Conducteur fusible d'une seule pièce pour
coupe-circuit électriques.
La présente invention concerne un conducteur
fusible d'une seule pièce pour des coupe-circuit
électriques comportant au moins un dépôt de substance
active dans une rainure et des endroits étroits de
section transversale diminuée.
De tels conducteurs fusibles sont utilisés en
<EMI ID=1.1>
pouvoir de coupure.
Le document DE-OS 2927660 décrit un conducteur fusible qui, au moyen d'un dépôt de brasure tendre et d'endroits étroits de section transversale diminuée et de largeurs d'évidements différentes devrait atteindre une caractéristique de coupure déterminée et un vieillissement faible par le fait que la substance active est appliquée directement sur un endroit étroit et que le maximum de température est établi par des diminutions supplémentaires de section transversale dans l'endroit portant la substance active. Ce conducteur fusible a l'inconvénient que la température nécessaire pour la séparation par fusion est largement supérieure au point de fusion de la substance active à cause de conditions de décomposition mal choisies.
Cet échauffement élevé diminue la résistance au vieillissement et mène à des déperditions d'énergie importantes car, même à la température nominale, une température de fonctionnement élevée est déjà atteinte.
Le document DE-PS 2428569 décrit des conducteurs fusibles dans lesquels au moins une accumulation de substance active est prévue devant l'endroit étroit portant du courant et seule une partie de la substance active est en contact avec des zones à température plus élevée.
Ce système présente l'inconvénient que la substance active, dans le cas d'une dissolution, doit être transportée depuis l'accumulation vers l'emplacement de réaction sur l'endroit étroit, ce qui, en particulier après un temps de fonctionnement prolongé, est rendu difficile par l'atténuation de l'aptitude au mouillage de la matière de support. Un autre inconvénient est que la section transversale portant du courant est alors décomposée à partir du centre de la substance active radialement vers l'extérieur parallèlement à la surface, avec pour résultat que le rapport de la surface d'attaque de la substance active au volume à dissoudre de la matière de support nécessaire pour l'interruption est très petit et que l'opération de fusion est de ce fait ralentie.
Simultanément, à la suite de l'écoulement de la substance active vers l'endroit de réaction, cette matière se refroidit, ce qui allonge d'autant l'opération de fusion.
Le document US PS 4227167 décrit finalement un conducteur fusible dans lequel le dépôt de substance active avoisine directement l'endroit étroit prévu pour la rupture. L'inconvénient de cette variante est que la substance active n'est pas géométriquement fixée, par exemple dans une rainure, ce qui provoque un écoulement en largeur indéfini et donne d'une part, des caractéristiques de séparation par fusion fortement dispersées et, d'autre part, des sections de la substance active qui sont très défavorables pour l'opération de dissolution.
De plus, il convient de noter que la position de la substance active sur le conducteur fusible n'a pas été choisie telle que le spectre de température favorise de manière optimale l'opération de séparation par fusion. Finalement, on peut constater que dans toute la littérature de brevet examinée, il n'est pas fait mention de l'influence de forces extérieures (par exemple de la gravité, de la force centrifuge) sur l'opération de dissolution par activation ou empêchement de courants à l'intérieur de la substance active et que, de ce fait, en particulier dans des conducteurs fusibles comportant un seul dépôt de brasure se trouvant d'un côté du maximum de température de l'endroit de réaction, la caractéristique de séparation par fusion dépend essentiellement de la position de montage.
L'invention a pour but de procurer un conducteur fusible à faible déperdition, constant quant à son vieillissement et à sa caractéristique et pouvant être fabriqué de manière avantageuse du point de vue technologique.
L'invention vise à procurer un conducteur fusible qui se sépare par fusion et interrompt le passage du courant le plus rapidement possible à des températures qui ne sont que légèrement supérieures au point de fusion de la substance active. A cet effet, les sections transversales portant du courant de tous les endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits doivent être dissous perpendiculairement à leurs surfaces et tout à fait localement sur ces endroits étroits. Cette dissolution locale assure que la dissolution nécessaire ne porte que sur un volume de matière de support qui est très petit par rapport à la quantité de substance active.
L'application d'une partie de la substance active chaque fois sur la moitié des endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits qui est tournée vers la rainure à brasure qui, pour sa part, est disposée perpendiculairement à la direction du courant, a pour résultat que la substance active se trouve en permanence directement sur l'endroit de réaction, que cet endroit de réaction lui-même se trouve cependant dans la zone de lisière du dépôt de substance active et sur les endroits étroits de la rangée d'endroits étroits correspondante et que la substance active conserve sa forme et sa position, même après fusion, c'est-à-dire qu'un transport vers l'endroit de réaction n'est pas nécessaire, qu'un effet de refroidissement de la substance active ne se produit pas et que la disposition techniquement favorable à l'écoulement de la substance active est conservée.
