SU1092590A1 - Liquid-metal contact device - Google Patents

Description

г а ± L L Л 9 1 г Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к контактным устройствам мостикового типа, и может быть использовано при создании жидкометаллических коммутационных аппаратов. Известно кидкометаллическое кон тактное устройство, содержащее два неподвижных электрода и подвижный мостовиковый электрод, контактирую щий с неподвижными электродами чере эластичные пористые поокладки пропи танные жидким металлом |1} Указанное устройство отличаетс  ограниченной коммутационной способностью , так как не может коммутировать токи большой величины из-за эластичной прокладки, изнашивающейс в результате воздействи  электричес кой дуги. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  жидкометал лическое контактное устройство, содержащее два неподвижных, разделенных изол тором твердометаллических электрода, выполненных с углублени  ми, заполненнь1ми жидким металлом,и ПОДВИЖНЫЙ мостиковый электрод. Углу лени  в неподвижных электродах кроме -жидкого металла содержат какой-либо наполнитель (металлическую сетку, жаропрочную сталь) , что создает композиционный жидкометалличе-гий контакт, в меньшей степен подверженный разрушению под действ ем электрической дуги 21. Однако конс.труктйвное выполнени этого контактного устройства ограни чивает величину его коммутационной способности. Цель изобретени  - повышение ком мутационной способности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в жидкометаллическом контактном устройстве, содержащем два неподвижных твердометаллических электрода, выполненных с углублени ми , заполненными жидким металлом, и подвижный мостиковый электрод с двум  контактными выступами, расположенными в этих углублени х, подзижный мостиковый электрод снабжен доподнительным дугогасительным контактным выступом меньшего сечени  и высотой больше первого и меньше вто го выступов ,расположенным в дополнительном углублении, заполненном окисленным жидким металлом, электри чески изолированном от одного электрода и контактирующем с другим эле тродом, а в основных углублени х объем над жидким металлом заполнен жидкой инертной средой. На фиг. 1 изображено жидкометаллическое контактное устройство, при выполнении дополнительного дугогаси тельного контактного выступа твердо металлическим, общий вид, разрез; на фиг, 2-то же, при выполнении его из дугостойкой керамики, смачиваемой окисленным жидким металлом. Жидкометаллическое контактное устройство содержит неподвижные электроды 1 и 2 с углублени ми 3 и 4, заполненными жидким металлом 5 и жидкой инретной средой б, сверху эти. углублени  перекрыты эластичными изол ционными перегородками 7, обжимающие контактные выступы 8 и 9 контактного мостика 10, Контактный мостик 10 снабжен дополнительным дугогасительным контактным выступом 11 меньшего сечени , который погружаетс  при включении в углубление 12, заполненное окисленным жидким металлом 13. Углубление 12 электрически изолировано от электрода 1 и контактирует через окисленный жидкий мета 1Л с электродом 2. Глубина погружени  в жидкий металл контактных выступов 8,9 и 11 осуществл етс  ступенчато . На большую глубину погружен электрод 1, на меньшую - электрод 2 и среднюю между ними - дополнительный дугогасительный электрод 11. Аппарат работает следующим образом . Во включенном положении электроды 1 и 2 через контактные выступы 8 и 9, погруженные в жидкий металл 5,наход щийс  в углублени х 3 и 4, замкнуты. При отключении контактный мост 10 приводным устройством поднимаетс , контактный выступ 9 извлекаетс  из углублени  4 в электроде 2, но цепь остаетс  замкнутой через дополнитель ный дугогасительный контактный выступ 11, .который ограничивает ток за счет того, что он погружен в окисленный жидкий металл 13, наход Лийс  в углублении 12. Окисленный жидкий металл 13 имеет повьошенное переходное сопротивление с твердометаллическими контактами, а также повышенное удельное сопрот1- вление по сравнению с неокисленным жидким металлом. При дальнейшем подъеме моста 10 дополнительный дугогасительный выступ 11 извлекаетс  из углублени  12, цепь разрывс1етс . Возникающа  дуга отклонени  гаситс  разт жением в воздухе. Услови  дугогашени - при этом улучшаютс  за счет того,что окисна  пленка преп тствует попаданию паров жидкого металла встолб дуги. Известно , что пары металла ионизируютс  значительно легче, поэтому в дугогасительных устройствах необходимо принимать меры по предотвращению попадани  металлических паров электродов в столб дуги, в конкретном примере дл  этого используетс  специально создаваема  окисна  пленка на поверхности окисленногоg a ± L L L 9 1 g The invention relates to electrical engineering, in particular, to bridge-type contact devices, and can be used to create liquid metal switching devices. A metal-contact contact device is known, which contains two stationary electrodes and a movable bridge electrode in contact with the stationary electrodes through elastic porous packings impregnated with liquid metal | 1} This device has a limited switching capacity, since it cannot switch large currents because of the elastic gaskets that wear out as a result of an electric arc. