Сильноточный предохранитель многократного действия Советский патент 1992 года по МПК H01H37/76 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты сильноточных электроустановок от перегрузок и коротких замыканий.

Известны плавкие предохранители, предназначенные для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение. Принцип действия таких предохранителей основан в основном, на расплавлении плавкой вставки теплом, выделяющимся при протекании токов перегрузки или короткого замыкания. Основными элементами таких предохранителей являются корпус, плавкая вставка,

контактная часть, дугогасительное устройство или дугогасительная среда.

К недостаткам таких предохранителей относится их небольшой номинальный ток /до 1000 А/ и однократность работы, требующая замены предохранителя после его срабатывания.

В таких конструкциях увеличение номинального тока предохранителя только за счет увеличения сечения плавкой вставки или выполнение ее из набора параллельных проволок или медных полос является затруднительным, так как процесс плавления вставки при значительном ее сечении протекает значительно медленнее (при малых сечениях используют так называемый металлургический эффект для снижения со

(Л

ю со со

пературы плавления), чем при малом, а при работе параллельных вставок практически невозможно обеспечить равномерное распределение тока по параллельным цепочкам. Все это приводит либо к увеличению времени срабатывания, либо к нестабильным характеристикам срабатывания предохранителей на большие номинальные токи.

Недостатком является также однократность срабатывания и необходимость заме- ны предохранителя после срабатывания.

Известен также термочувствительный выключатель многократного использования, в котором в качестве термочувствительного плавкого элемента используется электропроводное вещество с отрицательным температурным коэффициентом объемного расширения. При плавлении термочувствительного элемента и уменьшении при этом его объема происходит разрыв электрической цепи. Самовосстановление предохранителя происходит при затвердевании термочувствительного элемента.

К недостаткам термочувствительного выключателя следует отнести малую комму- тационную способность, обусловленную небольшой скоростью расхождения контактов (скорость изменения объема связана со скоростью нарастания температуры), а также то, что гашение дуги происходит между кон- тактными поверхностями, которые должны обеспечивать при восстановлении предохранителя малое контактное сопротивление.

Эти недостатки особенно сильно прояв- ляются при использовании термочувствительного выключателя на значительные (более 1000 А) номинальные токи.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее два неподвижных электрода, подпружиненный гибкий подвижный электрод, соединенный с одним неподвижным электродом болтовым соединением, тепловыделяющий элемент в виде чаши, выводной конец кото- рого закреплен в другом неподвижном электроде с помощью резьбового соединения, а тепловыделяющий элемент контактирует с подвижным электродом через слой помещенного в чаше легкоплавкого припоя и пружинный механизм расцепления, закрепленный на подвижном электроде и на выводном конце тепловыделяющего элемента.

При протекании через устройство тока короткого замыкания в чаше от нагрева расплавляется припой и механизм расцепления вытягивает нижний конец подвижного электрода в сторону от чаши, в результате чего разрывается цепь.

Однако устройство довольно сложно в эксплуатации, так как после срабатывания для приведения его в рабочее положение требуется наличие источника тепла для расплавления застывшего легкоплавкого припоя. Кроме того, из-за наличия достаточно гибкого подвижного электрода устройство не способно коммутировать большие токи, так как увеличение сечения подвижного электрода для увеличения пропускаемого номинального тока приведет к потере электродом гибкости и к невозможности отключения цепи без создания направляющих для подвижного электрода и мощного механизма расцепления. Разрывание цепи в зоне чаши тепловыделяющего элемента с легкоплавким припоем при больших токах будет приводить к износу торца нижнего конца подвижного электрода и к выбросу расплавленного легкоплавкого припоя из чаши из- за воздействия на них электрической дуги. Для увеличения номинального тока коммутируемой цепи в устройстве необходима замена гибкого подвижного электрода на твердометаллический.

Цель изобретения - повышение номинального тока и упрощение эксплуатации.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в замкнутом положении; на фиг.

