|
| |
|
Слаботочка Книги в экспериментах, описанных в [8.1], ток КЗ составлял 7=2350 А, шунтирующий резистор име.ц сопротивление 80-10-3 Ом. После экспериментов ухудшение состояния керамической трубки не было обнаружено. При этом установка позволяет достичь довольно высокой воспроизводимости результатов опытов. При более высоких значениях токов КЗ и сопротивления шунтирующего резистора наблюдалось резкое ухудшение состояния керамической трубки и воспроизводимость результатов практически не достигалась. 8.2. Жидкометаллические (самовосстанавливающиеся) предохранители Принцип действия. В самовосстанавливающихся жидкометаллических предохранителях многократного действия плавкий элемент выполнен из материала с низкой температурой плавления (натрий, калий, ртуть и т. п.) и расположен в капиллярном отверстии диэлектрической втулки. При протекании аварийного тока жидкометалли-ческий плавкий элемент испаряется и пары металла, обладающие высоким электрическим сопротивлением, ограничивают аварийный ток. Образующаяся электрическая дуга гасится при переходе тока через нулевое значение. Через 2-4 мс в результате охлаждения пары металла конденсируются и электрическая цепь восстанавливается. Если причина аварии к этому моменту не будет устранена, произойдет повторное срабатывание предохранителя. Это обстоятельство требует использования вспомогательного коммутационного аппарата, работающего в облегченном режиме и отключающего обесточенную цепь после срабатывания предохранителя. Резкое повышение давления в диэлектрической втулке компенсируется с помощью демпфирующего устройства, в котором энергия давления затрачивается на упругое деформирование пружины или на расширение в большем объеме. Жидкометаллические самовосстанавливающиеся предохранители могут использоваться самостоятельно в различного рода распределительных системах, где требуется обеспечение селективности между фидерными выключателями или предохранителями отдельных ветвей, а также в преобразовательных установках, в которых перерыв питания не допускается, например для мощных ЭВМ, раз- личных непрерывных производств и где авария вызывается случайной помехой и ликвидируется самостоятельно. В таких случаях автоматическое повторное включение через несколько миллисекунд, которое обеспечивается самим принципом работы самовосстанавливающегося предохранителя, оказывается весьма благоприятным. Для использования самовосстанавливающихся предохранителей в качестве защитных аппаратов, способных самостоятельно отключить электрическую цепь, необходимо решить сложную проблему управления временем восстановления проводимости предохранителя. Конструкции жидкометаллических самовосстанавливающихся предохранителей. Плавкие элементы us щелочных металлов. На рис. 8.3 показана конструкция одного из первых самовоостанавливающихся предохранителей, запатентованных японской фирмой «Мицубиси дэнки» [8.3]. В отверстии (камере) корпуса 1 из изоляционного материала размещен токоограничивающий плавкий элемент 2. Металлические фланцы 3, 4 одновременно являются электродами. Соединение корпуса с фланцами выполняется герметичным с помощью уплотняющих колец. Расстояние между фланцами 3 и 4 регулируется с помощью винта. На одном из фланцев установлен поглотитель давления 5, позволяющий регулировать давление паров материала плавкого элемента и снижать таким образом давление в камере. Поглотитель давления может содержать сильфон 6, заполненный азотом или аргоном при определенном давлении, или поршень. Плавкий элемент может заполнять не весь объем камеры, ее свободная часть заполняется инертным газом или вакуумируется. Кроме того, камера может содержать участок с уменьшенной площадью поперечного сечения, что позволяет инициировать процесс испарения материала плавкого элемента именно в данном месте и улучшить характеристики то-коограничения. Корпус может быть изготовлен из упругих или пластичных материалов, которые при увеличении давления во время отключения тока КЗ изгибаются или расширяются и таким путем увеличивают внутренний объем камеры, за счет чего давление в нем снижается. В этом случае можно использовать нейлон, этиленовую четы-рехфтористую смолу, эпоксидную смолу и сам корпус армировать железной проволокой. Работает предохранитель следующим образом. При достижении током КЗ определенного уровня -происходит испарение щелочного материала плавкого элемента. В результате давление в ка-  Рис. 8.3. Конструкция са-иовосстанавливаюшегося предохранителя на основе щелочного металла фирмы «Мицубиси дэнки»  Рис. 8.4. Усовершенствованный вариант самовосстанавливающегося предохранителя на основе щелочного металла фирмы «Мицубиси дэнки» мере резко возрастает и сжимает сильфон или поршень поглотителя давления 5, что приводит к увеличению объема, занятого щелочными парами. После ограничения аварийного тока до нуля и отключения цепи щелочные пары охлаждаются и конденсируются под воздействием обратного давления, создаваемого сильфоном или поршнем, и устройство возвращается в исходное состояние. Наличие включенного параллельно предохранителю дополнительного сопротивления, значение которого соизмеримо с сопротивлением щелочных паров, позволяет предот-4 5 G 7 6$ вратить большие перенапряжения при отключении аварийного тока и рассеять часть энергии отключаемого контура. Конструктивно сопротивление может быть расположено отдельно от предохранителя или сам корпус или его часть могут выполнять функции такого сопротивления. В качестве материала корпуса были предложены как неорганические, так и органические материалы (оксид алюминия АЬОз и бериллия ВеО, коэлит 2MgO-2Al203-5Si02, силиконовая керамика, стеатит MgO->-Si02, слоистый пластик, упрочненный стекловолокном, тефлон, графит и др.). Другой вариант самовосстанавливающегося токоограничивающего предохранителя показан на рис. 8.4 [8.4]. В корпусе 7 из немагнитного материала (например, меди, латуни) размещены электрод 1 в форме круглого стержня и электрод 5 в виде колпачка. Электрод 1 изолирован от корпуса 7 крышкой 2 из стекла, эпоксидной смолы или другого аналогичного материала и имеет фланец 6. Втулка 3 ввинчена в корпус 7. Электрод 1 имеет радиальный фланец 4. Электрод 5 с уплотнительным кольцом 6 плотно входит в широкую внутреннюю полость корпуса 7. Пространство между корпусом 7, втулкой 3 и электродами заполнено твердым изоляционным материалом (стеклом, смешанным со слюдой, и т. п.). Токоограничивающий материал плавкого элемента находится в отверстии 11 и зазоре 10 и может находиться в твердом, жидком или порошкообразном состоянии. В узкой части корпуса имеется устройство снижения давления, содержащее камеру с газом и поршень 8 со стержнем 9, который может двигаться по скользящей посадке. Поршень 8 находится в контакте с материалом плавкого элемента. Работа устройства осуществляется следующим образом. В номинальном режиме ток течет от электрода 1 через токоограничивающий материал к электроду 5, а затем к нагрузке. При появлении аварийного тока заданного значения токоограничивающий материал нагре- 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 |