Плавкий элемент предохранителя Советский патент 1977 года по МПК H01H85/08 

(псрегоранил) шги по края; ей мере только после ллнтелыюго проте1;аш1я тока.

KpONSs того, легкогиавкие проводники для лреfloxpaiUfTCJiefi изг авлинаются из серебра, так как из всех xopouio проводящих ток металлов серебро обладает самой низкой те тературой плавления и теплотой испарения. Однако этот металл дорогой и его необходимо заменить более дешевой медью.

У инерционно-быстродействующих предохраничелей ведичти интеграла Джоуля настолько велика, что разрьшкая мощность (при коротком замы каияи) прерывателей позволяет осуществлять согласование только с помощью предохрлнителеГ, величина номинального тока для которых намного меньше, чем величина допускаемого в сети номинального тока. Следовательно, нужно или vвeли шть емкость ceiii, на что необходимы в масштабе страны болыш1е фщсансовые расходы ,шт же нужно разработать такой плавкий предохранитель, интеграл Джоуля которого намного ниже, чем у имеющегося промыщлешюго плавкого предохранителя.

Для уменьшения времени срабатьшания в предложенном элементе предохранителя по крайней мере один ш участков уменьшешюго поперечного сечения иг/нтирован металлическим элементом, а соед1шеиие сплошной металлической полосы и указашюго элемета выпол}1ено так, что их размыкание осуществляется теплом, создаваемым током предварительно заданной величины, протекающим в легкоплавком прозодилке.

Металлический элемет может иметь изогнутый jAiacTOK, размещенный над сплошной метал;шческой полосой ь соединенный с ней при помощи пайки так, что образует камеру, внутре1шяя часть которой заполнена веществом с точкой кипения ниже точки плавления припоя.

1Самера может содержать другое вещество, точка плавления которого Ю1же указанной точки кипе 1ия, а точка кипения Н11же точки плавления припоя. Кроме того, в плавком элементе предохранителя - шсток у леньшеиного nonepeimoro сечения, щ}1 тированный металлическим элементом, может быть размещен у края сплошной металлической полосы.

На фиг. 1 изображен плавкий злемент предохранителя; на фиг. 2 - металлический шунт; на фиг. 3соединение 1щу1п-а и плавкого элемента;-на фиг. 4 кривые ; защитной харйстеристики для данного плавкого злемеша; на фиг. 5 - кривые защитной характеристики устройства, в котором камера содержит два колтонента; на фиг. 6 - кривые интеграла Джоуля в зависимости от тока короткого замыкания.

Плавкий злемент содержит легкоплавкий водт1к 1, вьтолненный в виде сплощной металлической полосы с участками а.б,в уменьшенного поперечного сечения.

Размеры участков а,б определяют тоП)ую величину номинального тока, а попере1шое сечение участка в должно быгь меньше поперешого сечения y iacTKOB а,б, и на этом участке кратковременно осутнествляется расплавление (перегорание) также при токах ниже номинальной величины.

Участок в пхунтируется металлическим элементом - щушом 2 (см. фиг. 2).

Шунт 2 состоит из хороню проводящего ток металла и в широкой части снабжен расширением (колпаком) 3, например в прессе глубокого давления. Or края колпака шунт деформирован соответственно дуге 4, а за другой следует прямой участок г.

На фиг. 3 показано соединение шунта 2 с легкоплавким проводником 1. Дуга 4 шунга перекрьшает участок в и на краях д колпака 3 и на

прямом участке г шунта 2 припаяна к iierKonnaaкому проводнику 1. Применяется паяльный материал с соответствующей точкой Ш1авле1шя. Размеры края в шунте 2 и прямого участка г выбраны так, что с учетом свойств диффузии паяльного материала переходное сопротивление запаяш1ых поверхностей значительно ниже, чем сопротивление дуги 4 шуша 2.

Прежде чем шунт 2 будет присоединен к легкоплавкому проводнику 1, в колпаке 3 размещается

находящееся в жидком или твердом состоянии вещество, например йод или цинк + сера (это вещество в дальнейшем ,ет назьшаться стартером). В качестве стартера 5 применяется такое вещество, которое при предварительно заданной

температуре (в пределах очень узкого диапазона температур) превращается из твердого или Ж1щкого состояния в парообразное илк газообразное. Вследствие возникающего знаштельного объемного расширения вещества в колпаке 3 образуется больг

шое давление. Используемый для соединения легкоплавкого проводника 1 и шунта 2 паяльный материал необходимо выбирать так, чтобы его точка плавления бьша выше, чем температура, ПРИ которой стартер испаряется или прш имает газообразное состояние. С учетом прочностных свойств поверхности краев колпака 3 и паяльного материала можно обеспечить такое состояние, чтобы при резком изменении давления, вызьшаемого стартером, ни легкоплавкий проводник, ни шунт не

испыть1вали деформаций, а вместо этого происходило бы отделение щунта от легкоплавкого проводника. Размеры щунта 2, в частности дуги 4, определяются требованием, состоящим Б том, чтобы вплоть до 1,2-1,3-кратной величины номинального

тока температура вокруг стартера была ниже температуры, при которой происходит измене1ше состояния стартера. В зависимости от разности между рабочей температурой при номинальном токе и температурой, при которой изменяется агрегатное

состояние стартера, можно в широком диапазоне изменять соотношение (частное) наименьшего тока плавления и номинального тока.

