|
| |
|
Слаботочка Книги ;рийном токе. При адиабатическом нагреве и расплавлении перешейков плавких элементов, когда объем образовавшегося газа будет таким же, как объем металла перешейков в твердом состоянии, давление р в столбе дуги может -быть определено из уравнения Клапейрона- Менделеева: P = PoVoi-~, (4.1) где ро - нормальное давление, равное 1,01-10 Па; Vq-• молярный нормальный объем газа, равный 22,413 мкмоль; v - плотность твердого вещества плав-кого элемента в нормальных условиях; - молярная мас-са газа; Го - нормальная температура (273 К). Значения адиабатического давления Р при Г-2-10 К для плавких элементов из различных материалов приведены ниже: Материал элемента....... Ag Си А1 Zn .Давление 10» Па ........ 160 235 155 180 При испарении кварцевого песка адиабатическое давление р равно 60-10 Па. По данным [4.11], .при испарении 1 г меди в вакууме и темпе- .ратуре 5-103 К объем ее паров составляет 70О0 см, т. е. примерно в 75 тыс. раз превышает объем металла в твердом состоянии. В предохранителях с малым быстродействием без наполнителя, напри-таер серии ПР, при отключении аварийного тока образуется высокое -Давление, которое полностью определяет их конструкцию. Естественно, отклонения от теоретического режима, характеризуемого адиабатиче- -ским нагревом и неизменным объемом вещества, значительно снижают реальное значение давления по сравнению с расчетным. Тем не менее ВО многих случаях при отсутствии наполнителя оно оказывается впол- sHe достаточным для полного разрушения конструкции предохранителя. Например, в опытах авторов при расплавлении цинковых перешейков предохранителей типа ПР с ном=200 А, /7ном=380 В под действием давления срезались девять алюминиевых шпилек общим сечением около 180 мм что при прочности алюминия о=9810 Па свидетельствует о весьма высоком давлении в корпусе. Существенно иная картина наблюдается в предохранителях с наполнителем, для которого обычно используется кварцевый песок. Кварцевый песок физически представляет собой так называемую неньютоновскую жидкость (пористую структуру). Пористая структура наполнителя приводит к тому, что при давлении в столбе дуги, составляющем 10--10 Па, давление непосредственно на стенки Z 5 10 в  Рис. 4.2. Зона приварки плавких элементов корпуса составляет (2-6) • 10 Па. При этом изменение гранулометрического состава наполнителя, степени его уплотнения и диаметра корпуса существенно влияет на значение давления, действующего на внутренние стенки корпуса. Снижение среднего диаметра зерен до некоторого предела (0,1-0,2 мм) и увеличение диаметра корпуса приводят к снижению этого давления. Исследованиями [4.12] на основе спектроскопического анализа установлено, что электрическая дуга в предохранителях, наполненных кремниевым песком, горит в парах кремния, давление которых в 80 раз превышает давление па ров серебра. Таким образом, давление в предохранителе преимущественно определяется парами наполнителя независимо от материала плавкого элемента, и его величина непосредственно у стенок корпуса сравнительно невелика. В многолетней практике авторов не было ни одного случая разрушения корпуса быстродействующего предохранителя под воздействием давления. Однако при нерациональной конструкции и нарушении технологического процесса изготовления существует опасность выброса продуктов горения дуги и ионизированных газов в местах приварки плавких элементов, что может привести к взрыву установки. Для исключения такой возможности необходимо увеличивать длину корпуса и плавкого элемента либо использовать техническое решение [4.1], показанное на рис. 4.2. В предохранителе, содержащем изоляционный корпус 1 и крышку 2, контактные выводы 5, закрепленные на торцевых поверхностях 4 корпуса, имеют углубления 5 с отверстиями 6, по периметру которых приварены плавкие элементы 7. Пространство между поверхностью 9 крышки S и местами приварки 10 плавких элементов заполнено наполнителем. Исследования показали, что достаточное ослабление осевого давления, представляющего наибольшую опасность, достигается, если высота слоя плотно упакованного наполнителя в этом пространстве составляет 2-7 мм. Даже при расплавлении песка, находящегося непосредственно у мест сварки, выброса пламени и ионизированных газов не происходит. Такое конструктивное ре- шение способствует повышению надежности и уменьшению габаритных размеров предохранителя. Различные типы быстродействуюш,их предохранителей имеют свои конструктивные особенности, определяемые назначением и условиями эксплуатации. На рис. 4.3 показаны быстродействующие предохранители ведущих зарубежных фирм -    Рис. 4.3. Предохранители фирмы: а - Ferraz; б - Laur Knudsen; в - «Фудзи дэнки» 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [31] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |