ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01H85/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим сильноточным плавким предохранителям, предназначенным для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий, в частности для защиты от перегрузок и коротких замыканий мощных полупроводниковых преобразователей.

Известен плавкий предохранитель [1] содержащий корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два плоских контактных фланца, закрепленных на торцах корпуса, плавкие вставки с перешейками, соединенные с фланцами, и дугогасящий наполнитель. Плоские фланцы выполнены массивными для лучшего охлаждения плавких вставок при номинальном токе в установившемся режиме.

Известен плавкий предохранитель с усовершенствованным плавким элементом [2] содержащий корпус, выполненный из электроизоляционного материала, контактные фланцы, выполненные из металла, и плавкую вставку. Контактные фланцы закреплены на торцах корпуса. Плавкая вставка выполнена из металлической фольги в виде ленты. На ленте выполнены перешейки уменьшенного поперечного сечения. На одном конце ленты плавкой вставки сделан выступ, поперечное сечение которого меньше поперечного сечения ленты и который расположен под острым углом к оси плавкой вставки и контактной поверхности фланцев. Этот выступ припаян к одному фланце, а другой конец вставки присоединен к другому фланцу.

Известен усовершенствованный быстродействующий плавкий предохранитель [3] содержащий цилиндрический корпус, выполненный из электроизоляционного материала, металлические контактные выводы, торцовые диски, которые выполнены из электроизоляционного материала и в которые вмонтированы контактные выводы, и плавкую вставку, соединенную концами с разными контактными выводами. Плавкая вставка выполнена из металлической фольги в виде зигзагообразной ленты с перешейками уменьшенного поперечного сечения. Корпус заполнен дугогасящим веществом.

Кроме того, известен плавкий предохранитель [4] содержащий трубчатый изоляционный корпус с контактными фланцами на торцах корпуса, заполненного зернистым наполнителем, в котором расположена по меньшей мере одна зигзагообразная, ленточная, плавкая вставка с участками уменьшенного сечения перешейками. Концы вставки соединены с токопроводящими контактными фланцами. Участки уменьшенного сечения плавкой вставки расположены параллельно фланцам.

За прототип принят плавкий предохранитель [5] содержащий электроизоляционный корпус с токопроводящими фланцами, заполненный зернистым наполнителем, в котором расположены по меньшей мере две ленточные плавкие вставки, изогнутые в средней части, концы которых электрически соединены с фланцами. Корпус снабжен уплотнителем, выполненным в виде прокладки из эластичного электроизоляционного материала и размещенным в средней части разъемного корпуса. Плавкие вставки имеют в изгибе перешейки уменьшенного сечения, которые расположены ортогонально контактной поверхности фланцев.

Недостатками аналогов и прототипа являются относительно большое расстояние между фланцами и недостаточный теплоотвод через них от плавкой вставки.

Техническим результатом изобретения является минимизация расстояния между фланцами и увеличение теплоотвода от перешейков и самой плавкой вставки, что позволяет при прочих равных условиях увеличить скорость срабатывания предохранителя при токовых перегрузках.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что плавкий предохранитель содержит корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два металлических контактных фланца, закрепленных на торцах корпуса, дугогасящий наполнитель и по меньшей мере одну зигзагообразную, ленточную, металлическую, плавкую вставку с прямолинейными участками, на которых выполнены перешейки уменьшенного поперечного сечения, причем прямолинейные участки расположены под острыми углами к поверхности фланца, а концы вставки соединены с фланцами.

Отличительным признаком изобретения является расположение перешейков на прямолинейных участках плавкой вставки, которые расположены под острыми углами к поверхности фланцев.

Выбор угла наклона α прямолинейных участков вставки производится из условия равенства электрической прочности наполнителя между любыми парами точек плавкой вставки и фланцев, а также точки прямолинейных участков вставки в режиме горения дуги в предохранителе.

