Плавкий предохранитель Советский патент 1980 года по МПК H01H85/38 

(54) ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к предохранителям, предназначенным для защиты электрических цепей от токов корот- j кого замыкания, в частности, для защиты высоковольтных цепей переменного и постоянного тока, силовой полупроводниковой аппаратуры и т.д.

Известны предохранители, у которых |Q рост (восстановление) напряжения на дуге гашения, возникающей после плавления плавкого элемента, и отключение защищаемой сети происходит за счет удлинения этой дуги jlj .

Недостатком указанного предохранителя являются большие габариты, обусловленные большими требуемыми размерами дуги гашения и ограниченное быстродействие, определяемое временем рас- 2Q тягивания дуги до этих размеров.

Наиболее близким по технической сущности является плавкий предохранитель, содержащий плавкий элемент и дугогасительную вставку из изоляцион-25 ного материала 2 .

В этом предохранителе силы электромагнитного воздействия токов дуги гашения, образующейся после плавления плавкого элемента, приводят к искривлению дуги, ее удлинению и угасанию, а возмох ность электрического пробоя между элементами искривленной дуги ограничивает степень длинения дуги гашения по сравнению с длиной плавкого элемента. Это обуславливает сравнительно большие размеры предохранителя и уменьшает его быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшения габаритов электрического предохранителя.

Для достижения указанной цели дугогасительная вставка из изоляционного материала выполнена в виде полосы и расположена по винтовой линии вокруг плавкого элемента.

Кроме того, указанный плавкий предохранитель может быть снабжен сменным изоляционньом стержнем, а плавкий элемент навит на этот стержень с шагом, равным шагу винтовой линии дугогасительной вставки.

На чертеже схематически изображен предохранитель, общий вид.

Он содержит прямо.:инейный плавкий элемент 1, проходящий по оси винтовой дугогасительной вставки 2 из электроизоляционного материала, дуги 3 в положении гашения в некоторый момент времени после плавления плавкого элемента. Предохранитель работает следующим образом. Образующаяся после плавления плавкого элемента 1 электрическая дуга гашения отходит от оси дугогасительной вставки 2 в винтовое пространство между витками изоляционной дугогасительной вставки и приобретает вин товую форму. Взаимодействие тока J этой дуги винтовой формы с продольной составляющей собственного магнитного поля приводит (как и в обычном соленоиде) к возникновению электромах- нитной силы ЗхВ, направленной радиально от оси вставки. Движение дуги гашения под действи ем этой силы.в винтовой полости дуго гасительного устройства обуславливает увеличение ее длины и восстановле ние напряжения на предохранителе. ДРУГИМ примером исполнения предлагаемого технического решения является дополнительное введение в встав ку сменного изоляционного стержня, расположенного по ее оси. На этот ст-ержень наматывается по винтовой ли нии, например заподлицо, плавкий .элемент с шагом, равным шагу винтово линии вставки. Положение стержня относительно вставки должно фиксироваться для обеспечения совпадения от носительного расположения плавкого элемента в области между лопастями вставки. Такое решение исключает воз можность электрического пробоя по центральному отверстию винтовой вста ки и тем саМым повышает ее электрическую прочность. в указанном предохранителе длина дуги гашения равна Ig « 2l rLK/a , где L - длина винтовой вставки дугогасительного устройства, Я - шаг винтовой поверхности это .. вставки, .:r(t) - радиус винтовой дуги, увеличивающийся по мере растягива ния дуги, )+ R / iir -I - коэффициент близкий к единице. Скорость удлинени дуги составляет deg 2ftUKV /ft, где Vf, dr/dt - скорость движения столба дуги гашения в радиальном направлении под действием силы Ох В.Отсюда следует, что максимальное напря жение на дуге гашения в предохраните ле с заданными размерами (длиной L и диаметром D винтовой вставки), составляет и, DLKE/Я, а скорость восстановления напряжения составляет dU/dt в 2й;гКУг/Я, где Е - напряженнос электрического поля в столбе дуги га шения, составляющая по оценке для значений тока дуги 3 200-2000 А величину Е : 30 В/см.Наличие винтовой вставки исключат электрический пробой.между виткаи винтовой дуги гашения и позволяет еализовать малые значения шага винтовой дуги. Это обеспечивает компактное размещение дуги гашения в дуго- acитeльнoм устройстве предохранителя, и тем самым уменьшение его габаритов. Действительно, длина винтовой дуги в сО/Я раз превыщает длину вставки L. Соответственно, в данном предохранителе скорость удлинения дуги гашения (и восстановления напряжения) в 21tr/jt раз превышает скорость ее радиального движения, что обеспечивает соответствующее увеличение быстродействия предохранителя (без учета времени плавления плавкого элемента). Дуга гашения при движении в винтовой полости вставки слабо нагружает материал вставки как термически, так и механически. Следует отметить, что материал плавкого элемента не осаждается на винтовых поверхностях вставки, а выносится в радиальном направлении.Поэтому винтовая вставка может изготовляться, например из пластмасс методом литья или штамповки. Для исключения выбро.са газов из винтовой вставки при срабатывании предохранителя можно использовать внешний цилиндрический кожух из электроизоляционного материала, надеваемый на вставку. При этом внутреннюю поверхность Кожуха, на которую выбрасывается материал плавкого элемента, можно защитить сменным покрытием. Формула изобретения 1.Плавкий предохранитель, содержащий плавкий элемент и дугогаситёльную вставку из изоляционного материала, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения габаритов дугогасительная вставка из изоляционного материала выполнена в виде полосы и расположена по винтовой линии вокруг плавкого элемента. 2.Предохранительпо п. 1, о тличающийс-я тем, что он снабжен сменным изоляционным стержнем, а плавкий элемент навит на этот стержень с шагом, равным шагу винтовой линии дугогасительной вставки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Алексеев В. П. Высоковольтные и низковольтные предохранители. М., Изд-во Министерства коммунального: хозяйства, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР № 196982, кл. Н 01 Н 85/38,. 1967.