DD254461A1 - FUSE FOR ELECTRIC POWER CAPACITORS - Google Patents

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DD254461A1
DD254461A1 DD29727486A DD29727486A DD254461A1 DD 254461 A1 DD254461 A1 DD 254461A1 DD 29727486 A DD29727486 A DD 29727486A DD 29727486 A DD29727486 A DD 29727486A DD 254461 A1 DD254461 A1 DD 254461A1
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DD
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capacitors
fuse
predetermined breaking
curvature
breaking point
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DD29727486A
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German (de)
Inventor
Monika Abraham
Frank Berkigt
Matthias Rabold
Manfred Schulze
Original Assignee
Gera Elektronik Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherung fuer selbstheilende Leistungskondensatoren fuer hohe Betriebsspannungen und hohe Betriebsstroeme, die z. B. in der Leistungselektronik eingesetzt werden. Durch die Erfindung soll eine technische Loesung angegeben werden, die gewaehrleistet, dass nach dem Ansprechen der Sicherung eine sichere Isolierung der Trennstrecke erreicht wird. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass die Verbindung zwischen dem die Sollbruchstelle enthaltenden Anschlussdraht und dem Wickel ueber ein elastisches Anschlussstueck erfolgt.The invention relates to a fuse for self-healing power capacitors for high operating voltages and high operating currents, the z. B. be used in power electronics. The invention is a technical solution to be specified, which ensures that after the response of the fuse secure isolation of the separation distance is achieved. According to the invention this is achieved in that the connection between the connecting wire containing the predetermined breaking point and the winding via an elastic connection piece takes place.

Description

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, eine Sicherung für elektrische Kondensatoren anzugeben, die mit einfachen Mitteln eine sichere Isolierung der Trennstrecke auch bei hohen Betriebsspannungen gewährleistet.It is an object of the invention to provide a fuse for electrical capacitors, which ensures a simple means of reliable isolation of the separation distance, even at high operating voltages.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine technische Lösung einer Sicherung für elektrische Leistungskondensatoren anzugeben, die sich leicht realisieren läßt und die gewährleistet, daß nach dem Abschalten der aktive Teil des Kondensators sicher vom Netz getrennt ist.The object of the invention is to provide a technical solution of a fuse for electric power capacitors, which can be easily implemented and ensures that after switching off the active part of the capacitor is safely disconnected from the mains.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Verbindung des Anschlußdrahtes, der eine Sollbruchstelle enthält, mit dem Kondensatorwickel über ein elastisches Änschlußstück erfolgt, welches so bemessen ist, daß es sich bei einer Kraft, die der Abreißkraft entspricht, um einen bestimmten Betrag elastisch biegen läßt.According to the invention this is achieved in that the connection of the lead wire, which contains a predetermined breaking point, with the capacitor winding via an elastic Anschlußstück which is dimensioned so that it can bend elastically at a force corresponding to the Abreißkraft by a certain amount ,

Ausführungsbeispielembodiment

In einem Ausführungsbeispiel soll die erfindungsgemäße Lösung anhand einer Zeichnung erläutert werden. Die dazu gehörenden Figuren stellen dabei dar:In one embodiment, the solution according to the invention will be explained with reference to a drawing. The accompanying figures represent:

Fig. 1: Kondensator mit Sicherung, Gesamtansicht im SchnittFig. 1: capacitor with fuse, overall view in section

Fig. 2: Verbindungsstelle Wickel/Anschlußstück/Anschlußdraht mit Sollbruchstelle in normalem Betriebszustand Fig. 3: Verbindungsstelle Wickel/Anschlußstück/Anschlußdraht bei Überdruck im Kondensator vor dem Abreißen der SicherungFig. 2: junction winding / connector / lead wire with breaking point in normal operating condition Fig. 3: junction winding / connector / lead wire at overpressure in the capacitor before tearing off the fuse

Die Fig. 1 zeigt einen in ein Gehäuse 1 eingebauten, aus zwei parallel geschalteten Wickeln 2 aufgebauten Kondensator. Der Anschlußdraht 3 weist eine Sollbruchstelle 4 auf. Die Anschlußdrähte 3 und 5 sind über öldichte Anschlüsse 6 durch den Deckel 7 geführt. Die Verbindung des Anschlußdrahtes 3 zu den Wickeln 2 erfolgt über das Anschlußstück 8. Die Wickel 2 werden über eine Sicke 9 im Gehäuse arretiert.Fig. 1 shows a built-in a housing 1, constructed of two parallel windings 2 capacitor. The connecting wire 3 has a predetermined breaking point 4. The connecting wires 3 and 5 are guided through oil-tight connections 6 through the lid 7. The connection of the lead wire 3 to the coils 2 via the connecting piece 8. The winding 2 are locked by a bead 9 in the housing.

