Плавкий предохранитель Советский патент 1984 года по МПК H01H85/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к плавким предохранителям. Известны плавкие предохранители, плавкие элементы которых имеют по одному изгибу, расположенному у каждого из контактных выводов. Эти изгибы служат для компенсации изменений линейных размеров плавких элементов и снижения температурных напряжений в основном при сборке предохранителей 1. Однако в такой конструкции изгибы не оказывают влияния на защитные характеристики плавких предохранителей. Известны также плавкие предохранители, в которых изогнутые участки плавкого элемента содержат плавкие перешейки (места ослабленного сечения) 2. Однако циклическая стойкость этих предохранителей (и, значит, надежность их работы) практически не улучшается по сравнению с использованием плоских плавких эле.ментов, а изготовление плавких элементов с изгибами, содержашими плавкие перешейки, представляет большие технологические трудности и практически не пригодно для промышленной реализации. Кроме того, плоский участок полного сечения имеет большую длину, что повышает и без того высокую жесткость плавкого элемента и тем самым снижает циклическую стойкость предохранителя, увеличивает его габариты и снижает надежность. Известны также плавкие предохранители с изогнутыми участками, которые увеличивают поверхность охлаждения плавкого элемента и способствуют некоторому снижению температуры перешейков 3. Однако основную роль в интенсификации охлаждения выполняют в этой конструкции участки, образованные пробивкой отверстий и отгибом области полного сечения (лепестки) . Конструкцию отличает невозможность практической реализации быстродействующих предохранителей с высокой плотностью тока ввиду наличия лишь двух параллельных перешейков в плавком элементе в то время, как в быстродействующих предохранителях для достижения необходимых характеристик обычно используется 4-8 параллельных перешейков. Увеличение количества перешейков в такой конструкции практически невозможно. Для нее также характерна низкая стойкость к воздействию циклических нагрузок ввиду наличия значительной длины плоского участка полного сечения плавкого элемента и неоптимальной формы и размеров изгибов. Кроме того, ввиду одностороннего (относительно плоскости плавкого элемента) выполнения изгибов ухудшены условия дугогашения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плавкий предохранитель, содержащий корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один перфорированный плавкий элемент с участками полного и уменьшенного сечения, соединенный с контактными выводами, участки полного сечения выполнены изогнутыми и расположены по разные стороны от участков уменьшенного сечения, выполненных пло-. скими и размещенных перпендикулярно к плоскости, расположенной по касательной к поверхности изогнутого участка полного сечения 4. Недостатками известного плавкого предохранителя являются низкая надежность и значительные габариты. Цель изобретения - повышение надежности и уменьшения габаритов. Поставленная цель достигается тем, что в плавком предохранителе, содержащем корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один перфорированный элемент с участками полного и уменьшенного сечения, соединенный с контактными выводами, участки полного сечения выполнены изогнутыми и расположены по разные стороны от участков уменьшенного сечения, выполненных плоскими и размещеннь1х перпендикулярно к плоскости, расположенной по .касательной к поверхности изогнутого участка полного сечения, каждый участок полного сечения выполнен изогнутым по всей своей длине, отношение длины плоского участка уменьшенного сечения к длине перешейка выбрано в пределах 1,1-1,6, а отношение длины плоского участка уменьшенного сечения к расстоянию от продольной оси плавкого элемента до наиболее удаленной от нее точки изогнутого участка полного сег сения выбрано в пределах 0,11-2,15. На фиг. 1 представлен плавкий предохранитель, общий вид; на фиг. 2 - плавкий элемент плавкого предохранителя. Плавкий предохранитель содержит корпус 1, контактные выводы 2 и плавкие элементы 3, помещенные в сыпучий наполнитель 4, выполненные из металлической ленты (например, из серебра, алюминия, меди, цинка и т. п.) и соединенные с контактными выводами 2. Плавкие элементы 3 содержат плоские участки 5 уменьшенного сечения и изогнутые участки 6 полного сечения. Наиболее целесообразно, чтобы, ленточные плавкие элементы были располо ° периметру корпуса предохранителя параллельно его продольной оси. При этом не исключается и «двухслойное расположение плавких элементов для увеличения номинального тока предохранителя, при котором оба «слоя выполнены, например, в виде параллельно расположенных элементов, образующих коаксиальные цилиндры. Предпочтительно, чтобы изогнутые части двух сменных плавких элементов, находящиеся на одинаковом расстоянии от контактных выводов, были направлены в противоположные стороны относительно внутренней поверхности корпуса.

