CN104810223A - 一种太阳能发电保护用熔断器 - Google Patents

Abstract

一种太阳能发电保护用熔断器，包括熔管和熔体，所述熔体上沿其长度方向依次排布有若干个分断孔，所述熔体设有与所述分断孔对应设置的分断槽，所述分断槽对称设置于分断孔两侧，所述熔管两端还设有用于密封内部气体的垫片，所述熔管两端均套设有密封内套，所述密封内套还套设有密封外套，所述密封外套的内表面、熔管的内壁以及垫片背向熔管中心的端面形成密封空间，所述密封空间内填充有石蜡。适用于额定电流15A，直流电压1500伏，短路电流15000A时，能有效分断电路，而保护后级电器设备不被损坏，且其本身防爆性能和密封性能卓越，配合带有矩形分断口的熔体，大大提高了本熔断器适用的范围，使之能适应的电压环境和范围大大提高。

Description

一种太阳能发电保护用熔断器

技术领域

本发明涉及一种电路保护装置，更具体地说，它涉及一种太阳能发电保护用熔断器。

背景技术

熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，在外部电流的作用下产生热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，在外部电流的作用下产生热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路保护和过载保护的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

而熔断器内最关键的部分便是设置在熔管内的熔体，熔体具有一很重要的指标，便是分断能力，熔断器的分断能力就是保险丝能够安全地切断电路的最大电流，一般情况下是指短路电流。具体地说就是保险丝在遇到短路电流时必须能够绝对安全的分断电路，即在分断过程中不发生任何不安全的因素，如持续拉弧、多次导通、破碎、飞溅、燃烧、以至爆炸等。每一种保险丝都必须给出器分断能力值，使用时被保护电路的最大短路电流不能大于其分断能力。

所以本申请人公开了申请号为201410745438.2的发明专利中，公开了一种光伏熔断器的熔体，包括熔体熔体，所述熔体熔体为一长条形金属片，所述熔体熔体上依次设有若干个用于电流过大时分断的分断部。铜材料具有良好的导电性和较高的熔点，用在这里就能够有效的提高熔断器的额定电流和分断能力，也能够有效的降低熔断器的功率消耗。

但是在使用过程中发现，这种熔体虽然能在一定程度上提高了熔断器的熔点和熔断电流，但是这样一来，特别是应用于高压大电流场合下，此时的整个熔断器管体的密封要求与耐压要求无疑也大大增加，安全系数不能满足高压大电流的环境需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可以防止内部金属气体外延，密封性高的熔断器。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种太阳能发电保护用熔断器，包括熔管和熔体，所述熔体上沿其长度方向依次排布有若干个分断孔，所述熔体设有与所述分断孔对应设置的分断槽，所述分断槽对称设置于分断孔两侧，所述熔管两端还设有用于密封内部气体的垫片，所述熔管两端均套设有密封内套，所述密封内套还套设有密封外套，所述密封外套、熔管以及垫片形成密封空间，所述密封空间内填充有石蜡。

熔体部分保留了等距离的片宽的结构，剩余片宽设置为一固定值，这样就可以有效的避免由于分断部内部的一部分剩余片宽过小导致的该部分等效电阻过大使得熔断器功耗过大的问题，而且也不会出现分断部内某部分相比于其他部分优先熔断，降低了熔断器的额定电流和分断能力，以及不会出现由于某部分优先熔断导致分断部剩余部分过多导致的熔断器多次导通的问题。而熔管内增强了密封结构，通过一个垫片实现对熔管内气体的密封，正常情况下，熔管内填料和气体对外几乎不存在膨胀力，所以本发明的垫片也就过盈配合在熔管的管体内部；而内密封套套设在熔管上提供反向作用力，使得内部气体在正常情况下不会外延。而出现高压大电流时，由于熔体内部温度急剧升高，所以内部气体膨胀，膨胀力向两端作用，作用在垫片上，此时垫片收到由中心向两侧的力，此时，容易导致垫片形变而失去密封效果，但是由于石蜡的设置，在温度升高时，温度快速通过管体外壁传导到石蜡中，石蜡受热膨胀，由于垫片和石蜡直接抵触，所以垫片收到石蜡向内的膨胀力，从而抵消气体膨胀力，而相互抵消的两个力作用在垫片上，且由于石蜡是固态，所以垫片不会形变使金属气体外延。