Угол α определяется по формуле
α arcsin arcsin где H расстояние между двумя соседними перегибами плавкой вставки;
L длина одной волны плавкой вставки;
E_g напряженность дуги;
E_н пробивная напряженность наполнителя;
K₁ коэффициент, учитывающий конструктивные особенности плавкой вставки;
K₂ коэффициент, учитывающий физические параметры наполнителя и степень его запрессовки.

Экспериментальные исследования показали, что отношение
в зависимости от давления запрессовки наполнителя, размеров его частиц, толщины и материала плавкой вставки, отношения длины плавкой вставки к расстоянию между перешейками, выполненными на прямолинейных участках вставки, находится в пределах 0,18-0,5, что соответствует углу α10-30^о.

Выполнение вставки с такими углами наклона прямолинейных участков к поверхности фланцев обеспечивает минимальное расстояние между фланцами.

Выполнение плавкой вставки в виде зигзагообразной ленты позволяет получить плавкий предохранитель с минимально возможным расстоянием между фланцами, а следовательно, уменьшить тепловое сопротивление конструкции. При уменьшенном тепловом сопротивлении увеличивается теплоотвод от плавкой вставки, следовательно, при прочих равных условиях можно уменьшить сечение перешейков плавкой вставки, т. е. увеличить быстродействие предохранителя.

На фиг. 1 представлен предохранитель с одной плавкой вставкой, продольное сечение; на фиг. 2 предохранитель с двумя плавкими вставками, продольное сечение; на фиг. 3 предохранитель с четырьмя плавкими вставками, продольное сечение, где 1 корпус предохранителя, 2 контактные фланцы, 3 дугогасящий наполнитель, 4 плавкие вставки, 5 перешейки.

Корпус 1 предохранителя может быть выполнен в виде полого цилиндра или параллелепипеда из электроизоляционного материала, например фарфора, керамики и т. п. Контактные фланцы 2 выполняются из металла, например из меди или алюминия. Наполнитель 3 может быть выполнен из кварцевого песка. Плавкие вставки 4 выполняются из металла, например из алюминиевой фольги. Перешейки 5 на ленте плавкой вставки могут быть выполнены в виде сужения ленты или сквозных отверстий.

Контактные фланцы закреплены на торцах корпуса. Концы плавких вставок соединены с фланцами. Наполнитель запрессован в корпус. Прямолинейные участки вставок расположены в корпусе под острыми углами в пределах 10-30^о к плоскостям фланцев.

При номинальном токе в установившемся режиме тепло от плавкой вставки в основном передается в окружающий воздух по пути: вставка наполнитель фланцы ошиновка, что обеспечивает хорошее охлаждение плавкой вставки в установившемся режиме. При токах короткого замыкания перешейки расплавляются быстрее, чем у прототипа, так как в предложенном решении перешейки имеют меньший объем металла по сравнению с прототипом из-за улучшенного теплоотвода.

Использование: в электротехнике, в электрических сильноточных плавких предохранителях, предназначенных для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий, в частности для защиты от перегрузок и коротких замыканий мощных полупроводниковых преобразователей. Сущность изобретения заключается в следующем. Плавкий предохранитель содержит корпус из электроизоляционного материала и два металлических контактных фланца, соединенных с зигзагообразной плавкой вставкой, имеющей перешейки уменьшенного сечения. Благодаря тому, что участки уменьшенного сечения находятся на прямолинейных участках плавкой вставки, обеспечивается минимальное расстояние между фланцами, а следовательно, и лучший теплоотвод от перешейков. 3 ил.

ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, содержащий корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два металлических контактных фланца, закрепленных на торцах корпуса, дугогасящий наполнитель и по меньшей мере одну зигзагообразную ленточную металлическую плавкую вставку с несколькими перешейками уменьшенного поперечного сечения и прямолинейными участками, расположенными под острыми углами к поверхности фланцев, причем концы плавкой вставки соединены с контактными фланцами, отличающийся тем, что перешейки уменьшенного поперечного сечения расположены на прямолинейных участках вставки.