2- то же, в разомкнутом положении в момент гашения электрической дуги.

Сильноточный предохранитель многократного действия содержит неподвижные электроды 1 и 2, шпильку 3, имеющую с двух концов резьбу 4 и сквозное осевое отверстие 5 с резьбой. Шпилька 3 имеет также облуженную легкоплавким припоем 6 шейку 7. К шейке 7 легкоплавким припоем 6 соосно припаяна втулка 8. Шпилька соединена одним концом болтами 9 и 10 с неподвижным электродом 2 через Г-образную скобу 11. Другим концом шпилька вставлена в отверстия в промежуточном подвижном электроде 12 и неподвижном электроде 1. Шпилька

3изолирована от неподвижного электрода 1 изоляцией 13. На резьбу 4 шпильки 3 навернута зажимная гайка 14. Между припаянной легкоплавким припоем 6 втулкой 8 и зажимной гайкой 14 сжаты неподвижный электрод 1 и промежуточный подвижный электрод 12. К неподвижному электроду 1 и промежуточному подвижному электроду 12 присоединены дугогасительные контакты

15,находящиеся в дугогасительных камерах

16.Промежуточный неподвижный электрод 12 подпружинен пружиной 17 относительно неподвижного электрода 2, последний имеет изоляционную площадку 18с упором 19. С изоляционной площадкой 18 неподвижного электрода 2 соприкасается изоляционная

площадка 20 промежуточного подвижного электрода 12. Стрелками показано направление протекания тока.

Сильноточный предохранитель многократного действия работает следующим образом.

В рабочем положении ток протекает от неподвижного электрода 1 через промежуточный подвижный электрод 12 и припаянную легкоплавким припоем 6 к шпильке 3 втулку 8 по шпильке 3, далее по Г-образной скобе 11 к неподвижному электроду 2. При этом сильноточный предохранитель многократного действия содержит только стабильные ниэкоомные болтовые соединения.

При протекании по устройству токов перегрузки или короткого замыкания температура шлильки 3 повышается, легкоплавкий припой 6 расплавляется. Пружина 17 оттягивает промежуточный подвижный электрод 12 вместе с втулкой 8 в направлении Г-образной скобы 11. При этом изоляционная площадка 20 промежуточного подвижного электрода 12 скользит по изоляционной площадке 18 неподвижного электрода 2 до упора 19, переводя втулку 8 в новое положение относительно облужен- ной шейки 7. Ток при этом протекает через размыкающиеся с запаздыванием дугогаси- тельные контакты 15. Образующиеся при этом электрические дуги растягиваются за счет электродинамических сил в петле тока и гасятся в дугогасительных камерах 16. Цепь разорвана, Легкоплавкий сплав 6, остывая, закрепляет втулку 8 в новом положении. Для возвращения сильноточного предохранителя многократного действия в исходное положение следует отвернуть зажимную гайку 14, болты 9 и 10, переставить шпильку 3 так, чтобы втулка 8 оказалась снова в прежнем положении. Затем следует навернуть зажимную гайку 14, вновь зажав между гайкой 14 и припаянной втулкой 8 неподвижный электрод 1 и промежуточный подвижный электрод 12. Затем следует соединить шпильку 3 с неподвижным электродом 2 Г-образной скобой 11, завернув сначала болт 9 в отверстие 5, а затем затянув болт 10. Цепь замкнута, устройство готово к работе.

Тепловыделяющий элемент в виде шпильки, имеющей облуженную легкоплавким припоем шейку и жесткие болтовые соединения с двух концов с другими токоведущими элементами конструкции, с одной стороны, выполняет роль тепловыделяющего проводника с сечением, достаточным для пропускания значительных номинальных токов. С другой стороны, конструкция тепловыделяющего элемента в виде шпильки с соосно припаянной к ее облу- женной легкоплавким припоем шейке втулкой позволяет упростить эксплуатацию предохранителя при переводе последнего в

рабочее положение после срабатывания без применения дополнительного источника тепла, сохраняя в то же время многократность срабатывания предохранителя.

