Плавкий предохранитель Советский патент 1982 года по МПК H01H85/08 H01H37/76 

(54) ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и перегрузок. Известны пла&кие предохранители, в которых, калиброванная плавкая вставка заключена внутрь корпуса из изоляционного материала, например стекла или керамики. Конзссы плавкой вставки электрически соединены с контактами, размешенными на торпах корпуса. При прохождении через плавкую вставку тока, превышающего предельно допустимы уровень, вставка плавится, нарушая тем самым электрическую цепь jl . . Для восстановления работоспособност известных предохранителей необходимо вскрыть корпус, сняв один из торцовых контактов, и заменить плавкую вставку, что требует значительных затрат време Практически известные предохранитеяи являкугся устройствами одножратного ис пользования. Кроме того, применение известных плавких предохранителей в современной точной радиоэлектронной аппаратуре специального назн чения требует наличия весьма сложных систем аварийной сигнализации. Недостатком известных предохранителей является также отсутствие возможности обеспечения гальваяической развязки между силовой и сигнализационной цепями, например, когда питание нагрузки осуществляется от источника постоянного тока, а питание сигнализационной цепи - от источника переменного тока или от автономного источника питания. Особое значение этот недостаток приобретает в современной радиоэлектронной аппаратуре, в которой широко используются полупроводниковые элементы, в частности интегральные микросхемы и мрпсросборки, требующие обеспечения ; стабилизированного питания постоянным током. . Известен также плавкий предохранитель, содержащий полый герметичный корпус, в торцах которого расположены две пары токопроводящих контактов, одна из которых соединена легкоплавким металлом, размещенным в замкнутой кольцевой полости, а другая подключена к сигнализашюнной цепи. При возникновен1га в силовой цепи токов короткого замыкания металл, соединяющий верхнюю пару контактов, плавится и стекает в нижнюю часть полости, где переходит в твердую фазу. При этом верхняя пара контактов размыкается, а нижняя замы- кается. Для повторного использования предохранителя корпус необходимо повер jiyTb на 18О вокруг центрального крепежного элемента 2 . Известный предохранитель позволяет обеспечить гальваническую развязку между силовой и сигнализационной цепями, однако имеет следзгкицие недостатки: низкое быстродействие; недостаточную надежность срабатывания; невозможность обеспечения направленного плавления легкоплавкого металла. Профиль поперечного сечения внутренней полости не обеспечивает равномерного распределения линий протекания тока в расплавляемом металле, вследствие чего теплота в нем распределяется неравномерно, что приводит к ненадежному размыканию деги. Наиболее близким к предпоженнся у по технической сущности является плавк предохранитель, содержащий полый корпус из изоляционного материала, токопроводящие торцовые контакты и. промежуточный контакт, электрически соединенный с одним из торцовых- контактов легкоплавким металлом; частично заполняющим вакуумированную полость корпуса, имеющую nepravieHHoe сечение по линии протекания тока З . Надежность срабатывания известного предохранителя несколько возрастает за счет обеспечения направленности плавления легкоплавкого металла, однако остается весьма низкой при кратковременных перегрузках, так как не обеспечивается лавинный режим плавления. От сутствие лавинного режима плавления приводит к тому, что при кратковременных перегрузках происходит оплавление лищь периферийной части металла, что в свою очередь приводит лшиь к размыканию контактов, а замыкание других контактов не происходит. Цель изобретения - повыщение надеж ности срабатывания предохранителя. Поставленная цель достигается тем, что плавкий предохранитель снабжен дру гим промежуточным контактом, на внут- ренних поверхносгях токоведуишх торцовых контактов выполнены конусообразные выступы, обращенные своими верщинами внутрь вакуумированной полости корпуса, промежуточные контакты размещены на уровне вершин указанных конусообразных выступов и находятся на одинаковых расстояниях от соответствующих им торцовых контактов. На чертеже представлен плавкий предохранитель, продольный разрез. Плавкий предохранитель содержит корпус 1 из изоляционного материала, например керамики, на торцах которого размещены токопроводящие контакты 2 и 3, снабженные конусообразными выступами 4 и 5, обращенными внутрь вакуумированной попости 6 корпуса 1 вершинами. Плавкий предохранитель содержит также промежуточные контакты 7 и 8, равноудаленные от соитветствукяцих им торцовых контактов 2 и 3, выполненные в виде металлических копед и размещенные на уровне вершин сосхтветствующих им конусообразных выступов 4 и 5 торцовых контактов 2 и 3. Вакуумирован- ная полость 6 частично заполнена легкоплавким металлом 9, обеспечивающим электрическое соединение между торцовым и соседним с ним промежуточным контактом, т.