Плавкая вставка быстродействующего предохранителя

 

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам для защиты полупроводниковых преобразователей. Плавкая вставка быстродействующего предохранителя предлагаемой конструкции позволяет полностью исключить использование серебра за счет создания на поверхности медной ленты защитного слоя, образованного недефицитным материалом. Защитный слой незначительно изменяет общее сопротивление плавкой вставки, защищая ее от окисления и повышая механическую прочность. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты полупроводниковых преобразователей.

В настоящее время в качестве материала для изготовления плавких элементов быстродействующих предохранителей применяется в основном серебро или серебро и медь. В связи с дефицитом серебра и его высокой стоимостью целесообразна замена этого материала в плавких элементах. Медь считается одним из самых перспективных для этого материалов. Использование медных плавких вставок возможно при условии обеспечения надежной защиты их поверхности от воздействия окружающей среды и сохранения целостности оксидной пленки. Большинство современных быстродействующих предохранителей построено на основе ленточных плавких элементов с последовательными рядами отверстий различной формы [1].

Прототипом изобретения является медная плавкая вставка, поверхность которой покрыта серебром [2]. При эксплуатации такая плавкая вставка не уступает серебряным. Но в данной конструкции не удается полностью избавиться от дефицитного серебра, его расход только уменьшается. При этом технология равномерного серебрения сложна в производстве.

Исключение дефицитного серебра может быть достигнуто при использовании в качестве плавкой вставки быстродействующего предохранителя медной ленты, содержащей на всей своей поверхности интерметаллический слой, образованный жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемая плавкая вставка быстродействующего предохранителя в качестве введенного элемента содержит на всей своей поверхности интерметаллический слой, образованный жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Малая толщина интерметаллического слоя, образованного жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава, незначительно изменяет сопротивление медной плавкой вставки. Более высокое значение константы Мейера у меди (112х10³ А²с/мм⁴) по сравнению с серебром (80х10³ А²с/мм⁴) предполагает снижение поперечного сечения медных элементов на 10...12% по сравнению с серебряными на тот же номинальный ток. Таким образом, медная плавкая вставка с интерметаллическим слоем на поверхности может быть идентична по конструкции серебряным плавким вставкам на тот же номинальный ток. Наличие на поверхности медной плавкой вставки интерметаллического слоя, образованного жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава, защищает эту поверхность от окисления. При создании интерметаллического слоя на поверхности образуется и диффузионная зона, и интерметаллический слой, который является наиболее стойким к окислению, так как имеет минимум свободной энергии. При этом толщина диффузионной зоны технологически может быть сведена к минимуму. Плавкая вставка быстродействующего предохранителя, выполненная в виде медной ленты, содержащей на поверхности интерметаллический слой, образованный жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава, имеет время-токовую характеристику, аналогичную предохранителям с серебряной плавкой вставкой. Жидкометаллический материал на основе галлиевого сплава может быть изготовлен из отходов галлиевого производства с различными наполнителями. При этом материал обладает высокими адгезионными свойствами, технология получения интерметаллического слоя на поверхности медной ленты проста в реализации. Приведенные доводы позволяют сделать вывод о соответствии изобретения критерию "существенные отличия".

Пример конкретного выполнения плавкой вставки представлен на фиг.1 и 2.

Плавкая вставка 1 быстродействующего предохранителя выполнена из медной ленты 2 с последовательными (по отношению к протекающему току) рядами отверстий 3. Медная лента 2 с последовательными рядами отверстий 3 имеет на своей поверхности интерметаллический слой 4, образованный жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава. Интерметаллический слой 4 полностью покрывает поверхность медной ленты 2, защищая медь от окисления при рабочей температуре. Интерметаллический слой 4 также повышает микротвердость покрытия примерно в 3...4 раза, повышая стойкость плавкой вставки 1 к механическим напряжениям, возникающим при циклических нагрузках.

Таким образом, применение плавкой вставки из медной ленты с интеpметаллическим слоем на поверхности позволяет избавиться от применения дефицитного серебра в конструкции быстродействующих предохранителей.

Формула изобретения

ПЛАВКАЯ ВСТАВКА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ, выполненная в виде медной ленты с последовательными рядами отверстий, отличающаяся тем, что на всю поверхность медной ленты нанесен интерметаллический слой, образованный жидкометаллическим материалом на основе галлиевого сплава.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2