本发明可以进一步设置为：所述熔体上焊接有锡。

锡是低熔点金属，过负荷时包围熔体的锡球受热首先融化，熔融态的锡渗透到熔体内部形成熔点较低的合金，使熔体在较低温度下熔断。同时它的电阻率增大，致使局部发热剧增，缩短了溶化时间，当通过短路电流时，由于熔体溶化时间极短，该效应不起作用。改善熔断器的保护性能，不仅能实现短路保护，而且能更好地实现过负荷保护。

本发明可以进一步设置为：所述熔体由银材料制成。由于纯银的熔点为熔点960.5℃，20℃时银的电阻率为1.59×10-8Ω·m。其次是铜，电阻率为1.72×10-8Ω·m。所以用银作为熔体的材料，一来，可以减小等效电阻，使得本发明的熔体更加稳定，减小其电热效应的影响，二来，熔点设置较低，可以增加其过负荷保护的能力。

本发明可以进一步设置为：所述熔管采用高氧化铝瓷。由于本发明设置防止对熔管的膨胀力会增大。氧化铝陶瓷是一种以氧化铝为主体的陶瓷材料，用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。适合作为本发明的熔管材料，可以大大提高本发明的防爆性能。而高氧化铝瓷主要原料,加入6～30％的粘土、氧化镁、氧化钙、氧化钛等烧结促进剂，混合后在1450～1800℃温度下烧结制成。

本发明可以进一步设置为：所述填料材料为高纯石英砂。SiO2≥99.5—99.9% Fe2O3≤0.001%，采用优质天然石英石，砂浆。高纯石英砂作为较为常见的耐火材料，将其作为填料设置于熔管内部，可以保证其不会轻易出现燃弧现象，大大增加了本发明的灭弧能力，保证了熔体不会误熔断。

本发明可以进一步设置为：所述分断孔数量设置为十个，且等间距设置。十个距离均匀的分段孔，在遇到高直流电压冲击短路时，能均匀地分担熄灭总电压之和，不让其燃弧，每段分段槽分别进行灭弧处理，各个击破，将消耗降至最低。

本发明可以进一步设置为：所述熔管的两端均设有与石蜡抵触的限位环槽，所述限位环槽与熔管一体设置。通过这样设置，当石蜡膨胀时，会向熔管提供三个方向的作用力，1、作用在管体横截面径向力，2、作用在管体由中心向两端的轴向力，3、作用在管理由两端向中心的轴向力，径向力被管体抵消不做考虑，由中心向两端的轴向力，使得管体与密封内套之间的力增加，进一步提高密封性；而由管体两端向中心作用的轴向力，使得石蜡表面与管体的限位环槽紧密贴合，同时进一步增加了密封性。

相比于现有技术，本发明适用于额定电流15A，直流电压1500伏，短路电流15000A时，也能起到对电路的保护作用，且其本身防爆性能和密封性能卓越，配合带有矩形分断口的熔体，大大提高了本熔断器适用的范围，使之能适应的电压环境和范围大大提高。

附图说明

图1为本发明的爆炸图；

图2为熔体示意图；

图3为图2中A部放大图；

图4为本发明剖视图。

1、熔体；11、分断孔；12、分断槽；13、剩余片宽；2、熔管；21、限位环槽；3、密封内套；4、密封外套；5、石蜡；6、填料；7、垫片。

具体实施方式

参照图1至图3对本发明实施例做进一步说明。

如图1所示，一种太阳能发电保护用熔断器，包括熔管2和熔体1，所述熔体1包括呈长条形片状设置的熔体，所述熔体上沿其长度方向依次排布有若干个分断孔11，所述熔体设有与所述分断孔11对应设置的分断槽12，所述分断槽12对称设置于分断孔11两侧，所述分断孔11与其两侧的分断槽12在所述熔体上形成剩余片宽13，所述熔管2内部设有填料6，所述熔管2两端还设有用于密封内部气体的垫片7，所述熔管2两端均套设有密封内套3，所述密封内套3、熔管2以及垫片7形成密封空间，所述密封空间内填充有石蜡。熔体1由纯银材料制成，其表面焊接有小锡球。

