Плавкий предохранитель для защиты электрических цепей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

, 675480

Союз Соввтскмх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свиа-ву(51) М. Кл

Н 01 Н 85/04 (22) Заявлено 03.11.75 (21) 2196539/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гасударственный квинтет

СССР кв делам изебретений =--и открытий

Опубликовано 25.07,79. Бюллетень ¹27

Дата опубликования описания 25.07.79 (53) УДК 621.316..923 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. К. Намитоков и А. А. Харисов (71) Заявитель

Ф ФМ ОЬ Ф (54) ПЛАВКИЙ ПРЕ,СОХРАНИТЕЛЬ

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к электрическим аппаратам, в частности к плавким предохранителям.

Известны плавкие предохранители высокой разрывной способности для защиты электрических цепей, содержащие корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, закрепленные на корпусе контактные выводы и размешенный в корпусе и соединенный с контактными выводами легкоплавкий металлический плавкий элемент, выполненный в виде полос (1).

В качестве дугогасяйего наполнителя в таких предохранителях обычно используют кварцевый песок, в качестве материала плавкого элемента — медь или серебро, Серебро — дефицитный и дорогостоящий материал, а медь не обеспечивает стабильности характеристик предохранителям из-за низкой коррозионной стойкости при повышенных температурах, В связи с этим все шире ведутся работы по созданию предохранителей высокой разрывной способности с плавкими элементами из алюминия и алюминиевых сплавов, Алюминий и его сплавы недифицитны и дешевы, имеют достаточно высокую электрон теплопроводность, а образуюшаяся на поверхйости этих материалов плотная и прочная окис- ная пленка хорошо предохраняет их от атмосферной коррозии.

Однако, имея ряд положительных предпосылок, создание предохранителей с алюминиевыми IUIBBKHMH ýëåìåíòàìè связано с необходимостью решения комплекса специфических проблем. Наиболее. важной из них является проблема обеспечения надежного отключейия аварийных токов такими предохранителями. Суть этой

lO проблемы сост ит и том, что при отключении аварийных токов в предохранителях с алюминиевыми плавкими элементами, в результате образующейся между алюминиевыми плавкими элементами и кварцевым песком экзотермичсс15 кой реакции с большим выделением тепла, очень часто возникает .катастрофическое понижение ду-. гогасительной способности кварцевого песка, = Ъиз Ф мм вследствие которой корпуса предохрайителей разрываются, а вырывающаяся наружу электри20 ческая дуга перекрывает полюса защищаемой цепи (2).

Наиболее близким к изобретению является цлавкий предохранитель для защиты электри675480

3 ческих цепей, содержащий корпус, заполненный кварцевым песком, контактные выводы, закрепленные на корпусе, и легкоплавкий элемент, под соединенный к контактным выводам, выполненный в виде полос из алюминия нли его сплавов с участками уменьшенного поперечного сечения (3).

Однако в указанных предохранителях вследствие очень малой толщины, большой величины отношения широкой токоведущей и узкой цлав- о кой части, а также невысокой механической прочности алюминиевых материалов вообще, такие плавкие элементы становятся непрочнымии. при монтаже в корпусе и засыпке корпуса наполнителем часто повреждаются, Обнаружить пов- 15 реждение плавкого элемента в оборванном предохранителе, например, то, что плавкий элемент надорван практически невозможно, в то же время этот дефект может настолько изменить.характеристики предохранителя, что он не сможет 20 выполнять свои функции.

Кроме того, такие плавкие элементы могут сильно повреждаться и в процессе эксплуатации предохранителей, что также может существенно изменить характеристики предохранителя. 25

Целью изобретения является повышение надежности работы предохранителя.

Достигается это благодаря тому, что в плавком предохранителе, содержащем корпус, заполненный кварцевым песком, контактные выводы, 30 закрепленные на корпусе, и легкоплавкий элемент, подсоединенный к контактным выводам, выполненный в виде полос из алюминия или его сплавов с участками уменьшенного поперечного сечения, каждая иэ полос плавкого элемента в 35 наиболее широкой токоведущей части имеет отношение ширины к толщине в пределах 2:1. -100:1, а отношение массы кварцевого песка к массе алюминиевого материала плавкого элемента, размещенного в кварцевом песке, находится 40 в пределах 40:1-200:1.

