Плавкий предохранитель Советский патент 1988 года по МПК H01H85/02 

7 теплопроводных элементов 6 в

10

IP

20

ным зазором 12, а теплопроводны менты 6 также отделены от корпу теЛлоизолирующей прослойкой в в воздушного зазора 13.

В плавком предохранителе, из женном на фиг. 4-7, на внешних ральных частях теплопроводных э тов 6 и на внутренних центральн тях боковых стенок 2 выполнены цевые поперечные пазы 9 и 10 пр угольного сечения,а каждая пруж (фиг. 7) выполнена в виде внешн и внутреннего 15 концентрически таллических полуколец, края кот жестко соединены, а в средней ч внутреннего полукольца 15 выпол поперечный разрьш 16. Внешние п кольца 14 пружин 8 размещены в цевом поперечном пазу 10 на вну ней части корпуса 1 предохранит а внутренние полукольца 15 разм в поперечных пазах 9 на внешних

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты от аварий при чрезмерном увеличении тока, конкретно к плавким предохранителям.

Целью изобретения является повышение надежности срабатывания и уменьшение габаритов предохранителя.

На фиг. 1 показан один из вариантов выполнения плавкого предохранителя J на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1J на фиг. 3 - плавкий предохранитель при протекании тока перегрузки, на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - плавкий предохранитель (выемки выполнены в виде кольцевых поперечных пазов, а пружины в виде концентрических полуколец.), на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 5, на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 5J на фиг. 8 - пружина; на фиг. 9 - предохранитель с расположением выемок на фиг. 10 - разрез Д-Д на фиг. 9; на фиг. 11 вариант вьтолнения V-образной пласти- 25 .х теплопроводных элементов 6. ны; на фиг. 12 - V-образная пластина с отгибами.

Плавкий предохранитель (фиг. 1-3) содержит корпус 1, состоящий из боковых стенок 2 и торцовых стенок 3. В торцовых стенках 3 жестко закреплены выводы 4, электрически соединенные с плоским плавким элементом 5, охваченным с двух сторон теплопроводными элементами 6 из неорганического электроизоляционного материала, снабженными выступами 7 в торцовых частях и прижатыми к плавкому элементу 5 пружинами 8, размещенными частично в выемках 9, выполненных на внешних частях теплопроводных элементов 6 и частично в выемках 10, выполненных на внутренней части боковых стенок 2 корпуса 1 предохранителя Между выступами 7 теплопроводных элементов 6 на участках выводов 4, расположенных между торцовы 1И стенками 3 корпуса 1 и местами соединения вьшодов 4 с плав- Kvn- элементом 5, жестко укреплены

30

35

40

45

В плавком предохранителе, из женном на фиг. 8 и 9, на внешни тях выступов 7 теплопроводных э тов 6 выполнены поперечные пазы прямоугольного сечения, а на вн них частях боковых стенок 2 кор 3 выполнены кольцевые поперечны зы 10, расположенные у торцовых нок 3 корпуса 1 напротив пазов .вьшолненных на выступах 7 тепло водных элементов 6. При этом ка пружина 8 (фиг. 7) выполнена в внешнего 14 и внутреннего 15 ко рических металлических полуколе края которых жестко соединены, средней части внутреннего полу ца 15 выполнен поперечный разрьш Внешние полукольца 14 пружин 8 мещены в кольцевых поперечных п 10 на внутренних частях боковых нок 2 корпуса 1, а внутренние п кольца 15 размещены в поперечны зах 9, расположенных на выступа теплопроводных элементов 6. Меж выступами 7 теплопроводных элем 6 на уча стках выводов 4, распол ных между торцовыми стенками 3 са 1 и местами соединения вьшод с плавким элементом 5, жестко у лены V-образные пластины 11, в ненные из материала, облада ощег ратимой памятью формы, например никелида титана из сплава 75Г25Д

V-образные пластины 11, выполненные из материала, обладающего обратимой памятью формы, например из сплава 75Г25Д или из никелида титана.При этом ребра двугранных углов,образованных концами пластин 1 1,лежат в плоскости, проходящей через центральную ось предохранителя и перпендикулярной плос- кости планкого элемента 5. Концы V-об- разных пллстии II отделены от выступов

7 теплопроводных элементов 6 воздуш

ным зазором 12, а теплопроводные элементы 6 также отделены от корпуса 1 теЛлоизолирующей прослойкой в виде воздушного зазора 13.

