ПЛАВКИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК H01H85/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных плавких предохранителях.

Известен плавкий элемент предохранителя, выполненный из ленточного материала и содержащий участки уменьшенного сечения и участки полного сечения, на одном из которых расположено углубление в виде канавки, имеющей в поперечном сечении форму полукруга и перпендикулярной к продольной оси плавкого элемента. Канавка заполнена металлом с температурой плавления, меньшей температуры плавления плавкого элемента (Авторское свидетельство СССР N 1508296, кл. H 01 H 85/06, 1989).

К недостаткам известной конструкции можно отнести следующее. Известная конструкция плавкого элемента не обеспечивает стабильность время-токовых характеристик предохранителя. Это связано с тем, что канавка с легкоплавким металлом находится на относительно большом расстоянии от участков уменьшенного сечения, вследствие чего металлургический эффект, возникающий при расплавлении легкоплавкого металла и уменьшающий температуру плавления материала плавкого элемента не всегда проявляется на участке уменьшенного сечения. Кроме того, канавка для легкоплавкого металла выполнена в форме желоба, т.е. открыта с двух сторон. Это практически исключает возможность точной дозировки легкоплавкого металла при заливке его в расплавленном состоянии до верхнего уровня углубления, т.к. при этом часть металла вытекает из канавки с незакрытых сторон.

Существенным недостатком является также необходимость монтажа предохранителей с известным плавким элементом с вертикальным расположением продольной оси, т.к. легкоплавкий металл может растекаться только под действием собственного веса.

Известен также плавкий элемент предохранителя, выполненный из ленточного материала с участками полного, уменьшенного сечения и суженным участком в форме ленточного перешейка, вблизи которого в цилиндрическом отверстии размещена наплавка из легкоплавкого металла (Авторское свидетельство СССР N 688149, кл. H 01 H 85/10, 1979). Принимаем его за прототип.

Расположение наплавки в цилиндрическом отверстии в известном плавком элементе затрудняет дозировку легкоплавкого металла при изготовлении плавкого элемента, а при нагреве основной массы легкоплавкого металла он имеет возможность свободно вытекать в произвольном направлении, затекая также в углы плавкого элемента и образуя "мертвые зоны". При этом проникновение легкоплавкого металла из указанных зон к ленточному перешейку затруднено, что приводит к резкому снижению стабильности срабатывания предохранителя. Предохранители с известным плавким элементом также требуют вертикального размещения, что ограничивает область их применения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение стабильности время-токовых характеристик предохранителя, расширение области применения и упрощение технологии изготовления плавкого элемента.

Для решения этой задачи в плавком элементе предохранителя, выполненном из ленточного материала с участками полного, уменьшенного сечения и суженным участком в форме перешейка и имеющем наплавку из легкоплавкого металла, наплавка размещена в углублении, выполненном с сужением в сторону названного перешейка, причем минимальная ширина сужения не менее минимальной ширины перешейка, а расстояние от центра перешейка до минимальной ширины сужения составляет 0,2 - 2 минимальной ширины перешейка, при этом углубление имеет замкнутый контур.

Углубление может иметь трапециевидную форму, обращенную меньшим основанием к перешейку.

Размещение наплавки в углублении, имеющем сужение к перешейку, например трапециевидной формы, обращенной меньшим основанием к перешейку, с минимальной шириной сужения не менее минимальной ширины перешейка и расстоянием от центра перешейка до минимальной ширины сужения, составляющим 0,2 - 2 минимальной ширины перешейка, обеспечивает возникновение металлургического эффекта и перегорание плавкого элемента при протекании по нему токов перегрузки в одном и том же месте - по минимальной ширине сужения (по меньшему основанию трапеции). При этом, в отличие от известных плавких элементов, легкоплавкому материалу не надо растекаться по поверхности плавкого элемента и достигать участков ослабленного сечения, что приводит к стабильности время токовых характеристик предохранителя. Кроме того, отпадает необходимость строгой ориентации оси плавкого элемента в вертикальном направлении, что расширяет область применения предохранителя.

