203820. lajstromszámú szabadalom • Olvadószál erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztosítóhoz
1 HU 203 820 A 2 A találmány tárgya erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztosítóban alkalmazott olvadószál, amelynek fémszalag mentén sorosoan kialakított, túláram hatására kiolvadó olvadószakasza és zárlati áram hatására kiolvadó legalább egy szűkített keresztmetszetű olvadószakasza van. Az erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztosítók kis túláramok esetén kiolvadó részének, azaz túláram olvadószakaszának fajlagos áramterhelése az olvadószál egyéb részeihez viszonyítottan már névleges áramon is nagy, ezért ezen az olvadószakaszon az olvadószál egyéb részeihez képest nagy veszteség és melegedés lép fel. Ez utóbbi biztosítja már kis túláram esetén is az olvadószál gyors kiolvadását. Közismert, hogy a gyorskiolvadású olvadóbiztosító vesztesége nagyobb, mint a normál vagy lomha kiolvadású olvadóbiztosítóké, és a veszteség legnagyobb része ezen a nagy áramterhelésű olvadószakaszon keletkezik. Az erősáramú hálózatokban és a villamos berendezésekben alkalmazott nagyszámú olvadóbiztosító együttes vesztesége már számottevőén növeli a villamos hálózat, illetve a berendezés veszteségét, ezért általános törekvés tapasztalható ezeknek a veszteségeknek a csökkentésére. A HU-174 872 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan olvadószálat ismertet erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztosítóhoz, amelynek az olvadószálat alkotó fémszalag mentén sorosan kialakított, túláram hatására kiolvadó szakasza, valamint zárlati áram hatására kiolvadó legalább egy, szűkített keresztmetszetű olvadószakasza van. A túláram-olvadószakasz hosszabb és keskenyebb, mint az egyforma, párhuzamos ágakból kialakított zárlati áram-olvadószakaszok hossza és szélessége. A kialakítás eredményeképpen az olvadószál melegedési görbéjén az olvadószakaszok helyi melegedési csúcsokat hoznak létre, ahol a túláram-olvadószakasz melegedési csúcsa meredekebben emelkedik és nagyobb helyi csúcshőmérsékletet mutat, mint a zárlati áram- olvadószakaszok által keltett csúcshőmérsékletek. A túláram-olvadószakaszon eső veszteségi teljesítmény azonban az elmondottak szerint nagy marad. Ennek a nagy veszteségi teljesítménynek a csökkentését irányozza elő az US-PS 2 667 551 lajstromszámú szabadalmi leírás. Az ebben ismertetett olvadószál a kiolvadásra szánt szűkítéssel párhuzamosan alacsony olvadáspontú fémben rögzített rugót tartalmaz, így a párhuzamos áramúton átfolyó áram csökkenti az olvadószakaszon fellépő veszteségi teljesítményt. Az alacsony hőmérsékleten megolvadó fém már kis túláramok esetén is elereszti a párhuzamosan kapcsolt, jó vezetőképességű anyagból készített rugót, így a teljes áram a kiolvadásra kialakított ágra terelődik, amely a nagy áramterhelés hatására azonnal megolvad és megszakítja az áramot A megoldás hátrányául viszonylag bonyolultabb gyártástechnológiája és előállítási költsége róható fel. Azonos célt, nevezetesen a túláram-olvadószakasz veszteségi teljesítményének csökkentését irányozza elő a HU-171 195 lajstromszámú szabadalmi leírás, amelyből olyan olvadószál ismerhető meg, ahol a söntként alkalmazott párhuzamos szál egyik végén elhelyezett alacsony forráspontú anyag elgőzölögtetése útján keletkezett gázok tágulási energiájával választják le a párhuzamos szálat és így kényszerítik a teljes áramot a gyors kiolvadásra kialakított olvadószál-részbe. Ez a megoldás is bonyolult és költséges előállítási technológiájával tűnik ki. A GB-912 624 lajstromszámú szabadalmi leírás olyan olvadószálat ismertet, amelynél a két párhuzamos áramút közül az egyik áramút mágneses elemmel van körülvéve. A mágneses tér túláram esetén megnöveli az áramút impedanciáját, így annak vezetőképessége csökken, ami az áramot a másik párhuzamos áramúira tereli és az hirtelen jelentősen túlterhelődve kiolvad. A megoldás hiányossága, hogy bonyolult felépítése ellenére sem járni hozzá a túláram-olvadószakaszon fellépő veszteség lényeges csökkenéséhez. A találmánnyal célunk erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztosítóban alkalmazható olyan olvadószál kialakítása, amely az ismert megoldások hiányosságait kiküszöbölve biztonságos, jól méretezhető kiolvadást tesz lehetővé úgy, hogy a túláram-olvadószakaszon keletkező veszteségi teljesítmény nem növeli jelentősen az olvadószál veszteségi teljesítményét, ugyanakkor bonyolult technológiai megoldás nélkül egyszerűen és olcsón gyártható. Felismertük, hogy a korábbi megoldásokban pl. rugóenergia, mágneses energia, gőznyomás-energia segítségével létrehozott rásegítő hatás létrehozható sokkal egyszerűbb módon magával az olvadószál anyagával is, amennyiben biztosítani tudjuk, hogy a túláramolvadószakasz egy kitüntetett része a névleges áram tartományában közel kiolvadási hőmérsékletre melegedjen fel, de csak túláram hatására olvadjon ténylegesen ki, és megfelelő geometriai kialakítással elérhetjük, hogy ez a kitüntetett rész a túláram-olvadószakasz egészéhez viszonyítva rövid legyen, ami biztosítja, hogy a rajta keletkező veszteségi teljesítmény is elhanyagolható legyen az olvadószál teljes veszteségéhez viszonyítva. A kitűzött feladat megoldása során erősáramú gyorskiolvadású olvadóbiztositóban alkalmazható olvadószálat vettünk alapul, amelynek fémszalag mentén sorosan kialakított, túláram hatására kiolvadó olvadószakasza és zárlati áram hatására kiolvadó legalább egy, szűkített keresztmetszetű olvadószakasza van. Ezt az olvadószálat úgy fejlesztettük tovább, hogy a túláramolvadószakasz két párhuzamos, egymástól eltérő vezetőképességű áramútból van kiképezve, ahol az egyik áramút hossza mentén állandó keresztmetszetű, a másik áramút pedig hossza mentén változó keresztmetszetűén van kialakítva úgy, hogy legalább egy, az egyik áramút keresztmetszeténél nagyobb keresztmetszetű szakaszból és az egyik áramút keresztmetszeténél kisebb keresztmetszetű szakaszból áll, amelyek fémszalag mentén mért hosszúságának aránya 2:1-4:1 tartományba esőén van megválasztva. A túláram-olvadószakaszon kialakított két párhuzamos áramút közül így csak az egyik áramúiban lévő legrövidebb szakasznak nagy az áramterhelése, ezért csak abban az áramúiban, annak is csak a legrövidebb szakaszán keletkezik vi-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
