привод для сильноточного коммутационного аппарата

Формула изобретения

ПРИВОД ДЛЯ СИЛЬНОТОЧНОГО КОММУТАЦИОННОГО АППАРАТА, содержащий сильфон, электропроводящую жидкость, помещенную в сильфон, и постоянные магниты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения пространственно-ориентационных возможностей установки, он снабжен пластиной из немагнитного пористого материала, в качестве электропроводящей жидкости использована магнитная электропроводящая жидкость, постоянные магниты установлены с перемежающейся полярностью в торце сильфона, при этом указанная пластина расположена в сильфоне на поверхности постоянных магнитов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к жидкометаллическим коммутационным аппаратам, в частности к резервуарам переменного тока, и может быть использовано при создании сильноточных аппаратов, предназначенных для работы в условиях качки и толчков, например, на судах морского флота.

Известен резервуар переменного объема с жидким металлом для сильноточного коммутационного аппарата, в котором внутренний объем сильфона заполнен пористым эластичным материалом, пропитанным жидким металлом, а на выходе из сильфона установлена сетка [1].

Однако известный аппарат имеет небольшой срок безотказной работы, так как пористая прокладка ненадежна в работе из-за процессов естественного старения и выгорания от высоких температур электрической дуги.

Известен также привод для сильноточного коммутационного аппарата с сильфоном, заполненным жидким металлом, причем на выходе из сильфона установлен кольцевой магнит, а в качестве пористого материала использован ферромагнитный порошок, который помещен поверх жидкого металла и удерживается на поверхности при помощи кольцевого магнита [2].

Надежность в работе у такого привода невысока из-за неравномерности распределения ферромагнитного порошка по всей площади круга внутри магнитного кольца.

Цель изобретения - повышение надежности в работе и расширение пространственно-ориентационных возможностей аппарата.

Для достижения цели внутренний объем сильфона заполнен токопроводящей магнитной жидкостью, а дно сильфона выполнено в виде магнитопроводного основания с установленными на нем постоянными магнитами с перемежающимися полюсами, обращенными в сторону магнитной жидкости и основания, причем полюса магнитов и жидкость разделяет немагнитопроводная пластина с развитой поверхностью (пористостью).

На чертеже схематично изображен предлагаемый привод для сильноточного коммутационного аппарата.

Привод выполнен в виде сильфона 1, внутри которого расположена токопроводящая магнитная жидкость 2. Дно сильфона выполнено из постоянных магнитов 3 с перемежающейся полярностью, магнитопроводной пластины 4 и пластины 5, выполненной из немагнитного пористого материала. Сильфон крепится к коммутационному аппарату при помощи фланца 6. В качестве магнитной токопроводящей жидкости можно использовать суспензию мелкодисперсного намагничивающегося порошка из материала с достаточно высокой точкой Кюри, например порошка кобальта с Т_кюри=1330^оС. Основой суспензии может служить низкотемпературная эвтектика металлов Ga, In в пропорции соответственно 62, 25 мас.%. При концентрации магнетика порядка 10% (по массе) в суспензии ее намагниченность М достигает порядка 50 кА/м.

При такой намагниченности магнитная жидкость постоянно удерживается магнитным дном сильфона и капиллярными силами пористой пластины 5. При приложении внешнего усилия к дну сильфона магнитная жидкость поступает в камеру коммутационного аппарата, где осуществляется замыкание электрода.

При снятии внешнего усилия днище сильфона отходит вместе с объемом магнитной жидкости, удерживаемой силами магнитного поля, и занимает исходное положение. Электроды размыкаются, дуга гасится в среде инертного газа, заполняющего внутреннюю полость, коммутационный аппарат отключается.

Таким образом, предложенный привод надежен в работе и может эксплуатироваться в любом ориентационном положении. Магнитная жидкость всегда надежно удерживается силами магнитного поля и капиллярными силами, поэтому внезапные замыкания электродов исключены.

Возможность произвольной пространственной ориентации обосновывается следующими расчетами. Для магнитной жидкости с М=100 кА/м (Магнитная гидродинамика, 1983, N 4, с. 4 9-52) и магнитной системы с градиентом объем- ная удерживающая сила есть (Берковский Б.М. Магнитные жидкости. М., 1989. с. 67).

f_м= _oM H = 410^-710⁵10⁶ 0,12 H/см

Плотность силы тяжести для эвтектики с = 7 г/см³ есть

f_т = g = 7 10³ кг/м³ 9 Вм/см³= 0,07 Н/см³.

Следовательно, f_м > f_т и капля может удерживаться в перевернутом положении привода даже без учета сил смачивания.