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a liquid metal contact device containing two stationary solid metal electrodes separated with an insulator, made with recesses, filled with a liquid metal, and a MOVING bridge electrode. The angles of the fixed electrodes, in addition to the liquid metal, contain any kind of filler (metal mesh, heat-resistant steel), which creates a composite liquid metal contact that is less susceptible to destruction under the influence of an electric arc 21. However, the structural performance of this contact device limits the value of its switching capacity. The purpose of the invention is to increase the commutation ability. This goal is achieved by the fact that in a liquid metal contact device containing two stationary solid metal electrodes made with depressions filled with liquid metal and a movable bridge electrode with two contact protrusions located in these depressions, the substitute bridge electrode is provided with an additional arc extinguishing contact lug sections and a height greater than the first and less than the second protrusions located in an additional recess filled with oxidized liquid methane llom, RE cally isolated from one electrode and contacting the other element trodes, and in the main volume of the recesses is filled with liquid metal inert liquid medium. FIG. 1 shows a liquid metal contact device, when performing an additional arc suppression contact protrusion with a firmly metallic, general view, section; Fig 2 is the same when it is made of arc-resistant ceramics wetted by an oxidized liquid metal. The liquid metal contact device contains stationary electrodes 1 and 2 with depressions 3 and 4, filled with liquid metal 5 and liquid inretroma b, above these. the recesses are blocked by elastic insulating partitions 7, crimping the contact protrusions 8 and 9 of the contact bridge 10, the Contact bridge 10 is provided with an additional arcing contact protrusion 11 of a smaller section, which is immersed when inserted into the recess 12 filled with the oxidized liquid metal 13. The recess 12 is electrically isolated from the electrode 1 and is in contact through the oxidized liquid meth 1L with electrode 2. The depth of immersion into the liquid metal of the contact projections 8.9 and 11 is carried out in steps. Electrode 1 is immersed to a greater depth, an electrode 2 is inserted to a smaller one, and an additional arcing electrode 11 is placed in the middle between them. The apparatus works as follows. In the on position, the electrodes 1 and 2 through the contact protrusions 8 and 9, immersed in the liquid metal 5, located in the recesses 3 and 4, are closed. When disconnected, the contact bridge 10 is raised by a drive device, the contact protrusion 9 is removed from the recess 4 in the electrode 2, but the circuit remains closed through an additional arcing contact protrusion 11, which limits the current due to the fact that it is immersed in the oxidized liquid metal 13, Liis in the recess 12. The oxidized liquid metal 13 has a higher contact resistance with solid metal contacts, as well as an increased specific resistance compared to the non-oxidized liquid metal. Upon further raising of the bridge 10, the additional arc suppression lug 11 is removed from the recess 12, the circuit is broken. The resulting deflection arc is damped by expansion in air. The arc conditions are improved by the fact that the oxide film prevents the ingress of liquid metal vapor into the arc of the arc. It is known that metal vapors ionize much more easily, therefore, in arcing devices it is necessary to take measures to prevent metal vapors of the electrodes from entering the arc column; in a concrete example, a specially created oxide film is used on the surface of the oxidized metal.

