УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЦЕПЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО Советский патент 1974 года по МПК H01H85/04 

1

Известны устройства защиты цепей электрического тока, содержащие корпус, токоограничиваюидий элемент, находящийся в тепловом контакте с наполнителем.

Однако В таком устройстве развиваются высокие давления, что приводит к разрыву корпуса, а .малая скорость испарения токоограничивающего элемента отраиичивает быстродействие устройства.

Предлагаемое устройство отличается от извесшых тем, что токоограничивающнн элег ;ент вьиюлнен из нестехиометрического низщего окисла металла, а наполнитель - из материала, выделяющего окислитель при нагревании.

На чертеже показан один из вариантов предлагаемого устройства.

Устройство состоит из изоляционного корпуса , В котором помещеп защитный токоограничивающий элемент 2, выполненный из термически восстановленны.х окислов металлов, с подсоединенными к нему электродами 3 из металла высокой электропроводности для пключення устройства в сеть.

Известно, что окискы многих металлов могут быть восстановлены (в вакууме или ;в тазо1вой восстановительной ат1мосфере) ,в нределах границ гомогенности или до низщих окислов. Восстаиойление в этом случае идет из-за нотер:и кислорода.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Токи перегрузки вызовут разогревание токоограннчивающей вставки из восстановлепного олнсла. Разогревание вс1авки приведс т к окислению ее кислородом воздуха. Агомы кислорода, дифундируя в объем окисла, будут занимать вакансии и ионизироваться, захватыва;; электроны из зоны проводимости

окисла, т. е. реакция будет идти в обратном направлении. При этом проводимость восстаГ1окле 1ного окисла будет уменьщаться соответственно числу атомов кислорода, за.пявщнх накаитные места в окисле. Снижение проводиMccjH токоограннчивающей вставки дает огра ;ичение тока в защищаемой электрической цепи.

Скорость изменения сопротивления и соответственно динамические характеристики нространства определяются скоростью реакции окисления материала токоограничивающей вставки, которая, как известно, зависит от юмпературы (экспонепциально), давлеиня окисляющего агента (линейно) и скорости

диффузия его в объеме окисла, зависящей в СВОЮ очередь от давления и температуры. Поэтому ди1на.м.ику токоограничивающего устройства моЖИО задава1ь соо;-ве;ственно да;влениеМ кислорода или созданием развитой, например, пористой или плспочпоГ: поверхности

токоограничивающей вста1В«и. Давление кислорода в процессе разогревания может регулироваться путем по,мещения в одном объеме с токоограничивающей встав-кой солей силитры, интенсивно выделяющих при нагревании кислород. Изменять давление прИ этом достаточно в Пределах 1-2 атм. В зоне толков короткого замыкания произойдет растрескивание ил1Н расплавление материала токоограничивающей вставки. Возни1кновение дум при1ведет к ионарению материала вставки и соответственно к разрыву электрической цепи.

Поскольку в зоне горения дуги и на ее электродах будут интенсивно окисляться продукты горения (восстановленный окисел) с соответствующим возрастанием их сопротивления, существенно уменьшится время горения дуги.

Токоогра-ничиеающая вставка может быть выполнена из окислов компактного или пористого проводника прессованием с последующим термическим восстановлением его в вакууме или газообразной восстановительной атмосфере (напримерНаСО). Она может быть получена также и в .виде пленки на изоляционной подложке путем химического осаждекия или вакуумпого напыления с последующим восстановлением. Как известно, скорость диффузии в пористых и пленочных структурах существенно возрастает, что соответственно увеличивает быстродействие устройства.

Материалом вставки могут быть нестехиометрические окислы (способные (восстанавливаться) как тугоплавких металлов, например Nb2O5, TiOa, WOs, VoOg, так и легкоплавких,

например SnOa, CuO, ZnO.

Примером реализации пленочной токоограничивающей вставки может служить использование восстановленной двуокиси олова. SnOo наносится путем термического разложения

SnCU на горячей керамической лодложке в восстановительной атмосфере СО. При этом на нодложке образуется проводящая пленка нестехио1метр,ической SnOs-х. Сопротивление этой пленки мо-жно задавать геометрическими

раз;мерами,.примесями и степенью восстановления. Токоподводы к нленке осуществляются гальваническим осал дением серебра на торцы вставки.

Предмет изобретения

Устройство защиты цепей электрического тока, содерл ащее корпус, токоограничивающий элемент, находящийся в тепловом контактес наполнителем, отличающееся тем, что, с целью повыщеиия быстродействия, токоограничивающий элемент выполнен из нестехиометрического низшего окисла металла, а наполнитель - из материала, выделяюнд;его

окислитель при нагревании.