Анализ процесса срабатывания предохранителя-отпускателя
2. Анализ всего процесса действия выпадающего предохранителя
Этап срабатывания выключателя (0-5 мс)
Когда ток замыкания достигает минимального тока плавления расплава (1,3Ie), расплав переходит в состояние накопления джоулева тепла. Материал сплава серебра и меди подвергается наномасштабному плавлению границ зерен при плотности тока 800-1200 А/мм², образуя множественные точки сужения в центре расплава. Критическое время плавления соответствует:
t=K⋅(I/Im)−n
Среди них K — константа материала (сплав серебра и меди K=10-15), а n принимается равным 1,5-2,0 для достижения характеристик защиты с обратным временем.
Стадия механического разъединения (5-20 мс)
В момент разрыва расплава пружина сжатия (усилие предварительного натяжения 50-80 Н) высвобождает потенциальную энергию, заставляя подвижный контакт отсоединяться от неподвижного контакта с ускорением 3-5 м/с². На этой стадии необходимо преодолеть электрическое отталкивание между контактами (F=0,5L'i², L' - градиент динамической индуктивности) и обеспечить скорость разъединения более 0,8 м/с, чтобы избежать повторного зажигания контакта.
Стадия развития дуги (20-100 мс)
Дуга из паров металла, образующаяся при разъединении контакта, быстро преобразуется в газовую дугу при разложении газообразующего материала (меламина). Среда из кварцевого песка образует многоступенчатую узкощелевую структуру гашения дуги, которая позволяет градиенту напряжения дуги достигать 200-400 В/см и обеспечивает принудительное нулевое прохождение тока. Плотность энергии дуги во время этого процесса контролируется на уровне 5-8 МДж/м³, чтобы избежать разрыва плавильной трубки.
Этап индикации состояния (через 100 мс)
Под действием собственного веса и механического блокировочного устройства плавильная трубка совершает наклонное падение под углом 60°-75°, образуя видимый излом. Угол падения был оптимизирован с помощью динамического моделирования, чтобы обеспечить стабильное состояние индикации при ветровой нагрузке уровня 6 (12 м/с).
