SU1735933A1

SU1735933A1 - Reusable heavy-current fuse

Info

Publication number: SU1735933A1
Application number: SU894765305A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Михайлович Игнатьев; Павел Алексеевич Кулаков; Вячеслав Иванович Приходченко; Юрий Николаевич Скоморохов
Original assignee: Самарский Политехнический Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1992-05-23

Abstract

Использование: в устройствах защиты сильноточных электроустановок от перегрузок и коротких замыканий. Существо изобретени : предохранитель, содержащий два неподвижных /НЭ/ 1, 2 и подпружиненный подвижный /ППЭ/ 12 электроды, тепловыдел ющий элемент /ТВЭ/, легкоплавкий припой /ЛПП/ 6 и механизм расцеплени , дл повышени номинального тока и упрощени эксплуатации снабжен зажимной гайкой 14 и дугогасительными контактами 15, при этом ТВЭ выполнен в виде шпильки 3 с облуженной ЛПП 6 шейкой 7 и втулки 8, установленной соосно с шейкой 7 с помощью ЛПП 6, ППЭ 12 выполнен твер- дометаллическим и соединен С НЭ 2 с помощью шпильки 3, втулки 8 и зажимной гайки 14, а дугогасительные контакты 15 подключены параллельно НЭ 2 и ППЭ 12. 2 ил. (Л СUsage: in protection devices for high-current electrical installations against overloads and short circuits. The essence of the invention: a fuse containing two stationary / NE / 1, 2 and spring-loaded movable / PPE / 12 electrodes, heat generating element / TVE /, low-melting solder / LPP / 6 and a tripping mechanism, to increase the rated current and simplify operation, equipped with a clamping nut 14 and the arcing contacts 15, while the TVE is made in the form of a stud 3 with the neck 7 and the sleeve 8, which is installed coaxially with the neck 7 using LPP 6, PES 12 is made of solid metal and connected with NE 2 with a stud 3, bushings 8 and clamping nut 14 , and the arcing contacts 15 are connected in parallel to the non-electric motors 2 and ППЭ 12. 2 Il. (Ls

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл защиты сильноточных электроустановок от перегрузок и коротких замыканий.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect high-current electrical installations from overloads and short circuits.

Известны плавкие предохранители, предназначенные дл отключени защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных дл этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенное значение. Принцип действи таких предохранителей основан в основном , на расплавлении плавкой вставки теплом , выдел ющимс при протекании токов перегрузки или короткого замыкани . Основными элементами таких предохранителей вл ютс корпус, плавка вставка,Known fuses are designed to shut off the protected circuit by destroying the conductive parts specially provided for this under the action of a current exceeding a certain value. The principle of operation of such fuses is based mainly on the melting of the fuse-link by the heat generated by the flow of overload or short-circuit currents. The main elements of such fuses are the case, the melting insert,

контактна часть, дугогасительное устройство или дугогасительна среда.contact part, arcing device or arcing medium.

К недостаткам таких предохранителей относитс их небольшой номинальный ток /до 1000 А/ и однократность работы, требующа замены предохранител после его срабатывани .The disadvantages of such fuses are their low rated current (up to 1000 A) and one-time operation, requiring replacement of the fuse after it has been activated.

В таких конструкци х увеличение номинального тока предохранител только за счет увеличени сечени плавкой вставки или выполнение ее из набора параллельных проволок или медных полос вл етс затруднительным , так как процесс плавлени вставки при значительном ее сечении протекает значительно медленнее (при малых сечени х используют так называемый металлургический эффект дл снижени соIn such structures, it is difficult to increase the rated current of the fuse only by increasing the cross section of the fusible insert or making it from a set of parallel wires or copper strips, since the process of melting the insert with a significant cross section proceeds much slower (for small cross sections, the so-called metallurgical effect to reduce soot

(Л(L

ю со соyou

пературы плавлени ), чем при малом, а при работе параллельных вставок практически невозможно обеспечить равномерное распределение тока по параллельным цепочкам . Все это приводит либо к увеличению времени срабатывани , либо к нестабильным характеристикам срабатывани предохранителей на большие номинальные токи.melting points), than with small, and when operating parallel inserts it is almost impossible to ensure uniform current distribution along parallel chains. All this leads either to an increase in the response time or to an unstable response characteristics of the fuses for large rated currents.

