CH624242A5

CH624242A5 - Carrier, fuse insert for a fuse

Info

Publication number: CH624242A5
Application number: CH1235277A
Authority: CH
Inventors: Nasrollah Asdollahi
Original assignee: Wickmann Werke Ag
Priority date: 1976-10-11
Filing date: 1977-10-10
Publication date: 1981-07-15
Also published as: DE2645809A1; GB1555278A; JPS53115053A; SE7711333L; NL7711170A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen trägen Schmelzeinsatz für eine Sicherung mit einem aus einem ersten metallischen Werkstoff gebildeten Schmelzleiter, der mit einer Hülle aus einem zweiten metallischen Werkstoff umgeben ist, wobei der erste und der zweite Werkstoff bei länger anhaltendem höherem Strom eine widerstandserhöhende Legierung bilden. The invention relates to an inert fuse for a fuse with a fusible conductor made of a first metallic material, which is surrounded by a sheath made of a second metallic material, the first and the second material forming a resistance-increasing alloy with a longer sustained higher current.

Träge Schmelzeinsätze sollen bei kurzzeitigen hohen Ein-schaltstromstössen, die von den üblichen flinken Schmelzeinsätzen nicht ausgehalten werden, den Stromfluss nicht unterbrechen, dagegen bei längere Zeit anhaltenden höheren Strömen durchschmelzen. Slow melting inserts should not interrupt the flow of current in the case of brief high inrush currents which cannot be endured by the usual quick melting inserts, but should melt at higher currents which last for a long time.

Sie beruhen auf dem Prinzip, den Strom durch die bei länger anhaltenden höheren Strömen einsetzende Legierungsbildung zwischen dem primären metallischen Werkstoff (z. B. Zinn) und dem aus dem sekundären metallischen Werkstoff wie beispielsweise Kupfer, Silber oder dergleichen bestehenden Schmelzleiter dadurch zu begrenzen, dass die mit der Legierungsbildung erfolgende Widerstandserhöhung des Schmelzleiters zu dessen Aufheizung und Durchschmelzen führt. Der funktionale Zusammenhang zwischen Strom und der zum Durchschmelzen des Schmelzleiters benötigten Zeit wird dabei durch eine Ansprechkennlinie dargestellt. They are based on the principle of limiting the current through the alloy formation that occurs with longer, longer currents between the primary metallic material (e.g. tin) and the fusible conductor consisting of the secondary metallic material such as copper, silver or the like in that the increase in resistance of the fuse element that occurs with the formation of the alloy leads to its heating up and melting through. The functional relationship between current and the time required to melt the fuse element is represented by a response characteristic.

Bei der Herstellung bekannter Schmelzeinsätze legt man vornehmlich das Interesse auf die Art der Legierungsbildung zwischen dem sekundären metallischen Werkstoff und dem aus Kupfer oder Silber bestehenden^Schmelzleiter. Dabei gilt es insbesondere zu verhindern, dass der sekundäre metallische Werkstoff oxydiert. In the production of known fusible inserts, the main focus is on the type of alloy formation between the secondary metallic material and the fusible conductor made of copper or silver. It is particularly important to prevent the secondary metallic material from oxidizing.

Aus diesem Grunde wird zum Teil vorgeschlagen, den sekundären metallischen Werkstoff selbst als rohrförmigen, im Innern ein Löt- oder Flussmittel enthaltenden Schmelzdraht auszubilden und diesen mit dem z. B. aus Kupfer bestehenden Schmelzleiter zu verdrillen. For this reason, it is proposed in part to design the secondary metallic material itself as a tubular fuse wire containing a solder or flux inside and to fuse it with the z. B. to twist copper fuse elements.

In der DT-PS 1 233 477 wird zum gleichen Zweck vorgeschlagen, einen aus einem sekundären metallischen Werkstoff bestehenden Schmelzdraht mit einer Schutzhülle aus Silber zu versehen, die zur Verfestigung des Schmelzdrahtes dient und den sekundären metallischen Werkstoff nach aussen gegen Oxydation abschliessen soll. Die Schutzhülle bewirkt zudem, dass der Schmelzdraht durch Ziehen in einem kleinen Querschnitt herstellbar ist, so dass er schon aufgrund kleiner über die Schutzhülle fliessender Ströme aufgeheizt und geschmolzen wird. In DT-PS 1 233 477 it is proposed for the same purpose to provide a fuse wire made of a secondary metallic material with a protective sheath made of silver, which serves to solidify the fuse wire and is intended to seal the secondary metallic material to the outside against oxidation. The protective sheath also means that the fusible wire can be produced in a small cross-section by pulling, so that it is heated and melted due to small currents flowing over the protective sheath.