Bei Auftreten eines Überdrucks im Kondensatorinneren beginnt sich der Deckel 7 zu wölben. Auf die Anschlußdrähte 3; 5 wirkt eine Zugkraft, die eine Auslenkung des elastischen Anschlußstückes 8 bewirkt. Die für die Auslenkung erforderliche Kraft wachst mit der Auslenkung an. Bei Erreichen der Abreißkraft bricht die Sollbruchstelle 4 und das Anschlußstück 8 federt zu rück und stellt eine sichere Isolierstrecke her.When an overpressure occurs in the condenser interior, the lid 7 begins to buckle. On the connecting wires 3; 5 acts a tensile force, which causes a deflection of the elastic connecting piece 8. The force required for the deflection increases with the deflection. Upon reaching the breaking force breaks the breaking point 4 and the connector 8 springs back and provides a safe Isolierstrecke ago.

Bei dem auf diese Weise hergestellten Kondensator wird auf die sonst übliche sehr starre Verspannung des die Sollbruchstelle enthaltenden Anschlußdrahtes 3 verzichtet. Eine starre Verbindung bewirkt, daß insbesondere bei großvolumigen Kondensatoren bereits bei sehr geringem Überdruck die Abschaltung erfolgt. Wie es die Praxis zeigt, ist das jedoch nicht erforderlich und nicht in jedem Falle wünschenswert. Bei starrem Aufbau ist weiter zu verzeichnen, daß bereits durch unsachgemäßes Arbeiten an den Anschlüssen 6 oder durch eine kurzzeitige Erwärmung des Kondensators über das zulässige Maß die Abreißsicherungen brechen und der Kondensator unbrauchbar wird, ohne daß der aktive Teil des Kondensators einen Schaden aufweist.In the capacitor produced in this way is dispensed with the otherwise very rigid clamping of the predetermined breaking point containing lead wire 3. A rigid connection causes, especially in large-volume capacitors already at very low pressure shutdown occurs. However, as practice shows, this is not necessary and not desirable in every case. With a rigid structure is further noted that break even by improper work on the terminals 6 or by a brief warming of the capacitor above the allowable Abreißsicherungen and the capacitor is unusable without the active part of the capacitor has a damage.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau wird erreicht, daß das Abschalten erst bei einem höheren Innendruck erfolgt. Geringe Überdrücke werden ausgeglichen. Beim Abschalten wird eine genügend große Isolierstrecke geschaffen. Bei der Montage muß keinerlei Vorspannung erfolgen. Die gewünschte Auslenkung kann leicht durch Variation der Breite oder Dicke des Anschlußstückes 8 oder des Abstandes des Anschlußdrahtes 3 von der Innenwandung des Kernrohres erzielt werden. Bei ölgefüllten Kondensatoren sind im allgemeinen Auslenkungen „a" von 1 bis 3 mm ausreichend, wenn gewährleistet ist, daß das Imprägnieröl in die Isolierstrecke eindringen kann. ' /With the structure according to the invention it is achieved that the shutdown takes place only at a higher internal pressure. Low overpressures are compensated. When switching off a sufficiently large insulating distance is created. During assembly no bias must be made. The desired deflection can be easily achieved by varying the width or thickness of the fitting 8 or the distance of the lead wire 3 from the inner wall of the core tube. For oil-filled capacitors, deflections "a" of 1 to 3 mm are generally sufficient if it is ensured that the impregnating oil can penetrate into the insulating section.

