专利名称：一种熔断器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种紧急保护装置，尤其是由控制器，熔断体和底座组成的熔断器。
现行熔断器是这种结构，一般主要由熔断体和底座(螺栓连接式则无底座)组成。当流过熔体的电流超过一定数值时，熔体自身产生的热量就能自动地将熔体熔断，从而达到开断电流的目的。但是由于各种原因熔化系数不能做得很小，因此一般熔断器很难用来保护电器设备的轻度过载，这是其固有弱点。
本实用型的任务是提供一种可控制的熔断器，其过载保护性能可达继电保护水平而且不会明显增加成本。
为解决上述任务，本实用新型采用的解决方案是在现行熔断器中还设置了控制器，其熔断体中有两条/组或其以上的熔体，将熔断体一端设计成数目等于熔体条/组数的几个互相隔开的触头或触刀，这些触头或触刀在熔断体内与各条/组熔体端部一一连接，在熔断体外则分别通过改进后的底座静触头与控制器相连。电路正常时，各熔体均通过相等的电流。过载时，控制器延时动作，将各熔体的电流重新分配，虽然总电流并未达到熔断体的熔化电流，只要干路电流不太小，重新分配后，某些熔体的电流可以大于其自身熔化电流，因而在一定时间内熔断，此后，干路电流又在别的熔体上重新分配并使另外的熔体熔断，如此进行，直至所有熔体熔断，电路因而被分断；可见，在控制器作用下，干路电流虽然小于熔断体的熔化电流，但仍可以使电路分断，这就可实现轻度过载保护，由于是继电控制，故其性能可达继电保护水平且可调节控制；但是同时应看到，当干路电流小到一定数值时，由于控制器的作用只是对电流进行重新分配，通过熔体的电流增加值是有限的，而它必须超过一定数值才能使熔体熔断，所以熔断体会发生动作困难甚至拒动，这就是说，对控制器有下限动作电流的规定，控制器只有在整定动作电流不小于下限动作电流的情况下的动作才有效。短路时，控制器不动作，在很短时间内，熔断体就将电路分断了。
上述控制器主要由感测机构，动分触头系统和限流元件组成。感测机构的一端与底座上的固定接头相连，另一端则分成若干支路，每条支路都分别通过底座上的静触头电连接到熔断体，除一条支路外，其余支路中都串联有限流元件，各限流元件的两端都跨接有触头开距在几毫米以下的动分触头，如果动分触头有几个，则全部触头是联动的。控制器应具有一定的延时特性，很重要的一个原因是要求它能避开正常冲击电流的干扰，另外一个原因就是限流元件对短路电流的削弱作用很强，不利于熔断体的快速分断，而且，当电流过载倍数很高动分触头动作时，可能会出现持续的对触头有害的电弧而不宜采用触头开距很小(几毫米以下)的动分触头，故不宜用控制器对短路电流的分断实施控制。所以，对控制器还有上限动作电流的规定，控制器只有在整定动作电流不大于上限动作电流的情况下才能很好地发挥作用，超过上限动作电流的短路电流是由熔断体在控制器的延时内完成分断的。
上述的动分触头系统，触头开距在几毫米以下。由于熔体额定电压降在几十至几百毫伏之间，而过载(干路电流大于下限动作电流而小于上限动作电流)后动分触头系统刚动作时，触头的弧隙间电压低于电压降最大的那条/组熔体电压降(恰当选择上限动作电流，使之在10伏以下)，根据电弧理论，电弧阴极电压降是一个大约10伏的常数，所以即使触头开距小到几毫米以下，弧隙间也不会存在连续电弧，原来通过触头的电流能完全转移到限流元件。由此，动分触头系统可由小容量串激式电磁铁(兼作感测机构)的电磁力或热元件(兼作感测机构)使双金属片变形产生的力借助简单机械来推动。当然也可采用其他形式的操动机构来推动动分触头系统，而且这样可允许感测机构更小一些，但会使结构比较复杂，使用起来也不一定方便。
