DE1056249B - Device for the rapid interruption of short-circuit currents - Google Patents

Device for the rapid interruption of short-circuit currents

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DE1056249B
DE1056249B DEE6178A DEE0006178A DE1056249B DE 1056249 B DE1056249 B DE 1056249B DE E6178 A DEE6178 A DE E6178A DE E0006178 A DEE0006178 A DE E0006178A DE 1056249 B DE1056249 B DE 1056249B
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Dr Phil Robert Schwetzke
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Calor Emag AG
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Calor Emag AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/10—Adaptation for built-in fuses
    • H01H9/106—Adaptation for built-in fuses fuse and switch being connected in parallel

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

Zur schnellen Unterbrechung von Kurzschlußströmen sind Schnellschalter bekannt geworden, bei denen im Kurzschlußfall mit Hilfe eines schnell reagierenden Steuerorgans eine Unterbrechungsstelle im Hauptstrompfad geöffnet, der Strom dadurch auf einen parallel geschalteten Strombegrenzungswiderstand übergeleitet und schließlich unterbrochen wird. Diese Schalter wirken aber keinesfalls so, daß ein vorübergehendes Ansteigen des Kurzschlußstromes auf beträchtlich hohe Werte vermieden werden kann. Dies liegt daran, daß die Unterbrechung des Hauptstrompfades nicht mit' der hierzu erforderlichen Schnelligkeit vor sich geht und daß die Kommutierungsverhältnisse für den auf den Widerstand überzuleitenden Strom nicht günstig genug sind.For the rapid interruption of short-circuit currents, high-speed switches have become known at which in the event of a short circuit with the help of a quickly reacting control element an interruption point in the Main current path opened, the current thereby on a parallel connected current limiting resistor transferred and finally interrupted. However, these switches do not work in such a way that a temporary increase in the short-circuit current to considerably high values can be avoided. This is due to the fact that the interruption of the main current path does not with 'the necessary for this Speed is going on and that the commutation ratios for the on the resistance The current to be transferred is not cheap enough.

Schneller wird der 'Hauptstrompfad bei jenen bekannten Strombegrenzern mit Parallelwiderstand geöffnet, bei denen mit Hilfe eines schnell reagierenden Steuerorgans im Hauptstrompfad eine spannungsgesteuerte Vielfachunterbrechung mittels kleiner elektromagnetisch betätigter Schaltelemente erfolgt. Sie haben jedoch einen recht komplizierten Aufbau und benötigen wie die vorerwähnten - Schnellschalter eine besondere Unterbrechungsstelle zur Abschaltung des durch den Widerstand fließenden Reststromes. Auch ist die Kommutierung hoher Ströme auf den Widerstand schwierig.The main current path is opened faster with those known current limiters with parallel resistance, where with the help of a fast-reacting control element in the main current path, a voltage-controlled one Multiple interruption takes place by means of small electromagnetically actuated switching elements. However, they have a rather complicated structure and, like the ones mentioned above, require quick-action switches a special interruption point to switch off the residual current flowing through the resistor. Commutation of high currents on the resistor is also difficult.

Es ist auch bekannt, Überströme durch Schmelzdrähte zu begrenzen und abzuschalten, die zu einer aus Schaltstift und Tulpe bestehenden Schaltstelle des Hauptstrompfades parallel liegen. Der Schaltstift wird dabei mittels eines Kolbens durch explosive Treibstoffe angetrieben. Die Zündung des Explosivstoffes erfolgt durch die Wärme des vom Überstrom erhitzten Leiters im Hauptstrompfad. Anordnungen für hohe Nennströme erfordern jedoch einen entsprechend dicken Leiter im Hauptstrompfad. Dieser wird auch durch Kurzschlußströme nicht momentan in einer für die schnelle Zündung eines Explosivstoffes ausreichenden Weise erhitzt. Die Zündung erfolgt daher erst mit erheblicher Zeitverzögerung.It is also known to limit and switch off overcurrents through fuse wires, which lead to a The switching point of the main current path consisting of switching pin and tulip are parallel. The switch pin is driven by explosive propellants by means of a piston. The ignition of the explosive takes place through the heat of the overcurrent heated conductor in the main current path. Arrangements for high rated currents, however, require a correspondingly thick conductor in the main current path. This is not momentarily in one for the rapid ignition of an explosive, even by short-circuit currents heated sufficiently. The ignition therefore takes place only with a considerable time delay.