La saturation de la substance active par de la matière dissoute du support est déterminante pour la vitesse de l'opération de coupure. Une disposition adéquate du conducteur fusible dans un champ de force extérieur (gravité, force centrifuge, etc.), favorise les écoulements qui, en liaison avec la fraction plus froide de l'alimentation de substance active, mène en cet endroit à des séparations de sorte que la substance active refluant vers l'endroit de réaction conserve en permanence son pouvoir de dissolution.
Suivant l'invention, ce but est atteint par le fait que, selon les Fig. la et lb, la substance active 3 se trouve dans au moins une rainure d'une forme et d'une grandeur favorisant techniquement l'écoulement qui s'étend transversalement sur la matière de support 1 et dont le rapport entre la largeur moyenne b et la profondeur t est proche de l'unité, la rainure devant être agencée sur le conducteur fusible de telle façon que les demi-surfaces de tous les endroits étroits 2 d'une rangée d'endroits étroits s'étendent chaque fois dans la rainure à substance active au point qu'une section d'écoulement 4 suffisamment grande soit garantie dans la substance active au voisinage de l'endroit de réaction.
Selon la Fig. le, à cet effet, le choix du côté de la rangée d'endroits étroits porte sur celui qui, dans le cas d'un fonctionnement coupe-circuit, évacue la température de la rangée d'endroits étroits de manière que la majeure partie du dépôt de substance active se trouve à des températures inférieures à celle de l'endroit de réaction 5.
Cette différence de température doit avantageusement être aussi grande que possible. Lors de l'utilisation d'un seul dépôt de substance active, suivant l'invention, le conducteur fusible doit alors être agencé de telle sorte que le centre de gravité de la substance active se trouve toujours dans la direction d'une force, vu à partir de la rangée d'endroits étroits recouverte pour moitié de substance active (par
<EMI ID=2.1>
conducteur fusible lors de l'utilisation de la gravité). Si, par contre, plusieurs dépôts de substance active sont disposés sur la matière de support, il faut garantir que tous les dépôts de substance active satisfassent dans la même mesure aux exigences précitées.
A titre de substance active, on utilise avantageusement une brasure à faible intervalle de fusion apte à réagir avec la matière de support, en particulier du métal pur ou un mélange eutectique.
L'invention sera décrite ci-après plus en détail au moyen d'un exemple de réalisation et avec référence aux dessins annexés.
Le conducteur fusible représenté sur les Fig. 1 et 2 est formé d'un support en forme de bande 1 fait d'une matière bonne conductrice de l'électricité
(par exemple de l'argent, du cuivre ou des combinaisons de matières correspondantes) qui présente plusieurs rangées d'endroits étroits 6, 7 et au moins un dépôt de substance active. La substance active se trouve dans une rainure dont le rapport de la largeur moyenne b à la profondeur t (Fig. lb) est voisin de l'unité.
Au moins une rangée d'endroits étroits 6 s'étend dans un dépôt de substance active 3 au point que chaque endroit étroit individuel de cette rangée
<EMI ID=3.1>
qu'au voisinage de l'endroit de réaction, une section d'écoulement 4 suffisante soit simultanément garantie.
Le dépôt de substance active se trouve alors du côté de la rangée d'endroits étroits 6 qui, par rapport aux extrémités du conducteur fusible, présente la résistance électrique la plus faible.
Des rangées d'endroits étroits à résistances électriques différentes sont avantageusement disposées sur le conducteur fusible d'une telle manière que les rangées d'endroits étroits à plus faible résistance électrique 7 soient situées davantage vers l'extérieur que les rangées d'endroits étroits à résistance électrique plus élevée. Les apports de résistance différents des rangées d'endroits étroits 6 et 7 sont réalisés par des formes d'endroits étroits différentes, la section transversale portant du courant au niveau de l'endroit le plus étroit de chacun des endroits étroits étant cependant la même. La distance a indiquée sur les Fig. 2 et 3 peut, le cas échéant, être choisie égale à zéro, de sorte que le conducteur fusible peut présenter aussi bien un nombre pair qu'un nombre impair de rangées d'endroits étroits.