上述限流元件是根据具体情况确定的。控制器的下限动作电流应尽可能接近熔断器的额定电流才能实现轻度过载保护，但是由上可知它最多只能趋近于单条/组熔体的约定熔化电流。当熔化系数小于2或者大约在2左右时(这是最普遍的情况)，采用一个限流元件就可以满足要求，因为当该限流元件阻抗远大于熔体电阻而远小于负载阻抗(指所保护负载满载时阻抗，下同)时，下限动作电流非常接近于单条/组熔体的约定熔化电流即几乎等于熔断体约定熔化电流的一半；当熔化系数很大时，要实现轻度过载保护，就必须有几个限流元件，这时的限流元件一般采用半导体非线性电阻(或带铁心线圈)，主要利用它们截止(铁心未饱和)时阻抗很高，而导通(铁心饱和)时阻抗很小，因而有利于减小下限动作电流而且对干路电流阻碍小。为了尽可能减小下限动作电流(以满足使用要求为限)，应将熔断体中各条/组熔体在熔化过程中的干路电流主要集中于一条/组熔体(非定指)，对这些限流元件的要求是各限流元件导通(铁心饱和)电压应大大超过通过电流最大的那条/组熔体的电压降而远远小于电源电压且彼此间导通(铁心饱和)电压值也有较大差距，这样才能保证动分触头系统动作后，干路电流首先集中在未被限流的那条/组熔体上并使之在一定时间内熔断，然后再集中于与导通(铁心饱和)电压最小的限流元件串联的那条/组熔体上并使之在一定时间内熔断，接着再集中于与导通(铁心饱和)电压次小的限流元件串联的那条/组熔体上并使之在一定时间内熔断，如此进行，直至所有熔体熔断。
由于上述解决方案中使用了控制器，很容易实现过载保护，尤其是控制器中采用了触头开距很小的动分触头系统，使得结构简单，体积小，重量轻，不会显著增加成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型第一个实施例的结构示意图；图2是图1实施例的电路原理图；图3是图1实施例的控制器结构原理示意图；图4是本实用新型第二个实施例的电路原理图。
图1所示结构示意图中，固定接头[1]和[5]用以将装置串入电路，控制器[2]一方面与固定接头[1]电连接，另一方面则通过底座静触头电连接到熔断体[4]左端的两并列触头，熔断体[4]右端触头则连接到固定接头[5]。在图1的具体结构中，熔断体[4]的触头也可以改为触刀，当然同时应对底座上静触头作相应改动。
图2所示电路原理图中，电磁铁[6](作为感测机构，为串激式)串联在干路中，它的一端与固定接头[1]连接，另一端则分成两条支路分别与熔断体[4]左端两并列的触头相连，其中一条支路串联限流电阻[8]，而限流电阻[8]两端跨接有受电磁铁[6]控制的动分触头[7](包括动触头，静触头及附属零部件)，两条(也可以是两组，每组至少一条)熔体在熔断体[4]左端与两并列触头分别相连，在右端汇集并通过端帽引出。限流电阻[8]应有较大值才有利于降低下限动作电流，同时它不应对干路电流产生过大影响，即它应该远大于熔体电阻而远小于负载阻抗。动分触头[7]刚动作时，触头弧隙间电压低于熔断体[4]下面那条熔体(未限流)电压降(在过载倍数不很大的情况下，此值在10伏以下)，所以理论上允许触头开距小到几微米(即把电弧弧柱区区域长度减小到几微米)，这对于控制器的小型化是非常有利的，但为了保证可靠性并便于检查维护，本实施例触头开距在0.1毫米左右(接近人眼分辨率极限)。电路过载(干路电流大于下限动作电流而小于上限动作电流)后动分触头[7]延时动作，限流电阻[8]抑制与之串联的熔体上的电流，而干路电流几乎不变，所以另一条熔体电流增强(当然不会超过干路电流)并超过其熔化电流，因而在一定时间熔断，此后，干路电流将全部流经限流元件[8]和与限流元件[8]串联的熔体，(此时限流元件[8]对干路电流有一定的削弱作用)并使熔体熔断起弧，在灭弧介质作用下，电弧熄灭，电路被分断。短路时，由于采取了延时措施，动分触头[7]尚未分开，熔断体[4]就结束了分断过程。
