178368. lajstromszámú szabadalom • Kisveszteségú olvadóbiztosító
3 178368 4 sítók önfogyasztása (wattvesztesége) csökkentésének a kérdése is fontos érdekké vált. A szabványok előírásainak megfelelően a korszerű áramkorlátozó olvadóbiztosítóknak a teljes áramtartományban — a kis túláramoktól kezdve az egészen nagyértékű zárlati áramokig bezárólag — biztonságosan kell működniök. A legkorszerűbb szabványok (ilyen pl. a VDE 0636) az általános célú, ún. vezetékvédő biztosítókra vonatkozólag igen szigorú követelményeket írnak elő. így pl. rögzítik az idő-áram jelleggörbéket, ill. jellegsávokat (kiolvadási időáram jelleggörbe középértékét vagy/ illetve a minimális kiolvadási idő — max. működési idő-áram jellegsávokat), az olvadóbetétek veszteségértékét, a minimális kiolvadási és max. működési Joule-integrál (I2t) értékeket, amely utóbbiak a szelektivitás igen szigorú követelményét határozzák meg. Ezen követelmények teljesítése általában egymásnak ellentmondó követelmények kielégítését igényli, így az optimális megoldás csak kompromisszumos úton érhető el. Az előbbi követelményeken túlmenően a nagy megszakítóképesség és áramkorlátozóképesség, továbbá a kedvező kapcsolási túlfeszültség elérése is biztosítandó. Ezen utóbbi követelmények azonban általában kielégíthetők, ha az előbbiekben leírt követelmények már teljesültek. Látható, hogy a korszerű áramkorlátozó olvadóbiztosítókkal szemben támasztott összes követelmény kielégítése komplex feladat és elsősorban az olvadóelemek kialakításától függ. Az előzőekben ismertetett követelmények az eddig ismert olvadóelemek alkalmazásával csak részben elégíthetők ki: az egyik fajta olvadóelem-konstrukcióval pl. a kedvező veszteségértékek mellett a kiolvadási és működési Joule-integrál (I2t) értékek és/ill. az előírás szerinti idő-áram jelleggörbék nem biztosíthatók, egy másik olvadóelem használata esetén pedig utóbbiak biztosítása mellett túl nagy veszteség értékek adódnak, stb. A találmány feladata olyan kis veszteségű olvadóbiztositó létrehozása, amely egyszerű szerkezeti kialakítás mellett optimálisan képes a fentiekben vázolt komplex követelmények kielégítésére. A találmánnyal kis veszteségű olvadóbiztosítót hoztunk létre, amelynek legalább egy, célszerűen több egymás mellé helyezett olvadó alapeleme van, és minden olvadó alapelemen több kisebb keresztmetszetű szakasz van az olvadó alapelem hosszirányában kiképezve és mindegyik kisebb keresztmetszetű szakaszt kétoldalt egy-egy, az olvadó alapelem széléig érő nyílás és/vagy bevágás fogja közre, hosszirányban egy-egy nagyobb keresztmetszetű és nála hosszabb szakaszban folytatódik, továbbá az olvadó alapelemen diffúziós réteg van kiképezve, amelynél a találmány szerint a kisebb keresztmetszetű szakasz egyik vége szomszédságában a nagyobb keresztmetszetű szakaszban lyuk van kiképezve és a lyuk, valamint az érintett kisebb keresztmetszetű szakaszt határoló nyílások és/vagy bevágások között az áramvezető szélessége nagyobb a kisebb keresztmetszetű szakasz fele szélességénél, és a diffúziós réteg legalább az egyik kisebb keresztmetszetű szakasznak a lyukkal átellenes végével szomszédos nagyobb keresztmetszetű szakaszon, a két szakasz csatlakozásánál, az olvadó alapelem teljes szélességén keresztülnyúlóan vafi elrendezve. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapszik, hogy a kisebb (csökkentett) keresztmetszetű szakaszokat rövidítve és a megfelelő lyukakat együttesen alkalmazva, a hosszú kis keresztmetszetű szakaszokhoz képest veszteségcsökkenés érhető el anélkül, hogy a megszakítási viszonyok romlanának. A felismerés lényege tehát az, hogy a nagyobb és kisebb keresztmetszetű áramvezető szakaszok, a megfelelően kialakított lyukak és a rátétfém megfelelő elhelyezése együttesen eredményez mind a veszteség, mind a kiolvadási jellemzők, mind pedig a megszakítóképesség és szelektivitás (kiolvadási és működési I2t) szempontjából optimális hatást. A biztosítók passzív működése során az olvadóelem hosszabb, nagyobb keresztmetszetű szakaszai biztosítják a jó hőelvitelt a rövid kisebb keresztmetszetű szakaszok környezetéből. Túláramok hatására történő aktív működés során az olvadóelem nagyobb és kisebb keresztmetszetű szakaszainak csatlakozásánál elhelyezett rátétfém — a túláram nagyságától függően rövidebb vagy hosszabb idő után — megolvad, olvadt állapotában a még meg nem olvadt olvadószálba bediffundál, abban oldódik és azzal az olvadószálénál alacsonyabb hőfokon olvadó és rosszabb vezetőképességű szilárd oldatot, ötvözetet alkot közvetlenül a kisebb és nagyobb keresztmetszetű szakasz átmeneténél. Ez az ötvözet (szilárd fémoldat) pedig már a fennálló kisértékű túlterhelés hatására is megolvad, aminek következtében a fémes áramvezetés megszakad. A kiolvadás mindig az olvadóelem kisebb keresztmetszetű szakaszán indul meg. A diffúzió létrejöttéhez és a kiolvadáshoz szükséges hő a kisebb keresztmetszetű szakaszban és az előtte elhelyezkedő lyuk által meghatározott áramvezető részben képződik. A kiolvadási viszonyokat tehát az áramvezető részek, a megfelelően kialakított lyuk(ak) és a rátétfém megfelelő elrendezése (elhelyezése) együttesen határozzák meg. Zárlati működéskor természetesen a szalag hosszirányában az összes kisebb keresztmetszetű szakasz egyidejűleg olvad és gőzölög el és a többszörös megszakítás kedvező hatásaképpen igen nagy (100 kA^) megszakítóképesség érhető el. Az olvadóelem találmány szerinti kialakítása a kis veszteségen kívül az előírás szerinti kiolvadási idők és szelektivitási viszony (1:1,6) elérését és a nagy megszakítóképességet is biztosítja. Az olvadóbiztositók egyes műszaki jellemzőinek (pl. megfelelő áramkorlátozóképesség, kis értékű túlfeszültség, stb.) eléréséhez egyes esetekben szükséges, hogy a kisebb keresztmetszetű szakaszok közül legalább az egyik szakasz keresztmetszete eltérjen a többletéi. Vizsgálataink tanúsága szerint megfelelő eredmény érhető el, ha az egymástól eltérő keresztmetszetű szakaszok keresztmetszeti aránya legalább 1: ■ 1 A találmány további részleteit rajzok alapján ismertetjük. Az 1...8. ábrákon példaképpen feltüntettük a ta mány szerinti olvadóbiztositó vörösrézből vagy bői 1 nagyobb keresztmetszetű, továbbá 2, 3 ki keresztmetszetű szakaszokkal készült olvadóele ’ amely két egymás mellé helyezett, középen össze WSSjj olvadó alapelemből áll. Az olvadóelem az 1 nagy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
