專利名稱：改進(jìn)的限流熔絲和跌落溶絲管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個電力配電設(shè)備，特別是，本發(fā)明涉及一個限流熔絲和一個跌落型熔絲管，更進(jìn)一步說，本發(fā)明涉及一個限流跌落管，它包括多個電流通路，并且通過在各電流通路之間轉(zhuǎn)換流過熔絲管的電流幫助實(shí)現(xiàn)跌落，熔絲管特別適用于安裝在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化可互換的斷流器支座中，該斷流器支座目前正被用于沖出式熔絲。
一個熔絲是一個電流遮斷元件，它通過電流響應(yīng)的可熔元件對電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)預(yù)定大小和時間的過電流或短路電流通過熔斷器的時候，可熔元件熔化，從而斷開電路。在遮斷一個過電流以后，熔絲必須查出并更換，以便恢復(fù)使用。
熔絲通常用在電力工業(yè)中，保護(hù)配電變壓器，電纜、電容器組和其它設(shè)備，以防止過電流造成損壞。熔絲是用于，在發(fā)生損害以前，從供電電源迅速切斷故障設(shè)備或電路，目前使用的兩種主要熔絲是沖出式熔絲和限流熔絲。
最早用的熔絲是沖出式熔絲。沖出式熔絲一般使用較短的可熔元件(在它里面一般是所謂的熔絲鏈)，可熔元件裝在一個套中，該套是所謂熔絲管組件的一部分。在沖出式熔絲中使用的套襯有機(jī)材料，例如骨纖維。通過氣體的去電離作用和爆炸作用，過電流遮斷就發(fā)生在熔絲內(nèi)，氣體是當(dāng)墊料暴露于電弧熱的時候被釋放出來的，電弧是在可熔化元件熔化時響應(yīng)過電流而產(chǎn)生的。沖出式熔絲運(yùn)行的特點(diǎn)是，噪聲大，氣體，火焰的燃燒碎片的發(fā)散劇烈，所有這些都造成對人的危害，因為人在熔絲運(yùn)行的時候可能接近它。由于其工作方式劇烈，一般這種熔絲只限于戶外使用。即使在戶外使用，由于其工作的爆炸本性和它可能把電離氣體噴射到絕緣空間，沖出式熔絲的安裝必須遠(yuǎn)離要保護(hù)的設(shè)備以及其它設(shè)備。還有，裝在配電設(shè)備桿架上的爆炸性熔絲，由于火焰噴出還會造成草地失火。
沖出式熔絲的另一個固有缺點(diǎn)是，在排除大電流故障以前，需要延遲1/2個或1個電流全周期的時間。在這段時間內(nèi)，熔絲要保護(hù)的設(shè)備必須經(jīng)受現(xiàn)有的全部通過熔絲達(dá)到設(shè)備的故障電流。在設(shè)備中消散的潛伏的損害能量將和式I2-T成正比，其中I是過電流的大小，T是電流狀態(tài)存在的時間。因此，在其遮斷使系統(tǒng)電流為零以前，沖出式熔絲允許在設(shè)備中流過大電流，易于在電網(wǎng)上產(chǎn)生干擾電壓降產(chǎn)生閃爍光，而靈敏的計算機(jī)和電子設(shè)備就容易受到它們的干擾。還有，沖出式熔絲不能立刻排除過電流狀態(tài)，以防止分段熔絲，自動重合閘開關(guān)或其它保護(hù)繼電路和電路裝置也敏感于該過電流，作出臨時性或永久性的反應(yīng)，切斷電網(wǎng)的其它部分。因此，對電氣設(shè)備需要量的增加就導(dǎo)致低阻抗的配電電網(wǎng)，并需要大的遮斷容量，而這個容量有時就會超過使用沖出式熔絲所能得到的容量。
沖出式熔絲有限的遮斷容量，以及其操作方式的潛在的危險性，它們不適于用在室內(nèi)和封閉場合內(nèi)，它們排除故障時間長，以及其它因素，促使限流熔絲的發(fā)展。限流熔絲至少有三個特點(diǎn)使其在應(yīng)用中非常受歡迎(1)完成過流遮斷迅速，而無電弧產(chǎn)物或氣體排出，也不對熔絲體產(chǎn)生外力，因為操作的電弧能量都被熔絲的沙填充劑吸收，然后在較低的溫度下作為熱能釋放。這就使限流熔絲可以用在戶內(nèi)，以至可以用在一個小的箱內(nèi)。還有由于沒有熱氣或火焰的放電，它和其它設(shè)備就只需要提供一個正常的電氣間隙。
(2)通過熔絲限流或減少電流所達(dá)到的值小于在熔絲安裝處電力配電網(wǎng)用其他方法所得到的值，如果過電流大大超過熔絲的持續(xù)電流的額定值的話。這樣的電流減小就減少了應(yīng)力，減小了對接近故障的電路的損害或出故障設(shè)備本身的損害的可能性，同時也減少了對配電電網(wǎng)的沖擊。
(3)通過限流作用達(dá)到非常高的電流遮斷容量，從而限流熔絲可以應(yīng)用在很大短路電流的中、高電壓配電電路中。
限流熔絲一般可由一個或多個銀導(dǎo)線或帶制成的可熔元件組成，元件兩端通常連到一對電氣終端。可熔元件需要一個最小的元件長度，以適應(yīng)故障電流遮斷特性，并且需要足夠的元件橫截面積以便較好地運(yùn)載正常電流或系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電流。由可熔元件組成的裝置和終端裝置被安排在一個抗高溫材料制成的套管中，然后該套管中被填入高純凈硅砂并密封。套管端部的接線端把熔絲和配電網(wǎng)互相連在一起。整個裝置通常叫作限流熔斷器。
在排除大故障電流的時候，限流熔斷器的可熔元件在其全長上幾乎是瞬時熔斷。如果在該元件上具有被減少截面的切片，則元件熔化就在這個被減少截面的切片上開始，隨后元件的其余長度部分再熔化。電弧快速向周圍的砂子散失熱能。這個熱能把元件周圍的砂子熔化成象玻璃管狀的結(jié)構(gòu)，即所謂的“閃電熔巖”。熱能的迅速散失和通過熔化的玻璃熔巖對電弧的限制，完全把電流抑制到一個較小的值。電流迅速被減小到一個低值，它與系統(tǒng)電壓同相位并在同相電流的最早出現(xiàn)電流過零處被遮斷。
在額定大電流熔絲中，使用金屬條作為高值可熔斷元件是很普遍的。條狀元件比線狀元件的優(yōu)點(diǎn)在于表面積大，有利于熱傳導(dǎo)和輻射到相鄰的墊料中去。因此，對于一個給定體積的導(dǎo)電材料，條形元件比線形元件具有較高穩(wěn)態(tài)額定電流值和較好的遮斷特性。條形還有其特殊的優(yōu)點(diǎn)，便于通過穿孔或開槽口進(jìn)行調(diào)正以減小它的橫截面，提供所希望的熔化特性和精確的弧壓發(fā)生控制。當(dāng)使用條形元件的限流熔斷器遇到大故障電流的時候，具有被減小的橫截面積部分的條形部分迅速被加熱到條形元件的熔化點(diǎn)。這就產(chǎn)生了一個固定數(shù)量的連續(xù)的小弧，因此，限制了在那個瞬間產(chǎn)生的弧壓尖峰的值。這就保證電弧連續(xù)產(chǎn)生去蒸發(fā)條形元件的剩余部分，并且最終產(chǎn)生一個弧，它占據(jù)著元件的全長。
在低值電流的情況下，例如在由高阻抗故障產(chǎn)生的低電流或持續(xù)過負(fù)荷的情況下，就出現(xiàn)了完全不同的現(xiàn)象。在這種情況下，可熔元件被慢慢加熱，最后在有限的幾處或僅僅一處熔化。一個或多個短電弧開始產(chǎn)生并企圖燒接可熔元件的較長的部分。非常高的電弧熱然后再形成閃電熔巖。但是，由于開始的弧長是短的，并且由于可熔元件被燒接的速度不可能太快，不能在高集中熱源破壞所產(chǎn)生的熔巖效應(yīng)之前，迫使電流遮斷，熔絲將不能遮斷低值電流。因此，為了得到遮斷低值故障電流的容量，許多現(xiàn)在的限流熔斷器都使用一個第二可熔元件與經(jīng)一元件串聯(lián)，其中第二元件被設(shè)計成響應(yīng)這個低值故障電流而熔斷斷開，并遮斷這個電流。
