Высоковольтный предохранитель Советский патент 1986 года по МПК H01H85/02 H01H33/76 

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным коммутационным аппаратам - плавким предохранителям,

Цель изобретения - повьшение надежности срабатывания.

На фиг.1 показан высоковольтный предохранитель, разрез;; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - обе части высокоомной державки; на фиг.4 - эпюра сил, действующих на обе части высокоомной державки и проводящую часть в рабочем положении.

Высоковольтный предохранитель имеет патрон 1, выполненный из твердого изоляционного газогенерирую- щего материала, например, винипласта. В нормальном рабочем положении патрон устанавливается вертикально. Верхний его конец закрыт (загерметизирован) , нижний открыт и сообщается с окружающей средой. В полости 2 патрона установлены прдпружиненные верхний 3 и нижний 4 токоведущие электроды. Между собой они электрически и механически соединены с помощью плавкой вставки. Ее верхний 5 и нижний 6 наконечники присоединены к верхнему и нижнему электродам патрона соответственно. В наконечники жестко впрессованы или установлены на склеивающем материале (на термореактивной, например, смоле) составные части 7 и 8 высокоомной державки, выполненной., например, из керамики. Половинки 9 и 10 державки плотно прижаты друг к другу и плос- кости рассечения (фиг.2) за счет проводящей части П плавкой вставки. Последняя в виде спирали навивается на державку и концы ее припаиваются к наконечникам в точках 12 и 3 Для большей надежности пайка может вьтолняться медью, серебром-и т.д.

Стык 14 между элементами державки сохраняется неподвижным за счет наличия на половинке 10 скощенного выступа 15, а на половинке 9 - со- о тветствующей впадины, куда заходит выступ. Угол скоса (У, т.е. угол между плоскостью скоса и плоскостью, перпендикулярной к продольной оси патрона, должен составлять величину больще нуля и меньще 90. В противном случае возможны два варианта: при угле сУ , равном нулю, цепляется одна половинка за другую и их можно сместить одна вдоль другой только

39762I

сломав выступ, при угле сх , равном 90, выступ 15 выражается в прямую линию, что приводит к беспрепятственному перемещению друг относительг но друга половинок 9 и 10 державки. Такое перемещение под воздействием усилий пружины патрона приводит к перекладыванию растягивающего усилия на концах плавкой вставки - ее про10 водящей части в точках 12 и 13.

Вставка может сгборваться и отказать в работе.

Пунктиром 16 обозначена глубина уступа, а также; сечение 17 проводящей

)5 части плавкой вставки, выполняемой, для примера, из проволоки одинакового по всей длине сечения.

В середине плавкой вставки или в других местах напаиваться могут оло20 вянные шарики (или из-припоев, состоящих из сплава олова и свинца), служащие для обеспечения реагирования плавкой вставки на самые малые токи перегрузки за счет появления

25 металлургического эффекта.

Верхняя часть 9 державки имеет впадины Q, 6 и С, а нижняя - вы- - ступы Q . , и с .

В продольном сечении державки зуб

30 представляет из себя равнобедренный треугольник. Высота зуба по ширине державки остается неизменной.

Половинки 9 и 10 (фиг.4) находятся под постоянным воздействием растягивающего усилия F от пружины 18 патрона, присоединенной к нему со стороны его герметизированной части, т.е. зуб работает на срез, а половинки на растяжение. Необходимость равдц нобедренности треугольника в сечении зуба обьясняется тем, что в этом случае угол oL (фиг.1) всегда меньше 90° что обеспечивает после перегорания

проволоки (фиг.1) выскальзывания половинок державки из зацепления между

собой, независимо от того, на как-ую часть воздействует непосредственно пружина 18 (фиг.4).

Из эпюры сил (фиг.4) следует, что реакция впадины от действия зуба - сила f и сила трения F. составляет результирующую F , которая разлагается на F , уравнивающую F и F. , действующую на витки 11 проволоо

ки плавкой вставки. Видно, что F «F , обусловленной жесткостью

пружины 18. Кроме того, сила приходярщаяся на проволоку Y --45

2п

-, где

n - число витков в теле плавкой вставки, плотно намотанных на державку.

Плотность намотки необходима для того, чтобы усилие среза прилагалось к полному сечению зуба. При ослаблении намотки может происходить срез зуба по меньшему сечению, что чревато отказом предохранителя в работе.

Таким образом, при заданном уси- ЛИИ пружины, сечение проволоки плавкой вставки в предлагаемом предохранителе может быть значительно меньшим, чем вставки в современных предохранителях.

Работа высоковольтного предохранителя происходит следующим образом.

