ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к плавким предохранителям.
Известен плавкий предохранитель, содержащий изоляционный корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, контактные выводы и ленточный плавкий элемент с полным и ослабленным сечением, соединенный с контактными выводами (SU №1138850 А, 07.02.1985)
К недостаткам известной конструкции можно отнести то, что при небольших токах перегрузки происходит нагрев контактных выводов, что отрицательно сказывается на надежности предохранителя.
Известен плавкий предохранитель, содержащий корпус из изоляционного материала, в котором расположен зернистый наполнитель и ленточный плавкий элемент с перфорированными отверстиями, в которых размещен материал, создающий металлургический эффект и шунтирующий ослабленные участки (SU №1184027, 10.07.1985).
Недостатком данной конструкции является технологическая сложность заполнения указанных отверстий легкоплавким припоем.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности является плавкий предохранитель, содержащий изоляционный корпус, заполненный дугогасящим наполнителем, и токопроводящий узел в виде контактов и соединенных с ними ленточных плавких элементов с полным и ослабленным сечением и участками с наплавкой из легкоплавкого материала, размещенных внутри корпуса (DE №2428569, 18.12.1974).
Принимаем данную конструкцию за прототип.
Наплавка из легкоплавкого материала, например, олова используемая в известных конструкциях, создает металлургический эффект, служащий для снижения температуры плавления материала плавкого элемента в месте
нанесения легкоплавкого материала, и таким образом определяет место разрыва цепи при прохождении по плавкой вставке токов перегрузки.
Недостатком известных конструкций является растекание легкоплавкого материала вдоль оси плавкого элемента при небольших токах перегрузки плавкой вставки, когда температура плавкого элемента достаточна для расплавления легкоплавкого материала и недостаточна для расплавления материала, из которого выполнен плавкий элемент. При этом легкоплавкий элемент, растекаясь в щели, образованной песком и плавким элементом, покрывает значительную часть последнего. Дальнейший процесс, связанный с диффундированием расплавленного легкоплавкого материала в материал плавкого элемента, приводит к образованию материала с меньшей температурой плавления, чем материал плавкого элемента, но в то же время этот полученный материал имеет большее электрическое сопротивление, что в свою очередь вызывает усиленное выделение тепла на «смоченном» участке плавкого элемента. Вследствие этого в плавком предохранителе, где все плавкие элементы имеют наплавки из легкоплавкого металла, при отключении небольших токов перегрузки корпус испытывает значительный термический удар, что может привести к его разрушению.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности за счет уменьшения термического удара на корпус плавкого предохранителя в момент отключения небольших токов перегрузки.
Для решения этой задачи использован плавкий предохранитель, содержащий изоляционный корпус, заполненный зернистым наполнителем, и токопроводящий узел в виде контактов и соединенных с ними и размещенных внутри корпуса ленточных плавких элементов с полным и ослабленным сечением. Новым является то, что в токопроводящем узле использованы плавкие элементы с наплавкой из легкоплавкого металла, и, по меньшей мере, один плавкий элемент без наплавки, причем плавкий элемент без наплавки расположен в центральной части объема корпуса.
Предлагаемая конструкция позволяет разбить процесс расплавления плавких элементов и термическое воздействие на корпус плавкого предохранителя на два этапа.
При небольших токах перегрузки температура всех плавких элементов, как с наплавкой, так и без наплавки одинакова, но в силу действия металлургического эффекта сначала расплавляются плавкие элементы, имеющие наплавку из легкоплавкого материала. Следующее за расплавление этой части плавких элементов перераспределение токов вызовет быстрый нагрев оставшихся плавких элементов без наплавки, расположенных в месте, наиболее удаленном от внутренней поверхности корпуса, и полный разрыв цепи предохранителя. Выделившееся при этом в течение короткого времени дополнительное тепло вследствие тепловой инерции зернистого наполнителя будет воздействовать на корпус плавкого предохранителя позже.
Таким образом, предлагаемая конструкция плавкого предохранителя позволит исключить одновременное резкое воздействие на корпус тепла, выделившегося при плавлении всех плавких элементов.
На фиг.1 изображен предлагаемый плавкий предохранитель, продольный разрез;
На фиг.2 - схематичное расположение плавких элементов в токопроводящем узле, поперечный разрез.
Плавкий предохранитель содержит изоляционный корпус 1, заполненный кварцевым песком 2, и токопроводящий узел в виде контактов 3 и соединенных с ним медных ленточных плавких элементов 4, 5. Ленточные плавкие элементы 4, 5 имеют участки полного и ослабленного сечения и размещены внутри корпуса 1.
Плавкие элементы 4 имеют наплавки 6 из легкоплавкого металла, например, из олова. Плавкие элементы 5, размещенные в центральной части объема корпуса 1, наиболее удаленной от его внутренней поверхности, наплавки не имеют.
Как показали проведенные испытания, оптимальное отношение между количеством плавких элементов с наплавкой и количеством плавких элементов без наплавки составляет 2:1.
В предлагаемом плавком предохранителе, например, использовано четыре плавких элемента 4 с наплавкой 6 из олова и два плавких элемента 5 без наплавки.
Плавкий предохранитель работает следующим образом. При небольших токах перегрузки, когда температура плавких элементов 4 достигает температуры плавления легкоплавкого металла, наплавки 6 расплавляются, растекаясь по поверхности плавкого элемента 4, и растворяют часть металла плавкого элемента 4. Образовавшиеся «смоченные» участки плавких элементов 4 имеют большее электрическое сопротивление, что вызывает усиленное выделение тепла в зернистый наполнитель, а через него тепло воздействует на корпус плавкого предохранителя. Поскольку температура плавления сплава, образованного за счет растворения меди в жидком олове меньше чем температура плавления меди, плавкие элементы 4 плавятся в месте растекания олова.
После расплавления плавких элементов 4 с наплавкой 6 из олова происходит перераспределение токов и быстрый нагрев плавких элементов 5 без наплавки, приводящей к их расплавлению и прекращению тока в аварийной цепи. Выделившееся при плавлении элементов 5 дополнительное тепло вследствие тепловой инерции наполнителя воздействует на корпус 1 с некоторым запозданием.
Таким образом, термическое воздействие на корпус происходит в два этапа, что предохраняет корпус плавкого предохранителя от разрушения, повышая надежность конструкции.