現(xiàn)在選擇和使用熔斷器的主要問題是涉及熔斷器和使用中的現(xiàn)有電網(wǎng)一體化的能力，安裝和運(yùn)行的容易程度，及成本等問題。在現(xiàn)代電力網(wǎng)中，沖出式熔絲管一般裝在一個支座上，它叫做“斷流器”。一般來說，“斷流器”包括一個支座，支座有一個支持絕緣子，它可被裝在電桿上或橫擔(dān)上，支座有一對空間隔開的終端，用于接收并電氣連接熔絲管，一個開關(guān)裝置，或它們的組合。在安裝的時候，熔絲管或開關(guān)橋接在斷流器支座兩終端之間的“門”上。
如上所述，術(shù)語“熔絲斷流器”通常是指斷流器支座和熔絲管的組合。最一般地用在一個熔絲斷流最中的熔絲管，是被設(shè)計成容易從斷流器終端脫開的。一種熔絲管是跌落型的，當(dāng)熔絲動作的時候，熔絲管的一端便從斷流器支座脫開。當(dāng)這種情況發(fā)生，熔絲管的不受限制一端向下旋轉(zhuǎn)，離開支座門之間的它的正常橋接位置，但熔絲管通過它的仍然被連接的一端仍然被支持在支座上。
沖出式熔絲斷流器提供了較方便的和低成本的熔斷，以保護(hù)電力配電系統(tǒng)。進(jìn)而，工業(yè)上采用了沖出式熔絲和支座的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，以便一個制造廠的熔絲管能裝到另一制造廠生產(chǎn)的支座上。并且，這些可互換的斷流器被廣泛分配到國內(nèi)電力配電系統(tǒng)中，大量的這種斷流器目前正在運(yùn)行中。
隨著對電能，對更可靠運(yùn)行，對更高安全水平的要求的增加，就要求對變壓器的過電壓保護(hù)進(jìn)行改進(jìn)，并希望有更小型的設(shè)備，繼續(xù)使用沖出式熔絲斷流器就不滿足今天實(shí)用上的需要了。上述與沖出式熔斷器有關(guān)的許多問題，可通過使用限流熔斷器和熔絲管加以克服。但是，現(xiàn)有技術(shù)的限流熔斷設(shè)備具有許多缺點(diǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)中克服上述某些問題的嘗試是有據(jù)可查的，例如，美國專利Nos.3，827010和4，011，537中所公開的設(shè)備。這些設(shè)備提供了一個組合的跌落裝置，它包括一個限流熔絲，與沖出式熔絲成直線串聯(lián)連接，以便熔絲斷流器提供全范圍的保護(hù)。但是，這些裝置的全長大于用在現(xiàn)有配電系統(tǒng)中的普通斷流器支座的門(即兩終端之間的間距)。因此，為了有效地使用這些發(fā)明，實(shí)用上必須替換目前運(yùn)行中的許多斷流器。這種做法是要禁止的，不僅從設(shè)備成本的觀點(diǎn)，并且也許更主要的，是從替換這些斷流器要花費(fèi)巨大勞動代價的觀點(diǎn)，都是應(yīng)當(dāng)禁止的。進(jìn)一步說，這些設(shè)備不能恰當(dāng)?shù)亟鉀Q或補(bǔ)救火災(zāi)事故，間距要求，以及由于串聯(lián)元件的部分元件的損壞或誤配位引起的問題，這種誤配位在兩個串連元件之一重新熔化時出現(xiàn)。
另一個現(xiàn)有技術(shù)的方法公開在美國專利US.No 3，863，187中，它公開了一個沖出式熔絲和一個限流熔絲串聯(lián)，但是處理后者“出口”，是使它不成為跌落裝置的一部分。這種裝置有一個缺點(diǎn)，即限流熔絲是螺栓就位的，替換限流熔絲是困難的，特別是在惡劣的天氣條件下。造成這個困難的原因是，當(dāng)維修人員更換熔絲的時候，電網(wǎng)會被激勵。并且沒有方法能容易地確定限流熔絲是否已經(jīng)工作，即使在沖出式熔絲已經(jīng)工作或跌落斷開的情況下。因此，無論沖出式熔絲何時啟動，建議實(shí)行，沖出式熔絲和限流熔絲兩者同時更換。此外，超過正常沖出式熔絲要求的空間，必須被分配用于安排限流熔絲。同時，必須保持兩個熔絲的電氣一致以使保證熔絲運(yùn)行指示，消除沖出式熔絲跌落動作前跨在熔絲兩端的電壓應(yīng)力。
美國專利US.No 4，184，138公開了另一個熔絲斷流器，它的方案是企圖彌補(bǔ)串連連聯(lián)的限流熔絲和沖出式熔絲的軸，從而使其組合將可實(shí)際地裝配到現(xiàn)有的可互換的斷流器中去。但是，從上述三個專利可以看出，這些發(fā)明具有許多沖出式熔絲的固有的缺點(diǎn)，即噪聲，弧焰產(chǎn)物噴出，有協(xié)調(diào)要求，等等。另外，額外的支座金屬構(gòu)件和安裝設(shè)備用的支座部件是笨重的，因而也是不希望有的。還有，如關(guān)于對美國專利No 3，863，187所做的解釋，在沖出式熔絲運(yùn)行的時候，限流熔絲還必須被檢查，或更換以后再檢查，這樣，就失去了節(jié)約成本的意義。
美國專利No. 3，611，240中公開了另一個現(xiàn)有技術(shù)方法，它不依靠沖出式熔絲部分。這個專利公開了一個限流跌落熔絲管;但是，熔絲被設(shè)計成，不裝配在目前工業(yè)中普遍流行的，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化可互相替換的斷流器支座中。并且，跌落機(jī)構(gòu)依靠使用爆炸電荷，在起燃的時候，釋放熔絲，跌落斷開。類似地，美國專利No.3，825，871也使用一個爆炸電荷觸發(fā)熔絲跌落。雖然這種爆炸電荷一般被成功使用，但是，這種熔絲由于起燃電荷失效，在排除故障之后不能跌落斷開，也是常見的。這種失效經(jīng)常是由于在長期使用之后，粉末吸收太多的潮濕以至不能起燃(點(diǎn)火)。無論這種失效是什么原因引起的，在操作以后，跌落熔絲跌落斷開失效是巨大失敗和延遲的根源，因為工作人員不能用肉眼簡單地查出啟動熔絲，而必須花更多的時間，用不便的方法去檢查哪個熔絲已經(jīng)工作。并且，已經(jīng)不能跌落斷開的熔絲管仍易遭受被激勵電網(wǎng)施加的電壓應(yīng)力，它非常敏感且容易跳火放電。
盡管過去10年熔絲技術(shù)方面取得許多進(jìn)步，工業(yè)上還是希望其取得更大的進(jìn)步。特別是，由于對限流熔絲使用的要求增加，由于成本而要求必須使用現(xiàn)有的斷流器支座等，由此就要求全范圍限流熔絲管的尺寸能夠裝配到目前正使用的可互換的斷流器座的門中。限流熔絲管完全是非沖出式的，可避免對人的危險，可消除起動點(diǎn)火的威脅，使設(shè)備安全地裝在被保護(hù)設(shè)備的附近或其它設(shè)備附近，可以無噪聲無干擾電壓降運(yùn)行，該干擾電壓降是伴隨沖出式熔絲運(yùn)行而產(chǎn)生的。最好是，熔絲管是跌落式的，以便提供熔絲運(yùn)行指示，減輕熔斷熔絲兩端的電壓應(yīng)力，容易安裝和維修。理想地是，跌落機(jī)構(gòu)不依賴起焊電荷去啟動熔絲管跌落斷開，而是機(jī)械驅(qū)動，始終如一地在相應(yīng)于低故障或高故障的低的和高的額定電流熔絲兩種情況下，都能產(chǎn)生跌落斷開。
本發(fā)明提供一個限流跌落熔絲管，它能夠?qū)崿F(xiàn)全范圍故障遮斷并有多個電流通路通過熔絲管體。熔絲管可順序地轉(zhuǎn)換各電流通道的故障電流，從而保證跌落機(jī)構(gòu)在低額定電流熔絲管中的所有的故障電流值上都能可靠動作，例如這些額定值可以是12安培及以下。本發(fā)明是機(jī)械操作，它不依靠起焊電荷去啟動熔絲管跌落斷開機(jī)構(gòu)。本發(fā)明另一個優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，能使熔絲管裝配在目前電力工業(yè)普遍使用的可互換斷流器支座的門內(nèi)。
