Плавкий элемент предохранителя

(33) ВНР осударственный комитетСовета Министров СССРоо делам изобретенийн открытий(45) Дата опубликования описания 05,08,7 2) Авторы изобретения Иностранцы Карпат, Яно (ВНР) ибор Мелиш и Золтан Семерей Иностранное предприятие"Вилламош Зерендеэеш еш Кесюлек Мювек"(ВНР) аявител ЛЕМЕНТ ПРЕД зщиты полуйров арактеристику б ля выполнять т ов желательно за.ействующего пребы продолжитель. ания) при 2.кратйойа бы по меньшей , чем, например, у й, и необходимократной величине ыть расплавления одник ыстрод ак, что тнухрани плавления пе ость р е личин мере на номинального тока былдве размерности меньше енных предохранителе ь условие: при 1,2 - 1,3- ного тока не должно б мышл обеспномин Изобретение относится к плевком элементам предохранителей, используемыхв электрических схемах.У известных предохранителей легкоплавким проводником является проволока или металличес,кая полосз, а номинальный ток и требуемую характеристику плавления получают эа счет создания в метзллической полосе участков с уменьшенным поперечным сечением 111.Инерционная (с вйдержкой врементг) быстро действующая характеристика плзвления достигается тем, что один участок полосы покрывается металлом или металлическим сплзвом с низкой точкой плавления, который при максимальном то. ке (сверхтоке) расплавляется и в расплзвленном состоянии диффундирует в метзллическую полосу, повышая ее сопротивление, что 1 вызывает локальньй нагрев и зависимое от времени расплавление.Недостаток этого метода состоит в том, что при многократной . перегрузке изменяется характеристика расплзвления, вследствие постепенной диффузии, следовательно свойства легкоплавкого проводника. ухудшаются во. время экллуатации.,Это приф. .иводит к тому что Йэменяетсй сопротивление идругие параметры легкоплавкого проводника, которыи после определенного промежутка времени уже расплавляется при номинальной нагрузке.Наиболее близким к предложенному изобретению является нлавкий элемент предохранителя, содержащий легкоплзвкий проводник, выполнен.ный в виде сплошной металлической полосы с участками уменьшенного поперечного сечения (21,Однако предохранители с подобным плзвкимэлементом имеют ряд недостатков, а именно: эти предохранители можно рассматривать в качестве быстродействующих лишь тогда, когда нагрузоч.ный ток достигает 4 - 7-кратнойвеличины номинального тока; если нагрузочный ток составляет лишь 2. кратную величину номинального тока, тогда бпродолжительность расплавления увеличивается,(церегорацил) или по крайней мере только после шгцтельцого протекания тока.Кроме ого, легкоплавкие проводники лля пре дохраштелей изготавливаются из серебра, так как из всех хорслно проводящих ток металлов серебро обладает самой низкой температурой плавления и 1 еппотой испарения, Однако этот металл дорогой и его необходимо замецить более дешевой медью.У ицерциоцно быстродействующих предохрани.толей величина интеграла Джоуля настолько вели. , 10 ка, что разрывная мощность (при коротком замы капни) прерывателей позволяет осуществлять согласование только с помощью предохранителей, величина номинального тока для которых намного л.ецьше., чем величина допускаемого в сети номи нального тока, Следовательно, нужно или увеличить емкость сети, ца что необходимы в масштабе страны большие финансовые расходьг,или же нужно разработать такой плавкий предохранитель, интег.рал Джоуля которого намного ниже, чем у имеюще гося промышлешого плавкого предохранителя.Для уменьшения времени срабатывания в предложенном элементе предохранителя по крайней мере один цз участков уменьшенного поперечного сечения цгуцтцрован металлическим элементом, а рб соединение сплошной металлической полосы и ука.занного элемента выполнено так, что их размыкание осуществляется теплом, создаваемым током предварительно заданной величины, протекающим в легкоплавком проводнике, 30Металлический элемент может иметь иэогцутьгй участок, размещенный над сплошной металлической полосой,:. соединенный с ней при помощи пайки так, что образует камеру, внутренняя часть которой заполнена веществом с точкой кипения ниже точки плавления припоя.Камера может содержать другое вещество, точка цлавлецпя которого ниже указанной точки кипения, а точка кипения ниже точки плавления припоя,Кроме того, в плавкол 1 элементе предохранителя участок умецыленного поперечного сечения, шуцтированный металлическим элементом, может быть размещен у края сплошной металлической полосы.