CN117877946A - 一种能实现小电流分断的熔体及其压制方法 - Google Patents

Abstract

一种能实现小电流分断的熔体及其压制方法，这种熔体是在熔体长度方向上设置有由狭径构成了熔体的第一变截面，而且还在熔体上两个相邻的第一变截面之间设置有电弧隔离带和第二变截面，第二变截面的长度较第一变截面的长度要长；在此基础上，在整条熔体宽度方向上构成第二变截面的多条熔体不在同一平面上，相邻之间的熔体一条向上凸起，另一条则向下凹下，形成立体结构，当系统出现低过载故障小电流需要分短时，不仅不会出现燃弧后的串弧现象，而且因为设置为长条状，燃弧带较长，可以起到拉长电弧的作用，达到短时快速切断故障电流的目的，使系统安全保护系数得到显著提高。

Description

一种能实现小电流分断的熔体及其压制方法

技术领域

本发明涉及一种电气线路及用电设备的安全保护装置，尤其是涉及一种给储能电池及电池系统提供安全保护用熔断器核心部件的熔体结构及压制工艺。

背景技术

熔断器是依据电能转换为热能的物理变量特性，以达到其正常电流下的长期工作及危害电流下熔断、清零故障电流的保护目的，当电流超出规定值时，会以本身产生的热量使熔断体熔断、断开电路。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当过载或短路电流通过熔断体时，熔断体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。被广泛应用于储能电池及储能系统、舰船、深海航行器、核电、航空和轨道交通等领域。

目前时常能见到的熔断器的核心部件——熔体，特别是片状熔体，其结构都是二维结构，即不管是沿熔体长度方向间隔设置有狭径构成的变截面，还是未设置狭径部分的原始状态熔体，沿宽度方向都是在一个平面上，这样的结构在实际运行中存在以下弊端：

1、因熔断器的安全防护特性决定，使得在熔管器的结构上，熔体都是被安装在由相关材质构成的管体内，且周围被饱满密实的灭弧填料（一般为石英砂）填充包覆，熔体的两端与管体两端安装的导电触头连接，然后再串联在用电线路上，这样的结构势必造成熔断器在运行过程中，因为通电后熔体发热的散热过程中，熔体靠近管体两端与导电触头连接部分，因为与裸露在外部的导电触头连接，散热快，温度就会低一些，越往中间部位散热越困难，温度就会越高。当系统出现持续的小电流低过载现象时，熔体温度持续升高，而靠近最中间部位相邻的两个或3个变截面会首先超过临界温度而熔断，而在这个过程，处于两个或3个变截面的之间的熔体因为相邻变截面温度传导及辐射的作用，温度也相应升高，但因为它是一个整体，即沿宽度方向未设置有狭径，且灭弧填料只填充包覆在熔体的上下面上，就存在此部位因出现燃弧后因为宽度较宽面积较大不能迅速灭弧，继而发生电弧喷射或爆炸。

2、当系统发生小电流低过载故障现象后，如上面所述，因为热传导及不同部位散热速度不一样，处于最中间部位那个变截面或相邻变截面处的温度会首先上升超过临界温度而熔断 ，但因为系统的出现的故障是低过载小电流，这样的现象决定了升温过程及熔体熔断（熔化）过程不会是瞬间熔断，且在变截面处熔断（熔化）过程存在着熔融现象，这就会导致着当熔体熔断、通电线路切断后熔断（熔融）的熔体降温冷却过程会随着逐渐凝固出现熔融变形的熔体之间二次搭接现象，不仅会使线路在故障检查尚未排除的时候，包括有检查检修人员正在检查工作期间，又被连接起来而产生安全危害，也会使分断效果大打折扣，甚至使熔断器应起到的安全防护效果失效。

发明内容

为了解决以上不足，本发明的目的在于提供可一种以防止被保护系统在出现故障危害小电流现象的情况下，熔断器的熔体不是所有熔体上设置的用以分担电压的变截面（狭径）处熔断，而是集中在中间温度最高部位承载整个熔体需要承担的电压，致使在熔断过程出现喷弧、燃烧，甚至爆炸，或熔断后二次搭接现象的新型结构的熔体，以及这种熔体的压制方法，以实现故障危害小电流安全可靠分断。采用本发明所述的这种结构的熔体，在不改变或影响熔断体原有电气性能的情况下，对线路出现低过载故障危害小电流状态的安全保护效用将显著提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

