174872. lajstromszámú szabadalom • Olvadószál villamos biztosítóhoz
3 174872 4 nagyobb hűtőfelületek felé el tud távozni a fellépő hőfokkülönbség hatására. Ennek a hőfokkülönbségnek olyannak kell lenni, hogy a legnagyobb hőmérséklet biztonsággal az olvadási pont alatt maradjon. A viszonyokat befolyásolja az a tény, hogy a nagyobb hőmérsékleten megnő az olvadószál ellenállása is, tehát a keletkező hőmennyiség I2 • R képletében az R ellenállás is áramtól függő lesz. Tranziens állapotban tehát az áram magasabb hatványával nő a fejlődő hőmennyiség, míg a hőelvezetés a hőfok különbséggel csak lineárisan nő. A hőegyensúly megszűnése esetén tehát az el nem vezetett hőmennyiség hatására rendkívül gyors hőfokemelkedés jön létre, ami végül is az olvadásponton a megszakításhoz vezet. A szabványok előírják ? legnagyobb nem kiolvasztó áram értékét a névleges áramhoz viszonyítva. A felhasználók jelentős része pedig azt kívánja, hogy a szabvány előírásainak betartása mellett már viszonylag kis túláramoknál rövid idő alatt kiolvadás jöjjön létre. így a szabvány előírás általában l,3\Inévi. áramnál — alsó mérési határ — 1—3 órán belül nem enged meg kiolvadást. Közcélú hálózaton a szabványban előírt érintésvédelmi követelmények könnyebben teljesíthetők gyors kiolvadású, mint lomha biztosítóval. Ez utóbbiakkal nagy impedanciájú, hosszú hálózat nem terhelhető a termikus igénybevehetőségig, mert a lomha biztosító hosszú kiolvadási ideje miatt érintésvédelmi okokból a szükségesnél kisebb névleges áramú biztosítót lehet csak alkalmazni. Ebből adódik az a helyzet, hogy az áramszolgáltató vállalatok már 2 x Inévi. áramnál legalább 5 sec.-on belüli kiolvadást kívánnak. A jelenleg ismert gyorsbiztosítók az 5 sec. kiolvadást legfeljebb 3 x InévI. áramnál teljesítik, míg az egyéb biztosítéknál ez az érték 4—5xlnévi.- Ez azt jelenti, hogy továbbra is kisebb névleges áramú biztosítókat kell alkalmazni, mint amit a berendezés vagy áramvezetők terhelhetősége megkíván, hogy az 5 sec. kiolvadási idő a hálózat azon pontján fellépő hibaáram esetén létrejöjjön. Vagy például félvezetők védelménél kétszer-háromszor nagyobb értékű és természetesen drágább félvezetőket kell a védendő berendezésbe építeni. Célunk az ismerteknél előnyösebb olvadószál kialakítása. A feladat olyan olvadószál kialakítása, amely a névleges áram kétszeresénél 5 mp-en belül kiold, ugyanakkor a névleges áramra igénybevéve hosszú élettartamú, elváltozásokra nem hajlamos. A találmány alapja az a felismerés, hogy az olvadószál, valamint az olvadószálon kialakított csökkentett keresztmetszetek együttes melegedés! viszonyainak ismeretében helyi, differenciális melegpontok kialakításával és azok helyének célszerű megválasztásával külön választható a legnagyobb nem kiolvasztó áramhoz tartozó stacioner melegedési állapotra jellemző hőeloszlás és a kiolvadási jelleget meghatározó tranziens hőeloszlás görbéje, ami lehetővé teszi a névleges áramok és kívánt kiolvadási áram-idő viszonyok eddiginél lényegesen pontosabb meghatározását. A feladat találmány szerinti megoldásában az olvadószál legalább egy leszűkített keresztmetszetű szakasza a többinél hosszabb és kisebb keresztmetszetű, amely leszűkített keresztmetszetű szakasz az olvadószál hossza mentén, annak viszonylag kis üzemi hőmérsékletű részén van kialakítva. Előnyösen a legkisebb keresztmetszetű szakasz az olvadószál hossza mentén szélső leszűkített szakaszként van elrendezve. A hőeloszlás az olvadószálban tovább javítható azáltal, hogy a legkisebb keresztmetszetű szakasz végein meghatározott hőkapacitású, az olvadószál olvadáspontjánál kisebb olvadáspontú fém vagy fémötvözet van elhelyezve. Előnyösen az olvadószál többi szűkített szakaszának hossza fele, keresztmetszete kétszerese a legkisebb keresztmetszetű szakaszénak. A találmány szerinti olvadószálnál a legnagyobb, még nem kiolvasztó áram hatása és a tranziens áramok hatása egymástól nagymértékben független, ami pontos és előnyös áram-idő karakterisztikájú olvadószálak kialakítását teszi lehetővé. Az alábbiakban kiviteli példákra vonatkozó. rajz alapján ismertetjük a találmány lényegét. A rajzon az 1. ábra ismert olvadószálak, 2. ábra ismert olvadószál, a 3. ábra ismert olvadószál hőeloszlása, a 4. ábra a találmány szerinti olvadószál és hőeloszlása. A találmány szerinti olvadószál a keresztmetszet-szűkítést több igen rövid leszűkített keresztmetszetű szakasszal, úgynevezett híddal oldja meg, ami a hűtési viszonyokat oly mértékben javítja, hogy a legnagyobb nem kiolvasztó áramok esetén a hőmérséklet eloszlás csak kismértékben térjen el a folyamatos szálnál mérhető eloszlástól. Az egyik híd mérete azonban eltér a többitől, éspedig a keresztmetszete kisebb, a hosszmérete nagyobb. A hídban keletkező hő elvitele függ a geometriai viszonyoktól. A hosszabb és kis keresztmetszetű hídban nagyobb hőmennyiség keletkezik, a híd hossza miatt a hőellenállás is nagyobb, tehát nagyobb hőfokkülönbség jön létre. Az ilyen típusú híd érzékenyebb lesz a tranziens áramokra is. Az olvadószál működése szempontjából a tranziens áramokat két részre osztottuk. A kisebb túláramok környezetében az érzékenyebb típusú, nagyobb ellenállású híd melegedési viszonyai játszanak szerepet, míg a zárlati áramok területén valamennyi híd hőegyensúlya egyszerre szűnik meg. A találmány szerinti olvadószál egy példaképpel kiviteli formája látható a 4. ábrán a melegedési viszonyok feltüntetésével. Az ábrán 13 olvadószálon rövid 14 hidak és nagyobb ellenállású 15 híd vannak (leszűkített keresztmetszetű szakaszok). A 15 híd keresztmetszete a fele, hossza a kétszerese a 14 hidakénak. Az ellenállás tehát hideg állapotban négyszeres, míg a legnagyobb nem kiolvasztó áramnál beálló stacioner hőegyensúlyi viszonyok között a hídon beálló nagyobb abszolút hőmérséklet miatt lényegesen több. A melegedési viszonyokat 16 görbe mutatja. A 14 hidakon kismértékű hőfokemelkedés mérhető, míg a 15 híd hőegyensúlya már csak nagy hőfok különbség mellett jöhet létre. 5 10 15 20 25 30 35 4C 45 50 55 60 65 2
