункера в предохранитель через жесткий или гибкий питатель. Гармонические колебания стола стенда создаются с помощью электромагнитных, индукционных и других стандартных систем. Ударные колебания создаются специальными передаточными устройствами. Наилучшие условия гашения дуги создаются при объемной плотности наполнителя примерно 1,7-1,85 г/см. В плотно упакованном состоянии песок представляет собой так называемую неньютоновскую жидкость, т. е. не передает равномерно во все стороны приложенное к нему давление. Поэтому если приложить к нему в таком состоянии статическое давление и зафиксировать созданное механически напряженное состояние, например, с помощью заглушки, закрывающей засыпочное отверстие, то оно может сохраняться в течение достаточно длительного периода даже при воздействии вибраций.

Плотность наполнителя существенно влияет на характеристики предохранителя во время дугогашения. В общем случае можно рассматривать это влияние только на вольт-секундную характеристику дуги, обусловливающую основные защитные характеристики - джоулевы интегралы, энергию дуги, пропускаемый ток, продолжительность дугогашения и др. Критерием оценки при этом является значение средиеинтегрального напряжения на дуге в те-, чение всего этапа дугогашения. Чем больше плотность наполнителя, тем больше среднеинтегральное напряжение

на дуге и лучше заш,итные характеристики предохранителя.

Правомерен и анализ конкретного влияния степени уплотнения наполнителя на отдельные защитные характеристики предохранителя. Экспериментальные исследования свидетельствуют о значительной интенсивности этого влияния. Снижение объемной плотности наполнителя на 3-10%, например путем использования свободной ручной засыпки наполнителя, приводит к снижению среднего значения напряжения на дуге на 6-15, увеличению пропускаемого тока на 8-15, преддугового джоулева интеграла на 15-30, джоулева интеграла отключения более чем на 30 и энергии дуги более чем на 40 % • При уменьшении содержания кварцевого песка на 10-20 % джоулевы интегралы и энергия дуги увеличиваются в 3-5 раз, что, как правило, приводит к взрыву предохранителя.

Пути совершенствования наполнителей. Одним из направлений совершенствования наполнителей было введение к ним специальных добавок. Например, в некоторых случаях эффективна добавка мела СаСОз, который помещают между слоями кварцевого песка с целью достижения специальных характеристик плавления и обеспечения надежной работы при отключении малых аварийных токов.

Реакция разложения мела СаСОз=СаО--С02 является эндотермической и требует определенного количества энергии.

Энергия, отбираемая при этом от дуги, а также образующиеся в результате реакции тугоплавкое вещество СаО и углекислый газ способствуют дугогашению.

Известны также наполнители в виде трехводного гидрата глинозема (АЬОз-ЗНгО), содержащего воду в химически связанном состоянии, которая не выделяется при номинальном токе. При отключении тока КЗ вода испаряется, поглощая часть энергии дуги. При этом исключается возможность вторичного пробоя. Предлагаются и разновидности добавок к кварцевому песку (глина, цемент и др.), которые должны улучшить те или иные защитные характеристики предохранителей.

С целью предотвращения утечки наполнителя и обеспечения технологичности засыпки была предложена пропитка наполнителя связывающими веществами с последующей сушкой. Вначале для этого использовались эпоксидные, фенольные и полиуретановые синтетические

fсмолы. Однако в этом случае наблюдались выделения проводящих материалов и газов даже при нормальной рабочей температуре предохранителя (200-250°С). При токах КЗ синтетические смолы разлагаются со значительным выделением газов, что ухудшает восстановление диэлектрических свойств наполнителя и может привести к взрыву. В связи с этим вместо синтетических смол стали использовать неорганические связывающие вещества. Б Японии разработана связка, представляющая собой водный раствор фосфата или смеси фосфата или водного раствора фосфата с различными видами оксидов, гидрооксидов, силикатов, карбонатов или нитратов. Фирмой General Electric (США) применяются коллоидальные суспензии оксида кремния, оксида магния, оксида алюминия в воде, этиловом спирте, ацетоне.

Наибольшее распространение на практике в качестве неорганического связующего получило техническое жидкое стекло, представляющее собой водный раствор силикатов натрия или калия переменного состава КагО-иЗЮг-НгО. В частности, такой раствор используется фирмой Ferraz (Франция). Соответствующие исследования проводятся и в СССР. Жидкое стекло достаточно дешево и широко применяется в литейном деле как неорганическое связующее. Получают техническое жидкое стекло путем сплавления при температуре 140О-15О0°С кварцевого песка с содой или сульфатом натрия и углем с последующим растворением полученного продукта в воде в автоклавах под давлением пара до плотности конечного продукта 1,5 тcы. Полученное сплавлением кварцевого песка и соды так называемое содовое стекло практически прозрачно или желтовато-зеленоватого оттенка; сульфатное стекло имеет черный цвет из-за значительного содержания углерода; смешанное сульфатно-жидкое стекло имеет грязновато-серый цвет.

В техническом жидком стекле содержание КагО составляет 10--12, а содержание SiOa колеблется в пределах 32-34%.

Близость химического состава жидкого стекла и кварцевого песка обеспечивает их прочное и стабильное соединение в виде твердой структуры после нагрева и прокаливания. Жидкое стекло является водорастворимой связкой, хотя в химическую реакцию с водой не вступает, что обеспечивает низкую стоимость и простоту технологического процесса. Твердение силикатной массы с жидким стеклом объясняется выделением из последнего коллоидного кремнезема. Образующийся при этом гель служит связкой для частиц наполнителя. Динамическая вязкость жидкого стекла сильно зависит от его плотности, возрастая от 2,7 при 1,038 г/см до 46 Па-с при 1,385 г/см и До 1074 Па-с при 1,511 г/см что необходимо учитывать при приго-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [46] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92