жидкого металла 13 в открытом углублении 12. После разрыва цепи контактный выступ 8 остаетс  в ух-лублении 3, обжатый изол ционной перегородкой 7. Герметизаци  каждого металла 5 в углублени х 3 и 4 не нарушаетс  за счет наличи  сло  инертной среды 6.liquid metal 13 in the open recess 12. After breaking the chain, the contact protrusion 8 remains in drilling 3, crimped by an insulating partition 7. Sealing each metal 5 in recesses 3 and 4 is not disturbed by the presence of an inert medium layer 6.

При включении контакта мост опускаетс  приводным устройством, погружа  поочередно контактные выступы 11 и 8, в углублени  12 и 4, заполненные жидким металлом 5. Цепь замкнута.When the contact is switched on, the bridge is lowered by a driving device, by alternately immersing the contact protrusions 11 and 8, into the recesses 12 and 4, filled with liquid metal 5. The circuit is closed.

Таким образом, за счет наличи  дугогасительного контакта и защиты от окислени - жидкого металла на главных контактах их сопротивление стабильно во времени, что позвол ет на прот жении всей работы аппарата иметь минимальное сопротивление контактного перехода.Thus, due to the presence of arcing contact and protection against oxidation — a liquid metal at the main contacts, their resistance is stable over time, which allows for the minimum resistance of the contact junction during the entire operation of the apparatus.

На фиг.2 показано жидкометаллическое устройство, отличное от описанного тем, что дополнительный контактный выступ 11 выполнен из дугогасительного изол ционного материала , смачиваемого окисленным жидким металлом. В этом случае процесс отключени  будет протекать следующимFig. 2 shows a liquid metal device, different from that described in that the additional contact protrusion 11 is made of an arcing insulating material wetted by an oxidized liquid metal. In this case, the shutdown process will proceed as follows.

обрскзом. Контактнг- мост 10 приводным устройством поднимаетс , контакт ный выступ 9 извлекаетс  через окислую жидкометаллическую пленку на поверхности контактного выступа 11, котора  перегорает под действием протекающего тока.obrskzom The contacting bridge 10 is raised by a drive device, the contact protrusion 9 is removed through an oxidized liquid metal film on the surface of the contact protrusion 11, which burns out under the action of a flowing current.

Кинограммы такого процесса показали , что уже через 0,18 мс возникают потоки плазмы, направленные The films of such a process showed that already after 0.18 ms plasma flows occur

0 практически перпендикул рно поверхности керамики. Длина этих потоков со временем увеличиваетс .0 almost perpendicular to the surface of ceramics. The length of these streams increases over time.

Наличие плазменных потоков способствует выносу энергии из дугового столба, лучшему его охлаждению, а The presence of plasma flows contributes to the removal of energy from the arc column, better cooling it, and

5 следовательно, улучшению услови  гашени  дуги.5 therefore, an improvement in the arc quenching condition.

Основным преимуществом предлагаемой конструкции  вл етс  повышение коммутационной способности без увели0 чени  габаритов , -ITO достигаетс  за счет введени  дополнительного дугогасительного контакта и защиты от эрозии жидкого металла основных контактов, котора  осуществл етс  The main advantage of the proposed design is an increase in switching capacity without increasing the size, -ITO is achieved by introducing an additional arcing contact and protection against erosion of the liquid metal of the main contacts, which is carried out

5 выносом электрической дуги на дополнительный дугогасительный контакт и покрытием жидкого металла слоем инертной среды.5 by bringing the electric arc to an additional arcing contact and coating the liquid metal with a layer of inert medium.

Claims (1)

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два неподвижных 'твердометаллических электрода, выполненных с углублениями, заполненными жидким металлом, и подвижный мостиковый электрод с двумя контаткными высхгупами, расположенными в этих углублениях, отличающееся тем, что, с целью повышения коммутационной способности, подвижный мостиковый электрод снабжён дополнительным дугогасительн'ым контактным выступом меньшего сечения и высотой больше первого и меньше второго выступов, расположенным в дополнительном углублении, заполненном окисленным жидким металлом, электрически изолированном от одного электрода и контактирующем с другим электродом, а в основных углублениях объем над жидким металлом заполнен жидкой инертной средой.A LIQUID-METAL CONTACT DEVICE containing two fixed 'solid-metal electrodes made with recesses filled with liquid metal, and a movable bridge electrode with two contact loops located in these recesses, characterized in that, in order to increase the switching ability, the movable bridge electrode is equipped with an additional 'contact contact protrusion of a smaller cross section and a height greater than the first and less than the second protrusions located in the additional recess Hinnom oxidized liquid metal, electrically insulated from one electrode and contacting the other electrode, and in the main volume of the recesses is filled with liquid metal inert liquid medium. SU„„ 10925 с© о >SU „„ 10925 with © о>