Недостатком вл етс также однократность срабатывани и необходимость заме- ны предохранител после срабатывани .The disadvantage is also one-time operation and the need to replace the fuse after operation.

Известен также термочувствительный выключатель многократного использовани , в котором в качестве термочувствительного плавкого элемента используетс электропроводное вещество с отрицательным температурным коэффициентом объемного расширени . При плавлении термочувствительного элемента и уменьшении при этом его объема происходит разрыв электрической цепи. Самовосстановление предохранител происходит при затвердевании термочувствительного элемента.A reusable thermo-sensitive switch is also known, in which an electrically conductive substance with a negative temperature coefficient of volume expansion is used as a thermo-sensitive fusible element. When the temperature-sensitive element melts and its volume decreases, the electrical circuit breaks. Self-repair of the fuse occurs when the temperature-sensitive element hardens.

К недостаткам термочувствительного выключател следует отнести малую комму- тационную способность, обусловленную небольшой скоростью расхождени контактов (скорость изменени объема св зана со скоростью нарастани температуры), а также то, что гашение дуги происходит между кон- тактными поверхност ми, которые должны обеспечивать при восстановлении предохранител малое контактное сопротивление .The disadvantages of the thermosensitive switch include the low switching capacity due to the low rate of contact divergence (the rate of change in volume is related to the rate of temperature rise) and the fact that arc quenching occurs between contact surfaces that must be provided when the fuse is restored low contact resistance.

Эти недостатки особенно сильно про в- л ютс при использовании термочувствительного выключател на значительные (более 1000 А) номинальные токи.These disadvantages are especially pronounced when using a thermosensitive switch for significant (more than 1000 A) rated currents.

Наиболее близким к предлагаемому устройству вл етс устройство, содержащее два неподвижных электрода, подпружиненный гибкий подвижный электрод, соединенный с одним неподвижным электродом болтовым соединением, тепловыдел ющий элемент в виде чаши, выводной конец кото- рого закреплен в другом неподвижном электроде с помощью резьбового соединени , а тепловыдел ющий элемент контактирует с подвижным электродом через слой помещенного в чаше легкоплавкого припо и пружинный механизм расцеплени , закрепленный на подвижном электроде и на выводном конце тепловыдел ющего элемента .Closest to the proposed device is a device containing two stationary electrodes, a spring-loaded flexible movable electrode connected to one stationary electrode by a bolt connection, a heat release element in the form of a bowl, the discharge end of which is fixed in the other stationary electrode using a threaded connection, and the heat generating element is in contact with the movable electrode through a layer of a low-melting solder placed in the bowl and a spring tripping mechanism fixed on the movable electrode and and the pin end of the heat generating element.

При протекании через устройство тока короткого замыкани в чаше от нагрева расплавл етс припой и механизм расцеплени выт гивает нижний конец подвижного электрода в сторону от чаши, в результате чего разрываетс цепь.When a short circuit current flows through the device in the bowl from heating, the solder melts and the tripping mechanism pulls the lower end of the moving electrode away from the bowl, thereby breaking the circuit.