1、一种能实现小电流分断的熔体及其压制方法，其特征在于：熔体为片状结构，沿长度方向间隔并排设置有若干个孔洞，孔洞与孔洞之间设置有电流通过的狭径，这些狭径构成了熔体的第一变截面；在熔体上部分相邻的两个第一变截面之间设置有电弧隔离带，使此部分熔体在宽度方向上被电弧隔离带隔离成多条，这些多条熔体构成了熔体的第二变截面；

所述上述整条熔体由三种不同宽度截面积构成，即未设置变截面部分截面积最宽，由狭径构成的熔体第一变截面处宽度最窄，设置了电弧隔离带的部分由多条熔体构成的第二变截面处宽度介于第一变截面与未设置变截面的其它部分之间；

在第二变截面的结构设置上，沿宽度方向相邻的两条以及多条熔体之间，一条U形凹下，相邻一条反向U形凸起，使此部分熔体呈立体状态；这样的结构形式，被安装到管体内，且填充了灭弧填料后，不仅会使熔体的上下两面被灭弧填料包覆，且相邻熔体之间的左右面也被灭弧填料填充包覆，并因为相邻熔体之间设置有电弧隔离带，且被电弧隔离带隔离的熔体不在同一平面上，当出现故障危害小电流熔体燃弧熔断时，此部位就不会出现串弧燃烧甚至发生爆炸现象；而且在正常通电运行过程中，此部位在宽度方向上存在的几个熔体之间因为相对有了一定距离，散热效果会被未设置电弧隔离带的部位好一些。

2、所述沿熔体长度方向，在熔体上设置的第一变截面和第二变截面的数量根据熔体需要承载的额定电压而设置，电压越高数量越多，其中第一变截面数量最少为2个，第二变截面数量最少为1个。

3、所述熔体上构成第一变截面孔洞之间的狭径数量，以及构成第二变截面电弧隔离带之间的熔体数量根据熔体所要承载的额定电流而设置，电流越大数量越多 ，其中狭径数量最少为2个，电弧隔离带数量最少为1个，在熔体宽度方向上被电弧隔离带隔开熔体数量最少为2条。

4、为防止因熔体熔断时所产生的电弧喷射到与安装在熔断器管体两端、与熔体连接的导电触头部位而使电弧接触空气，在熔体靠近两端边沿位置不设置变截面，且距离最边沿最近的两个第一变截面之间不设置第二变截面。

5、熔体沿长度方向间隔并排设置的、使孔洞与孔洞之间由狭径构成第一变截面的孔洞形状包括椭圆形、菱形和矩形；在熔体上相邻的两个第一变截面之间设置的电弧隔离带形状为长条形。

6、所述熔体上第二变截面设置原则为先中间，后两边，由中间逐渐往熔体两边延伸；若需要设置的数量为1个，则设置位置位于熔体上靠近最中间位置两个第一变截面之间；若第二变截面的数量为2个，则位置位于靠近最中间位置的3个第一变截面之间。

7、在熔体压制制作方法上，主要有以下几个步骤：

步骤1：先根据熔体需要承载的额定电压与额定电流，通过计算，算出熔体的宽度与长度，然后再在熔体裁切机上裁切出相应宽度与长度的熔体；

步骤2：根据需要分断的过载和短路电流和相应的I²t数据，以及约定熔断与约定不熔断时间范围，计算出沿熔体长度方向需要间隔布排设置的第一变截面数量以及狭径和孔洞数据，使用专用模具通过冲压机在熔体上冲压出第一变截面；

步骤3：根据需要分断的低过载小电流故障电流，以及相应的约定熔断与约定不熔断时间范围，计算出在熔体上相邻的第一变截面之间需要设置的第二变截面数量，以及这些第二变截面的位置，以及电弧隔离带的宽度与长度数据，使用专用模具通过冲压机在熔体上冲压出电弧隔离带；

步骤4：使用专用模具通过冲压机对被电弧隔离带隔开，宽度方向上并排布排的熔体逐个反向冲压，使熔体一条U形凹下，相邻一条向上反向U形凸起，侧视形状为椭圆形或菱形立体结构。