本發(fā)明包括一個熔絲體，在熔絲體的兩端之間，有一個第一或基本的電流通道。大電流可熔元件包括一個第一導(dǎo)電切片，它具有一個留空的減少面積的部分，第一切片與第二導(dǎo)電切片串聯(lián)，第二導(dǎo)電切片沿其全長的I2T熔化特性與第一導(dǎo)電切片的減少面積部分的I2T熔化特性相同。當(dāng)?shù)谝缓偷诙?dǎo)電切片是由相同導(dǎo)電材料制成，例如是銀，則切片的I2T熔化特性的匹配，就通過使第二導(dǎo)電切片橫截面積完全等于第一導(dǎo)電切片的減少面積部分的橫截面來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還包括一個與第一通路平行的第二電流通路，還包括一個當(dāng)大電流可熔元件熔化時，把第一電流通道的故障電流轉(zhuǎn)換到第二電流通道的裝置。第二電流通道包括一個啟動導(dǎo)線，它伸到熔化體外邊，并固定到一個支持栓上，支持栓可在熔絲體下面的支持和非支持位置之間移動。一個第一火花隙設(shè)置在啟動導(dǎo)線和下終端的導(dǎo)電部分之間。當(dāng)故障電流被轉(zhuǎn)到第二電流通道的時候，火花隙就開始導(dǎo)通。跨在第一間隙之間的電弧起燃并切斷啟動導(dǎo)線，從而釋放栓部件，使熔絲管跌落。為了保證故障電流在足以使額定低電流熔絲管中的啟動導(dǎo)線切斷的時間內(nèi)流過第一火花間隙，在第一電流通路和第二電流通路之間設(shè)置了第二火花間隙。最好是，第二火花隙設(shè)置在，大電流可熔元件的第一和第二導(dǎo)電切片之間的接合處上的第一和第二電流通路之間。這第二火花隙產(chǎn)生一個通過熔絲管的第三電流通道，第三通道包含一個大電流可熔元件的第一導(dǎo)電切片，包含第二火花隙，包括第二電流通道和第一火花隙的下面部分。第三電流通道保證，無論什么電流，存在于故障電流進(jìn)入第二電流通路的時刻和故障電流完全被遮斷時刻之間，這個電流就將被導(dǎo)入第一火花隙，以便幫助切斷啟動導(dǎo)線。
因此，本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于，通過提供全范圍的，限流跌落熔絲管而達(dá)到先進(jìn)的熔絲和熔絲管技術(shù)，這種熔絲管可以用在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可互換斷流器座上，在熔絲動作的時候，熔絲管可將從它的支座上跌落，而不依靠起焊電荷。還有，本發(fā)明的跌落可發(fā)生在低值和高值故障電流兩種情況下，發(fā)生在低額定電流和高額定電流兩種熔絲管中。熟悉本技術(shù)的人在讀了下面的詳細(xì)說明和附圖以后，就容易理解本發(fā)明的這些和其它一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
為了描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例，現(xiàn)參考下面的附圖

圖1是裝在傳統(tǒng)的可互換斷流器座中的本發(fā)明的限流跌落熔絲管的一個側(cè)立面視圖;
圖2是圖1所示限流熔絲管的熔絲體的橫截面積視圖;
圖3是圖1所示熔絲管下蓋板和鉸接裝置的側(cè)立面視圖;
圖4是圖3所示下蓋板和鉸接裝置的連接件的俯視圖;
圖5是圖4所示連接件的側(cè)視圖;
圖6是圖3所示下蓋板和鉸接裝置的鉸接件的俯視圖;
圖7是圖6所示鉸接元件的一個側(cè)立面視圖;
圖8是圖3所示下蓋板和鉸接件的軸套的一個側(cè)立面視圖，局部橫截面;
圖9是圖3所示下蓋板和鉸接件的栓元件的一個側(cè)視圖;
圖10是圖9所示栓的俯視圖;
圖11是圖3所示下蓋板和鉸接件的栓板的一個側(cè)立面圖;
圖12是圖3所示下蓋板和鉸接件的電流互換件的透視圖;
圖13是通過圖1熔絲管的所示多電流通道的概略形式圖。
圖1是安裝在公知的傳統(tǒng)的可互換的斷流器支座10中的，本發(fā)明的限流跌落熔絲管50。斷流器支座10一般包括絕緣子12和上下終端裝置16和18，它們分別安裝在上下終端支持件17和34上的絕緣子12的兩個相反端上。在終端裝置16上通常有一個終端墊片42，用于接收并夾持電力線導(dǎo)體(未示出)，導(dǎo)電金屬墊28和一個蓋觸點(diǎn)26，它和導(dǎo)電金屬帶28是一個整體。導(dǎo)電帶28與蓋觸頭26電連接，并通過終端分支29與墊42電連接。下終端裝置18一般包括終端墊44，電流分支47和支座鉸鏈35。鉸鏈35包括一對支架臂36，它由黃銅或其他導(dǎo)電材料制成。在臂36中形成的U形肘40，用于支持熔絲管50。固定到支座鉸鏈35的上表面41的導(dǎo)電彈簧片45偏抵住熔絲管50的鉸鏈裝置以保證電接觸良好。端墊44用于接收并夾持一個電力線路導(dǎo)體(未示出)。下部電流分支47提供在支座鉸鏈35和下部終端墊44之間的良好電接觸。
在最佳實(shí)施例中，熔絲管50包含一個全范圍，限流跌落熔絲管，類似于在同族待審美國專利申請序號，No 07/946，961，1992年9月17日申請，中描述的那樣，通過參考該美國專利文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容已被本文吸收了。該申請公開了一個新的和獨(dú)立的限流熔絲和跌落熔絲管，它比已有技術(shù)的熔絲和熔絲管具有許多重要的優(yōu)點(diǎn)，例如，它提供了全范圍的電流遮斷而無現(xiàn)有技術(shù)沖出式熔絲的危害和噪擾。進(jìn)而，No 07/946，961專利的熔絲和熔絲管可能做得比現(xiàn)有的限流熔絲做得小得多并且緊湊，使得熔絲管可以在較小的安裝空間或間隙地點(diǎn)使用。
本發(fā)明的熔絲管50打算供一般低額定電流熔絲管用，例如額定12安和以下，并且它一般包括具有上蓋板元件54的熔絲體52和下蓋板和鉸接件58。上蓋板54包括一個頂部觸點(diǎn)56。下蓋板和鉸接件58包括一個導(dǎo)電鉸接件60，如下所述，它的連接是使得在鉸接件60和頂部觸點(diǎn)56之間有一個連續(xù)的電流通路。頂部觸點(diǎn)56被安排在蓋觸頭26的凹槽內(nèi)，并且鉸接件60通過斷流器支座10的支架臂36被連接。
參看圖2，熔絲體52包括一個絕緣筒或熔絲管70，它被安排在垂直熔絲軸51周圍。一個大電流可熔元件78和一個低電流可熔元件80被裝在熔絲管70中，并在分別在上下元件終端84，86之間串聯(lián)連接。熔絲管70通常是一個管元件，它由其兩端的上隔板72和下隔板74分別封閉。熔絲體52裝有一個絕緣支撐件，稱做輻式軸76，它支撐熔絲元件78和80。高純硅砂82或其他具有合適的遮斷特性和絕緣特性的材料，包圍在輻式軸76和可熔元件78，80周圍，并填滿了熔絲體52內(nèi)部的無用體積。輻式軸76由無機(jī)云母做成，它包括4個從縱軸51向外輻射的臂100，圖2中可以看見3個臂。沿每個臂100的長度的均勻空間是元件支持表面102。
上，下元件終端84，86分別由導(dǎo)電材料制成，最好是銅，用于支持輻式軸76的臂100并且固定可熔元件78，80的終端點(diǎn)和輔助導(dǎo)線120的上端，如下所述。元件終端84，86包括角狀接片209，用于保持輻式軸臂100之間的分離。