На фиг. 4 даны кривые защитной характеристики плавкого злемента предохранителя, .де кривая

е - защитная характеристика участка в, кривая

5

ж зшцитиая характеристика участков a,fi. Криняя ж соотпетстпует.например,,характеристике обыП{ых рассчитаншлх па номинальный ток 1 быстродействующих предохранителей. Кривая з оказьтает общее время, которое требуется (в зависимости от нагрузотого тока) /шя осушествления изменения агрегатного гастояния стартера и последующего отделения шунта. Продолжительность расплавления (перегорания) шш 2-крат1ЮЙ вели11ины номи 1ального тока у обьгч} ых быстродействующих предохранителей составляет около 100 с. При такой токовой нагрузке продолжительность приведения в действие стартера составляет менее 1 с, и этотпромежуток времени лишь неэнаадтельно увеличивается временем расплавления согласно кривой а, в течение которого участок в после отделения шунта 2 расплавляется. Следовательно, полу :анш|ееся времярасплавле1дая (перегора1шя) сокращается на две размерности (по сравнению с обычным).

Получающаяся защитная характеристика (т.е. кривая, время-ток) комбинированного с шунтом легкоплавкого проводника 1 (см. фиг. 4) приближается к защитной характеристике ж участков а,б, пока не будет достигнута критическая токовая нагрузка Ij. Затем кривая и совпадает с кривой ж, так как продолжительность расплавления на участках а,б меньше необходимого для стартера в реме ни.

Может возникнуть необходамость шунтировать два или более участков уменьшенного поперечного сечения. На фиг. 5 ; оказаны кривые защитной характеристики легкоплавкого проводника, у которого камера состоит из двух компонентов. Первый компонент при нормальных рабочих токах и, следовательно, рабочей температуре легкоплавкого проводника находится в твердом состоянии. Разность между точкой плавления этого компонента и нормальной рабочей температурой, а также количество этого компонента выбирается так, что для нагрева и для полного расплавления этого компонента требуется такое количество тепла, которое накапливается при К-кратной (К 1,2,3...) величине номинального тока 1 после заданного времени замедления.

Если температура этого компонента достигнет точки расплавления, то она не изменяется, до тех пор, пока не расплавится все количество этого компонента. В этом температурном (или токовом) диапазоне показанная кривой к (см. фиг. 5) характеристика расплавления носит инердио1шый характер.

Второй компонент двухком1тошнтнаго стартера выбирается так, чтобы точка кипения или точка теплового инициирования была бы выше точки плавления первого компонента, однако теплота испарения оставалась бы возможно наименьшей. После того как первьп компонент расплавится, снова повышается температура стартера. Если она достигнет точки кипения или точки теплового инищшрования второго компонента, то этот компонент

oi.tcipo Hciiapnercir или посплпменяется, и iriyin отделяется от лсг-коилавкого проподника.

В .пом телтсрпту люм (и.пи токовом) дпанаху не характеристика плавлеття .хратггсля согласно кривой л (см. фиг. 5) имеет бысТ|Юдеиствугоший характер. Эта кривая представляет тбой защитнлю характеристику легкоплапкого проводника без ПА-нта.

Показанная кривой к защитная характфистка идеально триближается к защитной характеристике прерывателей, поэтолту эти предохранители можно оптимально подогнать к прерывателям.

На фиг. 6 показаны кривые интеграла Джоуля в зависимости от тока короткого замыкания для автоматического выключателя (с предохранителями) для заздкты распределительных сетей с разрывной мощностью 1500 А (кривая м), для обычного инерционно-быстродействующего предохранителя с номинальной величиной 50 А (кривая и), для

легкоплавкого проводника на 50 А, снабженного двухкомпонентным стартером (кривая о), и для легкоплавкого провод}шка на 160 А (кривая п), который также снабжен двухкомпонентным стартером. Нагрузка сети может составлять многократкую величину обычной нагрузки, если с автоматическим выключателем для защиты распределительHbLX сетей скоордщшрован предохранитель, оснащенный легкоплавким проводником с двухкомпонентным стартером.

Формула изобретения

1.Плав1сий эжмент предохранителя, содержа щш легкоплавкий провошшк, выполненный в виде сплоцщой металлической полосы с участками;уменьщенного поперечного сече1шя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени срабатьшания, по крайней мере один из участков уменьшенного поперечного сечения шунтирован металлическим элементом, а соединение сплошной мётал.гшческой полосы и указанного элемента; вьшолнено так, что их размыка1ше осуществляется теплом, создаваемым током предварительно заданной величины,

цротекаюшд1м в легкоплавком проводнике.

2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что металлический элемент имеет изогнутый участок, размешенный над сплошной металлической

полосой и соединенньш с ней при помощи пайки так, что образует камеру, внутренняя часть которой заполнена веществом с точкой кипения ниже точки плавлешш припоя.

3. Элемент по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем,

что камера содержж другое вещество, точка плавления котортго 1шже указанной точки кипе1шя, а точка кипения точки плавления припоя.

4. Элемент по пп. 1-3, отличающийся

тем, что асток уменьшенного попере-шого сече