Плавкий предохранитель

1 ц 928456 Сфюз СфветсинкСоциалистическихРеслублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М, Кл.Н 01 Н 85/08 Н 01 Н 37/76 Ркуаерктккнад квинтет Вь.ьР ае аиал нзобретеннн н еткрытнй(71) Заявите ру р Р фприборостроения при Воронежском политехни еском ййт,тиснута "(54) КИИ ПРЕДОХРАНИТЕ хрвнителеи является твк зможности обеспечения стных ило гся о Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и перегрузок.Известны плавкие предохранители, в которых. калиброванная плавкая вставка заключена внутрь корпуса из изоляционного материала, например стекла или керамики. Кощты плавкой вставки электрически соединены с контактами, размещенными на торпах корпуса. При0 прохождении через плавкую вставку тока, превышвюшего предельно допустимый уровень, вставка плавится, нарушая тем самым электрическую цепь (11Для восстановления работоспособности15 известных предохранителей необходимо вскрыть корпус, сняв один из торцовых контактов, и заменить плавкую вставку, что требует значительных затрат времени.20 Практически известные предохранители являются устройствами однократного использования, Кроме того, применение известных плввких предохранителей в современной точной радиоэлектроннойаппаратуре специального назначения трбует наличия весьма сложных системаварийной сигнализации. Недостатком же отсутствие вогальванической развязки междти сигнвлизационной цепями, напрда питание нагрузки Осуществл источника постоянного тока, а пита ие снгнвлизвционной цепи - от источни а 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 микросборки, требующие обеспечения стабилизированного питания постоянным током,Известен также плавкий предохранитель, содержащий полый герметичный корпус, в торцах которого расположены две пары токопроводящих контактов, од 928456на из которых соединена легкоплавкимметаллом, размещенным в замкнутойкольцевой полости, а другая подключенак сигнализационной цепи. При возникновении в силовой цепи токов короткогозамыкания металл, соединяюший верхнююпару контактов, плавится и стекает внижнюю часть полости, где переходит втвердую фазу. При этом верхняя параконтактов размыкается, а нижняя замы Окается. Для повторного использованияпредохранителя корпус необходимо поверФпуть на 1 80 вокруг центрального крепежного элемента г 2.гИзвестный предохранитель позволяет Иобеспечить гальваническую развязкумежду силовой и сигнализационной цепями, однако имеет следующие недостатки:низкое быстродействие; недостаточнуюнадежность срабатывания: невозможность 2 фобеспечения направленного плавлениялегкоплавкого металла.Профиль поперечного сечения внутренней полости не обеспечивает равномерного распределения линий протекания тока в расплавляемом металле, вследствиечего теплота в нем распределяется неравномерно, что приводит к ненадежномураэмыканию цет и.Наиболее близким к предложенному ррпо технической сушности является ппавкийпредохранитель, содержащий попый корпус из изопяционного материала, токопроводящие торцовые контакты и промежуточный контакт, электрически соединенный с одним из торцовых контактовлегкоплавким металлом; частично запол-няющим вакуумированную полость корпуса, имеюшую переменное сечение по линии протекания тока 3Надежность срабатывания известного,предохранителя несколько возрастает засчет обеспечения направленности плавления легкоплавкого металла, однакоостается весьма низкой при кратковременных перегрузках, так как не обеспечивается лавинный режим плавления. Отсутствие лавинного режима плавленияприводит к тому, что при кратковременных перегрузках происходит оплавлениелишь периферийной части металла, чтов свою очередь приводит лишь к размыканию контактов, а замыкание другихконтактов не происходит,Бель изобретения - повышение надежности срабатывания предохранителя,ИПоставленная цель достигается тем,что плавкий предохранитель снабжен дру-гим промежуточным контактом, на внутсранних поверхностях токоведущих торцовых контактов выполнены конусообразные выступы, обращенные своими вершинами внутрь гакуумированной 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 токопроводяшие контакты 2 и 3, снабженные конусообразными выступами 4 и 5, обрашеииыми внутрь вакуумированной полости 6 корпуса 1 вершинами. Плавкий предохранитель содержит также промежуточные контакты 7 и 8, равноудаленные от соответствующих им торцовых контактов 2 и 3, выполненные в виде металлических колец и размешенные на уровне вершин соответствующих 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 н В. Полость 6 имеет переменное сечение по линии протекания тока благодаря напичию размещенных в ией конусообразных выступов 4 и 5.