В плавком предохранителе, изображенном на фиг. 4-7, на внешних центральных частях теплопроводных элементов 6 и на внутренних центральных частях боковых стенок 2 выполнены кольцевые поперечные пазы 9 и 10 прямоугольного сечения,а каждая пружина 8 (фиг. 7) выполнена в виде внешнего 14 и внутреннего 15 концентрических металлических полуколец, края которых жестко соединены, а в средней части внутреннего полукольца 15 выполнен поперечный разрьш 16. Внешние полукольца 14 пружин 8 размещены в кольцевом поперечном пазу 10 на внутренней части корпуса 1 предохранителя, а внутренние полукольца 15 размещены в поперечных пазах 9 на внешних час.х теплопроводных элементов 6.

5 .х теплопроводных элементов 6.

0

5

0

5

0

В плавком предохранителе, изобра - женном на фиг. 8 и 9, на внешних частях выступов 7 теплопроводных элементов 6 выполнены поперечные пазы 9 прямоугольного сечения, а на внутренних частях боковых стенок 2 корпуса 3 выполнены кольцевые поперечные пазы 10, расположенные у торцовых стенок 3 корпуса 1 напротив пазов 9, .вьшолненных на выступах 7 теплопроводных элементов 6. При этом каждая пружина 8 (фиг. 7) выполнена в виде внешнего 14 и внутреннего 15 концентрических металлических полуколец, края которых жестко соединены, а в средней части внутреннего полукольца 15 выполнен поперечный разрьш 16. Внешние полукольца 14 пружин 8 размещены в кольцевых поперечных пазах 10 на внутренних частях боковых стенок 2 корпуса 1, а внутренние полукольца 15 размещены в поперечных па- зах 9, расположенных на выступах 7 теплопроводных элементов 6. Между выступами 7 теплопроводных элементов 6 на уча стках выводов 4, расположенных между торцовыми стенками 3 корпуса 1 и местами соединения вьшодов 4 с плавким элементом 5, жестко укреплены V-образные пластины 11, выполненные из материала, облада ощего об- , ратимой памятью формы, например из никелида титана из сплава 75Г25Д.

10

20

31370680

На фиг. 10 представлена V-образная пластина, центральная часть которой выполнена в виде плоской крепежной площадки 17, На фиг, 11 представлена V-образная пластина имеющая отгибы 18 в сторону выводов 4,

Плавкий предохранитель работает следующим образом.

При протекании через предохранитель номинальногр тока, тепло, выделяющееся в плавком элементе 5, отводится в прилегающие к нему части предохранителя: теплопроводные элементы 6 и выводы 4 с пластинами 11, Часть тепла из теплопроводных элементов 6 рассеивается в воздушном зазоре 13, а часть передается к боковым стенками 2 корпуса 1 через пружины 8, В месте соприкосновения пружин 8 с боковыми стенками 2, температура корпуса 1 имеет наибольшее значение. Однако благодаря тому что большая часть поверхности теплопроводных элементов 6 отделена от внутренней поверхности корпуса 1 теплоизолирующим воздушным зазором 13, температура корпуса 1 при работе предохранителя не достигает высоких значений. Если величина протекающего по плавкому элементу 5 тока не изменяется, то через некоторое время все детали предохранителя разогреваются до установившейся температуры и наступает тепловое равновесие: все тепло , выделившееся в предохранителе, рассеивается в окружающем пространстве. При этом температура любой детали предохранителя не превьш1ает допустимой. В таком режиме предохранитель может работать как угодно долго.

При протекании через предохранитель тока перегрузки, в плавком элементе 5 выделяется дополнительное количество тепла. Если условия теплоотдачи в окружающее пространство не изменились, это тепло не успевает рассеиваться и поэтому оно идет на

гибаться, раздвигают теплопроводные элементы 6, преодолевая при JTOM силу сопротивления пружин 8, расположенных в выемках 9 и 10. После раздвигания теплопронодннх элементо 6 резко ухудшается тг тоотдача от плавкого элемента 5. Тепло, отводив шееся ранее в теплопроводные элемен ты 6, теперь идет на нагрев плавког элемента 5, Если перегрузка бььча кратковременной и величина тока сни зилась до номинальной, то после охлаждения пластин 11 и обратного из- 15 менения их формы, теплопроводные элементы 6 снова плотно прижимаются к плавкому элементу 5 и прежние условия теплоотдачи восстанавливаются в результате чего температура пл.яв- кого элемента 5 постепенно возвраща ется к исходной. Если перегрузка не исчезла, то плавкий элемент 5 быстр разогревается до температуры плавле ния материала, из которого он изго25

товлен, и перегорает, разрывая элек

35

рическую цепь.