Выполнение углубления с замкнутым контуром позволяет обеспечить более точную дозировку наплавки и препятствует ее растеканию при изготовлении плавкого элемента.

На фиг. 1 изображен предлагаемый плавкий элемент; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Плавкий элемент предохранителя выполнен из ленточного материала, например из меди, и имеет участки полного 1, уменьшенного 2 сечения и суженный участок 3 в форме перешейка.

Углубление 4 для размещения наплавки выполнено трапециевидной формы, обращенной меньшим основанием a к перешейку 3. Углубление 4 образуется при изготовлении плавкого элемента штамповкой. Наплавку из легкоплавкого металла, например олова, размещают в углублении 4 путем заливки в расплавленном состоянии. Благодаря тому, что углубление имеет замкнутый контур, обеспечивается точная дозировка и предотвращается растекание легкоплавкого металла. Размеры углубления 4 определялись из конструктивных соображений, исходя из количества наносимой наплавки и размеров плавкого элемента (ширины, толщины).

Важное значение имеет выбор величины меньшего основания трапеции a и расстояния от центра перешейка до меньшего основания трапеции c.

В результате экспериментов было установлено, что величина a должна быть не менее величины минимальной ширины перешейка b. Это объясняется тем, что при величине a менее b не обеспечивается возникновение металлургического эффекта по всей минимальной ширине перешейка b.

Выбор величины c также осуществляется в зависимости от величины минимальной ширины перешейка b. Испытания показали, что величина c должна составлять 0,2 - 2 величины b. Размещение меньшего основания трапеции ближе к центру перешейка может привести к слишком раннему возникновению металлургического эффекта и уменьшению стойкости против перегрузок. При увеличении расстояния c не обеспечивается возникновение металлургического эффекта в необходимый момент времени при перегрузках.

Предохранитель с предлагаемым плавким элементом работает следующим образом.

В номинальном режиме все части плавкого элемента нагреваются проходящим по ним электрическим током, однако температура перешейка 3 и примыкающего к нему участка с углублением 4 недостаточна для расплавления легкоплавкого металла и, следовательно, для возникновения металлургического эффекта, т.е. наличие легкоплавкого металла не сказывается на номинальном режиме, а наличие теплового баланса между выделяемым и рассеиваемым в окружающее пространство теплом не дает возможности роста температуры.

В режиме перегрузок предохранитель обязан отключить цепь за нормируемое время. Тепловой баланс в этом режиме не соблюдается. Тепла, выделяемого в перешейке 3, становится достаточно для расплавления легкоплавкого металла. Действие металлургического эффекта снижает температуру плавления основного металла, а т. к. наплавленный легкоплавкий металл находится в углублении 4 трапециевидной формы с меньшим основанием a, обращенным к перешейку 3, то расплавление основного металла всегда происходит по линии меньшего основания трапеции a.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных плавких предохранителях. Плавкий элемент предохранителя выполнен из ленточного материала и имеет участки полного, уменьшенного сечения и суженный участок в форме перешейка. Наплавка из легкоплавкого металла размещена в углублении, выполненном с сужением в сторону перешейка, например трапециевидной формы с меньшим основанием, обращенным в сторону перешейка, и имеет замкнутый контур. Минимальная ширина сужения углубления должна быть не менее минимальной ширины перешейка, а расстояние от центра перешейка до минимальной ширины сужения составляет 0,2-2 величины минимальной ширины перешейка. Техническим результатом является обеспечение стабильности время-токовых характеристик предохранителя. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Плавкий элемент предохранителя, выполненный из ленточного материала с участками полного, уменьшенного сечения и суженным участком в форме перешейка и имеющий наплавку из легкоплавкого металла, отличающийся тем, что наплавка размещена в углублении, выполненном с сужением в сторону названного перешейка, причем минимальная ширина сужения не менее минимальной ширины перешейка, а расстояние от центра перешейка до минимальной ширины сужения составляет 0,2 - 2 минимальной ширины перешейка, при этом углубление имеет замкнутый контур. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что углубление имеет трапециевидную форму, обращенную меньшим основанием к перешейку.