На фиг. 1 изображен плавкий элемент предохранителя; на фиг, 2 - металлический шунт; на фиг. 3 - соединение шунта и плавкого элемента; на фиг,4 - кривые защитной характеристикидля данного плавкого элемегга; ца фиг. 5 - кривые защитной "арактеристики устройства, в котором камера со- ч 0 держит два компонента; на фиг. б - кривые интег.рала Джоуля в зависимости от тока короткого замыкания.Плавкий элемент содержит легкоплавкийводник 1, выполненный в виде сплошной металли. 55 ческсй полосы с участками "а","б","в" уменьшенпого поперечного сечения.Размеры участков "а","бопределяют точнуювеличину номинального тока, а поперечное сечение участка "ц" должно быть меньше поперечного сече. 60 ния участков "а", б", и на этом участке кратковрс. меццо осуществляет ся расплавление (перегорацие) также цри токах ниже номинальной величины.Участокв шуцтируется металлическим элементом - шуцтом 2 (см. фиг. 2) .Шунт 2 состоит из хорошо проводящего ток металла и в широкой части снабжен расширением (колпаком) 3, например в прессе глубокого дав. ления, От края колпака шунт деформирован соот. ветственно дуге 4, а за другой следует прямой участок "г".На фиг. 3 показано соединение шунта 2 с легкоплавким проводником 1. Дуга 4 шунта перекрывает участок "в" и на краях "д" колпака 3 и на прямом участке "г" шунта 2 припаяна к легкоплавкому проводнику 1. Применяется паяльный материал с соответствующей точкой плавления. Размеры края в шунте 2 и прямого участка "г" выбраны так, что с учетом свойств диффузии паяльного матерна. ла переходное сопротивление запаянных поверхностей значительно ниже, чем сопротивление дуги 4 шунта 2.Прежде чем шунт 2 будет присоединен к легко. плавкому проводнику 1, в колпаке 3 размещается находящееся в жидком или твердом состоянии вещество, например йод или цинк + сера (это вещество в дальнейшем ет называться старте. ром). В качестве стартера 5 применяется такое вещество, которое при предварительно заданной температуре (в пределах очень узкого диапазона температур) превращается из твердого или жидко. го состояния в парообразное или газообразное, Вследствие возникающего значительного обьемного расширения вещества в колпаке 3 образуется большое давление. Используемый для соединения легкоплавкого проводника 1 и шунта 2 паяльный материал необходимо выбирать так, чтобы его точка плавления была выше, чем температура, пои которой стартер испаряется или прю,имает газообразное состояние. С учетом прочностных свойств поверхности краев колпака 3 и паяльного материала можно обеспечить такое состояние, чтобы при резком изменении давления, вызываемого стартером, ни легкоплавкий проводник, ни шунт не испытывали деформаций, а вместо этого происходило бы отделение шунта от легкоплавкого проводника. Размеры шунта 2, в частности дуги 4, опреде.ляются требованием, состоящим ь том, чтобы вплоть до 1,2 - 1,3- кратной величины номинального тока температура вокруг стартера была ниже температуры, при которой происходит изменение 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.Еа фиг, 4 даны кривые защитной характеристи.ки плавкого элемента предохранителя, де кривая "е" - защитная характеристика участка "в", кривая"ж" зашитцая харак серцстцка участков "а","сс".Кривая ж соответствует,ссссссример,характеристи.ке обьцпсьсх расчитассных ца номинальный ток цбыстродействусосцих предохранителей. Кривая "з""оказьсвает общее время, которое требуется (взависимости от цагружз 1 псого тока) лля осуществления изменения агрегатного состояния стартера цпоследуюшего отделения шуцт а, П родо ттжитель.ность расплавления (перегорания) для 2- кратнойвеличины номинального тока у обычных быстродействующих предохранителей составляет около 100 с. При такой токовой нагрузке продолжительность приведения в действие стартера составляетменее 1 с, и этот промежуток времени лишь цезцачцтельно увеличивается временем расплавления согласно кривой "е, в течение которого участок "в"после отделения шунта 2 расплавляется. Следова.тельно, полу:ающееся время расплавления (перегорания) сокращается на две размерности (по сравне.нию с обычным).Получающаяся защитная характеристика (т.е.кривая,. время-ток) комбинированного с шунтомлегкоплавкого проводника 1 (см. фиг, 4) приближается к зашитной характеристике "ж" участков"а,"б, пока не будет достигнута критическаятоковая нагрузка. Затем кривая "и" совпадаетс кривой "ж", так как продолжительность расплав.