Wenn sich Schmelzeinsätze mit einem derartigen Aufbau auch für kleinere Nennstromstärken herstellen lassen, so weisen sie doch den Nachteil auf, dass die Legierungsbildung des aus seiner Schutzhülle dringenden sekundären metallischen Werkstoffes mit dem verdrillten ersten Schmelzleiter nur schwer zu kontrollieren ist. Die sich jeweils ergebenden Kontaktflächen zwischen dem primären und dem sekundären Werkstoff sind rein zufällig, ebenso die Menge des aus der Schutzhülle ausfliessenden und auf den Schmelzleiter gelangenden sekundären metallischen Werkstoffs. Dies hat zur Folge, dass ein derartig aufgebauter Schmelzeinsatz sich nicht unter Vorgabe einer bestimmten reproduzierbaren Ansprechkennlinie herstellen lässt, wobei es insbesondere auch nicht möglich ist, jeder Stromstärke eine vorher bestimmte, innerhalb eines engeren Toleranzbereichs liegende Zeit zuzuordnen, in der die Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes bei zu hoher Strombelastung zerstört werden. If fusible links with such a structure can also be produced for smaller nominal current strengths, they nevertheless have the disadvantage that the formation of an alloy of the secondary metallic material emerging from its protective sheath with the twisted first fusible conductor is difficult to control. The resulting contact surfaces between the primary and the secondary material are purely coincidental, as is the amount of the secondary metallic material flowing out of the protective sheath and reaching the fuse element. The consequence of this is that a fusible link constructed in this way cannot be produced by specifying a specific reproducible response characteristic curve, and it is also not possible in particular to assign a predetermined time, within a narrower tolerance range, to each current in which the fusible links of the fusible link too high a current load can be destroyed.

Ausserdem sind träge Schmelzeinsätze solcher Art je nach Wahl des Durchmessers des aus sekundärem metallischem Werkstoff bestehenden Schmelzdrahtes mit seiner Leiterschutzhülle nur für bestimmte Nennstromstärken auslegbar. Denn ihr Prinzip beruht gerade darauf, über die Schutzhülle des Schmelzdrahtes einen in seiner Grösse mit dem über den ersten Schmelzleiter fliessenden Strom vergleichbaren Strom zu führen. In addition, depending on the choice of the diameter of the fuse wire consisting of secondary metallic material and its conductor protective sheath, slow melting inserts of this type can only be designed for certain nominal current strengths. This is because their principle is based on carrying a current comparable in size to the current flowing through the first fuse element over the protective sheath of the fuse wire.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem trägen Schmelzeinsatz mit einem eine Hülle aus einem sekundären metallischen Werkstoff aufweisenden Schmelzleiter unter Anwendung einfacher Mittel eine grössere Variationsbreite hinsichtlich der erzielbaren Stromstärken und der Bestimmung der Ansprechkennlinie zu erreichen. The invention is therefore based on the object to achieve a greater range of variation with regard to the achievable current strengths and the determination of the response characteristic in a slow melt insert with a fusible conductor having a sheath made of a secondary metallic material.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der erste metallische Werkstoff eine höhere Leitfähigkeit aufweist als der zweite und der Schmelzleiter über seine ganze Länge in der genannten Hülle aus dem zweiten metallischen Werkstoff eingebettet ist, sowie einen parallel dazugeschalteten, ohne Umhüllung aus einem dritten metallischen Werkstoff gebildeten zweiten Schmelzleiter, dessen Leitwert niedriger ist als der des ersten Werkstoffes des ersten Schmelzleiters, auch nachdem dieser erste Werkstoff mit dem zweiten metallischen Werkstoff eine widerstandserhöhende Legierung gebildet hat. To achieve this object, it is provided according to the invention that the first metallic material has a higher conductivity than the second and the fusible conductor is embedded over its entire length in the sheath made of the second metallic material, as well as a parallel one connected without a sheath made of a third metallic material Material formed second fuse element, whose conductance is lower than that of the first material of the first fuse element, even after this first material has formed a resistance-increasing alloy with the second metallic material.