熔管2采用高氧化铝瓷。将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99．99%外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，一般为重量比在10－30%的热塑性塑胶或树脂、有机粘结剂应与氧化铝粉体在150－200温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加1～2%的润滑剂，如硬脂酸，及粘结剂PVA。欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质，再加入解胶剂与粘结剂，充分研磨之后排气，然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附，浆料遂固化在模内。空心注浆时，在模壁吸附浆料达要求厚度时，还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂，目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。填料6材料为高纯石英砂。分断孔11数量设置为十个，且等间距设置。密封内套3还套设有密封外套4。熔管2的两端均设有与石蜡抵触的限位环槽21，限位环槽21与熔管2一体设置。

熔体1穿设于熔管2中，密封内套3与石蜡5均预留有通孔，所述熔体穿过通孔分别于两端的密封外套4内圈点焊连接，熔管2内部充满填料6，两端盖以垫片7，垫片7与熔管2内壁过盈配合，在垫片7的外侧填充石蜡后盖上密封内套3，密封内套3外沿点焊与熔管2外表面，密封外套4再套设于密封内套3上，并与密封内套3过盈配合。

如图3所示，熔体1部分保留了等距离的片宽的结构，剩余片宽13设置为一固定值，这样就可以有效的避免由于分断部内部的一部分剩余片宽13过小导致的该部分等效电阻过大使得熔断器功耗过大的问题，而且也不会出现分断部内某部分相比于其他部分优先熔断，降低了熔断器的额定电流和分断能力，以及不会出现由于某部分优先熔断导致分断部剩余部分过多导致的熔断器多次导通的问题。而熔管2内增强了密封结构，通过一个垫片7实现对熔管2内气体的密封，正常情况下，熔管2内填料6和气体对外几乎不存在膨胀力，所以本发明的垫片7也就过盈配合在熔管2的管体内部；而内密封套套设在熔管2上提供反向作用力，使得内部气体在正常情况下不会外延。而出现高压大电流时，由于熔体1内部温度急剧升高，所以内部气体膨胀，膨胀力向两端作用，作用在垫片7上，此时垫片7收到由中心向两侧的力，此时，容易导致垫片7形变而失去密封效果，但是由于石蜡的设置，在温度升高时，温度快速通过管体外壁传导到石蜡中，石蜡受热膨胀，由于垫片7和石蜡直接抵触，所以垫片7收到石蜡向内的膨胀力，从而抵消气体膨胀力，而相互抵消的两个力作用在垫片7上，且由于石蜡是固态，所以垫片7不会形变使金属气体外延。

该熔断器在其熔体采用圆孔的时候，由于圆孔导致的剩余片宽限制，导致的现有的YRPV-30的光伏熔断器的额定电流为15A，分断能力为33KA，经过的改进，将圆孔更改为方孔之后，剩余片宽就显得平滑的多，经过外部仪器检测，可以发现中光伏熔断器的熔体额定电流已经可以高达20A，其分断能力提升至45KA，由此可见在同样规格的情况下，分断孔设置成方形孔相比设置成圆形孔，其额定电流和分断能力要大大增加。

    以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能发电保护用熔断器，包括熔管和熔体，所述熔体上沿其长度方向依次排布有若干个分断孔，所述熔体设有与所述分断孔对应设置的分断槽，所述分断槽对称设置于分断孔两侧，其特征在于：所述熔管两端还设有用于密封内部气体的垫片，所述熔管两端均套设有密封内套，所述密封内套还套设有密封外套，所述密封外套的内表面、熔管的内壁以及垫片背向熔管中心的端面形成密封空间，所述密封空间内填充有石蜡。

2.如权利要求1所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述熔体上焊接有锡。

3.如权利要求2所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述熔体由银材料制成。

4.如权利要求1所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述熔管采用高氧化铝瓷制成。

5.如权利要求2所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述填料材料为高纯石英砂。

6.如权利要求3或4或5所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述分断孔数量设置为十个，且等间距设置。

7.如权利要求3或4或5所述的一种太阳能发电保护用熔断器，其特征在于：所述熔管的两端均设有与石蜡抵触的限位环槽，所述限位环槽与熔管一体设置。