пения на участках "а","б" меньше необходимогодля стартера времени.Может возникнуть необходимость шунтировать два или более участков уменьшенного поперечного сечения. На фиг. 5: оказаны кривые защитнойхарактеристики легкоплавкого проводника, у которсго камера состоит из двух компонентов. Пер.вый компоненг при нормальных рабочих токах и,следовательно, рабочей температуре легкоплавкогопроводника находится в твердом состоянии. Разность между точкой плавления этого компонента инормальной рабочей температурой, а также количество этого компонента выбирается так, что длянагрева и для полного расплавления этого компонента требуется такое количество тепла, котороенакапливается при К-кратной (К = 1,2,3.) величине номинального тока 1 после задайного временизамедления,Если температура этого компонента достигнетточки расплавления, то она не изменяется.до техпор, пока не расплавится все количество этого компо.нента. В этом температурном (или токовом) диапазоне показанная кривой "к" (см. фиг. 5) характеристика расплавления носит инерционный характер.Второй компонент двухкомпонентн.сго стартеравыбирается так, чтобы точка кипения или точкатеплового инициирования была бы выше точкиплавления первого компонента, однако теплота ис.парения оставалась бы возможно наименьшей. Пос.ле того как первьпс компонент расплавится, сноваповышается температура стартера. Если она достигнет точки кипения или точки теплового инициирования второго компонента, то этот компонент сццстро цсцарссггсс ц.сц вопцамсцяется, и гцугц отцс.уястя От усе гкосс/слвксц о И 1 совочсссска.В этом темсссратурссом (цлц гоковом) диана со.не характеристика плавлесгия предохранителя сос.й ласцо кривой "л" (м. фцг. 5) имеет бьсстссодес 1 ст.вуюший характер. Этз кривая средставляет собой зашцтцую характеристику легкоплавкого ссровол.ника без шуцта.Показанная кривой "к защитная характерис 1 с) пска идсальссо прцблцжается к зашнтной характеристике прерывателей, поэтому эти предохранителиможно оптимально подогнать к прерывателям.На фиг. 6 показаны кривые интеграла Джоуля взависимости от тока короткого замыкания для авто.15 матического выключателя (с предохранителями)для защиты распределительных сетей с раэрывноимощностью 1500 А (крцвая "м"), для обычногоинерционно-быстродействующего предохранителя сноминальной величиной 50 А (кривая "н"), дляЮ легкоплавкого проводника на 50 А, снабженногодвухкомпонецтным стартером (кривая "о ), и длялегкоплавкого проводника на 160 А (кривая "п"),который также снабжен двухкомпонентным стартером, Нагрузка сети может составлять многокраг2 й ную величину обычной нагрузки, если с автоматическим выключателем для защиты распределитель.ных сетей скоордшпсрован предохранитель, осна.щенный легкоплавким проводником с двухкомто.нентным стартером,30Формула изобретения1. Плавкий элемент предохранителя, содержащий легкоплавкий проводник, выполненный в виде сплошной металлической полосы с участкамиуменьшенного поперечного сечения, о т л и ч а ю Ш и й с я тем, что, с целью уменьшения времени срабатыва.ния, по крайней мере один из участков уменьшен 4 ь ного поперечного сечения шунтирован металличес.ким элементом, а соединение сплошной металличес.кой полосы и указанного элемента выполнено так, что их размыкание осуществляется теплом, создаваемым током предварительно заданной величины, 43 протекающим в легкоплавком проводнике.32. Эле мент по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что металлический элемент имеет изогнутый участок, размещенный над сплошной металлической йО полосой и соединенный с ней при помощи пайкитак, что образует камеру, внутренняя часть которой заполнена веществом с точкой кипения ниже точкиплавлеспся припоя,3. Элемент по п.2, отличающийся тем,что камера содержи: другое вещество, точка плав.ленни которого ниже указанной точки кипения, а точка кипеспи сэсж. гочки плавления прчпоя.4, Элемент пгс пп. 1-3, отличающийсятем, что участок уменьшенного поперечссого сече574175 фиа, 2 РО ЦНИИ ПИ Заказ 2422/47 и раж 976 Подписное 7ния, шунтированный металлическим элементом, раэьещен у края сплошнои металлической полосы.Источники информации, принятые во вниманщ при экспертизе:1. Кузнецов Р,С. Аппараты распределительных 8 устройств низкого напряжения, "Госэнергоиздат", 1962, с. 335-341.2, Кузнецов Р.С. Аппараты распределительныхустройств низкого напряжения, Тосзнергоиздат", Ь 1962, с.295-296, с. 321-331.2 Филиал ППП ффПатенР г. Ужгород, ул. Проектная, 4