Плавкий предохранитель

 

ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, содержащий корпус, заполненный дурогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один ленточный перфорированный плавкий элемент, соединенный с контактными выводами, причем перфорированные участки расположены параллельными рядами по длине ленточного перфорированного плавкого элемента, отличающийся тем, что,с целью повьшения надежности и уменьшения габаритов, ленточньй перфорированный плавкий элемент вьтолнен с отношением расстояния между центрами параллельно расположенных рядов перфорированных участков к толщине ленточного перфориросл ванного плавкого элемента 25-200.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 0 0

4(51) Н 01 Н 85/08

ГОсудАРстВенкый кОмитет сссе

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЕЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3580214/24-07 (22) 15.04.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) Н.А. Ильина, P .Ñ. Хмельницкий, И.Г. Шкловский и Я.Н. Шнайдер (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (53) 621.318.56(088 ° 8) (56) i. Кузнецов P.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. N., "Энергия", 1970, с. 369-380.

2. Авторское свидетельство СССР

В 824339, кл. Н 01 Н 85/02, 1979. (54) (57) ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, содержащий корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один ленточный перфорированный плавкий элемент, соединенный с контактными выводами, причем перфорированные участки расположены параллельными рядами по длине ленточного перфорированного плавкого элемента, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности и уменьшения габаритов, ленточный перфорированный плавкий элемент выполнен с отношением расстояния между центрами параллельно расположенных рядов перфорированных участков к толщине ленточного перфорированного плавкого элемента 25-200.

1 1138

Изобретение относится к низковольт ному аппаратостроению, в частности к плавким предохранителям. 1

Известны плавкие предохранители, у которых ленточные плавкие элементы

Ъмеют участки уменьшенного сечения (плавкие перешейки), причем отношение толщины плавкого элемента (а значит и перешейка) к ширине находится в пределах 0,1-0,2 и .

Однако при таких соотношениях меж; ду шириной и толщиной поперечное сечение перешейка не может быть выполнено достаточно малым, что приводит к увеличению габаритов предохранителя и не позволяет достичь хороших токоограничивающих характеристик {пропускаемый ток, Джоулевы интегралы).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является плав-2 кий предохранитель, содержащий корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и но меньшей мере один ленточный перфорированный плавкий элемент, соединенный с контактными выводами, причем перфорированные участки расположены параллельными рядами по длине ленточного перфорированного плавкого элемента $2) .

В известной конструкции плавкого предохранителя из-за малой величины поперечного сечения перфорированных участков (перешейков) не учтено, что. расстояние между;;:àðàëëåëüíî расположенными рядами перешейков в значитель- З5 ной степени определяют надежность и массогабаритные характеристики предохранителей. При этом расстояние должно выбираться исходя из двух противоположных критериев: а) расстояние должно быть таким, чтобы последовательно соединенные электрические дуги, возникающие при отключении предохранителем сверхтоков, не сливались в одну сплошную дугу вплоть до окончания процесса дугогашения, б) для создания экономичной (с точки зрения габаритных размеров) конструкции необходимо, чтобы расстояние между параллельно расположенными рядами плавких перешейков было минимальным (с учетом дуговых процессов).

Кроме того, выбор оптимального значения расстояния между параллельно рас-> положенными рядами перешейков (т.е. длины участка полного сечения плавкого элемента) в значительной степе850 1 ни зависит от толщины плавкого элемента.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность срабатывания из-за слияния последовательных дуг в сплошную дугу, что приводит к прожогу и взрыву плавкого предохранителя. Кроме того, значительные расстояния между параллельно расположенными рядами плавких перешейков приводят к увеличению продольных габаритов предохранителя.

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в.плавком предохранителе, содержащем корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и по меньшей мере один ленточный перфорированный плавкий элемент, соединенный с контактными выводами, причем перфорированные участки расположены параллельными рядами по длине ленточного перфорированного плавкого элемента, ленточный перфорированный плавкий элемент выполнен с отношением расстояния между центрами параллельно расположенных рядов перфорированных участков к толщине ленточного перфорированного плавкого элемента, 25-200.

На чертеже изображен вариант конструкции плавкого предохранителя,общий вид.

Предохранитель содержит корпус 1 из электроизоляционного ма-. териала контактные выводы 2, ленточный перфорированный плавкий элемент

3, соединенный с контактным выводом 2. Внутренняя полость корпуса пре дохранителя заполнена дугогасящим наполнителем 4. Плавкий элемент имеет участки 5 обслабленного сечения

{плавкие перешейки), образованные перфорацией.

Плавкий элемент выполнен таким образом, что расстояние 1 между центрами параллельно расположенных рядов перешейков 5 определяется по формуле (у„

L) — 0

Н где М вЂ” коэффициент, равный отношению тока контура максимальной энергии дуги к номинальному току предохра-, нителя, 3 1138

1 — коэффициент, зависящий от материала плавкого элемента и особенностей конструкции предохранителя;

1 — коэффициент равный отноУ

5 шению среднеинтегрального напряжения на дуге при отключении предохранителем тока короткого замыкания к напряжению контура, 0g — номинальное напряжение предохранителя; л — максимально допустимая для данного предохранителя величина постоянной времени цепи.