Электрический ток протекает через электрод 3, входит в наконечники 5 и оттуда через место спая 12 устремля- ется в проводящую часть 11. После этого ток выходит в наконечник 6 через место спая 13. Из него он перетекает в нижний электрод 4, а дальше к защищаемому объекту.

При этом в проводящей части плавкой вставки выделяется тепло, которое частично отдается окружающей, среде способом конвективного теплообмена, а частично - высокоомнои дер

жавке, которая может накапливать это тепло. Накапливают тепло, как известно, тела с плохой проводимостью: керамика, стекло, стеклопластик, т.е. неметаллы.

Для этого же можно обеспечить тепловую изоляцию между державкой и нaкoнeчникaми применив для их склеивания, например,эпоксидный компаунд. Определенное тепло отводится от вставки и к наконечникам 5 и 6. Однако эта величина может быть незначительной из-за большой длины проводящей части плавкой вставки, заключенной между наконечниками - точка- ми 12 и 13.

Электроды 3 и 4 находятся под воздействием растягивающего усилия пружины патрона. Электроды передают это

усилие через наконечники к половин- gg впадину, причем каждая из указанных кам 9 и 10 высокоомнои державки. Оно стремится сместить их относительно друг друга. При этом выступ 15 начинает пытаться сдвинуться по откосу впадины, расположенной на половинке 55 9. Но витки вставки препятствуют тачастеи закреплена в одном из указанных наконечников, проводящая часть выполнена в виде спирали и навита на Бысокоомную державку так, что указан ные рассеченные части плотно прилегают друг к другу.

j

Q 5

0 5

0

5

0

кому сдвижению, прижимая половинки между собой. Конструкция начинает работать как полиспаст. Путем подбора нужного числа витков возможно создать плавкую вставку практически с проводом любого сечения. Она всегда выдерживает фиксированное усилие установленной пружины.

При протекании сверхтока в первую очередь перегорает середина плавкой вставки вследствии наихудшего от нее теплоотвода. Перегорев проводящая часть I1 расплетается и половинки 9 и 10 освобождаются одна от другой. Электроды предохранителя начинают расходиться в противоположные стороны. В разрыве между ними загорается элек- трическая дуга, которая воздействует на стенки газогенерирующей трубки патрона. В полость 2 из патрона 1 начинает выделяться газ. Создается высокое давление, под действием которого газ ycтpe mяeтcя наружу, охлаждая и деионизируя электрическую дугу, В момент прохождения тока через ноль дуга погасает и защищаемая сеть отключается .

Формула изобретения

Высоковольтный предохранитель, содержащий патрон, выполненный из твер доге изоляционного газогенерирующего материала, подпружиненные электроды и плавкую вставку, состоящздо из высокоомнои державки наконечников и про- водищей части, присоединенных к на- конечникам, отличающийся тем, что, с целью повышения надеж- ности, высокоомная державка выполнена из изоляционного материла в виде цилиндра, рассеченного по продольной оси на две независимые части, одна из указанных частей с внутренней стороны снабжена выступом, имеющим в продольном сечении высокоомнои державки форму равнобедренного треугольника, а другая часть высокоомнои державки имеет соответствующзло

впадину, причем каждая из указанных

частеи закреплена в одном из указанных наконечников, проводящая часть выполнена в виде спирали и навита на Бысокоомную державку так, что указанные рассеченные части плотно прилегают друг к другу.

11

16

Фиг.г

Ju

ю

Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным плавким предохранителям. Целью изобретения является повышение надежности срабатывания. В высоковольтном предохранителе на подпружиненные элек- . троды (ПЭ) 3 и 4 надеты наконечники 5 и 6, в которые впрессованы составные части 7 и 8 высокоомной державки (БД), половинки 9 и 10 которой плотно прижаты друг к другу за счет проводящей части 11 плавкой вставки, которая в виде спирали навита на ВД. На одной из половинок БД с внутренней стороны выполнен выступ 15 в форме равнобедренного треугольника, а другая часть ВД имеет соответствующую впадину. При воздействии силы н, ВД от ПЭ 3 и 4 выступ 15 начинает пытаться сдвинуться по впадине, но витки 1-1 препятствуют такому сдвижению, прижимая половинки 9 и 10 ВД друг к другу. Конструкция начинает работать как полиспаст. Путем подбора нужного числа витков 11 можно создать плавкую вставку, которая будет выдерживать любое усилие от ПЭ при проводе любого сечения. 4 ил. с (О (Л ГчЭ оо г & ю

78

НткЖ

-jffir// .1 /

ч // / // // /

W

П /5

r// .1 /

FI

Редактор Н.Бобкова

Составитель С.Гордон Техред Л. Олейник

Заказ ЗА02/52 . Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. д. 4/5

Ироиг водственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

КорректорТ. Реше тник