參考圖2和13，大電流可熔元件78本身包括一個兩元件的串聯(lián)組第一帶狀元件90和一個串聯(lián)導(dǎo)線元件94。帶90和線94通過串聯(lián)連接件96互相連接，連接件96是由銅導(dǎo)電帶97制成的，帶97被支持在輻式軸76上，帶90和線94每一個又被焊接在到帶76上。帶90的上端被焊接到導(dǎo)電接頭156上，接頭156置于上部元件終端84。
在一個最佳實(shí)施例中，帶元件90和線元件94是由銀制成的，雖然其他導(dǎo)電材料也可被使用。銀帶90的寬度范圍近似0.125到0.25英寸，且最好是0.188英寸。帶90的厚度是在0.002到0.006英寸之間。帶元件90的橫截面在沿其開孔長度上的間隔位置上被大大減少，這些孔在帶的厚度上形成，形成減少面積的部分92。代替孔，可以沿帶90的邊緣形成槽，或用其他方法從元件90上移去導(dǎo)電材料，由此減少橫截面積。如同族待審專利申請07/9461961中所述，為了使制造的熔絲管50具有一個被減少的全長和直徑，減少面積部分92就安排在輻式軸臂100之間，并且他們與元件支持表面102隔開，和與熔絲管70隔開。例如，最好是被減少面積部分92的中心離輻式軸臂100的元件支持表面102至少0.18英寸。最好，在被減少面積部分92的中心和熔絲管70的內(nèi)壁71之間的間隙是在約0.18和0.25英寸之間，實(shí)測，沿熔絲軸51的半徑，0.23英寸是最佳間隙。
大電流可熔元件78的導(dǎo)線元件94被選擇，使沿其全長的I2-T熔化特性等于帶元件90的被減少面積部分92的I2T熔化特性。換言之，導(dǎo)線元件94的選擇，是使引起帶90被減少面積部分92熔化的電流，也同時能引起導(dǎo)線元件94的全長熔化。元件90和94兩者都是由具有相同電阻率的材料制成，例如，最好兩者都由銀制成，然后通過選擇導(dǎo)線元件94，使被減少面積部分92的I2T熔化特性和導(dǎo)線元件94匹配，它的截面積完全等于在減少面積部分92上的帶元件90的橫截面積。選擇導(dǎo)線元件94的長度，使其不大于全部大電流可熔元件78的長度的50%。最好是，導(dǎo)線元件94的長度是全部大電流可熔元件78的長度的約30%。串聯(lián)帶元件90和導(dǎo)線元件94被螺旋地繞在輻式軸的元件支持表面102上，并與低電流可熔元件80串聯(lián)，該元件80也螺旋地安排在輻式軸臂100的周圍。
再參看圖2和3，在導(dǎo)線元件94和低電流可熔元件80之間的串聯(lián)連接器是由銅導(dǎo)電條79形成的，條79被支持在輻式軸76上。低電流可熔元件80被設(shè)計成，在低于高電流可熔元件78工作的電流值以下的預(yù)定電流值工作。根據(jù)熔絲管50的電流額定值，低電流可熔元件80是由一個或多個平行連接的導(dǎo)電電線110(圖2中示出一個)組成，它們最好是由銀或其它良導(dǎo)電材料制成，并被絕緣地放在硅樹脂橡膠罩114中。被掩蓋的導(dǎo)線110然后被螺旋地繞在輻式軸76的下部周圍。導(dǎo)線110的一端，通過焊接被固定到終端點(diǎn)116的導(dǎo)電條79上。導(dǎo)線110的另一端也通過焊接固定到下部元件終端86的接頭211上。
可熔元件80的導(dǎo)線110是由兩個近似相等長度的導(dǎo)線制成的，當(dāng)其在結(jié)點(diǎn)112處被焊接在一起的時候，具有一個完全低于導(dǎo)線110溫度的熔化溫度的焊接。用于導(dǎo)線110的導(dǎo)電材料或用在結(jié)點(diǎn)112上的焊劑的熱特性，使其熔化溫度與熔絲的時間-電流特性一致。雖然結(jié)點(diǎn)112完全被罩114絕緣，為了清楚起見，圖2描述的導(dǎo)線110和罩114部分被切掉。
同時在熔絲體52中安排有輔助導(dǎo)線120。最好，輔助導(dǎo)線120是由銀做成以用作高電流額定熔絲，和用高導(dǎo)電率導(dǎo)體，例如鎳鉻合金作成，以便用于低電流額定熔絲。輔助導(dǎo)線120被繞在槽106中輻式軸76周圍，槽106是在元件支持表面102之間的輻式軸臂中形成。槽106在輻式軸臂100中形成，最好在元件支持表面102下面0.25英尺深處。如所示，輔助線120一般正中地安排在條90，線94，110形成的螺旋線中。用這種方法，輔助導(dǎo)線120就不會接觸條90，或?qū)Ь€94，110，除非如下所述，靠近它的上部終端點(diǎn)。
輔助導(dǎo)線120的最靠近連接點(diǎn)96的一匝是這樣安排的，使它緊靠近連接點(diǎn)96，在它們之間形成一個火花隙98。根據(jù)實(shí)測，最好是在它們最接近點(diǎn)上，輔助線120與連接點(diǎn)96之間的火花隙98的距離近似為0.12英寸。為了形成火花隙98，輔助導(dǎo)線120被安排在槽107的輻式軸臂切片108上。切片108鄰近最靠近連接點(diǎn)96的元件支持表面102，并且它有一個相對槽107剩余部分減少的深度，從而使導(dǎo)線120和條元件90和線元件94之間形成一個合適的間隔。為了替換具有槽107中薄切片108的輻式軸76，一個絕緣的延伸部(未示出)可以被夾住，或被固定到鄰近連接點(diǎn)96的輻式臂100上。在這種情況下，輔助導(dǎo)線120被安排在，離開必須形成合適尺寸的火花間隙的連接件96一定距離的伸長部上。換言之，導(dǎo)電夾(未示出)可以這樣安排，使它與輔助導(dǎo)線120在一點(diǎn)上接觸，并且具有一個相反端，形成和互連點(diǎn)96合適尺寸的火花隙98。
輔助導(dǎo)線120的下切片121，當(dāng)它進(jìn)入低電流熔絲元件80的導(dǎo)線110所形成的螺旋線所占有的空間時，被絕緣地放在硅樹脂橡膠罩中。輔助導(dǎo)線120的上端被焊到上元件終端84的接片156上。輔助導(dǎo)線120的下切片121端接在凸緣接收器186上，接收器186是由黃銅或其它導(dǎo)電材料制做的，它被固定在沿輻式軸76下端中的熔絲軸51形成的中心槽185中。一個導(dǎo)電插件188被插入接收器186并且與啟動導(dǎo)線204電氣連接，它最好是由高強(qiáng)度和高電阻的鎳鉻合金制成。啟動導(dǎo)線204穿過下?lián)醢?4延伸到熔絲體52外面。導(dǎo)電接收器186，插件188和啟動導(dǎo)線204，全都與下?lián)醢?4絕緣。
最好如圖2所示，上部蓋裝置54一般包含一個頂觸頭56，拉環(huán)132，頂端蓋138和上部元件終端84，所有這些都被固定，它們彼此之間的相對位置通過單一緊固件，雙頭螺栓維持。一個O形環(huán)封136被安排在頂觸頭56和端蓋138之間的雙頭螺栓周圍。雙頭螺栓134包括一個中心長孔(未示出)以便在組裝熔絲50的時候填入熔絲管70和砂82。
下?lián)醢?4通常包括一個底部端蓋180，底部元件終端86，密封件182，定位件184，導(dǎo)電墊片176和絕緣墊片174。底部端蓋180是由銅合金或其他導(dǎo)電材料形成，并且通常包括一個安排在熔絲管70的圓柱體部分190，并且一般圓柱體減小的直徑伸長部分194被圓柱體部分190的中心并從該中心伸出，由此形成一個在延伸部分194內(nèi)的內(nèi)槽。伸長部分194和體190與熔絲軸51軸對準(zhǔn)。一個孔196，形成伸長部分194的下表面195的中心中，伸長部分194與軸51相交。