Diese vorgeschlagene Lösung stellt ein vollkommen anderes Prinzip zum Aufbau eines trägen Schmelzeinsatzes dar. This proposed solution represents a completely different principle for the construction of an inert melting insert.

Es geht von dem Gedanken aus, bei kleineren Stromstärken den Stromfluss zunächst über den ersten Schmelzleiter hohen It is based on the idea that with smaller currents, the current initially flows through the first fuse element

5 5

10 10th

.5 .5

20 20th

25 25th

30 30th

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40 40

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3 3rd

624242 624242

io io

Leitwertes und bei grösseren Stromstärken den Stromfluss auch über den zweiten Schmelzleiter niedrigen Leitwertes erfolgen zu lassen, so dass Aufheizung und Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters langsam erfolgt und sich somit die Ansprechzeiten des trägen Schmelzeinsatzes jeweils aus den Ansprechzeiten zweier Schmelzleiter ergeben. Conductance and, at higher currents, the current flow also takes place via the second fuse element with low conductance, so that the heating and alloying of the first fuse element takes place slowly and the response times of the slow melt insert result from the response times of two fuse elements.

Die Ansprechkennlinie wird dabei durch eindeutige Parameter bestimmt, nämlich die Schmelztemperaturen der beiden Schmelzleiter, deren Widerstände, äussere Bemessung, Zusammensetzung ihrer Werkstoffe, sowie Art und Dicke der aufgebrachten Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff. Aufgrund dieser Parameter ist es möglich, die Ansprechkennlinie eindeutig festzulegen. The response characteristic is determined by unambiguous parameters, namely the melting temperatures of the two fusible conductors, their resistances, external dimensioning, the composition of their materials, and the type and thickness of the applied sheath made of secondary metallic material. These parameters make it possible to clearly define the response characteristic.

Da die Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff den ersten Schmelzleiter unmittelbar umgibt, können auch keine 15 störenden Oxydationen bei der Legierungsbildung eintreten. Since the sheath made of secondary metallic material immediately surrounds the first fusible conductor, no 15 disruptive oxidations can occur during the formation of the alloy.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Schmelzleiter, der einen niedrigeren Leitwert besitzt, nicht mit dem ersten Schmelzleiter und mit dessen Hülle reagiert. 20 In a preferred embodiment it is provided that the second fuse element, which has a lower conductance, does not react with the first fuse element and with its sheath. 20th

Auf diese Weise ist es möglich, die beiden Schmelzleiter miteinander zu verdrillen, wodurch diese insbesondere verfestigt werden und zusätzlich zwischen ihnen ein Wärmeausgleich stattfinden kann. Dabei tritt durch die Berührung des zweiten Schmelzleiters und der Hülle des ersten Schmelzleiters25 keine Änderung, wie z. B. Legierungsbildung, des zweiten Schmelzleiters ein. Weisen die Schmelzleiter dagegen genügend Gestaltfestigkeit auf, werden sie zweckmässigerweise zwischen den beiden Kontaktkappen des Schmelzeinsatzes parallel im Abstand zueinander verlaufend angeordnet. In die- 30 sem Fall ist eine Reaktion der Schmelzleiter miteinander von vornherein ausgeschlossen. In this way, it is possible to twist the two fusible conductors with one another, as a result of which they are solidified in particular and heat compensation can additionally take place between them. There is no change due to the contact of the second fuse element and the sheath of the first fuse element 25. B. alloy formation, the second fuse element. If the fusible conductors, on the other hand, have sufficient structural strength, they are expediently arranged between the two contact caps of the fusible link, running parallel and at a distance from one another. In this case, a reaction of the fuse elements with one another is excluded from the outset.

Vorteilhafterweise besteht der zweite Schmelzleiter aus einer Nickellegierung. Es hat sich nämlich gezeigt, dass dann die Ansprechkennlinie besonders weitgehend variierbar ist. The second fusible conductor advantageously consists of a nickel alloy. It has been shown that the response characteristic can then be varied particularly largely.

