171195. lajstromszámú szabadalom • Olvadószál villamos áramköri biztosítókhoz

3 171195 4 Megszakítók és olvadó biztosítók koordinációjának vizsgálatai azt mutatják, hogy a biztosítók kiolvadási jelleggörbéje és a megszakítók jelleggörbéje között számottevő különbség van, így az 5 ideális koordináció jelenleg nem valósítható meg, másrészt a lomha-gyors biztosítók Joule-integrálja olyan nagy értékű, hogy a megszakítók névleges zárlati kapcsolóképessége csak jóval kisebb névleges áramú olvadó biztosítóval kooídinálha-10 tó, mint amit egyébként a hálózat paraméterei megengednének. Ennek a problémának egyik megoldása a hálózat bővítése, amely országos szinten sok milliárd forintos beruházási költséget jelent, másik megoldás olyan olvadó biztosító 15 kidolgozása, amelyek zárlati Joule-integrálja lényegesen kisebb, mint a jelenleg beszerezhetőké. Az itt vázolt célkitűzések megvalósítására került kidolgozásra az alábbiakban leírt olvadószál konstrukció. 20 A feladat találmány szerinti megoldásában a fémszalag és a sönt az olvadószál hőhatására oldódó kötéssel van összeerősítve, ahol a fémszalagot és a söntöt összekapcsoló és a sönt és a fémszalag között kialakított, forrasztással vagy 25 más alkalmas módon zárt kamrát foglal magában, amely kamra a kamrát lezáró kötőanyag olvadáspontjánál kisebb forráspontú anyaggal van töltve. Előnyösen a zárt kamrába, továbbá a kötő-30 anyag olvadáspontjánál kisebb forráspontú anyag forráspontjánál kisebb olvadáspontú anyag is van töltve. Célszerűen a több szakaszon leszűkített keresztmetszetű fémszalag szélső leszűkített ke-35 resztmetszete van sönttel áthidalva. A találmány szerinti megoldás a célkitűzésben meghatározott követelményeket teljesíti, alkalmazásának legfőbb előnye, hogy adott kismegszakítóval nagyobb névleges értékű olvadó biztosító 40 kombinálható, mint az ismert olvadó biztosító alkalmazásánál, így a hálózat terhelése a jelenleginek többszörösére növelhető. Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány 45 lényegét. A rajzon az is csak a névleges áram 3—4-szeresétől kezdve tekinthető szupergyorsnak. Az olvadó biztosítók másik fontos tulajdonságáról ad számot a Joule integrál-független zárlati áram jelleggörbe, amely a védeni kívánt áramkör zárlat esetén bekövetkező termikus igénybevételére vonatkozóan ad tájékoztatást, így az áramkör tervezőjének lehetőséget ad arra, hogy védeni kívánt rendszeréhez kiválaszthassa a megfelelő biztosítót. Ugyancsak a jelleggörbe mutatja a kismegszakítókkal lehetséges koordinációt, pontosabban azt, hogy adott névleges zárlati kapcsolóképességgel rendelkező kismegszakítóhoz mekkora névleges áramú olvadóbiztosító koordinálható. Az olvadó biztosítók harmadik fontos tulajdonságára jellemző az áramkorlátozás! jelleggörbe, amely a megszakítási áram nagyságát adja meg a független zárlati áram függvényeként. A védendő áramkörnek mind termikus, mind dinamikus igénybevétele szempontjából fontos tájékoztatást nyújt a tervezőnek. A felsorolt tulajdonságok közül külön jelentősége van a kiolvadási idő — terhelő áram jelleggörbe kezdeti — kis áramokhoz tartozó — szakaszának, amelynek bizonytalanságát kiküszöbölendő a gyakorlatban meghonosodott az a kívánalom (ma már szabvány írja elő), hogy adott névleges áramra készített biztosító a névleges áram 1,2—1,3-szorosánál még ne olvadjon ki. Mindezeken kívül még egy igen fontos tényezőt kell figyelembe venni. A gyors (szupergyors) működésű biztosítók olvadószálai világszerte ezüstből készülnek, amelynek oka az, hogy a jól vezető fémek közül az ezüstnek legkisebb az olvadási hőmérséklete és a párolgási hője. Az olvadó biztosítók röviden áttekintett tulajdonságainak a gyakorlati igényekhez történő öszszevetése során az alábbi szempontok mérlegelése kerül előtérbe. A gyors biztosítók kiolvadási jelleggörbéje azt mutatja, hogy csak a névleges áram 4—7-szerese értékétől tekinthetők gyorsnak, a névleges áram kétszerese körül már perc nagyságúra növekszik a kiolvadási idő. Különösen félvezetők védelmére kívánatos lenne olyan jelleggörbéjű gyors biztosító, amelyik már a névleges áram kétszeresénél is legalább két nagyságrenddel rövidebb idő alatt olvadjon ki, mint a jelenleg beszerezhetők, mindamellett maradjon meg az a tulajdonsága, hogy a névleges áram 1,2—1,3-szorosánál vagy egyáltalán ne olvadjon ki, vagy csak hosszú idő múlva. A gyors biztosítókhoz ez idő szerint szükséges ezüst helyett a lényegesen olcsóbb réz legyen használható. A lomha-gyors karakterisztika kialakításához használt diffúziós tulajdonságú ötvözetek azt a hátrányos tulajdonságot adják az olvadó szálnak, hogy hosszabb idő után az elkerülhetetlen diffúziós folyamat miatt az olvadószál ellenállása, jelleggörbéje megváltozik, s egy idő után már a névleges terhelés esetén is kiolvad. Célszerű lenne a lomha-gyors karakterisztikát diffúziós folyamat felhasználása nélkül elérni. 1. ábra több szakaszon leszűkített keresztmetszetű fémszalag olvadószál részlete, 2. ábra sönt oldalnézete és felülnézete, 3. ábra a találmány szerinti olvadószál hosszmetszete, 4. ábra az 1. és 3. ábra szerinti olvadószál karakterisztikái, 5. ábra olvadószál és megszakító karakterisztikái 6. ábra Joule-integrál az áram függvényében Az 1. ábrán vázolt példakénti kiviteli alaknál 1 olvadószál névleges áramát a szűkített 2, 3 keresztmetszetek határozzák meg. A szűkített 4 keresztmetszet a 2 és 3 keresztmetszetnél kisebb, olyan mértékben, hogy a névlegesnél kisebb áramokra is rövid idő alatt kiolvadjon. A szűkített 4 keresztmetszet a 2. ábrán vázolt, jól vezető fémből készült 5 sönt szélesített részén 6 mélyítés (sapka) van kialakítva, pl. mélynyo-10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2