下元件終端86包括中心孔214，它與熔絲軸51完全對正，它還包括用于固定的接片211，和如圖2所示的低電流可熔元件80的導(dǎo)線110的終端點(diǎn)。下元件終端86，通過導(dǎo)電接片192與底部端蓋180電氣連接。接片192在元件終端86上形成，并通過底部端蓋180中形成的孔193，從元件終端86伸出。通過端蓋180延伸的接片192的部分是彎曲的并被焊接到蓋180上。
絕緣墊174，導(dǎo)電墊片176，導(dǎo)線定位件184，和密封件182同軸地安排在端蓋伸長部件194的中心槽中。密封件182包括一個橡膠墊，它有一個中心孔200。導(dǎo)線定位件184包括一個絕緣墊，它由云母或尼龍或其他絕緣材料做成，它還包括一個中心孔202。墊片176最好是由導(dǎo)電材料制成，它包括一個中心孔178，和一個與伸長部分194的壁連接的外邊緣表面177，以便形成一個電流通路。絕緣墊片174，可以由橡膠或尼龍作成，例如，它包括一個中心孔175。啟動導(dǎo)線204是被銅焊或焊接到導(dǎo)電插件188上，插件188最好是由黃銅制成。插件188包括一個凸緣189，它被安排在密封件182和定位件184之間。導(dǎo)線定位件184的孔202比導(dǎo)電墊圈176的孔178的直徑小，從而可中心定位啟動導(dǎo)線204于孔178中。
接收器186，適于接收電連接插件188，它通過中心孔214而被安排在下元件終端86中，輻式軸76下端中的中心槽185中。接收器186固定并與輔助導(dǎo)線120導(dǎo)電連接，但它不接觸元件終端86。在組裝熔絲體52和通過端蓋180中的孔196從熔絲體52伸出的啟動導(dǎo)線的時候，導(dǎo)電插件188通過元件下終端86的孔214插入導(dǎo)電接收器186，啟動導(dǎo)線204還通過墊片174的孔175，178，202，200，導(dǎo)電墊圈176，定位件184，和密封182，等。輔助導(dǎo)線120的下切片，接收器186，插件188和啟動導(dǎo)線204，都與下部蓋和鉸接裝置58絕緣?；鸹ㄏ?10，形成在啟動導(dǎo)線204和墊圈176之間，它最好是對于所有熔絲管架50的電壓和電流額定值，都是0.048英寸。
熔絲管架50的下蓋板和鉸接裝置58一般包括鉸接件60，栓62，栓板66，彈簧63，電流轉(zhuǎn)換器68，軸套69和連接件64?，F(xiàn)在參考圖3-5，連接件64，起夾緊作用，通常包括一個條形部分215和一對固定到它上面的鉸接支持件217。鉸接支持件217的端部216向前彎曲并且與鉸接支件217成直角。兩對對準(zhǔn)的孔218，220在鉸接支持件217中形成。最好如圖3所示，緊固件225被安排通過對準(zhǔn)的孔220以便靠近鉸接支持件217并固定和夾住底端蓋板180周圍的連接件64的條形部分。
參考圖3、6和7，鉸接件60通常包括基座部分232和一對向外延伸的邊緣部分234，邊緣部件234包括錐形邊緣240，肩244和兩對對準(zhǔn)的孔236，250。孔235，通過與錐形邊緣240相鄰的邊部件234，形成。肩部分244凸耳246向外延伸，并包括凸輪狀電接觸表面248，用于與圖1和3所示支座鉸接35的導(dǎo)電彈簧夾45實(shí)現(xiàn)電連接?？?50在孔236和肩244之間的邊緣部件234中形成?；?32在邊緣部件234之間延伸，它包括一個縫254?？p254通常截開基座232，形成一對腿部分256。腿256包括端部258，它以45°角從基座232向外延伸，并形成一個肩，肩連接并支持電流轉(zhuǎn)換器68的一端，如圖3所示。
現(xiàn)在參看圖3和8，軸套69包含一個圓柱體222，在它每一端具有減少直徑的部分224，形成肩228。中心孔226縱向穿過軸套69而形成。直徑減小部分224被安排在連接件64(圖4)的鉸鏈支持件217的孔218中，使元件217與肩228鄰近。軸套69提供了一個空間裝置以保持鉸鏈支持元件217之間的合適的間隔，并提供一個樞軸230的軸承裝置，樞軸230被安排穿過中心孔226并且支持鉸鏈元件60(圖3)。
如圖3，9和10所示，栓62通常包含基座260，邊緣部件262，和熔絲限制端268。邊緣件262完全垂直地固定到基座260上，并從基座260延伸。邊緣件262包括耳264，耳264與其中形成的孔266對準(zhǔn)。樞軸252(圖3)被安排對準(zhǔn)孔266，使得栓62在樞軸252上可旋轉(zhuǎn)地安裝。彈簧63也安裝在邊緣件262之間的樞軸252周圍，使栓62偏置，以便在樞軸252周圍按順時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖3所示。栓62的基座260包括一個在邊緣件262之間延伸的栓表面267，以便連接栓板66，如上所述。槽269在栓表面267中形成，以便接收彈簧63的彈簧臂65，如圖3所示。栓62的自由端包括熔絲夾持端268，它包括長孔272。栓元件62最好由不銹鋼制成，雖然任何導(dǎo)電的或絕緣的材料，具有足夠硬度和強(qiáng)度都可以使用。
再參考圖2和3，栓62通過啟動導(dǎo)線204和線軸124，保持在下?lián)醢?80下面的一個被鎖定或支持的位置。線軸124由尼龍或其它絕緣材料制成，它通常包括一個線軸形體126，和一個環(huán)狀伸長件128，它被接到體126上。中心孔129通過體126和伸長件128形成。在熔絲管架50組裝的時候，栓62的熔絲保持端268被旋轉(zhuǎn)到支持位置抵住底端擋板180的伸長件194。在栓62的保持端268中的孔272，形成一個縫使線軸124的環(huán)形伸長部分適于與熔絲軸51對準(zhǔn)。線軸124的環(huán)形伸長件128安排通過在栓62中的孔272，并且從熔絲管架52延伸的啟動導(dǎo)線204的端部，被安排通過線軸124的中心孔129。啟動導(dǎo)線204彎曲并被壓在線軸體126下表面中徑向形成的槽127中并通過夾帶130保持在抵住體126的邊的位置。當(dāng)這樣固定的時候，栓62的栓表面267就連接，栓板66的栓表面276，以使保持元件60和連接件64在“收縮”和“帶電”位置上，有一個固定的角關(guān)系，以防止繞連接裝置，即樞軸230和軸套69旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參考圖3和11，栓板66通常是一個平的金屬板，它有一個凸的栓表面276，與栓62(圖10)的栓表面267連接。栓板66還包括一個槽278，以接收導(dǎo)電件64的緊固件225，鍵槽280用于通過“帶電操作桿”安裝和移去熔絲管50，并且孔284用于接收樞軸290，如圖3所示。栓板66還包括孔282以便接收軸套69的體222，它如上所述，被安排在導(dǎo)電元件64的鉸鏈支持件217之間。樞軸230穿過軸套69的中心孔226并穿過鉸鏈元件60的孔236。栓板66被鉸鏈件60的縫254接收并且穿過鉸鏈件60的孔236(圖6)，并且它包括一個止動肩227，通過與樞軸252連接，限制它在樞軸230上的旋轉(zhuǎn)。連接件64的旋轉(zhuǎn)支座和軸套69的栓板66，連同內(nèi)部連接的緊固件225，共同放在了槽278中，使栓板66非旋轉(zhuǎn)地固定到連接件64上。這個連接裝置使得栓板66和連接件64總是做為單一元件和熔絲體52一起，在連接裝置，即樞軸230和軸套69周圍旋轉(zhuǎn)。
