Плавкий элемент предохранителя

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»> 568980

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.09.74 (21) 2058717/07 с присоединением заявки № 2061564/07 и 2062972/07 (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15;08.77. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 02.01.78 (51) М Кл Н 01 H 85/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316,923 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. К. Намитоков и А. А. Харисов (71) Заявитель (54) ПЛАВКИЙ ЭЛЕМЕНТ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ

Изобретение относится к области электроаппаратостроения, в частности, к плавким элементам предохранителей.

Известны плавкие элементы предохранителя, у которых для уменьшения температуры плавления используется т. н. «металлургический эффект», сущность которого заключается в том, что нанесенный на наружную поверхность элемента слой более низкоплавкого материала, расплавляемого при протекании пограничного тока и вообще токов малой кратности, растворяя металл плавкого элемента, уменьшает его температуру плавления. В результате этого металл плавкого элемента расплавляется при температуре более низкой, чем температура плавления.

Подбирая различные .комбинации материа;IoB элемента и покрытия, можно в опреде ленной степени понизить температуру срабатывания элемента при пограничных токах.

Подобные предохранители имеют достаточно высокую отключающую способность, дешевы и технологичны. Однако температура плавления плавкого элемента у этих предохранителей при малых кратностях тока (в том числе, пограничного) достигает 420 С.

Для целого ряда случаев требуется более низкая температура плавления плавкого элемента при пограничных токах (например, при установке предохранителей в малых объемах и т. п.) ..

Для,снижения температуры срабатывания плавких элементов из алюминия, и|спользующих «металлургический эффект», при пограничных и ма lbIx токах перегрузки в материал предлагаемого плавкого элемента введены легирующие добавки металлов, температура плавления которых ниже 400 С, в количествах, больших предела их растворимости з твердом металле основы плавкого элемента.

В качестве легирующих добавок при алюминиевой основе может быть применен свинец в количестве (% по массе) 1 — 35, кадмий—

15 1 — 25, олово — 1 — 20, индий — 1 — 20 и др. металлы.

При серебряной основе плавкого элемента в качестве легирующих добавок может быгь введен свинец з количестве 5,5 — 35%. При

20 медной основе в качестве легирующих добавок может быть использован, свинец в количестве 1 — 35%, талий 1 — 35%.

На фиг. 1 показан описываемый плавкий элемент с нанесенным слоем легкоплавкого материала; на фиг. 2 — микроструктура плавкого элемента до разрушения; на фиг.

3 — то же, в момент разрушения.

Плавкпй элемент выполнен з виде проводника 1 из материала на осчозе алюминия илп меди, или серебра, на который в зоне пред568980 лагаемого разрушения 2 нанесен слой легкоплавкого припоя 8. Материал проводника 1, кроме основы, содержит легирующие добавки металлов, температура плавлвния которых ниже 400 С, например свинца, кадмия,,олова, индия и др. в количествах, больших предела .их растворимости в твердом металле основы плавкого элемента. При таких количест вах легирующих добавок нерастворившаяся их часть выделяется по границам (или в межкристаллитном пространстве) 4 кристаллитов 5 основы (фиг. 2), создавая условия для более эффективного разрушения проводника 1 в расплаве легкоплавкого припоя 8.

В качестве легкоплавкого припоя 8 могут быть использованы практически все известные легкоплавкие припои, в частности металлы и сплавы сурьмы, цинка, свинца, кадмия, таллия, висмута, олова, индия, галия с температурой плавления 380 С и ниже.

Введение в материал проводника 1 легирующих добавок металлов свыше 35% по массе нежелательно ввиду существенного понижения электро- и теплопроводности материала.

Работает предлагаемый плавкий элемент следующим образом.

При прохождении пограничного тока проводник 1, нагреваясь, плавит слой легкоплавкого припоя 8. Как только припой 8 расплавится, он, легко растворяя легирующий металл, быстро проникает в межкристаллитное пространство 4 проводника 1 и вытесняет кристаллиты 5 металла основы проводника в объем расплава (фиг. 3). В результате такого процесса тело проводника в зоне 2 контакта с припоем 8 быстро уменьшается в сечении, сопротивление этого участка резко возрастает и наступает его полное разрушение.

Таким образом, в предлагаемом плавкам элементе температура разрушения проводника 1, а, следовательно, и температура срабатывания плавкого элемента в целом определяется температурой полного растворения в расплаве легкоплавкого слоя 8 легирующей добавки металла, содержащегося в зоне разрушения 2 проводника 1. Поскольку растворимость металлов, используемых в качестве легирующей добавки выше, чем основы, а количество меньше, то,разрушение проводника 1 происходит при температуре более низкой, чем температура разрушения того же проводника 1 без легирующих добавок.

Так, например, плавкий элемент с проводником из алюминия, легированного 25% свинца и слоем припоя состава (% по массе):

Bi — 45,3, Pb — 17,9, $п — 24,5 и Cd — 12,3, 15 имеет температуру срабатывания при пограничном токе — 95 С.

Имея достаточно высокую электро- и теплоцроводность при относительно малом об.ьеме металла и очень малый нагрев при но20 минальных и пограничных токах, предлагаемые плавкие элементы позволяют значитель но уменьшить в предохранителях нагрев элементов конструкции и потери мощности, улучшить защитные характеристики при то2 ках, близких к пограничным, и обеспечить при этом высокую отключающую способность. Плавкие элементы, в основном, найдут широкое применение в инерционных предохранителях и предохранителях, совмещаю30 щих токовую и тепловую защиты.

Формула изобретения

Плавкий элемент предохранителя, выпол35 ненный из металла, а именно из алюминия, меди или серебра, на который нанесен слой легкоплавкого припоя для создания металлургического эффекта, отличающийся тем, что, с целью улучшения защитных ха40 рактеристик, в .материал плавкого элемента введены легирующие добавки металлов, температура плавления которых ниже 400 С, в количествах, больших предела их растворимости в твердом металле.

568980

4 .

Фиг. 3 фм . г

Составитель В. Мясникова

Техред М. Семенов Корректор В Гутман

Редактор Н. Коган

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 681/1710 Изд. № 676 Тираж 995 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-36, Раушская наб., д. 4/6