|
| |
|
Слаботочка Книги Стадия- зарождения трещины начинается, когда скачок напряжения превышает установившееся значение на 3%, а заканчивается при превышении установившейся величины на 50-150%. Продолжительность первой стадии составляет в среднем 75-90% циклической стойкости предохранителя. Электрическое сопротивление предохранителя на первой стадии не изменяется. На второй стадии происходит постепенный рост трещины под влиянием термических напряжений и увеличение электрического сопротивления перешейка. Это в свою очередь приводит к повышению нагрева, росту термонапряжений и в конечном счете разрушению наиболее слабого перешейка. Следующее за этим перераспределение тока между остальными перешейками интенсифицирует развитие усталостного разрушения и их постепенное перегорание, что заканчивается срабатыванием предохранителя. Срабатывание предохранителя в этом случае, как правило, происходит при значительно более низкой температуре на выводах, чем та, которая наблюдается во время сгорания при пограничном токе. При срабатывании предохранителя в циклическом режиме температура на его выводах сохраняется сравнительно невысокой и лишь на 10-20 °С превышает установившееся значение. Установившееся значение температуры на выводах в циклическом режиме на 20-40 °С ниже температуры в стационарном тепловом режиме Тепловая постоянная времени предохранителя в циклическом режиме не превышает 1 ч при определении ее по достижению установившегося значения падения напряжения. Определение ее по температуре на выводах приводит к значению .около 1,5 ч, что существенно меньше постоянной времени в стационарном тепловом режиме. Процесс разрушения перешейков характеризуется повышенным падением напряжения, которое перед сгоранием предохранителя может в 4-5 раз превышать установив, шееся значение, и небольшой длительностью, которая иногда снижается до 4-9% значения циклической стойкости предохранителя. При экспериментах обнаруживается стабильность восстановления характеристик предохранителя в циклическом режиме при некотором увеличении испытательного тока, т. е. при восстановлении этого тока имело место также и восстановление! установившегося значения напряжения на предохранителе и температуры его нагрева. По результатам исследований воздействия отдельных факторов на циклическую стойкость предохранителей можно сделать следующие выводы. Плотность номинального тока в перешейках является одним из факторов, определяющих стойкость предохранителя к циклическим воздействиям. Снижение плотности тока на 15-20 % может привести к повышению этой стойкости по меньшей мере в 2-4 раза. Стойкость к циклическому воздействию предохранителей с плавкими элементами из алюминия и меди ниже примерно на 20-25 и 10- 15 % соответственно, чем предохранителей с плавкими эле- агентами :из -серебра на такой же длительный номинальный ток, определенный исходя из идентичности температурного режима и потерь мощности. Стойкость предохранителей с плавкими элементами, имеющими скругленные переходы к перешейкам, примерно на 10-20 % выше, чем у соответствующих предохранителей с плавкими элементами, име-.ющими прямоугольные вырезы. Применение медных выводов вместо латунных увеличивает циклическую стой-?осГи примерно на 10%. Увеличение количества последовательно соединенных перешейков с двух до четырех (переход от С/ном = 380 В на С/ном==660 В) заметно ухудшает циклическую стойкость предохранителя, поскольку при двух перешейках облегчен отвод тепла и их температурных режим. Однако при переходе к 6-7 последовательно соединенным перешейкам (С/„ом=1250 В) наблюдается улучшение циклической стойкости за счет снижения жесткости плавкого элемента. Влияние температуры окружающей среды на циклическую стойкость примерно такое, как и в стационарном тепловом режиме. Влияние формы и амплитуды импульсов тока явно выражено даже при одном и том же среднеквадратичном значении тока. Влияние амплитуды импульса тока сказывалось в росте температуры на выводах на 10-15% при наибольшем и наименьшем импульсе тока, а влияние формы импульса тока проявлялось Б повышении циклической стойкости на 5-15 % при действии импульсов треугольной и полусинусбидальной формы по сравнению с действием прямоугольных импульсов тока. Способы повышения циклической стойкости предохранителя. Снижение плотности номинального тока в перешейках значительно повышает циклическую стойкость предохранителей, но приводит к относительному увеличению их габаритных размеров и не дает принципиального решения вопроса. Путь к решению проблемы показали описанные выше теоретические исследования. Он состоит в комплексном использовании изгибов плавкого элемента, наполнителя и засыпки. Некоторые результаты экспериментальных исследований, проведенных с целью проверки теоретических положений, представлены ниже. 1) Применение плавких элементов с количеством изгибов не менее no=ni-1, где щ - число последовательно соединенных (сериесных) рядов перешейков, позволяет при прочих равных условиях по меньшей мере на один-два порядка повысить циклическую стойкость предохранителя по сравнению со случаем применения плоских элементов таких же размеров. При этом снижение плотности номиналь- ного тока в несколько раз более эффективно для повышения циклической стойкости предохранителя, чем при использовании плоских элементов. Геометрическая форма изгибов плавкого элемента оказывает заметное влияние на циклическую стойкость предохранителя в качественном, согласии с теорией, однако количественно степень этого влияния находится в пределах 50-90 %. 2) Изменение степени уплотнения зернистого наполнителя практически не изменяет циклической стойкости предохранителя с плоскими плавкими элементами и существенно влияет на эту характеристику при использовании изогнутых плавких элементов. Это обусловлено тем, что при большой амплитуде изгиба требуемые для обеспечения высокой циклической стойкости упругие деформации могут быть полностью реализованы только при низкой плотности упаковки наполнителя. При плотно упакованном наполнителе упругие деформации ограничены. Поэтому целесообразно использовать изгибы небольшой амплитуды и компенсировать потери податливости из-за сниженной амплитуды увеличением количества последовательно соединенных изгибов. Экспериментально исследована циклическая стойкость предохранителя: а) при высокой плотности (1,7- 1,8 г/см) упаковки сыпучего наполнителя (кварцевого песка), достигаемой вибрационным уплотнением; б) при низкой плотности упаковки наполнителя, полученной методом свободной засыпки вручную (содержание наполнителя на 3-15% меньше); в) при использовании системы «твердого» наполнителя - кварцевого песка, пропитанного специальным связывающим веществом; система «твердого» наполнителя была применена и при высокой степени упаковки наполнителя по п. «а», и при низкой степени упаковки наполнителя по п. «б». Установлено, что циклическая стойкость предохранителей с низкой плотностью наполнителя повышается в 2- 20 раз в зависимости от амплитуды изгибов и плотности упаковки наполнителя по сравнению с предохранителями е высокой степенью уплотнения наполнителя. Степень этого различия тем больше, чем больше амплитуда изгиба и меньше плотность упаковки наполнителя. Таким образом, даже несмотря на ухудшение теплообмена при снижении плотности наполнителя, наблюдается существенное повышение циклической стойкости предохранителя. При высокой плотности упаковки наполнителя уменьшение амплитуды изгибов в 4 раза и одновременное увеличение в 4 раза количества последовательно соединенных из- 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 |