El elemento fusible logra una fusión precisa basada en laEfecto térmico Joule y efecto metalúrgico., coordinado con tres lógicas de diseño centrales: extinción del arco mediante generación de gas dentro del tubo fusible y disparo mecánico por gravedad. Satisface cuatro requisitos funcionales: capacidad de carga de corriente nominal, fusión retardada en caso de sobrecarga, interrupción instantánea de cortocircuito-y bloqueo mecánico por fuerza de tracción.
1. Principio de diseño del material (núcleo: efecto metalúrgico)
Los elementos fusibles convencionales están hechos principalmente dealambre de cobre estañado o aleación compuesta de plata-cobre. El estaño de bajo-punto de fusión-forma una aleación eutéctica con cobre para realizar una fusión graduada:
Elemento fusible de cobre estañado (tipo general)
El sustrato de cobre tiene un punto de fusión de 1083 grados con estañado exterior (punto de fusión: 232 grados). Cuando se sobrecarga, el estaño se funde primero y penetra en el cobre para formar una aleación de cobre y estaño de bajo-punto de fusión- (415 grados), que se fusiona lentamente bajo una ligera sobrecarga muy por debajo del punto de fusión del cobre puro. Bajo una corriente de cortocircuito-grave, todo el elemento se sobrecalienta y se rompe instantáneamente.Elemento fusible de aleación de cobre-plata (tipo-de rotura rápida)
La aleación eutéctica de plata-cobre se funde a 778 grados con un rango de fusión estrecho y una resistencia a la oxidación estable. Su sección transversal-permanece sin cambios durante el servicio-a largo plazo y puede completar una interrupción de nivel-de milisegundos para la protección contra cortocircuitos-del transformador.
Objetivo de diseño: Sin fusibles bajo corriente nominal continua; fusión retardada a 1,3 veces la sobrecarga nominal; interrupción instantánea en caso de falla de cortocircuito-, coincidiendo con la curva característica de protección de amperios-segundo.
2. Principio de diseño estructural (fusión limitante de-corriente de cuello estrecho-)
Estructura de cuello estrecho-de sección transversal-variable
En el cuerpo del fusible se mecanizan muescas de precisión-de diámetro reducido (cuellos estrechos). Estas secciones estrechas tienen una mayor resistencia y concentran el calor para fundirse preferentemente en caso de sobrecorriente, logrando una fusión de punto fijo-y limitando la tolerancia de fusión dentro de ±5%.Estructura compuesta de múltiples-cadenas
Las grandes-especificaciones actuales adoptan hebras finas paralelas para una disipación de calor favorable y un bajo aumento de temperatura bajo carga nominal. Los hilos se rompen secuencialmente durante las fallas para equilibrar la resistencia a la tracción mecánica y la sensibilidad de fusión; Mientras tanto, la pre-tensión del cable fusible bloquea el contacto móvil del tubo fusible.
3. Principio de diseño de tensión mecánica (mecanismo de abandono-vinculado)
Además de conducir corriente y proteger, el elemento fusible también sirve como cable tensor mecánico. El fusible, que recorre todo el tubo portafusibles, se fija en los contactos móviles superior e inferior en ambos extremos. Después de la operación de cierre, la fuerza de tracción sujeta el contacto móvil superior dentro de la hebilla de contacto estático en forma de pico de pato-y comprime los contactos de resorte para mantener la conducción del circuito. Una vez que se funde el fusible, la pre-tensión desaparece inmediatamente, el resorte de pico de pato libera el contacto y el tubo del fusible se inclina hacia abajo y cae por su propio-peso con una inclinación de instalación de 15 grados a 30 grados, formando una rotura aislante obvia.
4. Diseño de extinción de arco a juego con tubo portafusible
Se genera un arco eléctrico de alta-temperatura de hasta 6000 K en el momento de la fusión. El tubo fusible (hecho de papel de acero rojo o papel que produce gas -epoxi) se descompone y libera H₂ y CO₂ masivos bajo una temperatura de arco alta. El gas interno de alta-presión realiza un soplado de arco longitudinal para extinguir el arco en el cruce de energía-frecuencia cero-y evitar daños continuos por combustión del arco al equipo y al cuerpo del tubo.
5. Teoría térmica básica
Cumple con la Ley de Joule-Lenz: \\(\\boldsymbol{Q=I^2Rt}\\)
Carga nominal: Generación de calor Menor o igual a la disipación de calor, temperatura de funcionamiento constante;
Sobrecarga: la generación de calor excede la disipación de calor, la temperatura aumenta gradualmente para provocar una fusión retardada mediante el efecto metalúrgico;
Cortocircuito: la sobrecorriente acumula calor instantáneo para vaporizar los cuellos estrechos y completar la ruptura instantánea.
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