電流轉(zhuǎn)換器68示于圖3和12中。如所示，樞軸290穿過栓板66的孔284，并且提供電流轉(zhuǎn)換器68的支撐。電流轉(zhuǎn)換器68是由磷青銅制成，它是一個良導(dǎo)電材料，也適合用于彈簧。電流轉(zhuǎn)換器68包括一對U形腿292，293，它通過縫294分開，并通過切片296連接。電流轉(zhuǎn)換器包括一個，在熔絲體52的底端擋板180和鉸接件60之間的導(dǎo)電裝置。腿292，293跨接栓板66并支持在樞軸290上，樞軸290從栓板66上凸起。當(dāng)腿292，293的端部298與鉸接件60的腿256的端部258電氣連接的時候，連接切片296就和底部端擋板180電氣連接。當(dāng)在熔絲體52和鉸鏈60之間連接的時候，電流轉(zhuǎn)換器68起一個彈簧的作用，并在鉸鏈60和熔絲體52之間傳遞一個近12英磅的轉(zhuǎn)矩，它有助鉸接件60旋轉(zhuǎn)到其延伸位置，使熔絲管50跌落，脫離斷流器支座10。
圖1和3示出了一個熔絲管50，它具有鉸接件60和在它被連接和被帶電位置中的導(dǎo)電元件64，還具有栓62和一個被鎖住的栓板66。在這種鎖定下，熔絲管50在其伸長位置中，通過底部端蓋板180，電流轉(zhuǎn)換器68，鉸接件60和導(dǎo)電彈簧夾45，電流從斷流器支座10上部通過熔絲管50流到下部終端裝置18。
現(xiàn)參考圖13，通過熔絲管50的各電流通道簡略地示出了。一般來說，在熔絲管50操作的期間內(nèi)的不同時間上，電流將從頂蓋板138流出經(jīng)沿三個不同的電流通路流到底部蓋板180。第一個通道包括一個串連的高電流和低電流可熔元件78，80。第二個電流通道與第一電流通道平行，它包括輔助導(dǎo)體120，啟動導(dǎo)線204，火花隙210和導(dǎo)電墊片176。第三電流通道是由條形元件90，火花隙98，輔助導(dǎo)線120的下部，火花隙210和導(dǎo)電由墊圈176構(gòu)成。
最初，在正常穩(wěn)態(tài)工作期間，即電流電平低于予定值，這時熔絲管50正常工作，電流通過熔絲管50導(dǎo)通，沿第一電流通道流動，因為，由條元件90，導(dǎo)線元件94和低電流元件110形成的通路的阻抗比其它任何通道的都小，其它通道包括相對較高的阻抗，火花隙98或210等。當(dāng)預(yù)定高值或低值的過電流發(fā)生，串連元件78、80之一將開始熔化，在沿元件全長上一個或多個位置上熔化，電弧將形成跨接在元件熔化的部分。
在出現(xiàn)大的故障情況下，大電流元件78開始在條形元件90的減少面積的部分92上熔化，同時，沿導(dǎo)線元件94的全長熔化，導(dǎo)線元件94具有和減少面積部分92上的條形元件90的I2T熔化特性相同。一個電弧產(chǎn)生在被熔化部件的每一個上。這些電弧釋放出巨大的熱，熔化了經(jīng)受電弧的元件部分周圍的砂子成玻璃狀通道，稱作閃電熔巖。由于沿導(dǎo)線元件94的全長產(chǎn)生熔巖和在條形元件90的每個被減少面積部分92上的短的部分中產(chǎn)生熔巖，由元件78和80形成的電流通道的阻抗就增加，跨接在這個阻抗上的電壓也就增加。參考圖2和13，因為導(dǎo)電墊片176的邊緣通過低端擋板180電氣連到串聯(lián)組件78，80(第一通路)的一端，并且因為啟動導(dǎo)線204通過輔助導(dǎo)線120，導(dǎo)電接收器186和插件188(第二電流通路)，電氣連接到串連組件78，80的另一端，跨接在串聯(lián)組件78，80上的電壓，就直接出現(xiàn)在火花隙210上。當(dāng)跨在第一電流通路的電壓達(dá)到間隙210的火花擊穿值，間隙210被擊穿并開始導(dǎo)通，故障電流從增加電阻的第一電流通道改變到具有一個低電阻的第二電流通道。
在流過第二電流通道的大電流很快引起輔助導(dǎo)線120開始熔化。當(dāng)在導(dǎo)線120的通道中產(chǎn)生熔巖的時候，在第二電流通道中的電阻在第一電流通道的元件78，80兩端產(chǎn)生一個電壓。隨著這個電壓增加，產(chǎn)生在條形元件90中的短熔巖部分開始達(dá)到它們的擊穿電壓值。但是，在導(dǎo)線元件94周圍形成的長熔巖部分上的介電強(qiáng)度超過跨在輔助導(dǎo)線120的相鄰部分上可能產(chǎn)生的電壓。因此，間隙98將擊穿，在條形元件890中的和短熔巖部分連接處，將形成穿過熔絲管50的最后的或第三電流通路。當(dāng)這種情況發(fā)生，電流就被迫返回大電流條元件90的剩余部分，從而使第三電流通路最后跨越間隙98，通過高電流條形元件90導(dǎo)通故障電流，并且跨越間隙210，通過輔助導(dǎo)線120的剩余部分達(dá)到端蓋180。這種故障電流從第二電流通道到第三電流通道的改變就保證在電流轉(zhuǎn)換到第三電流通道的時刻和電流完全被遮斷的時刻之間，無論什么電流通過熔絲管50，都將總是跨越弧隙210，從而有助于切斷啟動導(dǎo)線204，如上所述。
啟動導(dǎo)線204有一個高電阻。當(dāng)間隙210擊穿時和電流通過啟動導(dǎo)線204被導(dǎo)通時，通過啟動導(dǎo)線204的高熱能I2R伴隨跨在間隙210上的電弧產(chǎn)生的熱將切斷啟動導(dǎo)線204，由此起一個釋放栓62的釋放裝置的作用，即通過啟動導(dǎo)線204和線軸124從保持裝置釋放。當(dāng)這種情況出現(xiàn)，栓62的熔絲限制端268，不再保持和底端蓋180接觸，而是通過彈簧63從端蓋180偏移開。熔絲管的重量，和頂端裝置16，可互換斷流的支座10的導(dǎo)電彈簧夾45施加在熔絲管上的力，和來自電流轉(zhuǎn)換器68的彈簧力將使下端蓋和鉸接裝置58在樞軸230周圍開始坍陷到一個延伸位置，并使熔絲體52的頂蓋裝置54斷開頂部端裝置16而跌落。當(dāng)這種情況出現(xiàn)，熔絲體52的下端蓋和鉸接裝置58將開始繞耳軸246順時針旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，直到熔絲管50到達(dá)跌落位置并且停止在可互換斷流器10的支架臂36上為止。
跌落位置為線路人員提供了一個清楚的和高可見的指示，即熔絲已經(jīng)操作。因此，在過電流出現(xiàn)的時候，通過使熔絲管50與可互換的斷流器支座10斷開跌落，電壓應(yīng)力也就從啟動熔絲上消除了。否則這個電壓應(yīng)力最終會導(dǎo)致沿熔絲管50的外表面跟蹤，并可能在可互換斷流器支座10的上，下終端裝置16和18之間產(chǎn)生閃絡(luò)。
從上述可見，熔絲管50的跌落，是靠把故障電流從可熔元件78，80改變到輔助導(dǎo)線120來實(shí)現(xiàn)的，這樣啟動導(dǎo)線204，就被電流通過火花間隙210時形成的電弧所產(chǎn)生的熱切斷。因此，重要的是，從使熔絲管50跌落的觀點(diǎn)來看，輔助導(dǎo)線120不要熔化太快，而保持導(dǎo)電長度足以使跨在間隙210上的電弧切斷啟動導(dǎo)線204。
輔助導(dǎo)線120熔化的時間取決于通過導(dǎo)線的電流的大小，導(dǎo)線的尺寸，導(dǎo)線的材料。當(dāng)然，每根導(dǎo)線具有完全不同的特性熔化曲線。給定兩個相同材料的導(dǎo)線，一個粗，一個細(xì)，則對于大到足以熔化導(dǎo)線的任何故障電流來說，粗導(dǎo)線熔化就不如細(xì)導(dǎo)線快，例如，一個直徑0.0063英尺的NiCr導(dǎo)線，當(dāng)它經(jīng)受6安電流的時候，可能在近似0.035秒內(nèi)熔化。與之對比，當(dāng)通過同樣電流的時候，直徑大于0.008英尺NiCr導(dǎo)線將需要近似0.3秒才熔化。因此選擇大直徑導(dǎo)線作為輔助導(dǎo)線120，跨在間隙210上的電弧就可以維持較長時間，從而保證啟動導(dǎo)線204被切斷。