При протекании через предохранитель тока короткого замыкания проис ходит быстрый разогрев плавкого эле

30 мента 5 и он перегорает. Выделяющее ся тепло не успевает передаваться к пластинам 11 и теплопроводные элеме ты 6 остаются плотно прижатыми к пл кому элементу 5. При перегорании пл кого элемента 5 возникает электриче кая дуга, которая горит в узкой щел между двумя теплопроводными элементами 6, что способствует ее быстром гашению.

При работе предохранителя, изображенного на фиг. 4-7, раздвигание теплопроводных элементов 6 при опас токе перегрузки происходит следующи образом. Под действием усилия, созд

45 ваемого изменяющими свою форму V-об разными пластинами 11, теплопроводные элементы 6 перемещаются от плав кого элемента 5 в направлениях, пер пендикулярных плоскости плавкого эл

40

повьш1ение температуры деталей предох- 50 мента 5. Теплопроводные элементы 6

ранителя. Когда V-образные пластины 11 разогреваются до температуры изменения формы материала, из которого они изготовлены, их концы V-образно

воздействуют на пружины 8, при этом части внутреннего полукольца 15 каждой пружины 8 изгибаются, приближаясь к внешнему полукольцу 14, а веизгибаются по направлению от выводов55 личина разрыва 16 увеличивается. Час4 к выступам 7 теплопроводных эле-ти внутреннего полукольца 15 действументов 6. При этом концы пластин 11,ют в этом случае как пластины, конпреодолев воздушные зазоры 12, упи-сольно закрепленные в местах соедираются в выступы 7 и, продолжая из-нения с внешним полукольцом 14. Так

гибаться, раздвигают теплопроводные элементы 6, преодолевая при JTOM силу сопротивления пружин 8, расположенных в выемках 9 и 10. После раздвигания теплопронодннх элементов 6 резко ухудшается тг тоотдача от плавкого элемента 5. Тепло, отводившееся ранее в теплопроводные элементы 6, теперь идет на нагрев плавкого элемента 5, Если перегрузка бььча кратковременной и величина тока снизилась до номинальной, то после охлаждения пластин 11 и обратного из- менения их формы, теплопроводные элементы 6 снова плотно прижимаются к плавкому элементу 5 и прежние условия теплоотдачи восстанавливаются, в результате чего температура пл.яв- кого элемента 5 постепенно возвращается к исходной. Если перегрузка не исчезла, то плавкий элемент 5 быстро разогревается до температуры плавления материала, из которого он изго

товлен, и перегорает, разрывая элект5

рическую цепь.

При протекании через предохранитель тока короткого замыкания происходит быстрый разогрев плавкого эле0 мента 5 и он перегорает. Выделяющееся тепло не успевает передаваться к пластинам 11 и теплопроводные элементы 6 остаются плотно прижатыми к плавкому элементу 5. При перегорании плавкого элемента 5 возникает электрическая дуга, которая горит в узкой щели между двумя теплопроводными элементами 6, что способствует ее быстрому гашению.

При работе предохранителя, изображенного на фиг. 4-7, раздвигание теплопроводных элементов 6 при опасном токе перегрузки происходит следующим образом. Под действием усилия, созда5 ваемого изменяющими свою форму V-об- разными пластинами 11, теплопроводные элементы 6 перемещаются от плавкого элемента 5 в направлениях, перпендикулярных плоскости плавкого эле0

воздействуют на пружины 8, при этом части внутреннего полукольца 15 каждой пружины 8 изгибаются, приближаясь к внешнему полукольцу 14, а векак сила сопротивления любой консоль- но закрепленной упругой пластины имеет наименьшее значение на ее свободном конце и наибольшее значение на закрепленном конце, то и величина сопротивления пружины 8 усилию, прикладываемому в радиальном направлении, является наименьшей на свободных концах частей внутреннего полукольца 15 и наибольшей на закрепленных концах. Таким образом, данная конструкция пружин 8 обеспечивает наименьшее сопротивление перемещению теплопроводных элементов 6 в направлениях, перпендикулярных плоскости плавкого элемента 5 и наибольшее сопротивление - перемещению в направлениях, параллельных плоскости плавкого элемента 5. Это позволяет исключить непреднагрузка на корпус 1 оказывается меньшей по сравнению с тем случаем, когда пружины 8 расположены в средней части предохранителя. Уменьшение

5 тепловой нагрузки на корпус позволяет повысить его прочность и долговеч ность, что повьш1ает надежность предо хранителя.