Claims (3)

Patentansprüche:claims: 1. Sicherung für Leistungskondensatoren, die aus einem oder mehreren auf stabile Kernrohre gewickelten Rundwickeln bestehen und eine auf Überdruck ansprechende Sicherung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Sollbruchstelle versehene Anschlußdraht über ein elastisches Anschlußstück, das sich bis zu einer Kraft, die der Abreißkraft der Sollbruchstelle entspricht, elastisch um einen bestimmten Betrag auslenken läßt, mit dem Wickel verbunden ist.1. fuse for power capacitors, which consist of one or more wound on stable core tubes circular windings and have a responsive to overpressure fuse, characterized in that the provided with a predetermined breaking point connecting wire via an elastic connecting piece, which is up to a force that the tearing force corresponds to the predetermined breaking point, can elastically deflect by a certain amount, is connected to the winding. 2. Sicherung für Leistungskondensatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung bei gegebener Abreißkraft durch Variation von Dicke oder Breite des Anschlußstückes oder des Abstandes des die Sollbruchstelle enthaltenden Anschlußdrahtes von der Kernrohrinnenwand eingestellt wird.2. Fuse for power capacitors according to claim 1, characterized in that the deflection is adjusted for a given break-off force by varying the thickness or width of the connecting piece or the distance of the connecting wire containing the predetermined breaking point of the core tube inner wall. 3. Sicherung für Leistungskondensatoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag für die Auslenkung vorzugsweise 1 bis 3 mm beim Erreichen der Abreißkraft beträgt.3. fuse for power capacitors according to claim 1 and 2, characterized in that the amount for the deflection is preferably 1 to 3 mm when reaching the tearing force. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Sicherung für Leistungskondensatoren, die für hohe Betriebsspannungen und hohe Betriebsströme geeignet sind. Derartige Leistungskondensatoren werden z. B. als Lösch-, Stütz- oder Glättungskondensatoren in der Leistungselektronik eingesetzt.The invention relates to a fuse for power capacitors, which are suitable for high operating voltages and high operating currents. Such power capacitors are z. B. used as erase, support or smoothing capacitors in power electronics. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Es ist bekannt, selbstheilende Kondensatoren mit einer Überdrucksicherung zu versehen, die den Kondensator bei elektrischer Überlast bzw. am Ende der Lebensdauer vom Netz trennt, so daß ein Platzen des Gehäuses verhindert wird. Zur Auslösung der Sicherung wird der sich durch die Gasbildung infolge von Selbstheildurchschlägen oder durch Wärmeentwicklung bildende innere Überdruck genutzt. Dieser Überdruck wird bei zylindrischen Kondensatoren entweder zur Öffnung einer gestauchten Sicke oder zur Wölbung von Boden oder Deckel genutzt, bei prismatischen Kondensatoren meistens zur Wölbung der Mantelflächen. Dabei werden im allgemeinen straff gespannte Abreißdrähte an einer Sollbruchstelle getrennt, so daß der Stromfluß unterbrochen wird. Beispiele für derartige Sollbruchstellen sind u.a. in den DE-PS 1289584, DE-PS 2220022 oder DE-OS 3047876 angegeben. Nachteilig ist dabei, daß insbesondere bei Kondensatoren für höhere Nennspannungen, die Herstellung einer genügend großen Isolierstrecke an der Unterbrechungsstelle mit Problemen verbunden ist. Bei erheblichen Defekten im Kondensatorinneren bzw. bei sehr starker Überlast ist meist ein steiler Druckanstieg in kurzer Zeit zu erreichen, der eine irreversible Wölbung von Deckel bzw. Boden oder eine deutliche Öffnung der gestauchten Sicke hervorruft, wodurch eine genügend große Isolierstrecke erzeugt wird. Bei langsamer Alterung bzw. relativ geringer Überlast, verbunden mit langsamen Druckanstieg im Inneren des Kondensators, ist jedoch oft zu verzeichnen, daß keine ausreichende Isolierstrecke erreicht wird. Bei Kondensatoren größerer Abmessung, bei denen meist die Boden- oder Deckelwölbung zur Abschaltung genutzt wird, befindet sich die Wölbung oft noch im Bereich der elastischen Verformung, so daß es z. B. beim Nachlassen des Innendrucks durch geringfügige Undichtheiten zum Rückgang der Wölbung verbunden mit Überschlägen und Lichtbögen im Kondensatorinneren kommt. Auch bestehen die Kondensatoren oft die vorgeschriebenen Prüfungen des inneren Unterbrechers nicht. Die Prüfvorschriften verlangen im allgemeinen, daß nach dem Abschalten einer gewissen Prüfspannung zwischen den Anschlüssen ohne Überschlag standgehalten wird.It is known to provide self-healing capacitors with an overpressure protection that separates the capacitor at electrical overload or at the end of the life of