Выполнение подпружиненного подвиж0 ного электрода твердометаллическим также позволяет увеличить номинальный ток предохранителя.

В предлагаемом предохранителе зона разрываемого контакта перенесена и

5 выполнена между твердометаллическим подвижным электродом и другим неподвижным электродом, контакт обеспечивается болтовым соединением болтовая пара - шпилька с припаянной втулкой и зажимная

0 гайка. Более того, контактные площадки электродов воздействию электрической дуги при этом не подвергаются, так как электрическая дуга горит между введенными дугогасительными контактами. Кроме того,

5 площадь контакта неподвижного электрода с подвижным конструктивно может быть выполнена необходимых размеров в соответствии с номинальным током защищаемой цепи.

0 Предложенная конструкция сильноточного предохранителя многократного действия позволяет создавать устройства для сильноточных электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий, в кото5 рых обеспечивается пропускание значительных номинальных токов при минимальном значении общего сопротивления; простота эксплуатации, заключающаяся в незначительном числе простых

0 операций для приведения предохранителя в рабочее положение после срабатывания и в отсутствии при этом дополнительного источника тепла; эффективное решение возникающейпри срабатывании

5 предохранителя электрической дуги за счет растяжения ее электродинамическими силами в дугогасительных камерах; защита контактирующих поверхностей от разрушающего воздействия электрической дуги и

0 возможность многократного использования.

Формула изобретения Сильноточный предохранитель многократного действия, содержащий два непод5 вижных и подпружиненный подвижный электроды, тепловыделяющий элемент, жестко соединенный с одним из неподвижных электродов болтовым соединением, легкоплавкий припой и механизм расцепления, отличающийся тем, что, с целью

повышения номинального тока и упрощения эксплуатации, он снабжен зажимной гайкой и дугогасительными контактами, тепловыделяющий элемент выполнен в виде шпильки с облуженной легкоплавким припоем шейкой и втулки, установленной соосно с шейкой с помощью указанного легкоплавкого

п гтпппижиненный подвижный электрод выполнен твердометаллическим и с динен со вторым неподвижным электрод с помощью шпильки, втулки и зажимн гайки, при этом шпилька и второй неп вижный электрод изолированы друг от д га а дугогасительные контакты подключе параллельно второму неподвижному и п

.....s. ПЯМ

шейкойспомощьюуказанноголегкоплавкого - але родам припоя, подпружиненный подвижный электмру

род выполнен твердометаллическим и соединен со вторым неподвижным электродом с помощью шпильки, втулки и зажимной гайки, при этом шпилька и второй неподвижный электрод изолированы друг от друга а дугогасительные контакты подключены параллельно второму неподвижному и под.....s. ПЯМ .

- але родам мру

Использование: в устройствах защиты сильноточных электроустановок от перегрузок и коротких замыканий. Существо изобретения: предохранитель, содержащий два неподвижных /НЭ/ 1, 2 и подпружиненный подвижный /ППЭ/ 12 электроды, тепловыделяющий элемент /ТВЭ/, легкоплавкий припой /ЛПП/ 6 и механизм расцепления, для повышения номинального тока и упрощения эксплуатации снабжен зажимной гайкой 14 и дугогасительными контактами 15, при этом ТВЭ выполнен в виде шпильки 3 с облуженной ЛПП 6 шейкой 7 и втулки 8, установленной соосно с шейкой 7 с помощью ЛПП 6, ППЭ 12 выполнен твер- дометаллическим и соединен С НЭ 2 с помощью шпильки 3, втулки 8 и зажимной гайки 14, а дугогасительные контакты 15 подключены параллельно НЭ 2 и ППЭ 12. 2 ил. (Л С

73

Vt

4

15 -1

Фиг. I