НИЗКОВОЛЬТНЫЙ ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к низковольтному аппаратостроению, и может быть использована для защиты электрических аппаратов от токов перегрузки и короткого замыкания.
Известен низковольтный плавкий предохранитель (см. «Аппараты защиты», том 1, «Предохранители быстродействующие», ч.2, Справочник Информэлектро, 2000 г., стр.48-52), содержащий заполненный дугогасящим наполнителем керамический корпус, по торцам которого установлены металлические крышки, ножевые контактные выводы и по меньшей мере один размещенный в корпусе и соединенный с ножевыми контактными выводами плавкий элемент, имеющий участки полного сечения и уменьшенного сечения. В известном устройстве плавкий элемент и ножевые токовыводящие контакты выполнены из алюминия. Недостатком известного предохранителя является следующее:
- допустимое напряжение предохранителя с алюминиевым плавким элементом в цепи постоянного тока на 15-20% ниже, чем для предохранителей, например, с медными плавкими элементами, при прочих равных условиях.
- сложность отключения предохранителем малых токов - 2,3-3,5 от номинального тока, в связи с наличием тугоплавкой окисной оболочки, которая препятствует полному расплавлению и выгоранию перешейка плавкого элемента.
- слабая циклическая стойкость.
- проблема подбора легкоплавкого металлического растворителя для образования инерционного предохранителя на основе алюминиевого плавкого элемента.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и заявляемому техническому результату является низковольтный плавкий предохранитель (см. Р.С.Кузнецов «Аппараты распределения электрической энергии на напряжения до 1000 В», М., «Энергия», 1970, стр.355, 356), содержащий заполненный дугогасящим наполнителем керамический корпус, по торцам которого установлены металлические крышки, ножевые контактные выводы и по меньшей мере один размещенный в корпусе и соединенный с ножевыми контактными выводами плавкий элемент, имеющий участки полного сечения и уменьшенного сечения. В известном плавком предохранителе плавкий элемент и контактные выводы выполнены из меди. Недостатком такого предохранителя являются низкие удельные весовые показатели в связи с более высокой плотностью медных контактных выводов.
В основу технического решения поставлена задача усовершенствования конструкции полезной модели путем дифференцированного подбора материала для изготовления основных функциональных элементов устройства, оптимизации их геометрических размеров, что приводит к улучшению удельных весовых показателей плавкого предохранителя при обеспечении его высоких эксплуатационных характеристик.
Поставленная задача решается тем, что в известном низковольтном плавком предохранителе, содержащем заполненный дугогасящим наполнителем керамический корпус, по торцам которого установлены металлические крышки, ножевые контактные выводы и по меньшей мере один размещенный в корпусе и соединенный с ножевыми контактными выводами плавкий элемент, имеющий участки полного сечения и уменьшенного сечения, новым, согласно техническому решению,
является то, что плавкий элемент выполнен из меди или ее сплавов, а ножевые контактные выводы выполнены из алюминия или его сплавов. Также новым является то, что отношение площади поперечного сечения ножевого контактного вывода к площади полного поперечного сечения плавкого элемента составляет не менее 10.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков предохранителя и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.
Выполнение контактных выводов из алюминия, имеющего меньшую плотность, чем медь, а плавкого элемента - из меди, имеющей большую плотность и электропроводность, чем алюминий, в совокупности с известными признаками позволит создать оптимальное соотношение весовых параметров отдельных элементов плавкого предохранителя, при которых снижаются его удельные весовые параметры при сохранении защитных характеристик предохранителя.
Экспериментально установлено, что отношение площади поперечного сечения алюминиевого контактного вывода к площади полного поперечного сечения медного плавкого элемента должно быть не менее 10. Рассчитанные габариты плавкого предохранителя по известным методикам, в основу которых взято это отношение, являются также оптимальными. Объем корпуса, содержащего дугогасящий материал, является достаточным для оптимального теплоотвода от плавкого элемента и обеспечения эффективного дугогашения.
При значении указанного отношения меньше 10-ти увеличивается толщина плавкого элемента. При этом скорость выгорания плавкого элемента будет невысокой (из-за большой толщины элемента), что приводит к локальному перегреву дугогасящего материала, потере им диэлектрических свойств, а значит, и дугогасящих свойств, вследствие чего скорость роста напряжения на дуге будет небольшой из-за малого градиента напряжения.
Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором показано изображение плавкого предохранителя (в разрезе).
Заявляемый плавкий предохранитель содержит керамический корпус 1, заполненный дугогасящим наполнителем 2, например кварцевым песком. По торцам корпуса 1 установлены металлические крышки 4. Внутри корпуса 1 размещен плавкий элемент 5, выполненный из медной ленты или проволоки, который имеет участки полного и уменьшенного сечения, которые соединены точечной сваркой (или пайкой) с ножевыми контактными выводами 3, выполненными из алюминия или алюминиевого сплава. На плавкий элемент могут быть нанесены напайки легкоплавкого металлического растворителя, например, олова, с целью улучшения защитных характеристик предохранителя.
Количество плавких элементов 5 определяется номинальным током, а отношение площади поперечного сечения алюминиевого контактного вывода к площади полного поперечного сечения медного плавкого элемента составляет 10 и более.
Низковольтный плавкий предохранитель работает следующим образом.
При нагрузке номинальным током предохранитель допускает работу в продолжительном режиме без расплавления плавких элементов 5. В режиме больших токов короткого замыкания плавкий элемент 5 перегорает на участках уменьшенного сечения. При перегрузках плавкий элемент 5 сначала перегорает в месте напайки металлического легкоплавкого растворителя, а потом электрическая дуга распределяется на остальные части плавкого элемента 5, в результате чего отключается аварийный ток.
Использование заявляемой полезной модели позволит обеспечить высокую надежность и улучшение удельных весовых показателей плавкого предохранителя на 12-15% при обеспечении высоких
коммутационных характеристик, а также снизить себестоимость предохранителя.
Промышленная применимость заявляемой полезной модели подтверждается возможностью изготовления заявляемого низковольтного плавкого предохранителя из известных материалов на известном оборудовании при использовании известных технологий, например, штамповка, точечная контактная сварка, вибрационное уплотнение песка.