Le positionnement du conducteur fusible représenté sur la Fig. 2 dans le coupe-circuit doit être tel que lors de l'utilisation du coupe-circuit, le centre de gravité de la substance active, vu à partir de la rangée d'endroits étroits couverte pour moitié de substance active, se trouve toujours dans la direction de la force (par exemple <EMI ID=4.1>
vertical, F2 montage horizontal).
Si deux dépôts de substance active sont disposés sur le conducteur fusible pour le rendre largement indépendant de la position de montage, il faut, par leur disposition selon la Fig. 3, garantir que les rainures individuelles correspondent du point de vue forme, grandeur et position par rapport à chacune des rangées d'endroits étroits couverte pour moitié de substance active de telle manière que l'une d'elles remplisse chaque fois les conditions exigées pour le mécanisme de coupure décrit plus loin.
Dans le cas du déclenchement du coupe-circuit, la substance active est amenée à l'état liquide par les apports de résistance des endroits étroits, de sorte que, grâce à la disposition de la substance active sur le conducteur fusible et du spectre de température qui s'établit à la suite de la disposition et de la forme des rangées d'endroits étroits, la majeure partie de la substance active a une température inférieure à celle de la partie de la substance active qui se trouve sur l'endroit de réaction. Le but de l'invention est davantage favorisé par le fait que les apports de résistance différents des diverses rangées d'endroits étroits augmentent encore davantage cette différence de température.
Une circulation 8 (Fig. la) s'établit dans la substance active à l'intervention de la force extérieure, de sorte qu'à la suite de l'afflux de la matière de support à l'endroit de réaction 5 se produisent des turbulences qui assurent une évacuation particulièrement bonne de la matière de support dissoute et qu'il en résulte, à l'endroit de réaction localement très limité, une dissolution nettement plus rapide qu'aux autres endroits de la matière de support recouverts de substance active. Cette dissolution locale rapide de la matière de support est favorisée par le fait que de la substance active riche en matière de support s'écoule à travers des zones de substance active plus froides et qu'en ces endroits, des fractions de la matière de support se séparent. La sub-
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réaction possède toujours un pouvoir de dissolution important et son aptitude à réagir est de ce fait conservée. Le conducteur fusible conforme à l'invention impose forcément ces conditions d'écoulement ou de circulation optimales et atteint ainsi les temps de séparation par fusion exigés à des températures très basses, c'est-à-dire des températures qui ne sont que légèrement supérieures au point de fusion de la substance active.
Par contre, pour des courants électriques allant jusqu'à un courant d'essai faible, la substance active reste solide et il n'y a ni réaction entre la substance active et la matière de support, ni formation d'écoulement dans la substance active. Le conducteur fusible est de ce fait très résistant au vieillissement. En même temps, ces basses températures impliquent aussi un fonctionnement à faible déperdition d'énergie du coupe-circuit.
REVENDICATIONS
1.- Conducteur fusible d'une seule pièce pour
des coupe-circuit électriques ayant la forme d'une
bande de métal présentant des endroits étroits de
section transversale diminuée, au moins un dépôt de
substance active dans une rainure et une substance
active à petits intervalles de fusion, de préférence du
métal pur ou un mélange eutectique, caractérisé en ce
que le dépôt de substance active a une forme et une
grandeur propres à favoriser les écoulements internes,
les endroits étroits d'une rangée d'endroits étroits
s'étendent, jusqu'à la moitié dans le dépôt de substance
active de telle sorte que dans la substance active, au
voisinage de l'endroit de réaction, une section d'écoulement suffisamment grande soit garantie et que le
dépôt de substance active se trouve du côté de la
rangée d'endroits étroits qui, par rapport aux extrémités du conducteur fusible, présente la résistance
électrique la plus faible, le positionnement du conduc-
teur fusible dans le coupe-circuit devant s'effectuer
de telle sorte que le centre de gravité de la substance
active, vu à partir de l'endroit étroit recouvert pour
moitié de substance active, se trouve dans la direction
de la force (par exemple la gravité, la force centrifuge).
2.- Conducteur fusible d'une seule pièce pour
One-piece fuse conductor for
electrical circuit breakers.
The present invention relates to a conductor
one-piece fuse for circuit breakers
electric comprising at least one deposit of substance
active in a groove and narrow places of
reduced cross section.
Such fusible conductors are used in
<EMI ID = 1.1>
breaking capacity.