Zur Abschaltung von Überströmen sind auch Sicherungen bekannt geworden, deren Schmelzleiter unabhängig vom Betriebsstrom durch eine in oder an ihm angeordnete explosivartig entzündbare Masse zerstört wird. Dabei kann ein weiterer normaler Schmelzleiter parallel geschaltet sein. Die Zündmasse verbrennt hierbei den Schmelzleiter an einer bestimmten Stelle oder über eine gewisse Länge. Für Leiter, die hohe Betriebsströme führen und deshalb entsprechend dick sein müssen, ist diese Art der Zerstörung aber nicht geeignet, um besonders schnelle Unterbrechungen zu erzielen.For switching off overcurrents, fuses have also become known whose fusible conductors are independent destroyed by the operating current by an explosively flammable mass arranged in or on it will. Another normal fusible link can be connected in parallel. The ignition mass burns here the fusible link at a certain point or over a certain length. For leaders who are high Carrying operating currents and therefore must be correspondingly thick, this type of destruction is not suitable to achieve particularly quick interruptions.

Dem Bekannten gegenüber betrifft die ErfindungThe invention relates to the known

Einrichtung zur Schnellunterbrechung
von Kurzs chlußströmenQuick break facility
of short-circuit currents

Anmelder:Applicant:

Calor-Emag
Elektrizitäts-Aktiengesellschaft,
Ratingen bei Düsseldorf, Bahnstr. 39-45Calor Emag
Electricity corporation,
Ratingen near Düsseldorf, Bahnstr. 39-45

Dr. phil. Robert Schwetzke Ϊ, Braunschweig, ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Robert Schwetzke Ϊ, Braunschweig, has been named as the inventor

eine Einrichtung zur Schnellunterbrechung von Kurzschlußströmen, die auch bei hohen und höchsten Betriebsströmen im Kurzschluß falle außerordentlich schnell und sicher wirkt und die zudem im Aufbau einfach ist. Erfindungsgemäß wird bei einer Einrichtung zur schnellen Unterbrechung von Kurzschlußströmen mit einer Unterbrechungsstelle im Hauptstrompfad, die mit Hilfe eines schnell reagierenden Steuerorgans im Kurzschlußfalle öffnet, und mit einem ihr parallel geschalteten Strombegrenzungswiderstand die Unterbrechungsstelle im Hauptstrompfad durch Aufsprengen des Stromleiters gebildet, und als Strombegrenzungswiderstand dient ein Schmelzleiter, der die endgültige Abschaltung vornimmt. a device for the rapid interruption of short-circuit currents, even at high and highest Operating currents in the short-circuit fall extremely quickly and safely and also works in the structure is easy. According to the invention, in a device for the rapid interruption of short-circuit currents with an interruption point in the main current path, with the help of a fast-reacting Control element opens in the event of a short circuit, and with a current limiting resistor connected in parallel to it the interruption point in the main current path is formed by bursting the conductor, and a fuse element serves as the current limiting resistor, which carries out the final shutdown.

Das Aufsprengen des Leiters ist nicht identisch mit der bekannten Zerstörung eines Sicherungsleiters durch eine explosive Zündmasse. Die Zerstörung kommt hier nicht dadurch zustande, daß der Leiter durch die Wärme des Explosivstoffes geschmolzen 4P bzw. verdampft wird, sondern dadurch, daß der Leiter mechanisch zerbrochen wird, wenn die Sprengladung detoniert. Ein solcher Sprengvorgang wäre bei den bekannten Sicherungen nicht durchführbar, weil die Sicherungsrohre, die man aus verhältnismäßig leicht zerstörbarem, insbesondere keramischem Material fertigt, sonst ebenfalls zerstört würden.The bursting open of the conductor is not identical to the known destruction of a fuse conductor by an explosive ignition compound. The destruction does not come into existence here characterized in that the conductor or is vaporized by the heat of the melted explosive 4P, but characterized in that the conductor is mechanically broken when the explosive charge detonates. Such a blasting process would not be feasible with the known fuses because the fuse tubes, which are manufactured from relatively easily destructible, in particular ceramic material, would otherwise also be destroyed.

