Плавкий предохранитель

 

ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ , содержащий изоляционный корпус, заполненный наполнителем, токоподводящие выводы, плавкие элементы, расположенные перпендикулярно продольной оси изоляционного корпуса, и промежуточные электроды , соединяющие плавкие элементы, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности срабатывания, увеличения номинального тока и уменьщения габаритов, он снабжен дополнительным выводом и изоляционны .м элементом, плавкие элементы соединены промежуточными электродами в две 1руппы, в каждой из которых плавкие элементы с помощью одного из промежуточных электродов одними концами присоединены к токоподводящему выводу, а другими концами через другой промежуточный электрод - к дополнительному выводу, указанные группы плавких элементов расположены в двух смежных камерах, образованных в изоляционном корпусе и отделенных одна от другой комбинированной перегородкой , состоящей из дополнительного вывода и изоляционного элемента, причем длина дополнительного вывода составляет неф более половины и не менее трети длины ком (Л бинированной перегородки, а оба токоподводящих вывода и дополнительный вывод выполнены с возможностью принудительного охлаждения. to о со сд

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT!4A (21 ) 3783757/24-07 (22) 27.08.84 (46) 30.12.85. Бюл. № 48 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) Н. А. Ильина, Р. С. Хмельницкий, И. Г. Шкловский, Я. Н. Шнайдер и Н. Л. Желдаков (53) 621.316.923 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1429997, кл. Н О! Н 85/02, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 269274, кл. Н 01 Н 85/02, 1970. (54) (57} ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ, содержащий изоляционный корпус, заполненный наполнителем, токоподводягцие выводы, плавкие элементы, расположенные перпендикулярно продольной оси изоляционного корпуса, и промежуточные электроды, соединяющие плавкие элементы, отличаюи(ийся тем, что, с целью повышения на„„SU„„1201915 д дежности срабатывания, увеличения номинального тока и уменьшения габаритов, он снабжен дополнительным выводом и изоляционным элементом, плавкие элементы соединены промежуточными электродами в две группы, в каждой из которых плавкие элементы с помогцью одного из промежуточных электродов одними концами присоединены к токоподводящему выводу, а другими концами через другой промежуточный электрод — к дополнительному выводу, указанные группы плавких элементов расположены в двух смежных камерах, образованных в изоляционном корпусе и отделенных одна от другой комбинированной перегородкой, состоящей из дополнительного вывода и изоляционного элемента, причем дли-, на дополнительного вывода составляет неа более половины и не менее трети длины комбинированной перегородки, а оба токоподьодящих вывода и дополнительный вывод у выполнены с возможностью принудитель- ного охлаждения.

1201915

Изобретение относится к электротехнике, к низковольтному электроаппаратостроению, в частности к плавким предохранителям.

Цель изобретения — повышение надежности .срабатывания, увеличение номинального тока и .уменьшение габаритов.

На чертеже представлена конструкция плавкого предохранителя.

Плавкий предохранитель состоит из изоляционного корпуса 1, заполненного наполнителем, (на. яертеже не показан), токоподводящих выводов 2 и 3, плавких элементов

4 и 5, промежуточных электродов 6 — 9, дополнительного вывода 10, изоляционного участка 11 и патрубков 12 — 17 для подсоединения к системе принудительного охлаждения. Чтобы не затемнять рисунок, крышки предохранителя не показаны.

Изоляционный корпус 1 может быть выполнен из термостойкого материала, например фарфора, ультрафарфора, стекловолокна или пластических масс. Токоподводящие выводы 2 и 3 изготовлены, например, из меди или алюминия, они расположены параллельно друг другу и перпендикулярно продольной оси плавкого предохранителя.

Плавкие элементы предохранителя разбиты на две группы 4 и 5 и выполнены, например, из серебра, меди или алюминия.

Группы плавких элементов 4 и 5 находятся в двух смежных камерах, образованных в изоляционном корпусе 1 и отделенных gp одна от другой комбинированной перегородкой, состоящей из изоляционного участка 11 и участка дополнительного вывода 10.

Группа параллельно соединенных друг с другом плавких элементов 4 с одной стороны подсоединена к токоподводящему выво- 35 ду 2 через промежуточный электрод, а с другой стороны — к дополнительному выводу 10 через промежуточный электрод 7. Группа параллельно соединенных друг с другом плавких элементов 5 с одной стороны под- 4О соединена к токоподводящему выводу 3 через промежуточный электрод 8, а с другой стороны — к дополнительному выводу 10 через промежуточный электрод 9.

Таким образом, обе группы 4 и 5 плавких элементов оказываются включенными после- 45 довательно между токоподводящими выводами 2 и 3. Группы 4 и 5 плавких элементов расположены в смежных камерах, разделенных комбинированной перегородкой, состоящей из дополнительного вывода 10 и изоляционного участка 11. Дополнительный вывод 10 выполнен из того же материала, что и токоподводящие выводы 2 и 3, т.е. из меди или алюминия. Изоляционный участок 11 выполнен из того же материала, что и корпус 1, т.е. из фарфора, ультрафарфора, стекловолокна.

Изоляционный участок 11 обеспечивает электрическую и другие виды изоляции плавких элементов групп 4 и 5, электрические потенциалы которых существенно различны.

К торцовым поверхностям токоподводящих выводов 2 и 3 и дополнительного вывода 10 подсоединены патрубки 12 — 17, обеспечивающие подсоединение предохранителя к системе принудительного охлаждения.