DE-OS 2927660 describes a fusible conductor which, by means of a soft solder deposit and narrow places of reduced cross-section and different recess widths, should achieve a determined breaking characteristic and a weak aging by the fact that the active substance is applied directly to a narrow place and that the maximum temperature is established by further decreases in cross section in the place carrying the active substance. This fusible conductor has the disadvantage that the temperature required for fusion separation is much higher than the melting point of the active substance due to poorly chosen decomposition conditions.
This high heating decreases the resistance to aging and leads to significant energy losses because, even at nominal temperature, a high operating temperature is already reached.
Document DE-PS 2428569 describes fusible conductors in which at least one accumulation of active substance is provided in front of the narrow place carrying current and only part of the active substance is in contact with zones with higher temperature.
This system has the disadvantage that the active substance, in the case of dissolution, must be transported from the accumulation to the reaction site on the narrow place, which, in particular after an extended operating time, is made difficult by the attenuation of the wettability of the support material. Another disadvantage is that the current-carrying cross section is then decomposed from the center of the active substance radially outward parallel to the surface, with the result that the ratio of the attack surface of the active substance to the volume to dissolve the support material necessary for the interruption is very small and that the melting operation is thereby slowed down.
Simultaneously, following the flow of the active substance towards the reaction site, this material cools, which lengthens the melting operation all the more.
Document US PS 4227167 finally describes a fusible conductor in which the deposition of active substance directly adjoins the narrow place provided for rupture. The disadvantage of this variant is that the active substance is not geometrically fixed, for example in a groove, which causes a flow in undefined width and gives on the one hand, highly dispersed characteristics of separation by fusion and, d 'on the other hand, sections of the active substance which are very unfavorable for the dissolution operation.
In addition, it should be noted that the position of the active substance on the fusible conductor was not chosen such that the temperature spectrum optimally favors the separation by fusion operation. Finally, it can be seen that in all of the patent literature examined, there is no mention of the influence of external forces (for example gravity, centrifugal force) on the dissolution operation by activation or prevention currents inside the active substance and therefore, in particular in fusible conductors with a single solder deposit located on one side of the maximum temperature of the reaction site, the separation characteristic by fusion essentially depends on the mounting position.
The object of the invention is to provide a low-loss fusible conductor, constant as regards its aging and its characteristic and which can be manufactured advantageously from the technological point of view.
The invention aims to provide a fusible conductor which separates by melting and interrupts the flow of current as quickly as possible at temperatures which are only slightly above the melting point of the active substance. For this purpose, the cross-sections carrying current from all the narrow places of a row of narrow places must be dissolved perpendicular to their surfaces and quite locally on these narrow places. This local dissolution ensures that the necessary dissolution relates only to a volume of support material which is very small compared to the amount of active substance.
The application of part of the active substance each time on half of the narrow places of a row of narrow places which is turned towards the brazed groove which, for its part, is arranged perpendicular to the direction of the current, the result is that the active substance is permanently located directly on the reaction site, that this reaction site itself is, however, in the edge region of the depot of active substance and on the narrow places in the row of corresponding narrow places and that the active substance retains its shape and position even after fusion, i.e. transport to the reaction site is not necessary, only a cooling effect of the active substance does not occur and the technically favorable disposal disposition of the active substance is retained.
The saturation of the active substance with dissolved material from the support is decisive for the speed of the cutting operation. An adequate arrangement of the fusible conductor in an external force field (gravity, centrifugal force, etc.) promotes the flows which, in connection with the cooler fraction of the supply of active substance, leads in this place to separations of so that the active substance flowing back to the reaction site permanently retains its dissolving power.
According to the invention, this object is achieved by the fact that, according to FIGS. la and lb, the active substance 3 is located in at least one groove of a shape and a size technically favoring the flow which extends transversely on the support material 1 and whose ratio between the average width b and the depth t is close to unity, the groove having to be arranged on the fusible conductor such that the half-surfaces of all the narrow places 2 of a row of narrow places extend each time in the groove active substance to the point that a sufficiently large flow section 4 is guaranteed in the active substance in the vicinity of the reaction site.
According to FIG. the, for this purpose, the choice of the side of the row of narrow places relates to that which, in the case of a circuit breaker operation, evacuates the temperature of the row of narrow places so that most of the deposition of active substance is found at temperatures below that of reaction site 5.
This temperature difference should advantageously be as large as possible. When using a single deposit of active substance according to the invention, the fusible conductor must then be arranged so that the center of gravity of the active substance is always in the direction of a force, seen from the row of narrow places half covered with active substance (for example
<EMI ID = 2.1>
conductor fuse when using gravity). If, on the other hand, several deposits of active substance are arranged on the support material, it must be guaranteed that all the deposits of active substance satisfy the above-mentioned requirements to the same extent.