Плэвкий элемент 3 предохранителя содержит плоский участок 5 уменьшенного сечения, изогнутый участок 6 полного сечения и места уменьшенного сечения - перешейки 7, полученные путем перфорации Плоского участка 5 с формированием отверстий 8. Изогнутые участки 6 полного сечения характеризуются, высотой изгиба с (расстоянием от плоскости П плавкого элемента до наиболее удаленной точки изгиба) и длиной изгиба d в плоскости П плавкого элемента. Плоские участки 5 умень шенного сечения характеризуются тем, что они расположены в плоскости П плавкого элемента, перпендикулярной к плоскости К, которая расположена по касательной к изогнутой области полного сечения, проведенной по линии пересечения плоского и изогнутого участков элемента. Количественными параметрами плоского участка 5. уменьшенного сечения являются длина этого участка в и длина перешейка а (фиг. 2).

Предельные значения соотношений выбираются с учетом сказанного на основе следующих соображений.

Отношение - длины плоского участка уменьшенного сечения к длине плавкого перешейка должно находиться в пределах 1,1-1,6. С точки зрения обеспечения требуемой циклической стойкости желательна минимальная величина этого отношения, близкая к единице. Однако в этом случае, т. е. когда ,1, технологически трудно изготавливать такие элементы и при малых абсолютных значениях длины перешейка порядка 0,5-0,6 мм, которые могут встречаться на практике, и соответствуюших значениях длины плоскогоучастка значительно осложняется .процесс коммутации из-за задержки в развитии дуги, особенно при срав.нительио небольших токах перегрузки. Если нарушается верхний предел соотношения (т. е. 1,6), то это означает существование достаточно большого плоского участка, что резко ухудшает циклическую стойкость, и создает трудности в обеспечении требуемых значений номинального тока и его плотности в предохранителях в случае, когда используется длина перешейков порядка 2 мм, встречающаяся на практике. Таким образом, в связи с предельными значениями длины перешейка а, равными 0,5-2,0 мм, находятся предельные значения длины плоского участ.ка 0,55-3,2 мм, также зависящие от указанных выще причин и приводящие.

в конечном счете, к предельным соотношениям 1,1-1,6.

Отношение -|- длины плоского участка уменьшенного сечения к высоте изгиба, т. е. расстоянию от плоскости элемента П до наиболее удаленной точки изгиба, должно находиться в пределах 0,11-2,15. Абсолютные предельные значения величины в 0,553,20 мм.

Рассмотрим предельные значения вто0 рого члена отношения - величины с (высоты изгибов). Максимальная высота изгибов не должна превышать 5 мм. Выбор такого предела обусловлен тем, что-это расстояние при реальных размерах плавких элементов быстродействующих предохрани телей вполне достаточно для обеспечения требуемой циклической стойкости. В то же время выход за величину свыше 5 мм проявляется по меньшей мере в трех следствиях при реально изготавливаемых промышлен0 ностью корпусах предохранителей изогнутая часть элемента касается корпуса, чем вызывает его разрушение от непосредственного воздействия дуги (при исключении этого явления значительно ухудшаются массогабаритные характеристики предохра5 нителя, что недопустимо), электрическое сопротивление элемента может существенно возрасти и ухудшить тепловой режим, резко возрастают технические трудности изготовления элементов с такой геометрией. Минимальная высота изгибов, при которой

сохраняется достаточный эффект повышения циклической стойкости предохранителя, составляет 1,5 мм.

Таким образом, длина плоского участка уменьшенного сечения находится в пределах 0 0,55-3,20 мм, а высота изгибов (расстояние от плоскости элемента до наиболее удаленной от нее точки изгиба) с 1,5-5,0 мм. Отсюда предельные значения отношения в/с равны:

0,11 и 2,15.

0 Работа данного предохранителя в режиме циклической токовой нагрузки отличается от известных тем, что температурные напряжения, генерируемые в перешейках из-за наличия градиента температур между перешейками и областями полного сече5 ния, вызывают эффективное упругое деформирование обладающего малой жесткостью изогнутого участка полного сечения, что резко снижает усилия, вызывающие растяжение и последующее разрушение перешейл ков, поэтому и обеспечивается высокая циклическая стойкость предохранителя. В режиме коммутации наличие полностью изогнутых частей элемента интенсифицирует , процесс дугогашения.

ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, содержащий корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один ленточный перфорированный плавкий элемент с участками полного и уменьшенного сечения, соединенный с контактными выводами, участки полного сечения выполнены изогнутыми и расположены по разные стороны от участков уменьшенного сечения, выполненных плоскими и размешенных перпендикулярно к плоскости, расположенной по касательной к поверхности изогнутого участка полного сечения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, каждый участок полного сечения выполнен изогнутым по всей своей длине, отношение длины плоского участка уменьшенного сечения к длине перешейка выбрано в пределах 1,1 -1,6, а отношение длины плоского участка уменьшенного сечения к расстоянию от продольной оси плавS кого элемента до наиболее удаленной от (Л нее точки изогнутого участка полного сечения выбрано в пределах 0,11-2,15. оо