На основании опытных данных, полу

JO ченных при испытании на нагрев V-об- разных пластин с различными начальны ми углами между концами, установлено что достаточный уровень теплоизоляции достигается уже тогда, когда уго

5 между концами пластин равен 170°. По скольку большая величина угла нецеле сообразна с точки зрения технологии изготовления пластин 11, то данная величина угла принята как наибольшее

виденные смещения теплопроводных эле- 20 его значение. Наименьший угол между

нагрузка на корпус 1 оказывается меньшей по сравнению с тем случаем, когда пружины 8 расположены в средней части предохранителя. Уменьшение

тепловой нагрузки на корпус позволяет повысить его прочность и долговечность, что повьш1ает надежность предохранителя.

На основании опытных данных, полученных при испытании на нагрев V-об- разных пластин с различными начальными углами между концами, установлено, что достаточный уровень теплоизоляции достигается уже тогда, когда угол

между концами пластин равен 170°. Поскольку большая величина угла нецелесообразна с точки зрения технологии изготовления пластин 11, то данная величина угла принята как наибольшее

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты от аварий при чрезмерном увеличении тока. Целью изобретения являеа-ся повьшение надежности срабатывания и уменьшение габаритов предохранителя . Плавкий предохранитель содержит корпус 1, в торцовых стенках 3 которого жестко закреплены выводы 4, электрически соединенные с плоским плавким элементом (ПЭ) 5, охваченным с двух сторон теплопроводными элементами (ТЭ) 6, снабженными выступами 7 в торцовых частях и прижатыми к ПЗ 5 пружинами 8, размещенными частично в выемках 9, выполненных на внешних частях ТЭ 6, и частично в выемках 10, выполненных на внутренней части боковых стенок 2 корпуса 1 предохранителя. Между выступами 7 ТЭ 6 на участках вьшодов 4, расположенных между торцовыми стенками 3 и местами соединения выводов 4 с ПЭ 5 жестко укреплены V-образные пластины 11, вьшолненные из материала, обладающего обратимой памятью формы. Через заданное время после начала протекания опасного тока перегрузки V-образные пластины 11 под действием тепла, выделяющегося в ПЭ 5, разогреваются до температуры формоизменения и изгибаются, раздвигая ТЭ 6. В результате резкого ухудшения условий теплоотдачи ПЭ 5 перегорает. Описаны другие варианты выполнения плавкого предохранителя. 4 з.п. ф-лы, 12 ил. (Л 00 о 9) 00

ментов 6 в процессе работы предохранителя и, тем самым, повысить его надежность.

При работе плавкого предохранителя, изображенного на фиг. 8 и 9, теплопередача от плавкого элемента 5 к корпусу 1 происходит следующим образом. Тепло от наиболее нагретой средней части плавкого элемента 5 передается непосредственно к его крайним частям и к прилегающим частям теплопроводных элементов 6. Далее по крайним частям плавкого элемента 5 тепло передается к выводам, .V-образ- ным пластинам и торцовым стенкам 3, а в теплопроводных элементах 6 - от центра к крайним частям. Из теплопроводных элементов 6 тепло передается в пружины 8 и боковые стенки 2 корпуса 1 .

В соответствии с такой картиной распространения тепла, наиболее нагретыми частями теплопроводных элементов 6 являются те их части, которые ближе всего расположены к центру плавкого элемента 5, а наименее нагретыми - те части, которые более всего удалены от центра плавкого элемента 5, т.е. выступы 7. Поэтому в том случае, когда теплопроводные элемен ты 6 связаны с корпусом 1 посредством йружин 8, внешние полукольца 14 которых размещены в кольцевых поперечных пазах 10 на внутренних частях боковых стенок 2 корпуса 1 у его торцовых стенок 3, а внутренние полукольца 15 размещены в поперечных пазах 9, расположенных на выступах 7, тепловая

.-

- - 50

концами пластин 11 в исходном состоянии определяется при выборе геометрических размеров деталей предохранителя. При этом необходимо учесть, что с уменьшением этого угла уменьшается величина возможного полезлого перемещения концов пластин 11 при формоизменении, а также увеличиваются габаритные размеры предохранителя.

