ドロップアウト ヒューズ カットアウト用のヒューズ要素の設計原理-

Jun 03, 2026

ご伝言

ヒューズエレメントは、以下の基準に基づいて正確な溶断を実現します。ジュール熱効果と冶金効果、ヒューズチューブ内のガス発生によるアーク消弧と機械的重力トリップという 3 つのコア設計ロジックで調整されています。定格電流容量、過負荷時の遅延溶断、瞬間的な短絡遮断、引張力による機械的ラッチの 4 つの機能要件を満たしています。-

1. 材料の設計原理(核心:冶金的効果)

従来のヒューズエレメントは主に次のもので構成されています。錫メッキ銅線または銀-銅複合合金。低-融点-点の錫は銅と共晶合金を形成し、段階的融着を実現します。
錫メッキ銅ヒューズエレメント(一般タイプ)
 
銅基板の融点は1083度で、外側に錫メッキが施されています(融点:232度)。過負荷がかかると、スズが最初に溶けて銅に浸透して低融点銅-スズ合金(415 度)を形成します。この合金は、純銅の融点をはるかに下回るわずかな過負荷でゆっくりと溶融します。重大な短絡電流が流れると、素子全体が過熱して瞬時に破損します。-銀-銅合金ヒューズエレメント(速断タイプ)
 
銀-銅共晶合金は 778 度で溶解し、溶解範囲が狭く、安定した耐酸化性を備えています。その断面積は長期使用中も変化せず、変圧器の短絡保護のためにミリ秒レベルの遮断を完了できます。{{5}
設計目標: 連続定格電流で溶断なし。定格過負荷の 1.3 倍で溶断が遅れます。短絡故障時の瞬時遮断-、アンペア秒保護特性曲線に一致-。

2. 構造設計原則 (ナローネック電流-制限ヒューズ)

可変断面-ナローネック-構造

24kV 100A Fast Blow Fuse Cutout

 
ヒューズ本体には、精密に縮小された直径のノッチ(細いネック)が機械加工されています。{0}これらの狭いセクションにはより高い抵抗があり、過電流時に熱が集中して優先的に溶融するため、固定点溶断が実現され、溶断許容差が ±5% 以内に制限されます。-マルチストランド複合構造-
 
大電流仕様では、平行細撚線を採用し、定格負荷時の放熱性を高め、温度上昇を低く抑えます。機械的引張強度と融着感度のバランスをとるために、断層中にストランドが連続的に切断されます。その間、ヒューズ ワイヤのプリテンションによりヒューズ チューブの可動接点がロックされます。-

3. 機械的張力の設計原理 (リンクされたドロップアウト メカニズム)

電流の伝導と溶断とは別に、ヒューズエレメントは機械的な張力ケーブルとしても機能します。
 
ヒューズはヒューズチューブ全体を貫通し、両端の上下の可動接点に固定されています。投入動作後、引張力によって上部可動接点がダックビル-形状の静的接点バックルに固定され、バネ接点が圧縮されて回路の導通が維持されます。
 
ヒューズが飛ぶと、プリテンションはすぐになくなり、ダックビル スプリングによって接点が解放され、ヒューズ チューブは自重によって 15 度~30 度の設置傾斜で下に傾いて落下し、明らかな絶縁破壊が形成されます。-

4. ヒューズチューブと一致する消弧設計

-溶断の瞬間に最大 6000K の高温電気アークが発生します。ヒューズ チューブ (赤い鋼紙またはエポキシガス-生成紙でできている) は、高いアーク温度下で分解し、大量の H₂ と CO₂ を放出します。高圧の内部ガスが縦方向のアーク吹き付けを実行して、電力{6}}周波数ゼロ-の交差でアークを消し、機器やチューブ本体への継続的なアーク燃焼による損傷を回避します。

5. 基本的な熱理論

ジュール-レンツの法則に準拠: \\(\\boldsymbol{Q=I^2Rt}\\)

定格負荷: 発熱量が放散量以下、動作温度が一定。

過負荷: 発熱が放熱を上回り、温度が徐々に上昇し、冶金効果による溶融遅延が引き起こされます。

短絡:サージ電流により瞬間的な熱が蓄積され、細いネックが蒸発し、瞬間的に遮断が完了します。

 

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