As active substance, use is advantageously made of a solder with a low melting range capable of reacting with the support material, in particular pure metal or a eutectic mixture.
The invention will be described below in more detail by means of an embodiment and with reference to the accompanying drawings.
The fuse conductor shown in Figs. 1 and 2 is formed by a strip-shaped support 1 made of a material that is good conductor of electricity
(for example silver, copper or combinations of corresponding materials) which has several rows of narrow places 6, 7 and at least one deposit of active substance. The active substance is in a groove whose ratio of the average width b to the depth t (Fig. Lb) is close to one.
At least one row of narrow places 6 extends in a deposit of active substance 3 to the point that each individual narrow place of this row
<EMI ID = 3.1>
that in the vicinity of the reaction site, a sufficient flow section 4 is simultaneously guaranteed.
The deposit of active substance is then on the side of the row of narrow places 6 which, relative to the ends of the fusible conductor, has the lowest electrical resistance.
Advantageously, rows of narrow places with different electrical resistances are arranged on the fusible conductor so that the rows of narrow places with lower electrical resistance are located more towards the outside than the rows of narrow places with higher electrical resistance. The different resistance inputs of the rows of narrow places 6 and 7 are produced by different forms of narrow places, the cross section carrying current at the narrowest point of each of the narrow places being the same, however. The distance indicated in Figs. 2 and 3 can, where appropriate, be chosen equal to zero, so that the fusible conductor can have both an even number and an odd number of rows of narrow places.
The positioning of the fuse conductor shown in FIG. 2 in the circuit breaker must be such that when using the circuit breaker, the center of gravity of the active substance, seen from the row of narrow places half covered with active substance, is always in the direction of the force (for example <EMI ID = 4.1>
vertical, F2 horizontal mounting).
If two deposits of active substance are arranged on the fusible conductor to make it largely independent of the mounting position, it is necessary, by their arrangement according to FIG. 3, ensure that the individual grooves correspond from the point of view of shape, size and position with respect to each of the rows of narrow places half covered with active substance in such a way that one of them fulfills the conditions required for the cut-off mechanism described below.
When the circuit breaker is triggered, the active substance is brought to the liquid state by the resistance inputs from narrow locations, so that, thanks to the arrangement of the active substance on the fusible conductor and the temperature spectrum which is established as a result of the arrangement and the shape of the rows of narrow places, the major part of the active substance has a temperature lower than that of the part of the active substance which is on the place of reaction . The object of the invention is further favored by the fact that the different resistance inputs of the various rows of narrow places further increase this temperature difference.
A circulation 8 (Fig. La) is established in the active substance by the intervention of the external force, so that as a result of the influx of the support material at the reaction site 5 occur turbulence which ensures a particularly good evacuation of the dissolved support material and that this results, at the locally very limited reaction place, a dissolution much faster than at other places of the support material covered with active substance. This rapid local dissolution of the support material is favored by the fact that active substance rich in support material flows through cooler zones of active substance and that, in these places, fractions of the support material separate. The sub-
<EMI ID = 5.1>
reaction always has a significant dissolving power and its ability to react is therefore retained. The fusible conductor according to the invention necessarily imposes these optimal flow or circulation conditions and thus reaches the separation times by fusion required at very low temperatures, that is to say temperatures which are only slightly higher. at the melting point of the active substance.
On the other hand, for electric currents up to a low test current, the active substance remains solid and there is no reaction between the active substance and the support material, nor formation of flow in the active substance. . The fusible conductor is therefore very resistant to aging. At the same time, these low temperatures also imply low energy loss operation of the circuit breaker.
CLAIMS
1.- One-piece fuse conductor for
electrical circuit breakers in the form of a
metal strip with narrow spots of
reduced cross section, at least one deposit of
active substance in a groove and a substance
active at small melting intervals, preferably
pure metal or a eutectic mixture, characterized in that
that the deposit of active substance has a form and a
magnitude suitable for promoting internal flows,
narrow places in a row of narrow places
extend, up to half in the substance deposit
active so that in the active substance at
in the vicinity of the reaction site, a sufficiently large flow section is guaranteed and that the
deposit of active substance is on the side of the
row of narrow places which, relative to the ends of the fusible conductor, has resistance
weakest electrical position, the positioning of the
fuse in the circuit breaker to be carried out
so that the center of gravity of the substance
active, seen from the narrow area covered for
half of active substance, is in the direction
force (eg gravity, centrifugal force).
2.- One-piece fuse conductor for