由于本发明技术方案中提供了一种能实现故障危害小小电流分断的熔体及其压制方法，这种熔体与现有市场上所见到的熔体结构相比，在熔体长度方向上不仅设置有一个及一个以上孔洞，并使孔洞与孔洞之间保留有电流通过的狭径， 狭径位置构成了熔体的变截面（本发明称为第一变截面）；而且还在熔体上两个相邻的由狭径构成的截面之间设置有电弧隔离带，使此部分熔体在宽度方向上被电弧隔离带隔离成多条，这些多条熔体构成了熔体的第二变截面，第二变截面的长度较第一变截面的长度要长；在此基础上，在整条熔体宽度方向上构成第二变截面的多条熔体，通过冲压不再在一个平面上，相邻熔体之间一条向上凸起，另一条则向下凹下，当系统出现低过载故障危害小电流需要分短时，不仅不会出现燃弧后的串弧现象，也不会使整条熔体变截面上需要承载分担的电压都集中在熔体中部温度最高的那个变截面上，致使此部位的管体不能承受突然变高的巨大能量，而发生爆炸；而且因为设置为长条状，燃弧带较长，可以起到拉长电弧的作用，会连同在左右相邻的第一变截面一同燃弧熔断，也使熔体所承载的电压段加长，达到短时快速切断故障电流、且避免管体爆炸（爆裂）的目的，且因为熔断（熔化）部分较长且分别向上凸起或向下凹下，在断电后冷却恢复固态过程中出现二次搭接重新连接起来的概率将大大降低，且同样是因为长度较长，冷却电弧也相应较长，使系统安全保护系数得到显著提高。

附图说明

图1为本发明实施例熔体外形立体结构示意图。

图2为本发明实施例熔体结构俯视示意图。

图3为本发明实施例熔体结构侧视示意图

附图标记说明：1、熔体未设置变截面部位；2、第一变截面部位；3、第二变截面部位；4、电弧隔离带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例，一种能实现小电流分断的熔体及其压制方法，如附图1、2、3所示，熔体沿长度方向间隔设置有第一变截面2，第一变截面设置方式为在熔体宽度方向上，如附图所示，由并排设立的孔洞，以及孔洞之间的狭径组成（图上未标示），流经此处的电流从狭径处通过，相对于其它位置，此处截面变窄；在靠近中心部位的3个第一变截面2之间，如附图所示，设置有第二变截面3，第二变截面的设置方式是：先在形状如熔体未设置变截面部位1的熔体上，冲压出电弧隔离带4，使此部位的熔体沿宽度方向分为3条，然后通过整形使此3条熔体分别向上凸起、向下凹下，使这3条熔体的相对位置不再在同一平面上，经过整形后的此部的结构由平面结构变为立体结构，从侧视角度观察，如附图3所示，为菱形形状，而此处因为在3条熔体之间设置了电弧隔离带4，使此处的截面积总和小于熔体未设置变截面部位1 的截面积总和，流经此处的电流分别从3条熔体上通过，相对于其它位置，此处截面积比第一变截面2处要大，但比熔体上未设置变截面部位1处要小。

这样的设置，当处于熔断器通电工作过程中遇到故障电流流过时，此两处温度首先升高并在一定时间内达到熔断温度，而两处相比较，若是线路流过的电流是故障危害小电流，则第一变截面2处相对于第二变截面3处，因为电流通道窄，且发热点集中，因此此处的温度要比第二变截面3处高，而因为温度差的存在，第一变截面2处的热量会迅速传递到第二变截面3部位，而第二变截面3在设置上电流通道较第一变截面2要长一些，且处于两个第一变截面2之间，使得电弧拉长，相应的冷却电弧也拉长，而且将故障危害小电流出现时，会使整条熔体上所设置的、用以承担通过熔断器的电压，熔体熔断时应是所有变截面都熔断的设计，将电压全部会集中到中间部位散热最困难、温度最高的变截面处，致使在熔断时发生爆炸的危害，而使电压相对分散分担到第一变截面2和第二变截面3位置，使熔体在故障危害小电流出现时的电压分担段加长，这样对于故障危害小电流，可以起到很好的分断作用，为所保护线路以及设备、系统提供可靠的安全保护。

Claims (7)

1.一种能实现小电流分断的熔体，其特征在于：熔体为片状结构，沿长度方向间隔并排设置有若干个孔洞，孔洞与孔洞之间设置有电流通过的狭径，这些狭径构成了熔体的第一变截面；在熔体上部分相邻的两个第一变截面之间设置有电弧隔离带，使此部分熔体在宽度方向上被电弧隔离带隔离成多条，这些多条熔体构成了熔体的第二变截面；

