САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использовано для защиты от перегрузок и токов короткого замыкания электротехнических устройств.
В настоящее время для защиты электротехнического оборудования (трансформаторов, электрических двигателей, кабельных линии и т.д.) широко используются плавкие предохранители. В качестве защитного элемента в плавком предохранителе применяется плавкая вставка, которая находиться внутри корпуса, заполненного кварцевым песком, либо без заполнения. При работе в номинальном режиме тепло выделяемое плавкой вставкой успевает передаться окружающей среде и срабатывание предохранителя не происходит. В аварийном режиме (перегрузке, коротком замыкании) тепло не успевает полностью передаться окружающей среде, и плавкая вставка перегорает, обеспечивая защиту электротехнического оборудования. При всех положительных аспектах использования плавких предохранителей они имеют серьезный недостаток, связанный с их использованием только один раз.
Известен высоковольтный резистор-предохранитель [RU 2367051 С1 МПК H01H 85/048 опубликованная 10.09.2009], содержащий подложку из изоляционного материала, резистивный слой из титана и токопроводящие контактные площадки, отличающийся тем, что подложка выполнена из материала, например ниобата лития, обладающего способностью выделять кислород при нагревании в восстановительной среде и обеспечивающего скорость нагрева поверхности в диапазоне (0,22÷1,5) К·м2/Вт·с за первую микросекунду нагрева, исходная толщина резистивного слоя лежит в диапазоне 20÷50 нм, а резистивный слой имеет покрытие из диоксида титана толщиной от 5 до 20 нм.
Недостатком данного устройства является возможность его использования только один раз при срабатывании.
Наиболее близкой по технической сущности является «Полимерное устройство для ограничения тока и способ его изготовления» [US 65975510 В2 МПК H01C 7/02 опубликованная 22.07.2003], содержащее по п. 1 определенное количество смеси из углерода и фторополимера, прессованного между первым и вторым электродом, к первому и второму электроду присоединен электрический провод, в котором фторополимер плавиться при заданной высокой температуре, обеспечивая работу токоограничивающего устройства в широком диапазоне температур.
Недостатком данного устройства является отсутствие радиаторов на первом и втором электроде, вследствие чего отвод выделяющегося тепла недостаточен для использования его в силовых цепях электроснабжения.
Задачей полезной модели является создание самовосстанавливающегося предохранителя, при осуществлении которого достигается технический результат, заключающийся в увеличении диапазона токов его использования, за счет выполнения электродов с радиаторами.
Указанный технический результат достигается тем, что самовосстанавливающийся предохранитель содержит два электрода с расположенной между ними матрицы из полимера на углеродной основе с положительным температурным коэффициентом сопротивления, электроды выполнены с радиаторными пластинами и наконечниками для крепления электрических проводников.
На фиг. 1 - изображен самовосстанавливающийся предохранитель, вид спереди.
На фиг. 2 - изображен самовосстанавливающийся предохранитель, разрез по А-А.
Самовосстанавливающийся предохранитель состоит из двух электродов 1, между которыми расположена матрица 2 из полимера на углеродной основе с положительным температурным коэффициентом сопротивления, например из фторополимера (фиг. 1, 2). Электроды 1 могут быть выполнены из алюминия, дюралюминия или других металлов. Для обеспечения достаточной теплоотдачи электроды 1 снабжены радиаторными пластинами. Крепление электрического проводника к электродам 1 осуществляется при помощи наконечников 3, установленных на электродах 1 при помощи резьбового соединения или выполненных цельной конструкцией при изготовлении (фиг. 1, 2).
Самовосстанавливающийся предохранитель работает следующим образом.
Принцип работы самовосстанавливающегося предохранителя основан на резком увеличении сопротивления при протекании электрического тока сверх номинального режима. При включении самовосстанавливающегося предохранителя при помощи наконечников 3 последовательно в электрическую цепь по нему начинает протекать электрический ток. В номинальном режиме матрица 2 из полимера кристаллизована, а пространство между кристаллами заполнено молекулами углерода, образующими проводящие цепочки. Количество теплоты выделяемой на самовосстанавливающемся предохранителе равно количеству рассеиваемой и его срабатывание не происходит. При протекании электрического тока сверх номинального значения самовосстанавливающийся предохранитель начинает нагреваться. Количество выделяемой теплоты становиться намного больше количества теплоты, рассеиваемой на радиаторных пластинах, и матрица 2 из полимера переходит в аморфное состояние, увеличиваясь в размерах. При увеличении размеров матрицы 2 углеродные проводящие цепочки разрываются, что вызывает рост сопротивления, и самовосстанавливающийся предохранитель нагревается еще быстрее. В результате сопротивление самовосстанавливающегося предохранителя увеличивается до такого значения, когда он начинает существенно ограничивать электрический ток, тем самым защищая электрическую цепь. При устранении причины перегрузки или короткого замыкания, электрический ток снижается до номинального значения, самовосстанавливающийся предохранитель остывает, углеродные проводящие цепочки восстанавливаются и его сопротивление снижается до начального значения. Наличие радиаторных пластин на электродах 1 позволяет увеличить значения электрического тока протекающего через самовосстанавливающийся предохранитель за счет увеличения теплоотдачи.