另一方面，跌落作用對于熔絲管50的遮斷故障電流的能力來說是次要的，如果在熔絲管50跌落操作以前出現(xiàn)跌落，則將引起在熔絲管50的上接觸裝置54和斷流器支座10的蓋觸頭26之間產(chǎn)生嚴(yán)重分離。由于熔絲管50的電流額定減小，熔絲必須遮斷的電流值，和在所有故障電流值以下進(jìn)行遮斷的期間，容許通過的電流(容許通過I2T)也相應(yīng)降低。用在高電流額定值熔絲中的輔助導(dǎo)線120的尺寸可能相當(dāng)大，不會損害這個熔絲的遮斷性能。另一方面，通常在高電流額定熔絲中使用的輔助導(dǎo)線120的尺寸，可能接近用在低電流額定熔絲中的高電流可熔元件78的尺寸，并且，如果用這種低電流額定熔絲中，則可能，由于產(chǎn)生過大的容許電流I2T，而損害這些低電流額定熔絲管50的遮斷性能。同時，即使在這些低電流額定熔絲管必須遮斷的最低電流值上，啟動導(dǎo)線204也將在電流切換到只有輔助導(dǎo)線120的第二電流通道中之后的幾個60Hz周期內(nèi)被遮斷。在這種情況下，輔助導(dǎo)線120必須足夠小，以便在60Hz電流流過的下幾個周期內(nèi)，使其熔化并遮斷這些低值電流。如果在這個時間內(nèi)不能完成電流遮斷，在分開的熔絲管50的上接觸組件54和斷流器支座10的蓋板觸頭26之間就會產(chǎn)生電弧。這個電弧可能引起斷流器支座10放電。規(guī)定輔助導(dǎo)線的尺寸的諸要求可能是矛盾的。一方面，導(dǎo)線必須足夠大使之能完成對啟動導(dǎo)線204的切斷，而另一方面導(dǎo)線120又必須足夠小，以便不妨礙熔絲成功地遮斷故障電流。對于低電流額定熔絲滿足兩個要求是困難的，因為對啟動導(dǎo)線204的機(jī)械要求不允許啟動導(dǎo)線204的尺寸減小。
在高電流額定熔絲，例如額定為12安培及以上的情況下，這些熔絲被設(shè)計成能連續(xù)運(yùn)載穩(wěn)態(tài)電流12安培及以上，在要求輔助導(dǎo)線120快速熔化以遮斷故障電流和希望有一個足夠長的火花隙210足以切斷啟動導(dǎo)線204之間不存在矛盾。不過，在低電流額定熔絲下，例如額定8安培或以下，適用于遮斷所有各種值的熔絲管50所經(jīng)受的故障電流，所選的輔助導(dǎo)線120必須做得比較細(xì)。這樣限定，導(dǎo)線120可能熔化太快，使間隙210導(dǎo)通產(chǎn)生在啟動導(dǎo)線204被切斷之前。因此，在鄰近互相連接的可熔元件90和94的火花隙98的連接處的高電流元件78中，使用導(dǎo)線元件94，就保證，在遮斷任何值的故障電流時，在足以切斷啟動導(dǎo)線204的期間內(nèi)，間隙210是導(dǎo)通的。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例已如上述，熟悉本技術(shù)的人在不脫離本發(fā)明的精神和技術(shù)的情況下可以對它進(jìn)行修改。這里所述實(shí)施例僅是一例，但本發(fā)明并不限于此例。本發(fā)明的許多變化和修改以及這里所公開的設(shè)備是可能實(shí)現(xiàn)的，它的均屬于本發(fā)明的范圍。因此，保護(hù)范圍不受上述限制，它只受到下述權(quán)利要求的限制，這個范圍包括了申請主題的所有等效方案。
權(quán)利要求
1.一個熔絲，包括一個熔絲體；在所述熔絲體上的第一和第二導(dǎo)電端；一個包含第一熔絲元件和第二熔絲元件串聯(lián)的所述終端之間的第一電流通道，其中所述第一可熔元件包括具有減少截面的空間相隔部分，并且所述第二可熔元件具有和所述第一可熔元件減小截面部分相同的I2T熔化特性；一個在與所述第一電流通道，并聯(lián)的所述終端之間的第二電流通道，所述第二電流通道包含一個與第一火花間隙串聯(lián)的導(dǎo)體；和一個在所述第一和第二電流通道之間的火花間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中第二可熔元件的長度不大于所述第一和第二熔絲元件的串聯(lián)組件的組合長度的50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的熔絲，其中所述第一和第二可熔元件的串連組合件包括一個高電流可熔元件，其中所述第一電流通道包括一個與所述高電流元件串連的低電流可熔元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第一可熔元件和第二可熔元件在一個連接點(diǎn)處互相連接，并且其中所述第二火花間隙形成在所述結(jié)和所述第二電流通道的導(dǎo)體之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的熔絲，其中所述第二火花隙近似等于0.12英尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的熔絲，其中所述第二可熔元件的長度不大于所述條形元件和所述導(dǎo)線元件串連組合件的總長度的50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的熔絲，其中所述第二可熔元件包括一個導(dǎo)線，它的橫截面積完全等于所述第一可熔元件的被減少的橫截面積。
8.一個限流熔絲管包含一個熔絲體;一個在上述熔絲體上的第一和第二終端;一個在上述終端之間的第一和第二電流通道;其中所述第一電流通路包括一個高電流可熔元件，它與一個低電流可熔元件串聯(lián);并且其中所述高電流可熔元件包括一個第一導(dǎo)體，它具有多個空間隔開的減小橫截面積的部分;并且第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體串聯(lián)，所述第二導(dǎo)體具有一個I2T熔化特性，它與第一導(dǎo)體的減小面積的部分的被減小的橫截面積的I2T熔化特性完全相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的熔絲管，其中所述第二導(dǎo)體在其長度上具有完全均勻的橫截面積，并且其中所述第二導(dǎo)體的橫截面積完全等于所述第一導(dǎo)體的被減少面積部分的橫截面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的熔絲管，進(jìn)一步包括在所述第一和第二電流通道之間的第一火花間隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的熔絲管，其中高電流可熔元件的第一和第二導(dǎo)體互相連接在連接點(diǎn)上，其中所述第一火花間隙形成在所述連接點(diǎn)和所述第二電流通道之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的熔絲管，其中所述第二電流通道包括一個與第二火花隙串連的輔助導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的熔絲管，其中所述第一個火花間隙近似等于0.12英時。