30 Учитывая эти факты, а также опыт, полученный при изготовлении экспериментальных образцов предлагаемого предохранителя, установлено, что наименьшая величина угла между концами

35 пластин .11 может составлять 150.Следует отметить, что указанные величины углов во всем диапазоне могут быть легко получены при обработке пластин 11 на оправках, имеющих соответствующие углы.

Наличие плоской крепежной площадки 17 (фиг. 10) предотвращает деформацию изогнутой части V-образных пластин 11 при скреплении с вьшодами 4, улучшает тепловой контакт пластин 11 с вьшодами 4 и облегчает фиксирование в требуемом положении пластин 11 при скреплении их с вьшодами 4. Наличие крепежных площадок позволяет отдалить от места крепления те участки пластин 11, на которых при достижении заданной температуры происходит наибольшее формоизменение, что уменьшает вероятность повреждения этих участков при скреплении пластин 11 и выводов 4.

Выполнение на концах пластин 11 отгибов 18 (фиг. 11) в сторону вы40

45

55

водов Д, уменьшает силу трения указанных концов о выступы 7 теплопроводных элементов 6. Уменьшение силы трения позволяет-уменьшить размеры V-образных пластин 11, так как в общем случае усилие,развиваемое пластиной зависит от ее сечения.

Следует отметить, что в предлагаемом предохранителе за счет сокращения габаритных размеров раздвигаю - щих элементов, можно увеличить толщину выступов 7 теплопроводных элементов 6. Это снижает механические напряжения в выступах 7, следовательно, уменьшается вероятность их облома и повышается надежность предохранителя.

Теплопроводные элементы 6 могут быть изготовлены из любого неорганического материала с хорошей теплопро-20 виде металлических концентрически

водностью, например из материала ГБГ или УФ-46. Для этих же целей можно применять материал, приготовленный на основе песчаного наполнителя бавлением растворимого стекла в ка честве связующего.

Г

Формула изобретения

30

Плавкий предохранитель, содержащий плоский плавкий элемент, соединенный с выводами, закрепленными в торцовых стенках корпуса, два теплопроводных элемента из электроизоляционного материала, каждый из которых 35 занные пружины выполнены в виде ме имеет выступы в его торцовых частях талл11ческих концентрически располо- и выемки на сторонах, обращенных к боковой поверхности корпуса, и раздвигающие элементы, укрепленные между выступами теплопроводных элементов на 40 ный разрыв.

выводах, прш1ем указанные теплопро- 4. Предохранитель по пп. 1 водные элементы охватьшают плоский плавкий элемент и прижаты к нему с помощью пружин, расположенных в выем- ках теплойроводных элементов и в выемках боковой поверхности корпуса,

женных полуколец, края которых жест ко соединены, а в средней части вну реннего полукольца имеется попереч3, о

личающийся тем, что центральные части V-образных пластин вы- :полнены в виде плоской крепежной пло 45 щадки.

кроме того, теплопроводные элементы расположены относительно корпуса с зазором, а раздвигающие элементы - с

зазором о проводных щ и и с я

носи елько выступов геп .- т л ч а К1- це. ть;:. повьпле-- ) Я г и баг н- ,1 ;их злементив -образных пласэлементов, v

там. ч го., с

НИН надежности ч yi- j- f тов, каждый из разд зи вьшолнен в виде двух

тин, жестко соециненньгх свон -1и центральными частями с вывоа/:Ь и, а концы V-образных пластин обращены н сторону выступов теллоггроводн;.1Х элементов, при этом V-образкые г ластины вь - полнены из материала с обратимой памятью формы.

25

30

расположенных полуколец, края котои. ых жестко соединены, а в средней части внутреннего металлического полукольца имеется поперечный разрыв.

35 занные пружины выполнены в виде ме талл11ческих концентрически располо- 40 ный разрыв.

женных полуколец, края которых жестко соединены, а в средней части внутреннего полукольца имеется попереч3, о Т

личающийся тем, что центральные части V-образных пластин вы- :полнены в виде плоской крепежной пло- 45 щадки.

личающийся тем, что на коп-- цах V-образных пластин выполнены отгибы, направленные в сторону выводов.

//

Н «

Фиг. 2

S 2 7 /

..к y/ffA

////////////,

в-в

13

Фиг. 5

Фиг, 8

W

Г4- 5

s75

12

5 3 7 6 Фиг.Ю

13 2

S 1

A-A 1

17

11

Фт. 11

Фиг. 12