Однако устройство довольно сложно в эксплуатации, так как после срабатывани дл приведени его в рабочее положение требуетс наличие источника тепла дл расплавлени застывшего легкоплавкого припо . Кроме того, из-за наличи достаточно гибкого подвижного электрода устройство не способно коммутировать большие токи, так как увеличение сечени подвижного электрода дл увеличени пропускаемого номинального тока приведет к потере электродом гибкости и к невозможности отключени цепи без создани направл ющих дл подвижного электрода и мощного механизма расцеплени . Разрывание цепи в зоне чаши тепловыдел ющего элемента с легкоплавким припоем при больших токах будет приводить к износу торца нижнего конца подвижного электрода и к выбросу расплавленного легкоплавкого припо из чаши из- за воздействи на них электрической дуги. Дл увеличени номинального тока коммутируемой цепи в устройстве необходима замена гибкого подвижного электрода на твердометаллический.However, the device is rather difficult to operate, since after it has been triggered, to bring it to the working position, a heat source is required to melt the solidified low-melting solder. In addition, due to the presence of a sufficiently flexible movable electrode, the device is not able to switch large currents, since increasing the cross section of the movable electrode to increase the permissible rated current will lead to the loss of flexibility by the electrode and to the impossibility of disconnecting the circuit without creating guides for the movable electrode and the powerful tripping mechanism . Breaking the circuit in the zone of the heat-generating element with low-melting solder at high currents will lead to wear of the end of the lower end of the movable electrode and to the ejection of the molten low-melting solder from the bowl due to the influence of an electric arc on them. To increase the rated current of the switched circuit in the device, it is necessary to replace the flexible moving electrode with a solid metal one.

Цель изобретени - повышение номинального тока и упрощение эксплуатации.The purpose of the invention is to increase the rated current and simplify operation.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство в замкнутом положении; на фиг.FIG. 1 shows the proposed device in a closed position; in fig.

2- то же, в разомкнутом положении в момент гашени электрической дуги.2 - the same, in the open position at the time of extinguishing of the electric arc.

Сильноточный предохранитель многократного действи содержит неподвижные электроды 1 и 2, шпильку 3, имеющую с двух концов резьбу 4 и сквозное осевое отверстие 5 с резьбой. Шпилька 3 имеет также облуженную легкоплавким припоем 6 шейку 7. К шейке 7 легкоплавким припоем 6 соосно припа на втулка 8. Шпилька соединена одним концом болтами 9 и 10 с неподвижным электродом 2 через Г-образную скобу 11. Другим концом шпилька вставлена в отверсти в промежуточном подвижном электроде 12 и неподвижном электроде 1. ШпилькаThe high-current multiple-action fuse contains stationary electrodes 1 and 2, a pin 3 having a thread 4 at both ends and a through-hole axial hole 5 with a thread. The stud 3 also has a neck 7 trimmed with low-melting solder 6. To the neck 7 there is a fusible solder 6 coaxially with solder on sleeve 8. The stud is connected at one end by bolts 9 and 10 with a fixed electrode 2 through a L-shaped bracket 11. The other end of the pin is inserted into holes the movable electrode 12 and the stationary electrode 1. Stud

3изолирована от неподвижного электрода 1 изол цией 13. На резьбу 4 шпильки 3 навернута зажимна гайка 14. Между припа нной легкоплавким припоем 6 втулкой 8 и зажимной гайкой 14 сжаты неподвижный электрод 1 и промежуточный подвижный электрод 12. К неподвижному электроду 1 и промежуточному подвижному электроду 12 присоединены дугогасительные контакты3 is insulated from the fixed electrode 1 by insulation 13. A clamping nut 14 is screwed on the thread 4 of the stud 3. A fixed electrode 1 and an intermediate moving electrode 12 are compressed between the fused solder 6 sleeve 8 and the clamping nut 14. To the fixed electrode 1 and the intermediate moving electrode 12 arc contacts connected

15,наход щиес в дугогасительных камерах15, located in arc chambers

16.Промежуточный неподвижный электрод 12 подпружинен пружиной 17 относительно неподвижного электрода 2, последний имеет изол ционную площадку 18с упором 19. С изол ционной площадкой 18 неподвижного электрода 2 соприкасаетс изол ционна 16. The intermediate stationary electrode 12 is spring-loaded by the spring 17 relative to the stationary electrode 2, the latter has an insulating platform 18c with an abutment 19. The insulating platform 18 of the stationary electrode 2 is in contact with the insulating

площадка 20 промежуточного подвижного электрода 12. Стрелками показано направление протекани тока.pad 20 of the intermediate moving electrode 12. The arrows indicate the direction of the current flow.

Сильноточный предохранитель многократного действи работает следующим образом .The high-current multi-action fuse operates as follows.