Soll auch bei hohem Stromfluss die Ansprechkennlinie durch den ersten Schmelzleiter weiter mitbestimmt werden, so sind Leitwert, Schmelztemperatur und Dimensionierung des zweiten Schmelzleiters so zu wählen, dass er erst nach vollständiger Legierungsbildung des ersten Schmelzleiters schmilzt. Denn auf diese Weise wird erreicht, dass trotz allmählicher Durchlegierung des ersten Schmelzleiters und der damit verbundenen Erhöhung des Eigenwiderstandes dieser nicht plötzlich vorzeitig überlastet und unterbrochen wird. If the response characteristic is to be determined by the first fuse element even when there is a high current flow, the conductance, melting temperature and dimensioning of the second fuse element must be selected so that it melts only after the first fuse element has completely formed of alloy. In this way it is achieved that, despite gradual alloying of the first fuse element and the associated increase in the inherent resistance, it is not suddenly overloaded and interrupted prematurely.

Erfindungsgemäss wird ferner ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Wirkstoffhülle auf dem ersten Schmelzleiter mit höherer Leitfähigkeit durch Galvanisierung aufgebracht wird. According to the invention, a method is also proposed in which the active substance shell is applied to the first fusible conductor with higher conductivity by means of galvanization.

Durch dieses Verfahren ist es insbesondere auch möglich, This method also makes it possible in particular

sehr dünne Drähte mit einer Zinnschicht zu umgeben. Weiter lässt sich die Bildung der Hülle leicht vornehmen und diese Bildung sich durch Dauer des galvanischen Bades und Höhe des to surround very thin wires with a layer of tin. Furthermore, the formation of the shell can be easily carried out and this formation is determined by the duration of the galvanic bath and the height of the

35 35

45 45

50 50

Stromflusses genau überwachen. Monitor current flow closely.

Gegenüber dem in der DT-PS 1 233 477 durch einen Ziehvorgang aus Zinn als sekundärem metallischem Werkstoff hergestellten und mit einer Silberhülle versehenen Schmelzdraht weist das erfindungsgemässe Verfahren, die Hülle aus sekundärem metallischem Werkstoff auf einen Schmelzleiter mit grossem Leitwert aufzugalvanisieren,.insofern noch Herstellungsvorteile auf, als bei dem Ziehvorgang ein Reissen der aus sekundärem metallischem Werkstoff bestehenden Seele in der Silberhülle leicht eintritt. Die Feststellung eines solchen Fehlers ist mit grossem Aufwand verbunden. Bei dem erfindungsgemäs-sen Verfahren ist dagegen die Aufbringung der Schicht leicht messtechnisch zu verfolgen. Compared to the melting wire produced in DT-PS 1 233 477 by a drawing process from tin as a secondary metallic material and provided with a silver sheath, the method according to the invention of galvanizing the sheath made of secondary metallic material onto a fusible conductor with a large conductance still has manufacturing advantages when the pulling of the core made of secondary metallic material easily occurs in the silver shell. Finding such an error is very time-consuming. In the method according to the invention, however, the application of the layer can easily be monitored by measurement.

Die Erfindung wird im folgenden in der beigefügten Zeichnung erläutert. Dabei stellt The invention is explained below in the accompanying drawing. It poses

Fig. 1 einen Schmelzeinsatz im Schnitt dar, 1 is a melting insert in section,

Fig. 2 im Querschnitt die beiden Schmelzleiter des Schmelzeinsatzes. Fig. 2 in cross section the two fusible conductors of the fuse link.