При этом отношение между расстоянием б и толщиной плавкого элемента находится в пределах 25-200.

Предельные значения коэффициентов

20 в формуле и соотношения между расстоянием 1 и .толщиной элемента выбираются следующим образом.

Расстояние определяется номинальным напряжением Оц (как параметром предохранителя) и постоянной времени ь (как параметром контура), от которых зависит энергия дуги, а также значениями коэффициентов, /, .

Коэффициент, определяющий от— ношение тока контура, при котором 0 выделяемая энергия дуги максимальна, к номинальному току предохранителя, находится в пределах 10-20. Эмпирический коэффициент Р должен находиться в пределах 0,04-0, 12. Выход за ниж- З5 ний предел приводит к выбору уменьшенной величины. расстояния между параллельно расположенными рядами перешейков, что значительно ухудшает защитные характеристики предохраните- 40 ля и может привести к взрыву в процессе отключения тока короткого замыкания. Выход коэффициента за верхний предел приводит к увеличению габаритов предохранителя. 45

Отношение среднеинтегрального на,пряжения на дуге предохранителя к напряжению контура (коэффициент ) определяет эффективность токоограничения, а значит величину рассеиваемой в 50 дуге энергии. Коэффициент должен находиться в пределах 1,2-1,4. Выход за нижний предел приводит к резкому снижению токоограничения предохранителя, значительному ухудшению 55 его защитных характеристик и увели-. чению выделяемой энергии дуги. Если . же величина коэффициента / превы850 4 сит значение 1, 4, то это приведет к возникновению недопустимых перенапряжений на дуге предохранителя, превышающих величину (1,5-1,8)Онд, что в итоге способствует выходу из строя защищаемых полупроводниковых устройств.

Кроме того, при использовании плавкого элемента большой толщины, но с малой длиной участка, нахоядщегося между параллельными рядами перешейков, скорость выгорания элемента будет невысокой из-за большой толщины элемента, что приводит к локальному перегреву песчаного наполнителя, потере им своих диэлектрических, а значит и дугогасительных свойств (известно, например, что электрическое сопротивление песка при нагреве до нескольких сотен градусов уменьшается в несколько тысяч раз), вследствие чего скорость роста напряжения на дуге будет небольшой из-за малого градиента напряжения. В то же время из-за малой длины расстояния между параллельными рядами перешейков абсолютная величина напряжения на nvre в течение этапа дугогашения также будет небольшой и при этом она имеет тенденцию к снижению.

При использовании толстого плавкого элемента с большим расстоянием между параллельными .рядами перешейков из-за низкой скорости выгорания элемента малого градиента напряжения на дуге песок теряет свои диэлектрические свойства, напряжение на дуге в начальной стадии этапа дугогашения медленно растет и не достигает требуемой величины, а в дальнейшем некоторое увеличение длины дуги, которое могло бы привести к увеличению напряжения на дуге, практически сводится на нет увеличением проводимости песка и шунтированием им дуги, что в конечном счете вызывает значительное выделение энергии дуги.

Применение очень тонкого (менее

0,05-0,07 мм) плавкого элемента с относительно большим для данной толщи- ны растоянием между параллельными рядами перешейков (7-8 мм) неплохо с точки зрения защитных характеристик предохранителя, однако это требует существенного увеличения габаритов предохранителя при прочих равных условиях (например, сохранение одного и того же номинального тоха), а также чревато опасностью больших перенапряжений на дуге.

11388

ВНИНПН Заказ 10697/40 Тираж 679 Подписное

Филиал ППП "Патеит", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Использование тонкого плавкого элемента с малым расстоянием между параллельными рядами перешейков на начальном этапе дугогашения обеспечивает высокую скорость роста напряжения на дуге, однако в связи с быстрым выгоранием элемента напряжение на дуге быстро падает, что существенно увеличивает продолжительность дугогашения и энергию дуги. Причем зави- 10 симость здесь значительно более сильная, чем линейная. Например, уменьшение среднеинтегрального значения напряжения на дуге в период дугогашения на 10-20Х может вызвать увеличение энергии дуги на 50-120Х.

Таким образом, работа предлагаемого плавкого предохранителя отличается достаточно высокой скоростью роста напряжения на дуге порядка (1,0Я

2,5) 10 В, и хорошей стабильностью с сохранения напряжения в течение этапа дугогашения. Кроме того, после коммутации наиболее тяжелого в энергетическом отношении режима плавкие элементы выгорают практически полноI стью, однако продолжительность периода дугогашения с оставшейся нулевой длиной элемента весьма мала по отношению к длительности всего этапа дугогашения (не более 5-8X). Все это позволяет обеспечить два главных противоречивых требования: высокую надежность и экономичные массогабаритные показатели.