图3是本实施例控制器结构原理示意图。[10]为机架，起固定各零部件的作用，[11]为给动分触头[12](包括动触头和静触头)提供接触压力的弹簧，[16]为可调气孔，用以调节延时装置[17]的延时特性，[18]为调节控制器整定动作电流的弹簧。电路正常时，电磁铁[6]的吸力小，仅能与弹簧[18]的拉力保持平衡；电路过载时，电磁铁[6]克服弹簧[18]的拉力，动铁心[13]在延时装置[17]的作用下平缓左移，由于串激式电磁铁吸力特性陡峭，当动、静铁心间气隙减小到一定程度时，电磁吸力急剧增加，此时凸肩[15]推动杠杆[14]以较快速度分开动分触头[12]。在图3的具体结构中，采取延时措施是为了防止因正常冲击电流而引起的误动作和避开对高倍数过载短路电流分断的控制，显然可以采用其他类型的延时装置，例如可以利用热元件(作为感测机构)作用于双金属片，双金属片变形产生的力再借助简单机械使动分触头分开；另外，在没有高倍数冲击电流的场合可以不采用专门的延时装置，而利用动铁心自身的惯性来实现短延时。
从图2所示原理可以看出，本实施例当限流电阻阻值远大于单条熔断体电阻而又大大小于负载阻抗时，下限动作电流非常接近单条熔体的约定熔化电流即熔断体约定熔化电流的一半，因控制器只能在下限动作电流以上和上限动作电流以下实施有效的控制调节，而现行熔断器熔化系数一般在1.5～2之间，恰能满足要求，所以本实例的电路原理最具有普遍性。
当然可以根据上述原理设计出另外的熔断器以满足大熔化系数熔断器实现轻度过载保护的要求。它们的动分触头数目是根据具体情况确定的，图4就采用了三个联动的动分触头，在此结构中，动分触头系统[20]的各触头分别跨接在三个限流元件[21]上，这时的限流元件一般采用半导体非线性电阻或带铁心线圈，熔管[23]中四条/组熔体从左端分别引出四个对称分布的触刀/触头[22]，在右端则连接到一起之后再引出到该端的触刀/触头[25]。可以推断本实施例下限动作电流最低可以接近熔断体约定熔化电流的1/4。
尽管熔断器的结构千差万别，但是除混合式熔断器外，上述原理显而易见地适用于所有熔断器。对于密闭式熔断器，采用与图1相同或近似结构，当然熔断体的一端可能有更多的触头/触刀(应视具情况而定)，底座也要作相应改动，相应的控制器也不同；对于半封闭插入式熔断器，可将瓷盖上一端的触刀改为并列的几片触刀，底座也要作相应改动，而与之连接的控制器安装在底座上或别的地方；对于螺旋式熔断器(这里也包括以保险丝管作为熔断体的螺旋式熔断器)，应将熔断体一端的触头改成几者并列的形式，当然熔体必须有几条且连接方式也要如前述原理，底座也要作相应调整；对于组合型熔断器，应将各并联单体的一端如同现行熔断器那样焊接在一起，另一端则分别与控制器的接头对应相连；另外，螺栓连接式熔断器和自复式熔断器同样也可采用上述原理进行控制。
权利要求1.一种包括有熔断体、底座的熔断器，其特征在于它还有控制器，并且其熔断体中有两条/组或其以上的熔体，将熔断体一端设计成数目等于熔体条/组数的几个互相隔开的触头或触刀，这些触头或触刀在熔断体内与各条/组熔体端部一一连接，在熔断体外则分别通过改进后的底座静触头与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的熔断器，其特征在于控制器主要由感测机构，动分触头系统和限流元件组成，感测机构的一端与底座上的固定接头相连，另一端则分成若干支路，每条支路都分别通过底座上的静触头电连接到熔断体，除一条支路外，其余支路中都串联有限流元件，各限流元件的两端都跨接有触头开距在几毫米以下的动分触头。
专利摘要本实用新型公开了一种过载保护性能达继电保护水平且可调节控制的熔断器,它把现有熔断器改装后并增加了控制器。电路正常或短路时,控制器不起作用;过载时,控制器延时动作,通过各条/组熔体的电流被重新分配,接着干路电流在余下的熔体中再分配并致使另外的熔体熔断,如此进行,直至全部熔体熔断,从而达到开断电路的目的。
文档编号H01H85/05GK2376674SQ9922441
公开日2000年5月3日 申请日期1999年7月9日 优先权日1999年7月9日
发明者蒋邦善 申请人:蒋邦善