Die: detonierende Sprengladung, die mit Hilfe des schnell reagierenden Steuerorgans im Kurzschlußfalle gezündet wird, zerstört einen für hohe Betriebsströme bemessenen Leiter augenblicklich. Der an der Unterbrechungsstelle auftretende hohe Explosionsdruck begünstigt die Unterbrechung im Hauptstrompfad und die Kommutierung des Stromes auf den strombegrenzenden Schmelzleiter außerordentlich. InThe: detonating explosive charge, which with the help of the quickly reacting control organ in the event of a short circuit is ignited, destroys a conductor rated for high operating currents instantly. The one at the The high explosion pressure occurring at the point of interruption favors the interruption in the main current path and the commutation of the current on the current-limiting fuse element is extraordinary. In

«09 5087343«09 5087343

Claims (12)

kürzesten Zeiten werden höchste Schaltleistungen sicher bewältigt. Ein Ansteigen des Kurzschlußstromes auf höhere Werte läßt sich mit Sicherheit vermeiden. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Der Sprengleiter 1 und der ihm parallel geschaltete Schmelzleiter 2 sind zwischen gemeinsamen Haltern 7 angeordnet. Der Sprengleiter 1 ist an der Stelle 3 hohl ausgebildet und nimmt hier die nichtgezeichnete Sprengladung auf. Um den Sprengleiter 1 ist eine gasdurchlässige, elektrisch nicht leitende Abschirmung, etwa in Form eines Gitters 4, angeordnet. Man kann mehrere Sprengleiter 1 vorsehen. Im. Zuge des Sprengleiters 1 können auch mehrere Sprengstellen angeordnet sein. Der Schmelzleiter 2 drückt infolge seines Temperaturkoeffizienten den nach Unterbrechung des Sprengleiters 1 auf ihn übergeleiteten und durch ihn begrenzten Strom durch Anwachsen des Widerstandswertes weiter herab. Er ist in einer mit einem Pulver 6 hoher Löschwirkung gefüllten Hülse 5 untergebracht. Es kann vorteilhaft sein, statt nur eines Schmelzleiters mehrere Schmelzleiter vorzusehen. Zur Zündung der Sprengladung können mechanische und elektrische Mittel, z. B. ein GHihbriickenzünder, verwendet werden. Die Zündung ist mit einem schnell arbeitenden den Stromkreis überwachenden zusätzlichen Steuerorgan zu bewirken, welches hier nicht dargestellt ist. Dieses Steuerorgan kann im Ansprechfalle einen Hilfsstromkreis mit dem darin angeordneten Zünder schließen, der dann die Sprengladung zur Explosion bringt. Als Steuerorgan eignet sich z. B. ein solches, bei welchem die dynamischen Kräfte des Kurzschlußstromes zur Auslösung benutzt werden. Es kann in diesem Falle zwei parallele, vom Kurzschlußstrom durchflossene Leiter aufweisen, die beim Anstieg des Kurzschlußstromes infolge ihrer Durchbiegung unter dem Einfluß der dynamischen Stromkräfte den den Zünder enthaltenden Hilfsstromkreis schließen. Die Wirkungsweise der Anordnung ist so, daß nach Detonation der Sprengladung der Sprengleiter 1 unterbrochen wird und der entstehende Lichtbogen infolge des parallel geschalteten Schmelzleiters 2 sehr rasch erlischt. Der Schmelzleiter 2 begrenzt den Strom sehr rasch, drückt ihn durch das Anwachsen des Widerstandswertes noch weiter herab und unterbricht schließlich den begrenzten Strom. Die Erfindung kann z. B. bei mechanischen Gleichrichtern, wie Rollstromrichtern, zum Schutze der Kontakte gegen Beschädigungen durch Kurzschlußströme mit Erfolg verwendet werden. Patentansprüche:The shortest times, the highest switching capacities are safely managed. An increase in the short-circuit current to higher values can be avoided with certainty. The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention. The explosive slider 1 and the fusible conductor 2 connected in parallel to it are arranged between common holders 7. The explosive slider 1 is hollow at the point 3 and receives the explosive charge, not shown. A gas-permeable, electrically non-conductive shield, for example in the form of a grid 4, is arranged around the explosive slider 1. Several demolition sliders 1 can be provided. In the course of the blasting slide 1, several blasting points can also be arranged. As a result of its temperature coefficient, the fusible conductor 2 presses down the current which was transferred to it and limited by it after the explosive slider 1 was interrupted, by increasing the resistance value. It is accommodated in a sleeve 5 filled with a powder 6 with a high extinguishing effect. It can be advantageous to provide several fusible conductors instead of just one fusible conductor. To ignite the explosive charge, mechanical and electrical means, e.g. B. a G bridge igniter can be used. The ignition is to be brought about with a rapidly operating additional control element which monitors the circuit and which is not shown here. In the event of a response, this control element can close an auxiliary circuit with the detonator arranged in it, which then causes the explosive charge to explode. As a control member, for. B. one in which the dynamic forces of the short-circuit current are used for tripping. In this case it can have two parallel conductors through which the short-circuit current flows, which when the short-circuit current rises due to their deflection under the influence of the dynamic current forces close the auxiliary circuit containing the igniter. The mode of operation of the arrangement is such