е. либо между контактами 2 и 7, либо между контактами 3 и 8. Полость 6 имеет переменное сечение по линии протекания тока благрдаря наличию размещенных в ней конусообразных выступов 4 и 5.Плавкий предоХрашттель работает следующим образом. При протекании повьпиенного тока, например, между размещенными на торце корпуса 1 контактом 2 и промежуточным контактом 7, которые электрически соединены между собой легкоплавким металлом 9, происходит направленное плавление металла 9. Направленность плавления обеспечивается благодаря переменному сечению полости 6 по линии протекания тока за счет наличия в ней конусообразного выступа 4. Поскольку вершина конусообразного выступа 4 расположена на уровне промежуточного контакта 7, то плавление происходит практически одновременно во вс&л объеме, занятом металлом 9, так как обеспечивается практически равномерное токовое попе в легкоплавком металле 9, т.е. оптимальные условия протекания процесса направленного плавления металла, в которых длина линий тока и, следовательно, удельное Л1вдейное сопротивлени металла 9 во всех направлениях между контактами 2 и 7 за счет конусообразного выступа 4 становятся одинаковыми Незначительная неоднородность тепловы деления полностью компенсируется созникновением лавинного режима плавления во всем объеме, занятом металлом 9, вследствие изменения удельного ли«нейного сопротивления с изменением температуры. При переходе легкоплавкого металла 9 из твердой фазы в жидкую резко возрастает его удельное сопротивление. Пр этом ток, протекающий через жидкую часть металла, уменьшается и, соответственно, возрастает ток, протекающий через его твердую часть. Это и приводит к возникновению лавинного режима плавления во ъсем объеме металла 9, т.е. к максимально быстрому и надежно му срабатыванию предохранителя. В момент срабатывания практически весь ме талл находится в зоне плавления за счет наличия конусообразных выступов 4 и 5 на торцовых контактах 2 и 3 в полости 6. Размещение конусообразных выступов 4 и 5 в полости 6 позволяет уменьшить массу легкоплавкого металла 9, что. обеспечивает снижение полной теплоемкости устройства. Это, в свою Очередь, способствует сокращению вре.мени прогрева и плавления металла, т.е увеличению быстродействия предохранителя. В результате плавления металла 9 нарушается электрическое соединение между контактам;и 2 и 7, т.е. цепь питания нагрузки разрывается. Поскольку острие конусообразного уступа 4 расположено по направлению действия гравитационного поля, то обеспечивается свободное каплевидное формообразование жидкого металла на острие Kceiyca, зате быстрый и беспрепятственный образовавшейся капли и падение вниз без соприкосновения с корпусом, что позволяет снизить теплоотдачу от Жидкого металла в окружающую среду. Оторвавшись от острия конуса 4, капля жидкого металла поп вдает на встречно направлен ное острие конуса 5 и, стекая по его поверхности, быстро и надежно заполняе нижнюю часть полости 6, обеспечивая электрическое соединение между торцовы контактом 3 и промежуточным контактом 8, которые могут быть вкгаомёны либо в сигнализационную цепь, либо в цепь питания резервного источника. В зависимости от этого либо срабатывает аварийная сигнализация, либо происходит переход аппаратуры на питание от резервного источника. В тех случаях, когда отсутствует резервный источник питания и нет необходимости в работе сигнализационной цепи, для дальнейшей эксплуатации предохранитель необходимо повернуть на ISO, т.е. торцовым контактом 3 вверх. После поворота на 180 , в случае возникновения повторной аварийной ситуации, работа предохранителя осуществляется аналогично процессу, описанному выше, причем плавление металла 9, соединяющего контакты 3 и 8, также является направленным за счет наличия в полости 6 конусообразного выступа 5, выполненного на внутренней поверхности торцового контакта 3 и создающего переменное сечение полости 6 по л11НИй протекания I Формула изо.бретения I, Плавкий предохранитель, содержащий полый корпус из изоляционного материала, токопроводящие торцовые контакты и промежуточный контакт, электрически соединенный с одним из тррцовых контактов легкоплавким металл ом, частично заполняющим вакуумированную полость корпуса, имеющую переменное сечение до линии протекания тока, отличающийся тем, что, с цепью повышения надежности срабатывания, он снабжен другим промежуточным контактом, на внутренних поверхностях тоХоверущих торцовых контактов вьшолнены конусообразные выступы, обращенные своими вершинами внутрь вакуумированной полости корпуса, промежуточные контакты размещены на уровне вершин указанных конусообразных выступов и находятся на одингжовых рассто5шиях от соответствующих им токопроводящих торцовых контактов Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кузнецов Р. С. Аппараты распределения энергии на напряжение до 1ООО В, M.-i Энергия, 197О, с. 362365. 2.Патент Великобритании NJ 1395971, кл. Н 01 Н 37/76, 1975. 3.Авторское свидетельстао СССР № 351260, кл. Н 01 Н 85/08, 1970.