Одной из важных целей изобретения является снижение габаритов плавкого предохранителя (размера предохранителя в продольном направлении), т.е. расстояния между токоподводящими выводами 2 и 3, отсчитываемого вдоль продольной оси предохранителя

Данный предохранитель предназначен для защиты силовых полупроводниковых вентилей, так называемой таблеточной конструкции, и конструкция предохранителя оказывается жестко связанной с конструкцией полупроводникового вентиля. В частности, требуется, чтобы размеры поперечного сечения тиристора и предохранителя были одними и теми же. Например, один из новейших тиристоров на номинальный ток 1250 А имеет внешний диаметр 110 мм.

Получение соответствующего предохранителя с таким же диаметром особых трудностей не представляет. В то же время высота шайбы этого же тиристора составляет

26 мм и предохранитель для этого тиристора не должен иметь размеры в продольном направлении, значитеЛьно превышающие

26 мм. Это обусловлено действием по меньшей мере двух факторов: при большой длине предохранителя, собранного в один блок вместе с тиристором, значительно ухудшаются условия охлаждения предохранителя и в определенной мере тиристора; при большой длине предохранителя существенно ухудшается коэффициент заполнения шкафа преобразовательного агрегата и другие показатели конструкции. Однако если эффективно использовать имеющееся пространство в поперечном направлении, расположив в нем должным образом элементы предохранителя, то можно будет удовлетворить довольно жесткие требования в части габаритов предохранителя. Плавкие элементы предохранителя разбиты на две последовательно соединенные группы, расположенные в смежных камерах. Такое расположение элементов практически вдвое уменьшает длину предохранителя по сравнению с известным.

В то же время обусловленное таким расположением., некоторое (20 — 300/0) увеличение поперечного сечения предохранителя вполне допустимо с точки зрения удовлетворения вышеупомянутых требований.

Расположение элементов в вертикальных параллельных областях позволяет набрать сечение, необходимое для получения заданного значения номинального тока и эффективного использования объема корпуса. При

1201915

Составитель С. Гордон

Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор М. Товтин

Заказ 8097/53 этом можно получить предохранитель на достаточно высокое номинальное напряжение, так как плавкие элементы в двух смежных группах соединены электрически последовательно. Для увеличения номинального тока и повышения надежности в конструкцию предохранителя вводят вспомогательный вывод. В предохранителях на номинальное напряжение свыше 380 В, например, в получающем очень широкое применение в настоящее время предохранителе на

= 1250 В, имеющем 6 последовательно соединенных рядов перешейков, невозможно добиться достаточно большого номинального тока предохранителя и высокой надежности его работы при использовании классического метода его принудительного охлаждения со стороны токоподводящих выводов.

Средние ряды перешейков, фактически не испытывают существенного влияния охлаждающего воздействия с торцов предохранителя. Поэтому введение дополнительного вывода 10 обеспечивает эффективное охлаждение именно средних, наиболее напряженных в тепловом отношении перешейков, как благодаря большой массе этого вывода, служащего в качестве радиатора, так и благодаря использованию принудительного охлаждения этого вывода. Это позволяет в сравнительно малых габаритах получить большой номинальный ток и обеспечить надежную работу в длительном тепловом и циклическом режиме. Особенностью предлагаемой конструкции предохранителя является использование комбинированной перегородки, содержащей, в частности, изоляционный участок 11. Этот участок разделяет две смежные камеры, в которых расположены две группы 4 и 5 последовательно соединенных плавких элементов. Место расположения изоляционного участка 11 выбрано таким образом, чтобы отделить одну от другой части плавких элементов, находящихся под значительно отличающимися электрическими потенциалами.

В то же время наличие дополнительного вывода 10 вблизи частей элементов обеих групп не опасно, так как эти части находятся практически под одним и тем же потенциалом.

Для удовлетворения двух противоречащих друг другу требований — обеспечения электрической изоляции плавких элементов смежных групп в тепловом и коммутационном режиме, с одной стороны, и обеспечения эффективного охлаждения в длительном тепловом режиме, с другой стороны, длина участка дополнительного вывода выбрана на основе экспериментальных исследований в пределах одна треть — половина относительно длины всей перегородки, выход за нижний предел, т.е. использование короткого дополнительного вывода (менее одной трети от длины перегородки) существенно снижает эффективность принудительного охлаждения и не позволяет достичь цели изобретения в части получения большого номинального тока и высокой надежности в длительном тепловом режиме.

Выход за верхний предел резко повышает опасность эпектрического пробоя, особенно в режиме коммутации, шунтирования одной короткой дугой серии рабочих дуг и взрыва при отключении контура наибольшей энергии дуги.

Предлагаемый предохранитель имеет конструкцию так называемого таблеточного типа, которая обеспечивает подсоединение предохранителя к защищаемому вентилю (или другому элементу оборудования) путем прижима его по всей поверхности вывода. Это значительно снижает тепловое сопротивление предохранителя, уменьшает габариты, повышает надежность. В соответствии с изобретением предпочтительно использовать изогнутые плавкие элементы, что обеспечивает высокую циклическую стойкость предохранителя, его малые габариты, высокие характеристики в режиме коммутации аварийного тока. Кроме того, весьма желательно использование так называемого твердого наполнителя, получаемого путем пропитки сыпучего наполнителя (кварцевого песка) неорганическим связывающим веществом. Твердая структура напол нителя обеспечивает хорошую теплопередачу к зонам принудительного охлаждения.

С помощью патрубков 12 — 17 осуществля ется эффективное принудительное охлаждение токоподводящих 2 и 3 и дополнительного 10 выводов.

Известны различные виды принудительного охлаждения устройств, в т.ч. воздушное (газовое), водяное, с помощью сжиженного газа.

Наиболее предпочтительным в предлагаемой конструкции является применение так называемого испарительного охлаждения, при котором патрубки 12 — 17 связаны непосредственно с системой охлаждения и не требуется сквозное (последовательное) соединение охлаждаемых частей. Однако возможно использование и любого другого вида принудительного охлаждения.