150156. lajstromszámú szabadalom • Gyors működésű áramkorlátozó olvadóbiztosító
2 150.156 mindegyik oldalán a leszűkített keresztmetszetnek legalább 8-szorosára — a szokásos olvadobiztosítókhoz viszonyítva, lényegesen nagyobbra — növeljük meg. A vizsgálatok tanúsága szerint az olvadóelem leszűkített keresztmetszete és teljes keresztmetszete arányának 1 :10—1 : 15-nek, a leszűkített keresztmetszetű rész hosszának pedig kb. 0,4—2 mm között kell lennie, hogy a keletkezett hő minimumra csökkenthető és egyúttal a jó hőelvitel is biztosítható legyen. Egynél több olvadóelem esetén a többi elemet is hasonlóan alakítjuk ki. Az igen nagy áramsűrűségnek megfelelően — a biztosító névleges áramerősségétől függő számban alkalmazott 1 olvadóelemek legkisebb keresztmetszetű 2 részei már kb. a 6—8 In nagyságű túlterheléseknél 10 miliszekundumon (egy félperiódus) belül megolvadnak. Ennél nagyobb túlterheléseknél és zárlatoknál — szimmetrikus túlterhelési vagy zárlati áram esetén — a biztosító már 1/4 perióduson belül, tehát 5 miliszekundumnál rövidebb idő alatt kiolvad, ami azt jelenti, hogy 6—8 In -nél nagyobb túlterheléseknél már áramkorlátozás van. A biztosító az előbbiekben leírtakon túlmenően természetesen megfelel a szabványokban előírt egyéb követelményeknek (pl. kiolvadási idő mértékadó terheléseknél, melegedési viszonyok stb.) is. A találmány tárgya mármost a 3. és 4. ábra szerinti kiképzésű nagy hőállóságú és nagy villamos szilárdságú, szervetlen szigetelőanyagból, célszerűen üvegszilikonból készült 3, 5 rátétlapok alkalmazása az 1 olvadóelem (olvadólemez) leszűkített keresztmetszetű 2 részének, ill. részeinek közrefogására. A rátétlapok egyike lehet keret alakú 3 elem, amelynek az olvadóelem leszűkített keresztmetszetű 2 részére eső 4 hídja van, míg a másik rátétlap lehet egyszerű 5 övlemez. A rátétlapokat kis átmérőjű 6 csőszegecsekkel lehet egymáshoz, ill. az olvadóelem (olvadólemez) leszűkítetlen keresztmetszetű részéhez hozzáerősíteni. A szervetlen szigetelőanyagból készült 3, 5 rátétlapok alkalmazásának célja kettős: Először megvédik az olvadóelem leszűkített keresztmetszetű 2 részét, ill. részeit az elszakadástól az összeszereléskor, továbbá készre szerelt olvadóbetétek olvadóelemét megvédik az elszakadástól olyan üzemben való alkalmazáskor, ahol az rázkódásnak van kitéve (pl. villamos mozdonyokon). A 3, 5 rátétlapok alkalmazásának másik lényeges előnye kifejezetten villamos természetű és különösen az egykristály egyenirányítók védelmére történő felhasználás szempontjából döntő jelentőségű. A 3, 5 rátétlapok alkalmazásával ugyanis az ívidő, ill. ennek megfelelően a teljes működési idő jelentősen lerövidíthető az egyéb megoldásokkal — pl. a tisztán kvarchomokkal történő ívoltással — szemben. Az igen gyorsműködésű olvadóbiztosító leszűkített keresztmetszetű 2 részének kiolvadása után keletkező fémgőzök ugyanis a 3 keret alakú elem (rátétlap) 4 hídja és az 5 rátétlap közötti szűk térben igen nagy nyomást hoznak létre. Ez a nagy nyomás a keletkezett fémgőzöket a rátétlapok szélére szorítja ki, ahol azok a környező kvarchomokban lecsapódnak és energiájukat leadják. A villamos ív oltása a 3 keret alakú elem (rátétlap) 4 hídja és az 5 rátétlap közötti szűk térben két szempontból kedvező: először azért, mert a nagynyomású térben, mint ismeretes, az ív feszültségigénye lényegesen nagyobb és így a feszültség nulla-átmenetében, vagy annak közelében bekövetkezett ívkialvás után a visszatérő feszültség nem elegendő a közben szigetelővé vált térben az ív újragyújtására; másodszor pedig azért, mert a rövid ívidő miatt az ív csak viszonylag kevés fémmenynyiséget tud elgőzölögtetni és a kevés fémgőz jelenléte igen előnyös az ív útjának deionizálása, azaz az ív kioltása szempontjából. Ily módon az ívidő általában 10 miliszekundumnál (egy félperiódus) rövidebb, kis és közepes túlterheléseknél is, az; egyéb megoldások 30—40 miliszekundumos, vagy még annál is hosszabb ívidejével' szemben. Ez utóbbi megoldásoknál a viszonylag hosszú ívidő alatt — az igen rövid kiolvadási idő ellenére — az egykristály egyenirányítók p—n átmenetei az íven hosszú ideig átfolyó áram hatására tönkremehetnek. A találmány szerinti gyors működésű olvadóbiztosító tehát — az igen gyors kiolvadás és az igen rövid ívidő, vagyis a rövid működési idő következtében — tökéletes védelmet nyújt az egykristály-egyenirányítók p—n átmenetei számára. Az előbbiekben leírt találmány szerinti igen hatásos áramkorlátozás természetesen nemcsak az egykristály-egyenirányítóik védelménél használható ki előnyösen, hanem mindazon villamos berendezésekben is, ahol a termikus és dinamikus igénybevétel csökkentésére törekszünk. A találmány tárgyát képező olvadóbiztosítóval az áramkorlátozás a szokásos biztosítókkal széniben még akkor is eredményesebb, ha a tranziens áramlökések miatt nagyobb névleges áramerősségű biztosítok alkalmazása szükséges. Az előbbiekben leírt eredményeket igen nagyszámú kísérlettel igazoltuk: a kis túlterhelések tartományából kiindulva egészen a > 60 000 A effektív zárlati áramú áramkörben végzett vizsgálatokig. Az elvégzett .vizsgálatok igazolták a találmányban lefektetett elveik helyességét és azt a műszaki színvonalemelkedést, amit a találmány tárgyát képező biztosítók a szokásos áramkorlátozó biztosítókhoz viszonyítva — az igen nagy áranikorlátozóképesség és a kis túlterheléseknél is igen rövid ívidő biztosításával — eredményeztek. Szabadalmi igénypontok: 1. Villamos olvadóbiztosító, amelynek legalább egy helyen leszűkített keresztmetszetű, lemez alakú olvadóeleme van, azzal jellemezve, hogy a lemezen a leszűkített keresztmetszetet, vagy keresztmetszeteket két oldalról közrefogó és szervetlen szigetelőanyagból, célszerűen üvegszilikonból készült rátétlapok fékszenek és a leszűkített keresztmetszetű rész hossza 0,4—2 mm.