14.一個限流熔絲管包括一個熔絲體;一個在該熔絲體上的第一和第二終端;一個主電流通道安排在上述終端之間，用于最初導(dǎo)通流過上述熔絲體的過電流，上述主電流通道包括一個可熔元件;一個在上述終端之間的第二電流通道，所述第二電流通道與所述主電流通道并聯(lián)并包括一個與下導(dǎo)電部分串聯(lián)的上導(dǎo)電部分;一個在上述終端之間的第三電流通道，所述第三電流通道包括一個在上述主電流通道和第二電流通道之間的一個第一火花間隙;一個把上述第一電流通道的過電流轉(zhuǎn)換到上述第二電流通道的第一裝置;一個把上述第二電流通道的過電流轉(zhuǎn)換到上述第三電流通道的第二裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的熔絲管，其中上述第一轉(zhuǎn)換裝置在上述第二電流通道中包括一個第二火花間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的熔絲管，其中所述可熔元件包括一個第一導(dǎo)體，它具有多個空間隔開的被減小的橫截面積的部分;并且一個與上述第一導(dǎo)體串聯(lián)的第二導(dǎo)體，上述第二導(dǎo)體的橫截面積完全等于上述第一導(dǎo)體的上述減小面積部分的減小的橫截面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的熔絲管，其中第三電流通道還包括，上述可熔元件的第一導(dǎo)體和上述第二電流通路的下導(dǎo)電部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的熔絲管，上述第二導(dǎo)體的長度不大于上述第一和第二導(dǎo)體的串聯(lián)組合件的總長度的50%。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的熔絲管，其中上述第一和第二導(dǎo)體被連接在一個連接點(diǎn)上，并且所述第一火花間隙被安排在上述連接點(diǎn)和上述第二電流通路之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的熔絲管，其中第二電流通道的下導(dǎo)電部分比上述第二電流通道的上導(dǎo)電部的電阻高，其中上述第二火花間隙被安排在下導(dǎo)電部分和上述終端之一之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的熔絲管，其中所述第一導(dǎo)體包括一條形元件。
22.一個用于安裝在一個斷流器支座中的限流跌落熔絲管，斷流器支座具有上端組件和下端組件，所述熔絲管包括一個熔絲體;一個在上述熔絲體上的頂蓋裝置，用于連接斷流器支座的上端裝置;一個蓋和鉸接裝置安排在熔絲體上，用于連接斷流器支座的下端裝置;一個電流通道，安排在上述頂蓋裝置和上述下蓋和鉸接裝置之間，所述第一電流通道包括一個高電流可熔元件，它包括一個第一導(dǎo)體，它具有多個空間相隔的減少橫截面積的部分;并且一個與上述第一導(dǎo)體串聯(lián)的第二導(dǎo)體，上述第二導(dǎo)體的橫截面積完全等于上述第一導(dǎo)體中減小面積部分的被減小的橫截面積;一個裝置，當(dāng)預(yù)定值的電流通過第一電流通路的時候，它使上述熔絲管的頂蓋裝置跌落，脫離斷流器支座的上終端裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的熔絲管，其中引發(fā)裝置包括一個第二電流通路，安排在上述頂蓋裝置和上述下蓋和鉸鏈裝置之間;并且第一裝置，用于把第一電流通道的預(yù)定值電流轉(zhuǎn)換到第二電流通路。
24.根據(jù)權(quán)利要求23，其中所述第一轉(zhuǎn)換裝置在上述第二電流通道中包括一個第一火花間隙。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的熔絲管，其中下蓋和鉸接裝置包括一個熔絲體上的端蓋，和支持部件，支持部件適用于在端蓋下面的非支持和支持位置之間移動;并且其中上述第二電流通道包括一個啟動導(dǎo)線，從熔絲體延伸出來并固定到上述支持件上;上述引發(fā)裝置還包括，當(dāng)預(yù)定值的過電流進(jìn)入第二電流通道的時候，切斷上述啟動導(dǎo)線的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的熔絲管，其中所述切斷裝置包括，在上述啟動導(dǎo)線和上述端蓋之間形成的第二電流通道中的一個第一火花間隙。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的熔絲管，上述切斷裝置還包括一個第二火花間隙，它被安排在第一和第二電流通道之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的熔絲管，其中上述可熔元件的第一和第二導(dǎo)體在一個連接點(diǎn)上互相連接并且其中第二火花間隙在上述連接點(diǎn)和上述第二電流通道之間形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的熔絲管，其中所述第二電流通路包括一個與上述啟動導(dǎo)線串聯(lián)的輔助導(dǎo)線，并且啟動導(dǎo)線比輔助導(dǎo)線的電阻高，并且在上述第一電流通路和輔助導(dǎo)線之間形成一個第二火花間隙。
30.根據(jù)權(quán)利要求23的熔絲管，其中第二電流通路包括一個輔助導(dǎo)線具有一個上導(dǎo)電部分和一個下導(dǎo)電部分;并且其中引發(fā)裝置還包括在頂蓋裝置和所述下蓋裝置和鉸鏈裝置之間的一個第三電流通道;所述第三電流通道包括高電流可熔元件的第一導(dǎo)體和輔助導(dǎo)線的下導(dǎo)電部分;并且第二裝置，用于把第二電流道路的過電流轉(zhuǎn)換到第三電流通路。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的熔絲管，其中第一導(dǎo)線在連接點(diǎn)與第二導(dǎo)線連接，并且所述第二轉(zhuǎn)換裝置包含一個在上述連接點(diǎn)和上述輔助導(dǎo)線之間的火花間隙。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的熔絲管，其中所述第二電流通道還包括一個與輔助導(dǎo)線串聯(lián)的啟動導(dǎo)線，且其中下蓋和鉸接裝置包括一個支持上述熔絲管的栓部件，并且其中上述啟動導(dǎo)線被連到所述栓元件上。
全文摘要
一個限流跌落熔絲管包括通過熔絲體的多個電流通路，一個主電流通路，它包括一個高電流可熔元件。一個與主通路并聯(lián)的第二電流通路，它包括一個啟動導(dǎo)線，從熔絲體向外延伸并連到一個可動支架上。第二電流通路還包括一個第一火花間隙，在出現(xiàn)故障的時候，切斷啟動導(dǎo)線，并且把主電流通路的故障電流轉(zhuǎn)換到第二電流通路。一個第二火花間隙形成在主電流通路和第二電流通路之間，保證在足以切斷啟動導(dǎo)線的時間內(nèi)，故障電流流過第一火花隙，從而保證跌落可靠。
文檔編號H01H85/22GK1110001SQ9412073
公開日1995年10月11日 申請日期1994年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月27日
發(fā)明者S·P·哈斯勒, S·P·約翰, J·拉普 申請人:庫帕工業(yè)公司