В рабочем положении ток протекает от неподвижного электрода 1 через промежуточный подвижный электрод 12 и припа нную легкоплавким припоем 6 к шпильке 3 втулку 8 по шпильке 3, далее по Г-образной скобе 11 к неподвижному электроду 2. При этом сильноточный предохранитель многократного действи содержит только стабильные ниэкоомные болтовые соединени .In the working position, the current flows from the stationary electrode 1 through the intermediate movable electrode 12 and soldered with low-melting solder 6 to the hairpin 3, the sleeve 8 through the hairpin 3, then along the L-shaped bracket 11 to the stationary electrode 2. At the same time, the multiple-current fuse contains only stable None bolt connection.

При протекании по устройству токов перегрузки или короткого замыкани температура шлильки 3 повышаетс , легкоплавкий припой 6 расплавл етс . Пружина 17 отт гивает промежуточный подвижный электрод 12 вместе с втулкой 8 в направлении Г-образной скобы 11. При этом изол ционна площадка 20 промежуточного подвижного электрода 12 скользит по изол ционной площадке 18 неподвижного электрода 2 до упора 19, перевод втулку 8 в новое положение относительно облужен- ной шейки 7. Ток при этом протекает через размыкающиес с запаздыванием дугогаси- тельные контакты 15. Образующиес при этом электрические дуги раст гиваютс за счет электродинамических сил в петле тока и гас тс в дугогасительных камерах 16. Цепь разорвана, Легкоплавкий сплав 6, остыва , закрепл ет втулку 8 в новом положении . Дл возвращени сильноточного предохранител многократного действи в исходное положение следует отвернуть зажимную гайку 14, болты 9 и 10, переставить шпильку 3 так, чтобы втулка 8 оказалась снова в прежнем положении. Затем следует навернуть зажимную гайку 14, вновь зажав между гайкой 14 и припа нной втулкой 8 неподвижный электрод 1 и промежуточный подвижный электрод 12. Затем следует соединить шпильку 3 с неподвижным электродом 2 Г-образной скобой 11, завернув сначала болт 9 в отверстие 5, а затем зат нув болт 10. Цепь замкнута, устройство готово к работе.When an overload or short circuit current flows through the temperature of the helix 3 rises, the low-melting solder 6 melts. The spring 17 retracts the intermediate movable electrode 12 together with the sleeve 8 in the direction of the L-shaped bracket 11. The insulating platform 20 of the intermediate movable electrode 12 slides along the insulating platform 18 of the fixed electrode 2 until it stops 19, the sleeve 8 is transferred to a new position relative to of the edged neck 7. At the same time, the current flows through the arcing contacts disconnected with delay 15. The resulting electric arcs are stretched due to the electrodynamic forces in the current loop and are extinguished in the arcs 16. The chain is broken, the low-melting alloy 6, cooling, fixes the sleeve 8 in a new position. To return a high-current multiple-action fuse to its original position, unscrew the clamping nut 14, bolts 9 and 10, move the pin 3 so that the sleeve 8 is again in the same position. Then tighten the clamping nut 14, again clamping the fixed electrode 1 and the intermediate movable electrode 12 between the nut 14 and the priming sleeve 8, then the pin 3 should be connected to the fixed electrode 2 with a L-shaped bracket 11, first turning the bolt 9 into the hole 5, and then tightening the bolt 10. The chain is closed, the device is ready for operation.

Тепловыдел ющий элемент в виде шпильки, имеющей облуженную легкоплавким припоем шейку и жесткие болтовые соединени с двух концов с другими токоведущими элементами конструкции, с одной стороны, выполн ет роль тепловыдел ющего проводника с сечением, достаточным дл пропускани значительных номинальных токов. С другой стороны, конструкци тепловыдел ющего элемента в виде шпильки с соосно припа нной к ее облу- женной легкоплавким припоем шейке втулкой позвол ет упростить эксплуатацию предохранител при переводе последнего вA heat-generating element in the form of a stud, having a neck necked with low-melting solder and rigid bolted connections at both ends with other current-carrying structural elements, on the one hand, acts as a heat-generating conductor with a cross-section sufficient to transmit significant nominal currents. On the other hand, the design of the heat-generating element in the form of a pin with the sleeve coaxially attached to its low-melting solder-necked neck makes it possible to simplify the operation of the fuse when translating the latter into

рабочее положение после срабатывани без применени дополнительного источника тепла, сохран в то же врем многократность срабатывани предохранител .operating position after actuation without the use of an additional source of heat, while at the same time maintaining the repeated operation of the fuse.