所述上述整条熔体由三种不同宽度截面积构成，即未设置变截面部分截面积最宽，由狭径构成的熔体第一变截面处宽度最窄，设置了电弧隔离带的部分由多条熔体构成的第二变截面处宽度介于第一变截面与未设置变截面的其它部分之间；

在第二变截面的结构设置上，沿宽度方向相邻的两条以及多条熔体之间，一条U形凹下，相邻一条反向U形凸起，使此部分熔体呈立体状态；这样的结构形式，被安装到管体内，且填充了灭弧填料后，不仅会使熔体的上下两面被灭弧填料包覆，且相邻熔体之间的左右面也被灭弧填料填充包覆，并因为相邻熔体之间设置有电弧隔离带，且被电弧隔离带隔离的熔体不在同一平面上，当出现故障危害小电流熔体燃弧熔断时，此部位就不会出现串弧燃烧甚至发生爆炸现象；而且在正常通电运行过程中，此部位在宽度方向上存在的几个熔体之间因为相对有了一定距离，散热效果会被未设置电弧隔离带的部位好一些。

2.根据权利要求1所述的一种能实现小电流分断的熔体，其特征在于：所述沿熔体长度方向，在熔体上设置的第一变截面和第二变截面的数量根据熔体需要承载的额定电压而设置，电压越高数量越多，其中第一变截面数量最少为2个，第二变截面数量最少为1个。

3.根据权利要求1所述的一种能实现小电流分断的熔体，其特征在于：所述熔体上构成第一变截面孔洞之间的狭径数量，以及构成第二变截面电弧隔离带之间的熔体数量根据熔体所要承载的额定电流而设置，电流越大数量越多 ，其中狭径数量最少为2个，电弧隔离带数量最少为1个，在熔体宽度方向上被电弧隔离带隔开熔体数量最少为2条。

4.根据权利要求1所述的一种能实现小电流分断的熔体，其特征在于：为防止因熔体熔断时所产生的电弧喷射到与安装在熔断器管体两端、与熔体连接的导电触头部位而使电弧接触空气，在熔体靠近两端边沿位置不设置变截面，且距离最边沿最近的两个第一变截面之间不设置第二变截面。

5.根据权利要求1所述的一种能实现小电流分断的熔体压制方法，其特征在于：熔体沿长度方向间隔并排设置的、使孔洞与孔洞之间由狭径构成第一变截面的孔洞形状包括椭圆形、菱形和矩形；在熔体上相邻的两个第一变截面之间设置的电弧隔离带形状为长条形。

6.根据权利要求1所述的一种能实现小电流分断的熔体，其特征在于：所述熔体上第二变截面设置原则为先中间，后两边，由中间逐渐往熔体两边延伸；若需要设置的数量为1个，则设置位置位于熔体上靠近最中间位置两个第一变截面之间；若第二变截面的数量为2个，则位置位于靠近最中间位置的3个第一变截面之间。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种能实现小电流分断的熔体的压制方法，其特征在于：在熔体压制制作方法上，主要有以下几个步骤：

步骤1：先根据熔体需要承载的额定电压与额定电流，通过计算，算出熔体的宽度与长度，然后再在熔体裁切机上裁切出相应宽度与长度的熔体；

步骤2：根据需要分断的过载和短路电流和相应的I²t数据，以及约定熔断与约定不熔断时间范围，计算出沿熔体长度方向需要间隔布排设置的第一变截面数量以及狭径和孔洞数据，使用专用模具通过冲压机在熔体上冲压出第一变截面；

步骤3：根据需要分断的低过载小电流故障电流，以及相应的约定熔断与约定不熔断时间范围，计算出在熔体上相邻的第一变截面之间需要设置的第二变截面数量，以及这些第二变截面的位置，以及电弧隔离带的宽度与长度数据，使用专用模具通过冲压机在熔体上冲压出电弧隔离带；

步骤4：使用专用模具通过冲压机对被电弧隔离带隔开，宽度方向上并排布排的熔体逐个反向冲压，使熔体一条U形凹下，相邻一条向上反向U形凸起，侧视形状为椭圆形或菱形立体结构。