that after the explosive charge detonates, the explosive slider 1 is interrupted and the resulting arc extinguishes very quickly as a result of the fusible conductor 2 connected in parallel. The fusible conductor 2 limits the current very quickly, pushes it down even further due to the increase in the resistance value and finally interrupts the limited current. The invention can e.g. B. in mechanical rectifiers, such as rolling current converters, to protect the contacts against damage by short-circuit currents can be used with success. Patent claims: 1. Einrichtung zur Schnellunterbrechung von Kurzschlußströmen mit einer Unterbrechungsstelle im Hauptstrompfad, die mit Hilfe eines 1. Device for the rapid interruption of short-circuit currents with an interruption point in the main current path, which with the help of a schnell reagierenden Steuerorgans im Kurzschlußfall öffnet, und mit einem ihr parallel geschalteten Strombegrenzungswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsstelle im Hauptstrompfad durch Aufsprengen des Stromleiters gebildet wird und als Strombegrenzungswiderstand ein Schmelzleiter dient, der die endgültige Abschaltung vornimmt.quickly reacting control element opens in the event of a short circuit, and with one connected in parallel Current limiting resistor, characterized in that the interruption point in the main current path is formed by bursting the conductor and as a current limiting resistor a fuse element is used, which carries out the final shutdown. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengleiter hohl ausgebildet ist und in seinem Inneren die Sprengladung enthält.2. Device according to claim 1, characterized in that the explosive slider is hollow and contains the explosive charge inside. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der . Sprengleiter mit einer Abschirmung, etwa in Form eines Gitters, umgeben ist.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the. Explosive skid with a Shield, for example in the form of a grid, is surrounded. ' 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sprengleiter verwendet sind.4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that several explosive sliders are used are. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Sprengleiters mehrere Sprengstellen angeordnet sind.5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that in the course of the explosive slide several blasting sites are arranged. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge. kennzeichnet, daß der Schmelzleiter in einer mit Pulver hoher Löschwirkung gefüllten Hülse untergebracht ist.6. Device according to claim 1, characterized ge. indicates that the fusible link is in a with Powder high extinguishing effect filled sleeve is housed. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch 'gekennzeichnet, daß mehrere Schmelzleiter verwendet sind.7. Device according to claim 1 and 6, characterized in that several fusible conductors are used are. 8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Spreng- und Schmelzleiter ' zwischen gemeinsamen Haltern angeordnet sind.8. Device according to claim 1 to 7, characterized in that explosive and fusible conductors 'Are arranged between common holders. 9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schnell arbeitende, den Stromkreis überwachende Steuerorgan im Ansprechfalle einen Hilfsstromkreis mit einem darin angeordneten Zünder schließt, der die Sprengladung zur Explosion bringt.9. Device according to claim 1 to 8, characterized in that the fast working, the Circuit monitoring control organ in the case of an auxiliary circuit with one in it arranged detonator closes, which causes the explosive charge to explode. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Glühbrückenzünders. 10. Device according to claim 9, characterized by the use of a glow bridge igniter. 11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Steuerorgan, bei welchem die dynamischen Kräfte des Kurzschluß stromes zur Auslösung benutzt sind.11. Device according to claim 9, characterized by a control member, in which the dynamic Forces of the short-circuit current are used for tripping. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan zwei parallele, vom Kurzschlußstrom durchflossene Leiter aufweist, die infolge ihrer Durchbiegung unter dem Einfluß dynamischer Stromkräfte einen Hilfsstromkreis schließen.12. Device according to claim 11, characterized in that the control member has two parallel, has the short-circuit current traversed conductors due to their deflection under the Influence of dynamic current forces close an auxiliary circuit. In Betracht-gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 741 433, 726 442, 710, 724 598, 718 086, 708 327, 702 736, 683 967,. 384, 630 851, 596 202, 568 887, 206 993;
schweizerische Patentschrift Nr. 282 851;
USA.-Patentschriften Nr. 2 559 024, 2 281 266.Considered publications:
German Patent Nos. 741 433, 726 442, 710, 724 598, 718 086, 708 327, 702 736, 683 967 ,. 384, 630 851, 596 202, 568 887, 206 993;
Swiss Patent No. 282 851;
U.S. Patent Nos. 2,559,024, 2,281,266. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings ® 90» 508/343 4.59'® 90 »508/343 4.59 '
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