Выполнение подпружиненного подвиж0 ного электрода твердометаллическим также позвол ет увеличить номинальный ток предохранител .The implementation of a spring-loaded moving electrode with a solid metal electrode also allows an increase in the rated current of the fuse.

В предлагаемом предохранителе зона разрываемого контакта перенесена иIn the proposed fuse, the zone of the broken contact is transferred and

5 выполнена между твердометаллическим подвижным электродом и другим неподвижным электродом, контакт обеспечиваетс болтовым соединением болтова пара - шпилька с припа нной втулкой и зажимна 5 is made between a solid metal movable electrode and another stationary electrode, the contact is provided by bolting the bolted pair — a stud with a soldered sleeve and a clamping

0 гайка. Более того, контактные площадки электродов воздействию электрической дуги при этом не подвергаютс , так как электрическа дуга горит между введенными дугогасительными контактами. Кроме того,0 nut. Moreover, the contact pads of the electrodes are not exposed to the electric arc, since the electric arc burns between the input arcing contacts. Besides,

5 площадь контакта неподвижного электрода с подвижным конструктивно может быть выполнена необходимых размеров в соответствии с номинальным током защищаемой цепи.5, the contact area of a fixed electrode with a movable structurally can be made of the required size in accordance with the rated current of the protected circuit.

0 Предложенна конструкци сильноточного предохранител многократного действи позвол ет создавать устройства дл сильноточных электрических цепей от токов перегрузки и коротких замыканий, в кото5 рых обеспечиваетс пропускание значительных номинальных токов при минимальном значении общего сопротивлени ; простота эксплуатации, заключающа с в незначительном числе простых0 The proposed design of a high-current multiple-action fuse allows the creation of devices for high-current electrical circuits from overload currents and short-circuits, in which significant nominal currents are allowed to pass with a minimum total resistance; ease of operation, consisting in a small number of simple

0 операций дл приведени предохранител в рабочее положение после срабатывани и в отсутствии при этом дополнительного источника тепла; эффективное решение возникающейпри срабатывании0 operations to bring the fuse to the operating position after operation and in the absence of an additional source of heat; effective solution arising when triggered

5 предохранител электрической дуги за счет раст жени ее электродинамическими силами в дугогасительных камерах; защита контактирующих поверхностей от разрушающего воздействи электрической дуги и5 electric arc fuse due to stretching it with electrodynamic forces in arcing chambers; protection of the contacting surfaces from the damaging effects of the electric arc and

0 возможность многократного использовани .0 reusable.

Claims

Claims of the Invention A high-power, multiple-action fuse comprising two unmovable and spring-loaded movable electrodes, a heat generating element rigidly connected to one of the fixed electrodes by a bolt connection, a low-melting solder and an uncoupling mechanism, characterized in that

increase the rated current and simplify operation; it is equipped with a clamping nut and arcing contacts; the heat-generating element is made in the form of a stud with a neck and a sleeve installed coaxially with the neck using a specified low-melting

The gtppijeni movable electrode is made solid-metal and has a second fixed electrode with a pin, a sleeve and a clamping nut, while the pin and the second non-movable electrode are insulated from each other and the arcing contacts are connected in parallel to the second fixed and n

..... s. PMU

neck with the help of the specified low-melting point - ale-rodama solder, spring-loaded movable electromo

the rod is made of solid metal and connected to the second fixed electrode with a pin, sleeve and clamping nut, while the pin and the second fixed electrode are isolated from each other and the arcing contacts are connected in parallel to the second fixed and under ..... s. MEM

- ale maternity mru

73

Vt

four

15 -1

FIG. I