|
| |
|
Слаботочка Книги в состав предохранителя входят чередующиеся между собой металлические пластины 1 и изолирующие детали 2, зажатые между верхней 3 и нижней 4 головками из высокопрочного материала с пределом текучести порядка 2-10« Па. Головки 3 и 4 стянуты болтами 5 из того же материала. Головки изолируются друг от друга и от болтов 5 изолирующими диском 6 и втулками 7. Токоограничивающий материал (ртуть) помещен в канал 9, образованный в металлических пластинах 1 и изолирующих деталях 2. Головки 3, 4 имеют отверстия 10, 11, заканчивающиеся суженными частями. Эти отверстия связаны с главным каналом 9 и емкостями 12, 12а в головке 3, и 13 и 13а в головке 4. Емкость 13а соединена с отверстием 14, которое переходит в канал 15, закрытый винтом 16. В отверстиях 10 и И находятся поршни 17 и 18. Между поршнями и болтами 19, 20, которые закрывают отверстия 10 и И, расположены демпфирующие детали 21. Металлические пластины 1, воспринимающие высокое давление при испарении ртути, и изолирующие детали 2 образуют сегментные структуры высокой жаропрочности. Стенки канала 9 выполнены из чередующихся слоев оксида алюминия и карбида вольфрама, снаружи которых расположены детали из пирофилита или талька. Детали из пирофи-лита или талька служат для уплотнения зазоров, которые могут обра- зеваться в канале 9 между деталями из оксида алюминия и карбида вольфрама при высоком давлении. Таким образом, герметизация канала 9 цилиндра 8 при отключении тока короткого замыкания обеспечивается за счет текучести пирофилита или талька при действии высокого давления. При сборке данного самовосстанавливающегося токоограничивающего устройства после введения демпфирующих деталей 21 и 22, а затем и поршней 17 и 18 в отверстия 10 и И головок 3 к 4 соответственно вся структура стягивается с помощью винтов 5 (перед этим отверстия 10 и 11 закрываются болтами 19, 20). Ртуть, используемую в качестве токоограничивающего элемента, вводят в устройство под давлением в несколько атмосфер через отверстие 15, которое после этого закрывают болтом 16. При высокой температуре дуги, образованной в результате испарения ртути [которая достигает (10-5-20)-ЮХ], имеет место полная ионизация паров ртути. Так как тепловая энергия дуги вызывает эрозию стенок канала 9, необходимо обеспечить быстрое гашение остаточной дуги. С этой целью последовательно с данным предохранителем можно включать дополнительный коммутационный аппарат. Собственно предохранитель ограничивает ток КЗ до малой величины за время около 0,3-1,5 мс при номинальном напряжении до ООО В и токе КЗ до 160 кА, а дополнительный коммутационный аппарат завершает отключения аварийного тока за несколько миллисекунд.  Рис. 8.3. Жидкометаллические выключатели Принцип действия жидкометаллических коммутационных аппаратов состоит в том, что замыкание и размыкание твердотельных контактов (электродов) осуществляются жидкометаллическим рабочим телом. При этом для перемещения твердотельных контактов или жидкометал-лического рабочего тела используется электромагнитный, электродинамический, индукционный, гидравлический, пневматический, взрывной и аналогичные приводы. В настоящее время промышленное производство таких аппаратов пока не освоено, хотя многие технические решения и конструкции запатентованы, а отдельные образцы применяются при научных исследованиях. Эти аппараты перспективны и для защиты полупроводниковых преобразователей различной мощности, ваются некоторые разновидности жидкометаллических коммутационных аппаратов, известные из патентной литературы. Жидкометаллический выключатель [8.8] содержит (рис. 8.7) неподвижные твердотельные электроды 1 и 2, между которыми крепится изоляционная насадка 3 со сквозными отверстиями 4 в виде капиллярных кольцевых зазоров. Внутри межэлектродного объема помещены поршень 8, жидкий металл 9 и жидкая инертная среда 6, находящаяся под давлением, создаваемым штоком 7. Приводные устройства штока и поршня, а также катушка магнитного дутья, охватывающие корпус 5, на рисунке не показаны. Работа жидкометаллического выключателя осуществляется следующим образом. Во включенном положении поршень 8 находится в крайнем нижнем положении, в результате чего жидкий металл 9 замыкает твердометаллические электроды / и 2. Жидкая инертная среда 6 находится под действием силы F, приложенной к штоку 7 и препятствующей просачиванию жидкого металла 9 в зазоры 4. Для отключения выключателя поршень 8 поднимается приводным устройством, включается магнитное дутье, а жидкий металл 9 под действием сил 8.7. Жидкометаллический выключатель Ниже кратко описы- гравитации начинает поступать вниз, размыкая электроды. Одновременно с этим к штоку 7 прикладывается усилие, обеспечивающее прокачку жидкой среды 6 через зазоры 4 и поступление ее на внутреннюю изоляционную поверхность насадки 3. Электрическая дуга отключения, возникающая в изоляционном канале, образованном насадкой 3 и поршнем S, растягивается по окружности под воздействием магнитного дутья. При этом происходит охлаждение дуги и ее гашение. Процессу гашения дуги способствует и жидкая инертная среда 6, улучшающая теплообмен. Кроме того, за счет поступления жидкой инертной среды на изоляционную поверхность повышается уровень изоляции между электродами.  Рис. 8.8. Жидкометаллическое коммутационное устройство: а-по [8,91; б-по [8,10] Характеристика жидкометаллического коммутационного устройства [8.9] близка к характеристикам тиристорного выключателя. Корпус I (рис. 8.8,а) из электроизоляционного материала частично заполнен жидким металлом 2, например эвтектическим составом галлия, индия, олова, и частично дугогасящей жидкостью 3, плотность которой меньше плотности жидкого металла (например, трансформаторным маслом). Над поверхностью жидкого металла закреплены два электрода 4; остальной объем корпуса заполнен инертным газом 5. Привод устройства выполнен в виде катушек 5 и 7 переменного тока, включенных встречно. Над корпусом 1 установлена дополнительная катушка 8, включенная последовательно с электродами 4. Работает это жидкометаллическое устройство в номинальном режиме следующим образом. Для замыкания электродов 4 подают напряжение на катушки 5 и 7. Вследствие взаимодействия токов катушек 6, 7 и токов, индуцированных в жидком металле 2, а также благодаря силам поверхностного натяжения в жидком металле последний приоб- 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 |