Техника - молодёжи 1992-11, страница 65

Техника - молодёжи 1992-11, страница 65

К 3-й стр. обложки

Виктор ХАЙРЮЗОВ,

инженер-физик, г. Краснодар

ЭЛЕКТРОННЫЙ КАМИКАДЗЕ

«Где тонко, там и рвется». Речь О плавком предохранителе. Его история восходит к концу прошлого века, поскольку только в эру электрических сетей и мощных электромашин возникла необходимость их защиты от перегрузок и случайных закороток.

В «допредохранительны й период» особенно не мудрствовали: в пожаробезопасном месте машины специально устраивали «слабые места» — участки проводов с меньшим (тонким) сечением. При нагрузке выше допустимой они плавились, спасая от разрушения дорогостоящее оборудование. ■

Впервые электрический предохранитель в виде отдельной легко заменяемой детали был предложен американским предпринимателем Т.Эдисоном. Кстати, им же внедрены в практику: распределительный щиток, счетчик электроэнергии, поворотный выключатель, патрон и цоколь с винтовой нарезкой для лампочки накаливания, которые пока не претерпели существенных изменений (кроме конструкции счетчика).

Остановимся на современных новациях, посвященных предохранителю.

Наиболее широко у нас распространен предохранитель пробочного типа со сменной вставкой авторов В.Геше-лина и Л.Миновицкого (а.с. N° 75744, 1949 г., рис.1), применяемый в квартирной электропроводке. Роль вставки выполняет помещенная в керамическую трубочку калиброванная проволочка из легкоплавкого металла, припаянная к двум металлическим колпачкам, которые удерживают ее и служат для подвода тока. Саму трубочку чаще всего заполняют кварцевым песком, гасящим электрическую дугу.

Эту трубочку размещают внутри полого керамического же корпуса — «пробки». Один колпачок вставки контактирует с электродом, имеющим связь с металлическим цоколем пробки (как у лампочки), другой — с контактом в специальном патроне на распределительном щйте, куда эта пробка ввинчивается. Если ток в цепи превышает норму, тонкая проволочка нагревается и расплавляется — цепь разрывается. Устранив причину перегрузки, остается лишь заменить трубочку со вставкой.

Технологичность изготовления проволочки и привела к ее повсеместному применению. Однако скорости плавления и передвижения электронов несопоставимы—даже за столь незначительное время скачок тока может натворить много бед. Быстродействие повы

сится, если «помочь» потоку энергии зародить очаг, например, изготовить проволочку из тугоплавких меди или серебра, а зону разрушения вылудить легкоплавким оловом. Диффузия припоя создает тонкий слой сплава, имеющего, еще более низкую температуру плавления, чем остальные металлы («металлургический эффект»),—

отсюда и начнется процесс «перегорания» (А.Мелькумов, а.с. № 76524, 1949 г., рис.2). А с уменьшением разогрева повышается чувствительность вставки к импульсным перегрузкам.

Разместить легкоплавкий металл не снаружи проволочки, а внутри предложено во французской заявке № 2170240, 1973 г. (рис.3). В работе такие предохранители хороши, но изготовить их сложно.

.Обойтись без припоя и поступить вопреки известной пословице советуют Ф.Шумаков, К.Суворов, В.Бунцев, Ю.Тиганов и М.Касьянов, а именно, завязать проволочную вставку в узел (а.с. № 554570, 1977 г., рис.4) — один виток греет другой, и тепло в очаге плавления концентрируется быстрее, чем на остальной части.

Предохранитель с эффектом Пель-тье (термо-ЭДС) предлагают Г.Тур-ский, Л.Давидовский и Л.Позняк. Вставка состоит из двух разнородных проволочек — термоспая (а.с. № 222503, 1968 г., рис.5). Нагрев в нем происходит в зависимости от направления движе-' ния электронов: при заданном режиме — все в порядке, но стоит им повернуть вспять (из-за аварии источника) — цепь размыкается. Естественно, что такой предохранитель предназначен только для линии с постоянным током.

Вместо проволочки К.Аникеева АЛрудников и Р.Хмельницкий используют полоску из металлической фольги, причем очаг разрушения (плавления) следует вырезать в виде узкого перешейка. Механическая прочность не пострадает, если края широких участков скрепить изоляционными перемычками (а.с. № 527765, 1976 г., рис.6). .

Однако при коротком замыкании и высоком напряжении такие вставки работают плохо — небольшой разрыв способствует длительному горению электрической дуги. Поэтому Р.Хмель-ницкий, а также В.Савченко и Н.Невельская советуют в полоске вырезать несколько последовательных перешейков (а.с. hfe 293622, 1971 г., рис.7). Тогда одна мощная дуга разбивается на несколько слабых и короткоживуших

электроразрядов.

Использовать магнитное поле для ликвидации дуги предлагает француз Мануэль Александр (пат. в СССР № 1170979,1980 г.). Плавкая вставка размещается на ферритовом держателе, намагниченном не вдоль, а поперек, магнитное поле взаимодействует с током в дуге, и возникающая сила Ампера «сдувает» ее в сторону (рис.8).

Иначе подошли к этой проблеме

A.Давиденко, АКоган и АБардовский (а.с. № 862268, 1981 г.): п-образную плавкую вставку они разместили на твердом диэлектрике, выделяющем при нагревании большое количество газа. При токах короткого замыкания магнитное поле контура, образованного боковыми проводниками и перешейком, отклоняет и удлиняет дугу, а бурно выделяющийся газ диэлектрика выносит из зоны и гасит плазму (рис.9).

В сложных электрических устройствах, как правило, устанавливают несколько десятков предохранителей, и при каждом срабатывании найти перегоревший не так-то просто.

Облегчить поиск поможет цветовая индикация разрушения (японская акционерная заявка № 48-18752, 1973 г.). Вокруг изоляционного трубчатого корпуса с плавким предохранителем наматывают (подключенную параллельно вставке) высокоомную проволоку (например, нихром). Ее поверхность покрывают эмалью, которая при воздействии температуры соответственно меняет цвет (рис.10).

Впрочем, чтобы лучше ориентироваться в темных закоулках больших электроустановок, лучше прибегнуть не к цвету, а к свету. Так сделали А.Ва-сильцов и А.Куцев (а.с. ■ № 1612340, 1990 г.): их устройство состоит из последовательно включенных резистора и неоновой лампы тлеющего разряда, закороченных плавкой вставкой (рис.11). При ее перегорании шунтирующее действие прекращается, и вспыхивает огонек «неонки».

З.Дуфанец, А.Ручко и Ю.Тадах придумали плавкий предохранитель трехкратного действия (а.с. № 1576929, 1990 г.). В отдельных полостях корпуса размещают три вставки со своими контактными электродами (рис.12). Их подключение по мере перегорания позволяет продлить жизнь предохранителя, да и замена всегда под рукой.

Изобретение Р.Геймана, В.Лыкова и

B.Зверева позволяет автоматически восстанавливать электрическую сеть, сокращая простой линии (а.с. № 201506, 1967 г.). Внутри барабанного магазина с набором натянутых проволочных вставок находится переключатель — спиральная пружина, закрепленная на оси барабана и упирающаяся в одну из проволочек. Перегорает первая —и пружина, совмещающая «должность» электрического контакта, потеряв опору, перескакивает на следующую. Правда, когда все вставки будут разорваны, устройство придется поменять целиком (рис.13).

63

Обсуждение
Понравилось?
Войдите чтобы оставить комментарий
Понравилось?