Der Schmelzeinsatz besteht aus einem Isolierkörper 1, der durch Kontaktkappen 2 jeweils an den beiden Enden verschlossen ist. Im Innern des Isolierkörpers 1 erstrecken sich jeweils zwischen den beiden Kontaktkappen 2 Schmelzleiter 3 und 4. Diese sind parallel geführt, ohne sich im Innenraum des Isolierkörpers zu berühren. Sofern die Schmelzleiter bzw. die noch zu erläuternde Hülle 5 nicht mit dem anderen Schmelzleiter reagieren, können die Schmelzleiter sich auch berühren oder miteinander verdrillt sein. Der erste Schmelzleiter 3 besitzt dabei einen bedeutend höheren Leitwert als der zweite Schmelzleiter 4. Er besteht aus einem primären metallischen Werkstoff, z. B. aus Kupfer, Silber oder deren Legierungen, und ist mit einer Hülle 5 aus einem sekundären metallischen Werkstoff, z. B. aus Zinn, über seine ganze Länge umgeben. Die Hülle 5 ist z. B. durch Galvanisieren auf den ersten Schmelzleiter 3 aufgetragen. Die Schmelzleiter 3 und 4 weisen eine höhere Schmelztemperatur als die Hülle 5 auf. Durch geeignete Wahl des Leitwertverhältnisses der Schmelzleiter 3 und 4, deren Bemessung und Wahl von Art und Dicke der Hülle 5 besitzt der Schmelzeinsatz eine Ansprechkurve, die der vor Fertigung des Schmelzeinsatzes innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches geforderten entspricht. Bei kleineren Stromstärken bzw. niedrigen Temperaturbereichen gehen die Ströme hauptsächlich über den ersten Schmelzleiter 3, während bei grösseren Strömen aufgrund einsetzender Legierungsbildung und damit eintretender Widerstandserhöhung dès ersten Schmelzleiters 3 die Ströme zunehmend auch von dem zweiten Schmelzleiter 4 geführt werden. Aufgrund des immer grösser werdenden Spannungsabfalles über den Schmelzeinsatz steigert sich die in ihm in Wärme umgesetzte Energie, bis die Schmelzleiter 3 und 4 schliesslich durchgeschmolzen sind. Der Schmelzleiter 4 mit niedriger Leitzahl hat dabei eine solch hohe Schmelztemperatur, dass er erst nach vollständiger Durchlegierung des Schmelzleiters 3 und dessen Unterbrechung schmilzt. The melting insert consists of an insulating body 1, which is closed at both ends by contact caps 2. Inside the insulating body 1, fusible conductors 3 and 4 each extend between the two contact caps 2. These are guided in parallel without touching the inside of the insulating body. If the fusible conductor or the sheath 5 to be explained does not react with the other fusible conductor, the fusible conductors can also touch or be twisted together. The first fuse element 3 has a significantly higher conductance than the second fuse element 4. It consists of a primary metallic material, for. B. of copper, silver or their alloys, and is with a shell 5 made of a secondary metallic material, for. B. of tin, surrounded over its entire length. The envelope 5 is z. B. applied by electroplating to the first fuse element 3. The fusible conductors 3 and 4 have a higher melting temperature than the sheath 5. Through a suitable choice of the conductance ratio of the fusible conductors 3 and 4, their dimensioning and the choice of type and thickness of the sheath 5, the fusible link has a response curve which corresponds to that required within a certain tolerance range before the fusible link is manufactured. At lower currents or low temperature ranges, the currents mainly go through the first fusible conductor 3, while with larger currents due to the onset of alloy formation and the resulting increase in resistance of the first fusible conductor 3, the currents are increasingly also conducted by the second fusible conductor 4. Due to the ever increasing voltage drop across the fuse link, the energy converted into heat increases until the fuse elements 3 and 4 are finally melted. The fuse element 4 with a low guide number has such a high melting temperature that it melts only after the fuse element 3 has been completely alloyed and interrupted.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. carrier fuse link for a fuse with a fusible conductor formed from a first metallic material, which is surrounded by a sheath made of a second metallic material, the first and the second material forming a resistance-increasing alloy in the case of a longer, higher current, characterized in that the first metallic material has a higher conductivity than the second and the fusible conductor (3) is embedded over its entire length in said sheath (5) made of the second metallic material, as well as a second one connected in parallel and made of a third metallic material without a sheath Fusible conductor (4), the conductance of which is lower than "that of the first material of the first fusible conductor (3), even after this first material has formed a resistance-increasing alloy with the second metallic material.

2. Carrier melt insert according to claim 1, characterized in that the second fuse element (4) does not react with the first fuse element (3) and with its sheath (5).

2nd

PATENT CLAIMS

3. carrier melt insert according to claim 2, characterized in that the two fusible conductors (3,4) are twisted together.

4. carrier melt insert according to claim 4, characterized in that between two contact caps (2), the two fusible conductors (3, 4) are arranged in parallel at a distance from one another.

5. carrier melt insert according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second fuse element (4) consists of a nickel alloy.

6. carrier melt insert according to one of claims 1 to 5, characterized in that the conductance, melting temperature and dimensioning of the second fuse element (4) are selected such that it melts after complete alloying of the first fuse element (3).

7. carrier melt insert according to one of claims 1 to 6, characterized in that the fusible conductors (3,4) are designed as wires and / or strips.

8. The method for producing an inert melt insert according to claim 1, characterized in that the active substance sheath (5) is applied to the first fusible conductor (3) with higher conductivity by galvanization.