Investigación sobre el mecanismo de control y la aplicación en ingeniería del tiempo de fusión de fusibles de tipo desprendible
El tiempo de fusión de un fusible de alta tensión es el parámetro fundamental que caracteriza sus características de protección y determina directamente la velocidad de eliminación de fallas por sobrecarga y cortocircuito. Este artículo analiza el mecanismo de formación del tiempo de fusión desde múltiples dimensiones de la ciencia de los materiales, la termodinámica y el electromagnetismo, y explora la estrategia de control de optimización de los parámetros de tiempo en aplicaciones de ingeniería.
1. La naturaleza física del tiempo de fusión
El El tiempo de fusión consta de la etapa de acumulación de calor y la etapa de extinción del arco:
Etapa de acumulación de calor (t1): La corriente de falla provoca que la masa fundida se caliente hasta el punto de transición de fase metálica, lo cual se ajusta a la ley integral de Joule ∫i²dt=K, donde el valor de K depende de la capacidad térmica del material fundido (aleación de plata: K=6000 A²s/mm²).
Etapa de arco (t2): El arco se genera tras la ruptura de la masa fundida. El tiempo se ve afectado por la capacidad del agente extintor de arco (arena de cuarzo) para adsorber iones. El valor típico se encuentra en el rango de 3-15 ms
2. Análisis de los factores de influencia clave
Propiedades del material
Diámetro interior del tubo de fusión: El diseño de 28 mm permite que la velocidad del flujo de aire alcance los 120 m/s, lo que reduce el tiempo de mantenimiento del arco en un 30 %.
Número de cuellos estrechos: Por cada cuello estrecho adicional, la dispersión del tiempo de fusión se reduce en 15%
La curva tiempo-corriente muestra una característica exponencial negativa.
Temperatura ambiente: Por cada 10 °C de aumento de temperatura, la eficiencia de disipación térmica del soporte de material compuesto orgánico disminuye en 8%
... A El modelo dinámico se establece con base en la ecuación de conservación de energía:
Cpmdt/dT = I²R(T) − hA(T − Ta)
Donde R(T) es el coeficiente de temperatura de resistencia de la fusión (aleación de plata α = 3,9 × 10⁻³/℃) y h es el coeficiente de transferencia de calor por convección (12 W/m²·K). La simulación por elementos finitos muestra que, bajo una corriente de cortocircuito de 10 kA, el tiempo que tarda una fusión de 3 mm de diámetro en alcanzar el punto de fusión es de 32 ms, y el error con el valor medido es de ≤5%.
Mantenga una diferencia de paso superior a 0,3 s con el interruptor automático superior para evitar disparos por sobrepaso.
El fusible del lado de alta tensión del transformador de distribución debe seleccionarse de 1,5 a 2 veces la corriente nominal.
... Impacto: Cuando el contenido del tercer armónico excede el 15%, el área de la sección transversal de la masa fundida debe aumentarse en 10%
Tiempo de fusión deriva
La arena de cuarzo está húmeda, lo que prolonga el tiempo de extinción del arco: mida regularmente el contenido de humedad del medio (control ≤0,03 %).
La oxidación de los contactos aumenta la resistencia de contacto: proceso de plateado (espesor ≥50 μm)
... ... VI. Tendencias del desarrollo tecnológico ... Nuevo material de extinción de arco
Al rellenar arena de cuarzo con nanotubos de nitruro de boro, se puede aumentar la tensión del arco a 800 V/cm, a la vez que se puede reducir el tiempo de extinción en un 40 %.
VII. Conclusión
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