L'elemento fusibile raggiunge una fusione accurata in base alEffetto termico Joule ed effetto metallurgico, coordinato con tre logiche di progettazione fondamentali: estinzione dell'arco tramite generazione di gas all'interno del tubo del fusibile e sgancio meccanico per gravità. Soddisfa quattro requisiti funzionali: capacità di carico di corrente nominale, fusibili ritardati in caso di sovraccarico, interruzione istantanea di cortocircuito-e blocco meccanico tramite forza di trazione.
1. Principio di progettazione del materiale (principale: effetto metallurgico)
Gli elementi fusibili convenzionali sono costituiti principalmente dafilo di rame stagnato o lega composita di rame-argento. Lo stagno a basso-punto di fusione-forma una lega eutettica con il rame per realizzare fusioni graduate:
Elemento fusibile in rame stagnato (tipo generale)
Il substrato di rame ha un punto di fusione di 1083 gradi con stagnatura esterna (punto di fusione: 232 gradi). In caso di sovraccarico, lo stagno si scioglie per primo e permea nel rame per formare una lega di rame-stagno a basso punto di fusione (415 gradi), che fonde lentamente in caso di leggero sovraccarico molto al di sotto del punto di fusione del rame puro. Sotto forte corrente di cortocircuito-, l'intero elemento si surriscalda e si rompe all'istante.Elemento fusibile in lega di argento-rame (tipo-ad apertura rapida)
La lega eutettica di argento-rame fonde a 778 gradi con intervallo di fusione ristretto e resistenza all'ossidazione stabile. La sua sezione trasversale rimane invariata durante il servizio a lungo termine-e può completare l'interruzione a livello di millisecondi-per la protezione da cortocircuito-del trasformatore.
Obiettivo di progettazione: nessun fusibile con corrente nominale continua; fusione ritardata con sovraccarico nominale 1,3 volte superiore; interruzione istantanea in caso di guasto di cortocircuito-, corrispondente alla curva caratteristica di protezione ampere-secondo.
2. Principio di progettazione strutturale (fusione-limitazione della corrente-a collo stretto)
Struttura del collo stretto-a sezione trasversale variabile
Sul corpo del fusibile sono presenti tacche di precisione di-diametro ridotto (colli stretti). Queste sezioni strette presentano una resistenza più elevata e concentrano il calore per sciogliersi preferibilmente in caso di sovracorrente, realizzando una fusione a punto fisso-e limitando la tolleranza di fusione entro ±5%.Struttura composita a più-fili
Le specifiche di corrente-grande adottano fili sottili paralleli per una dissipazione del calore favorevole e un basso aumento della temperatura sotto carico nominale. I fili si rompono in sequenza durante i guasti per bilanciare la resistenza alla trazione meccanica e la sensibilità della fusione; nel frattempo, la pre-tensione del filo del fusibile blocca il contatto mobile del tubo del fusibile.
3. Principio di progettazione della tensione meccanica (meccanismo di interruzione-collegato)
L'elemento fusibile oltre alla conduzione di corrente e alla protezione funge anche da cavo di tensione meccanica. Attraversando l'intero tubo del fusibile, il fusibile è fissato sui contatti mobili superiori e inferiori su entrambe le estremità. Dopo l'operazione di chiusura, la forza di trazione blocca il contatto mobile superiore nella fibbia di contatto statico a forma di becco d'anatra- e comprime i contatti a molla per mantenere la conduzione del circuito. Una volta che il fusibile si brucia, la pre-tensione scompare immediatamente, la molla a becco d'anatra rilascia il contatto e il tubo del fusibile si inclina verso il basso e cade in base al-peso proprio con un'inclinazione di installazione di 15 gradi ~ 30 gradi, formando un'evidente interruzione isolante.
4. Design di estinzione dell'arco abbinato al tubo del fusibile
Nell'istante di fusione si genera un arco elettrico ad alta-temperatura fino a 6.000 K. Il tubo del fusibile (realizzato in carta d'acciaio rossa o carta epossidica per la produzione di gas-) si decompone e rilascia grandi quantità di H₂ e CO₂ in condizioni di elevata temperatura dell'arco. Il gas interno ad alta-pressione esegue un soffiaggio dell'arco longitudinale per estinguere l'arco all'incrocio della-frequenza per lo zero-di potenza ed evitare danni da combustione ad arco continuo all'apparecchiatura e al corpo del tubo.
5. Teoria termica di base
Conforme alla legge di Joule-Lenz: \\(\\boldsymbol{Q=I^2Rt}\\)
Carico nominale: Generazione di calore Inferiore o uguale alla dissipazione del calore, temperatura operativa costante;
Sovraccarico: la generazione di calore supera la dissipazione del calore, la temperatura aumenta gradualmente per innescare una fusione ritardata tramite effetto metallurgico;
Cortocircuito: la corrente di picco accumula calore istantaneo per vaporizzare colli stretti e completare la rottura istantanea.
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