Плавкий предохранитель работает следуюшим образом.При протекании повышенного тока, например, между размещенными на торце корпуса 1 контактом 2 и промежуточным контактом 7, которые электрически соединены между собой легкоплавким металлом 9, происходит направленное плавпение 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 всем объеме, занятом металлом 9, так как обеспечивается практически равномерное токовое поле в легкоплавком металле 9, т,е.оптимальные условия протекания процесса направленного плавления металла, в которых длина лимий тока и, следова928456 бе сигнализационную цепь, либо в цепь питания резервного источника, В зависимостиот этого либо срабатывает аварийнаясигнализация, либо происходит переход5 аппаратуры на питание от резервного источника. В тех случаях, когда отсутствует резервный источник питания и нетнеобходимости в работе сигнализационнойцепи, для дальнейшей эксплуатации пре 10 дохранитель необходимо повернуть на1 80 т.е. торцовым контактом 3 вверх.о1 ВйПосле поворота на 180, в случае возникновения повторной аварийной ситуации, и работа предохранителя осуществляется15 аналогично процессу, описанному выше,причем плавление металла 9, соединяющего контакты 3 и 8, также являетсянаправленным за счет наличия в полости6 конусообразного выступа 5, выполнен 20 ного на внутренней поверхности торцового контакта 3 и создающего переменноесечение полости 6 по лнии протекания 5тельно удельное линейное сопротивлени металла 9 во всех направлениях между контактами 2 и 7 за счет конусообразного выступа 4 становятся одинаковыми Незначительная неоднородность тепловы деления полностью компенсируется возникновением 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, соответ ственно, возрастает ток, протекающий через его твердую часть, Это иприводит к возникновению лавинного режима плавления во всем объеме металла 9, т.е. к максимально быстрому и надежно му срабатыванию предохранителя. В момент срабатывания практически весь металл находится в зоне плавления за счет наличия конусообразных выступов 25 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 З 0 В теплоемкости устройства. Это, в свою очередь, способствует сокращению вре.мени прогрева и плавления металла, т,е. увеличению быстродействия предохранителя.35В результате ппавпения металла 9 нарушается электрическов соединение между контактами 2 и 7, т.е. цепь питания нагрузки разрывается. Поскольку острие конусообразного выступа 4 рас положено по направлению действия гравитационного поля, то обеспечивается свободное каплевидное формообразование жидкого металла на острие кануса, затем быстрый и беспрепятственный отрыв образовавшейся капли и падение вниз без .соприкосновения с корпусом, что позволяет снизить теплоотдачу от Жидкого металла в окружающую среду. Огорвавшись от острия конуса 4, капля жидкого металла попадает на встречно нацравленное острие конуса 5 и, стекая по его поверхности, быстро и надежно заполняет нижнюю часть полости 6, обеспечивая электрическое соединение между торцовым55 контактом 3 и промежуточным контактом 8, которые могут быть включены либо в тока.формула изобретенияПлавкий предохранитель, содержащийполый корпус из изоляционного материала,токопроводящие торцовые контакты ипромежуточный контакт, электрическисоединенный с одним из торцовых контактов легкоплавким металлом, частичнозаполняющим вакуумированную полость.корпуса, имеющую переменное сечениедо линии протекания тока, о т л и -ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения надежности срабатывания, онснабжен другим промежуточным контактом, на внутренних поверхностях токоверущих торцовых контактов выпопненыконусообразные выступы, обращенныесвоими вершинами внутрь вакуумированной полости корпуса, промежуточныеконтакты размещены на уровне вершинуказанных конусообразных выступов инаходятся на одинаковых расстоянияхот соответствующих им токопроводящихторцовых контактов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кузнецов Р. С. Аппараты распределения энергии на напряжение до1000 В, М;, "Энергия, 1970, с. 362365.2. Патент Великобритании М 1395971,кл, Н 01 Н 37/76, 1975.3, Авторское свидетельство СССРМо 351260, кл, Н 01 Н 85/08, 1970.928456 758 Подписно ого комитета СССРетений и открытий 5, Раушская наб д. Тираж И Государственн по делам изобр 5, Москва, Жэ 3253/66 ВНИ1 ХЗ илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель С, ГордонРедактор Л. Веселовская Техред М, Тепер Корректор А. ференц