the network, so that a bursting of the housing is prevented. To trigger the fuse used by the gas formation due to Selbstheildurchschlägen or by heat generation internal pressure. This overpressure is used in cylindrical capacitors either for the opening of a compressed bead or for buckling of the bottom or lid, in prismatic capacitors mostly to the curvature of the lateral surfaces. In general, tightly tensioned tear-off wires are separated at a predetermined breaking point, so that the flow of current is interrupted. Examples of such predetermined breaking points are i.a. in DE-PS 1289584, DE-PS 2220022 or DE-OS 3047876. The disadvantage here is that, in particular for capacitors for higher nominal voltages, the production of a sufficiently large Isolierstrecke at the point of interruption is associated with problems. In the case of considerable defects in the interior of the condenser or in the case of very heavy overload, a steep pressure increase can usually be achieved in a short time, which causes an irreversible curvature of the cover or bottom or a clear opening of the compressed bead, whereby a sufficiently large insulating distance is produced. With slow aging or relatively low overload, coupled with slow pressure rise inside the capacitor, however, is often recorded that a sufficient Isolierstrecke is achieved. For capacitors of larger dimensions, where usually the bottom or lid curvature is used for shutdown, the curvature is often still in the range of elastic deformation, so that it z. B. decreases in the internal pressure due to minor leaks to the decline of the curvature associated with flashovers and arcs in the condenser interior. Also, the capacitors often do not pass the prescribed tests of the internal breaker. The test regulations generally require that after switching off a certain test voltage between the terminals withstand without rollover. Eine technische Lösung zur Erzeugung einer genügend großen Isolierstreckenach dem Abschalten ist z.B. im DD-WP 223288 angegeben.Es wird ein Auslösemechanismus verwendet, der ein verspanntes Federelement und ein messerartiges Trennstück aufweist. Der Mechanismus wird über einen Auslöser betätigt, der durch die Wölbung der Gehäusewand ausgelöst wird. Diese technische Lösung erfordert einen hohen Herstellungsaufwand und ist nur bei großen Kondensatoreinheiten anwendbar. In der DE-OS 2926558 ist eine technische Lösung für Kondensatoren kleiner Bauform angegeben. Die Verbindung zu den äußeren Anschlüssen erfolgt über Federbleche, die in Druckkontakt mit den inneren Anschlußdrähten stehen. Diese Lösung ist für Kondensatoren hoher Ströme nicht anwendbar, dazu große Übergangswiderständean der Kontaktstelle auftreten. Bei Impulsentladungen der Kondensatoren können an den Übergangsstellen Lichtbögen auftreten. Eine im DE-GM 8114739 angegebene Lösung ist dagegen für höhere Ströme und Impulsentladungen geeignet. Die Isolierung der Trennstrecke wird dadurch erreicht, daß ein spezielles tellerförmiges Federelement eingesetzt wird, welches beim Zusammenbau des Kondensators eine Vorspannung erhält.A technical solution for creating a sufficiently large isolation gap after shutdown is e.g. DD-WP 223288. It is used a trigger mechanism, which has a braced spring element and a knife-like separator. The mechanism is actuated by a trigger, which is triggered by the curvature of the housing wall. This technical solution requires a high production cost and is only applicable to large capacitor units. In DE-OS 2926558 a technical solution for capacitors of small design is given. The connection to the outer terminals via spring plates, which are in pressure contact with the inner leads. This solution is not applicable to high-current capacitors, with large contact resistances occurring at the contact point. In pulse discharges of the capacitors arcs may occur at the transition points. A specified in DE-GM 8114739 solution, however, is suitable for higher currents and pulse discharges. The isolation of the separation distance is achieved in that a special plate-shaped spring element is used, which receives a bias voltage during assembly of the capacitor. Der Nachteil dieser technischen Lösung besteht jedoch darin, daß die Erzeugung der Vorspannung beim Montageprozeß technisch kompliziert ist. Die mechanisch empfindliche Sollbruchstelle wird bei der Montage stark beansprucht. Die Verhältnisse sind großtechnisch nur schwer reproduzierbar.The disadvantage of this technical solution, however, is that the generation of the bias in the assembly process is technically complicated. The mechanically sensitive predetermined breaking point is heavily stressed during assembly. The conditions are industrially difficult to reproduce.
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