Плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()928456

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Реслублии (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 30.06.80 (2 I ) 2948422/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.82. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 17.05.82 (5l }M. Кл.

Н 01 Н 85/08

Н 01 Н 37/76

Ркумрстаикыб квинтет

CCCP ю аиал изобретения

N еткрытяй (53) УДК 621...3 16. 923 (088.8 ) (71) Заявитель ру р р ф приборостроения при Воронежском политехни-.еском ййт. титушка.»

»»»», Я (54) ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и перегрузок.

Известны плавкие предохранители, в которых. калиброванная плавкая вставка заключена внутрь корпуса из изоляционного материала, например стекла или керамики. Концы плавкой вставки электрически соединены с контактами, размещенными на торпах корпуса. При т0 прохождении через плавкую вставку тока, превышаюшего предельно допустимый уровень, вставка плавится, нарушая тем самым электрическую цепь (1т

Для восстановления работоспособности

1$ известных предохранителей необходимо вскрыть корпус, сняв один из торцовых контактов, и заменить плавкую вставку, что требует значительных затрат времени.

Практически известные предохранители являются устройствами однократного использования. Кроме того, применение известных плавких предохранителей в современной точной радиоэлектронной аппаратуре специального назнг пения требует наличия весьма сложных систем аварийной сигнализации. Недостатком известных предохранителей является также отсутствие возможности обеспечения гальванической развязки междт силовой и сигнализационной цепями, например, когда питание нагрузки осуществляется от источника постоянного тока, а питание снгнализационной цепи — от источника переменного тока или от автономного источника питания. Особое значение этот недостаток приобретает в современной радиоэлектронной аппаратуре, в которой широко используются полупроводниковые элементы,-.в частности интегральные микросхемы и микросборки, требующие обеспечения стабилизированного питаЪ ния постоянным током.

Известен также плавкий предохранитель, содержащий полый герметичный корпус, в торцах которого расположены две пары токопроводящих контактов, од928456 на из которых соединена легкоплавким металлом, размещенным в замкнутой кольцевой полости, а другая подключена к сигналиэационной цепи. При возникновении в силовой цепи токов короткого замыкания металл, соединяющий верхнюю пару контактов, плавится и стекает в нижнюю часть полости, где переходит в твердую фазу. При этом верхняя пара контактов размыкается, а нижняя замы- 10 кается. Для повторного использования предохранителя корпус необходимо поверФ путь на 180 вокруг центрального крепежного элемента г2 г

Известный предохранитель позволяет И обеспечить гальваническую развязку между силовой и сигнализационной цепями, однако имеет следующие недостатки: низкое быстродействие; недостаточную надежность срабатывания; невозможность 29 обеспечения направленного плавления легкоплавкого металла.

Профиль поперечного сечения внутренней полости не обеспечивает равномерного распределения линий протекания то- 2 ка в расплавляемом металле, вследствие чего теплота в нем распределяется неравномерно, что приводит к ненадежному раэмыканию цет и.

Наиболее близким к предложенному Io по технической сущности является ппавкий предохранитель, содержащий попый корпус из изоляционного материала, токопроводящие торцовые контакты и промежуточный контакт, электрически соединенный с одним из торцовых контактов легкоплавким металлом; частично запол- няюшим вакуумированную полость корпуса, имеющую переменное сечение по линии протекания тока (3)

Надежность срабатывания известного, предохранителя несколько возрастает за счет обеспечения направленности плавления легкоплавкого металла, однако остается весьма низкой при кратковременных перегрузках, так как не обеспечивается лавинный режим плавления. Отсутствие лавинного режима плавления . приводит к тому, что при кратковременных перегрузках происходит оплавление лишь периферийной части металла, что в свою очередь приводит лишь к размыканию контактов, а замыкание других контактов не происходит. цепь изобретения - повышение надежности срабатывания предохранителя.

5$

Поставленная цель достигается тем, что плавкий предохранитель снабжен дру- гим промежуточным контактом, на внут ранних поверхностях токоведущих торцовых контактов выполнены конусообразные выступы, обращенные своими вершинами внутрь гакуумированной полости корпуса, промежуточные контакты размещены на уровне вершин указанных конусообразных выступов и находятся на одинаковых расстояниях от соответствующих им торцовых контактов.

На чертеже представлен плавкий предохранитель, продольный разрез.

Плавкий предохранитель содержит корпус 1 из изоляционного материала, например керамики, на торцах которого размещены токопроводящие контакты 2 и

3, снабженные конусообразными выступами 4 и 5, обрашеииыми внутрь вакуумированной полости 6 корпуса 1 вершинами. Плавкий предохранитель содержит также промежуточные контакты 7 и 8, равноудаленные от соответствукгших им торцовых контактов 2 и 3, выполненные в виде металлических колец и размещенные на уровне вершин соответствующих им конусообразных выступов 4 и 5 торцовых контактов 2 и 3. Вакуумирован-ная полость 6 частично заполнена легкоплавким металлом 9, обеспечивающим электрическое соединение между торцовым и соседним с ним промежуточным контактом, т.е. либо между контактами 2 и 7, либо между контактами 3 н В. Полость

6 имеет переменное сечение по линии протекания тока благодаря напичию размещенных в ией конусообразных выступов 4 и 5.