Такое соотношейие элементов конструкции предохранителя с алюминиевым плавким элементом, создавая в предохранителе условия максимальной эффективности дугогашения кварцевым 45 песком при применении сравнительно толстых плавких элементов, позволяет одновременно уменьшить подверженность плавких элементов механическим повреждениям в процессе изготовления и эксплуатации предохранителей и исклю- яп чить случаи разрыва корпуса предохранителей при отключении аварийных токов.

На фиг. 1 дан общий вид предохранителя с частичным вырезом стенки корпуса; на фиг. 2—

4 — варианты выполнения алюминиевого или 55 преимущественно алюминиевого, плавкого элемента.

Предохранитель содержит корпус 1, заполненный. кварцевым песком 2, закрепленные на кор4 пусе контактные выводы 3 и размещенный в корпусе и соединенный с контактными выводами 3 плавкий элемент 4, преимущественно ил полностью. состоящий из алюминия нли его сплавов. Для обеспечения необходимой прочности, лучшего охлаждения и дбстаточно равномерно- го размещения массы алюминия по объему кварцевого песка 2 плавкий элемент 4 выполнен в виде полос 5, имеющих отношение ширины в наиболее широкой токоведущей части 6 к толщине не менее 2:1 и не более 100:1. Отношение ассы кварцевого песка 2, заполняющего корс 1, к массе алюминия плавкого элемента 4, размещенного в кварцевом песке, в предохранителе находится в пределах 40:1 — 200:1. С меньшим соотношением указанных масс предохранитель не способен обеспечить во всем диапазоне аварийных токов надежное дугогашение. С большим отношением его выполнять нецелесообразно, так как это не дает заметного выиграша в дугогасительной способности конструкции, а только увеличивает габариты предохранителя.

Корпус 1 предлагаемого предохранителя может быть выполнен иэ изоляционного материала, например фарфора, кордиерита, термостойкой пластмассы, или из металла, например,алюминия или его сплавов.

Контактные выводы 3 для устранения возможности возникновения в местах соединения с алюминиевым плавким элементом 4 электрохимической коррозии целесообразно также вы- полнять из алюминия.

Кварцевый песок 2 в предохранителе должен быть достаточно чистым, а величины гранул должны, преимущественно, находиться в пределах 0,1 — 1,2 мм.

В зависимости от величины номинального тока, требований технологического характера н др. предохранитель допускает различные вариантй исполнения плавкого элемента 4, выполненного в виде полос 5. На фиг. 2 изображен простейший плавкий элемент 4, выполненный в виде одной полосы 5. Поперечное сечение полосы следует выбирать в зависимости от ее толщины таким образом, чтобы в наиболее широкой токоведущей части 6 отношение ее ширины к толщине не было меньше 2:1 — 100:1. В частности, при толщине полос 0,1 — 0,3 мм поперечное сечение нх рекомендуется выбирать в пределах

0,3 — 0,7 мм . пределы отношения поперечного сечения полос в широкой токоведущей части 6 к поперечному сечению в узкой плавкой части

7 выбирается в соответствии с требуемыми защитными характеристиками. С точки же зрения обеспечения оптимального соотношения между . высокой токоограничивающей способностью предохранителя и механической прочностью полос целесообразно указанное отношение сечений выбирать в пределах от 2,5 — 1 до 6 — 1. Длина по675480

5 6 лосы 5 и число участков с уменьшенным по- ющих повышенную устойчивость к механичесперечным сечением на ней определяется величи- ким повреждениям в процессе изготовления и ной номинального напряжения предохранителя. эксплуатации предохранителя, что в свою очеВ предохранителе на большой номинальный редь стало возможным благодаря обеспечению ток отдельные полосы 5 могут соединяться па- в предохранителе условий максимальной эффекраллельно на контактных выводах 3 и образо- тивности дугогашения кварцевым песком, исклювывать плавкий элемент 4 в виде нескольких чающей случаи разрыва корпусов предохранитеполос 5 или в виде нескольких рядов полос 5. ля в результате возникающей в предохранителе