Плавкий предохранитель работает следуюшим образом.

При протекании повышенного тока, например, между размещенными на торце корпуса 1 контактом 2 и промежуточным контактом 7, которые электрически соединены между собой легкоплавким металлом 9, происходит направленное плавление металла 9. Направленность плавления обеспечивается благодаря переменному сечению полости 6 по линии протекания тока за счет наличия в ней конусообразного выступа 4. Поскольку вершина конусообразного выступа 4 p&cположена на уровне промежуточного контакта 7, то плавление происходит практически одновременно во всем объеме, занятом металлом 9, так как обеспечивается практически равномерное токовое поле в легкоплавком металле 9, т.е. оптимальные условия протекания процесса направленного плавления металла, в которых длина лимий тока и, следова928456 б е сигнализационную цепь, либо в цепь питания резервного источника. В зависимости от этого либо срабатывает аварийная сигнализация, либо происходит переход аппаратуры на питание от резервного источника. В тех случаях, когда отсутствует резервный источник. питания и нет необходимости в работе сигнализационной цепи, для дальнейшей эксплуатации пре<0 дохранитель необходимо повернуть на

1 80 т.е. торцовым контактом 3 вверх. о

О

После поворота на 180, в случае возникновения повторной аварийной ситуации, и работа предохранителя осуществляется

15 аналогично процессу, описанному выше, причем плажение металла 9, соединяю.щего контакты 3 и 8, также является направленным за счет наличия в полости

6 конусообразного выступа 5, выполнен20 ного на внутренней поверхности торцового контакта 3 и создающего переменное сечение полости 6 по линии протекания

5 тельно, удельное линейное сопротивлени металла 9 во всех направлениях между контактами 2 и 7 за счет конусообразного выступа 4 становятся одинаковыми

Незначительная неоднородность тепловы деления полностью компенсируется возникновением лавинного режима плавления во всем объеме, занятом металлом

9, вследствие изменения удельного ли нейного сопротивления с изменением температуры.

При переходе легкоплавкого металла

9 из твердой фазы в жидкую резко возрастает его удельное сопротивление. Пр этом ток, протекающий через жидкую часть металла, уменьшается и, соответ ственно, возрастает ток, протекающий через его твердую часть. Это и приводит к возникновению лавинного режима плавления во всем объеме металла 9, т.е. к максимально быстрому и надежно му срабатыванию предохранителя. В момент срабатывании практически весь металл находится в зоне плавления за счет наличия конусообразных выступов 25

4 и 5 на торцовых контактах 2 и 3 в полости 6. Размещение конусообразных выступов 4- и 5 в полости 6 позволяет уменьшить массу легкоплавкого металла

9, что, обеспечивает снижение полной зп теплоемкости устройства. Это, в свою очередь, способствует сокрашению вре.мени прогрева и плавления металла, т.е. увеличению быстродействия предохранителя.

3S

В результате плавления металла 9 нарушается электрическов соединение между контактами 2 и 7, т. е. цепь питания нагрузки разрывается. Поскольку острие конусообразного выступа 4 рас- 4 положено по направлению действия гравитационного поля, то обеспечивается свободное каплевидное формообразование жидкого металла на острие ксжуса, затем быстрый и беспрепятственный отрыв образовавшейся капли и падение вниз без .соприкосновения с корпусом, что позволяет снизить теплоотдачу от Жидкого металла в окружающую среду. Огорвавшись от острия конуса 4, капля жидкого металла попадает на встречно направленное острие конуса 5 и, стекая по его поверхности, быстро и надежно заполняет нижнюю часть полости 6, обеспечивая электрическое соединение между торцовым

55 контактом 3 и промежуточным контактом

8, которые могут быть включены либо в тока.

I ф о р м у-л а и з о;б р е т е н и я

Плавкий предохранитель, содержащий полый корпус из изоляционного материала, токопроводящие торцовые контакты и промежуточный контакт, электрически соединенный с одним из торцовых контактов легкоплавким металлом, частично заполняющим вакуумированную полость .корпуса, имеющую переменное сечение цо линии протекания тока, о т л и— чающийсятем, что, сцельюповышения надежности срабатывания, он снабжен другим промежуточным контактом, на внутренних поверхностях токоведущих торцовых контактов выпопнены конусообразные выступы, обращенные своими вершинами внутрь вакуумированной полости корпуса, промежуточные контакты размещены на уровне вершин указанных конусообразных выступов и находятся на одинаковых расстояниях от соответствующих им токопроводящих торцовых контактов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кузнецов Р. С. Аппараты распределения энергии на напряжение до

1000 В, М;, «Энергия, 1970, с. 362365.

2. Патент Великобритании М 1395971, кл. Н 01 Н 37/76, 1975.

3. Авторское свидетельств 1 СССР

N. 351260, кл. Н 01 Н 85/08, 1970.

928456

Составитель С. Гордон

Редактор Л. Веселовская Техред М Тепер Корректор А. Ференц .

Заказ 3253/66 Тираж 758 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1Х3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4