Для уменьшения трудоемкости монтажа плав- экзотермической реакции. ких элементов 4, выполненных в виде несколь- >о Испытания показали,чтоподобныепредохранитеУ ких полос 5, такие плавкие элементы могут ливцеписноминальнымнапряжением660Вспоизготовляться из листа или ленты вырубкой собны надежно отключать ток -100 кА эфф. значеI из них части металла так, что получаются раз- яия и выдерживать без изменения эксплуатационделенные зазором полосы, соединенные между ных характеристик ударные и вибрационные на1собой только в местах 8 непосредственного t5 грузки по 3-й степени жесткости, Причем эти присоединения к контактным выводам. Такого данные еще не предел для таких предохранителей, типа плавкий элемент 4 изображен на фиг. 3. а предел воэможностей испытательного оборудоВ некоторых других случаях может быть по- вания, на которых испытывались образцы. лезным применение плавских элементов 4 в виде Повышение надежности работы предохранитеполос 5, соединенных не только в местах 8 при- 2о лей с алюминиевыми плавкими элементамн от- соединения к контактным выводам, но и в мес- крывает широкие воэможности применения подобтах 9„расположенных в средней части плавкого ных предохранителей в народном хозяйстве, что элемента. Подобный плавкий элемент 4 изобра- позволяет сэкономить тонны остродефицитного жен на фиг. 4. серебра и меди и получить огромный экономиПредохранитель работает следующим образом. ческий эффект. Применение изобретения только

При номинальных токах и допустимых крат- в предохранителях серии ПП31, подготовку сековременных токах перегрузки в цепи предох- рийного производства которых в настоящее вреранитель работает как обычный проводник, Хо- мя ведет предприятие, позволит сэкономить за рошая коррозионная стойкость и достаточно счет применения алюминия в предохранителях высо ая электро- и теплопроводность материала ЗО более 1 млн. рублей. плавкого элемента обеспечивает предохранителю в этих режимах долговременную работу, малый Формула изобретения перегрев и небольшие потери мощности.

При недопустимых аварийных токах в цепи Плавкий предохранитель для зашиты электриплавкий элемент предохранителя разрушается, а 35 ческих цепей, содержащий корпус, заполненный возникающая в предохранителе электрическая кварцевым песком, контактные выводы, закрепдута надежно гасится кварцевым песком. Воз- ленные на корпусе, и легкоплавкий элемент, подможность разрыва корпуса предохранителя и пе- соединенный к контактным выводам, выполненрекрытие полюсов цепи при этом в результате ный в виде полос из алюминия или его сплавов возникающей в предохранителе экзотермической 4о с участками уменьшенного поперечного сечения, реакции алюминиевого плавкого элемента с квар- отличающийся тем, что, с целью повышецевым песком полностью исключается конструк- ния надежности работы, каждая иэ полос плавцией, благодаря достаточно равномерному рас- кого элемента в наиболее широкой токоведу-. средоточению массы алюминия по объему квар- щей части имеет отношение ширины к толщине цевого песка и оптимальному соотношению масс 45 в пределах 2:1 — 100:1, а отношение массы кваркварцевого песка и алюминиевого матерйала цевого песка к массе алюминиевого материала плавкого элемента, при котором кварцевый пе- плавкого элемента, размещенного в кварцевом сок, несмотря на экзотермическую реакцию с песке, находится в пределах 40:1 — 200:l. алюминием, во всем диапазоне аварийных токов Источники информации, принятые во внимавсе еще максимально способен интенсивно пог- 50 ние при экспертизе лощать и рассеивать по своему объему выделяю- 1. Патент Великобритании II 1031836, кл.Н2, щуюся в предохранителе энергию и выполнять 1965. функции эффективного дугогасящего средства. 2. PRZEQLAD ELEKTROTECHNICZNY (Поль.

Повышенная надежность всех указанных ха- ша), R.ÕI 1, 2.7, р. 253 — 254, IhZ, JAN,NASILOWрактериатик работы предохранителя в предлагае- 55 SKI „Âañ ànlà piasku kworcowego do bezpieczniмой конструкции обеспечивается за счет приме- kow topikowych". нения в ней плавких элементов в виде сравни- З.ПатентШвейцарии Р501994, кл.HOI H85/04, тельно толстых алюминиевых проводников, ныл - 1971.

6754&0

7( — )s

7(Фиг.Р фиг. t

Фие. 4

Составитель С, Гордон

Техред С. Мигай Корректор Н. Стец

Редактор E. Гончар

Филиал ППП "Патент", г„Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4314/43 Тираж 922 Подписное

ЦНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

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