DE1488992B2

DE1488992B2 - OVER TEMPERATURE SEARCH FOR AN ELECTRIC WINDING

Info

Publication number: DE1488992B2
Application number: DE19661488992
Authority: DE
Inventors: Helmut DipL-Ing. 7310Plochingen Maylandt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1966-04-25
Filing date: 1966-04-25
Publication date: 1972-03-23
Also published as: DE1488992A1

Description

Aus der USA.-Patentschrift 3 201 646 ist zwar eineFrom US Pat. No. 3,201,646, there is one

Sicherung für Leuchtstofflampen mit einem Schmelz-Fuse for fluorescent lamps with a fuse

60 draht aus einer Wismut-Blei- oder Wismut-Blei-Zinn-Legierung bekannt. Durch die Bemessung und An-60 known wire from a bismuth-lead or bismuth-lead-tin alloy. Through the dimensioning and

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertempe- Ordnung dieser Sicherung sind die erfindungsgemäßen ratursicherung für eine elektrische Wicklung mit einem Bedingungen aber nicht erfüllt.The invention relates to an over-temperature order of this fuse are the ones according to the invention fuse for an electrical winding with a condition but not met.

Eisenkern solcher räumlicher Ausdehnung, daß ein _ Die neuen Sicherungen sprechen bei kurzzeitiger Windungs- oder Masseschluß, unabhängig von seinem 65 Überlastung einer unbeschädigten Drosselspule durch Entstehungsort die gleiche Temperaturverteilung her- Überspannung oder Übertemperatur nicht an. Entvorruft und bei der die heißeste Stelle unveränderlich steht in einer Drosselspule jedoch ein Masse- oder und bekannt ist, bestehend aus einem in gutem Wärme- Windungsschluß, so verhindert die Sicherung den ein-Iron core of such spatial extent that a _ The new fuses speak for short-term Winding or short to ground, regardless of its overloading of an undamaged choke coil Place of origin the same temperature distribution - overvoltage or overtemperature does not occur. Unclaimed and where the hottest point is invariably in a choke coil, however, a ground or and is known, consisting of a good thermal interturn short-circuit, the fuse prevents the on

setzenden Temperaturanstieg, indem, sie den Strom spätestens bei 250⁰C unterbricht, d. h. noch ehe eine für die Umgebung kritische Temperatur erreicht ist. Da die Drosselspule durch den Masse- oder Windungsschluß bereits unbrauchbar geworden war, kommt ihre Weiterverwendung etwa mit erneuerter Sicherung nicht in Frage.setting temperature increase by interrupting the current at the latest at 250 ⁰ C, ie before a critical temperature for the environment is reached. Since the choke coil had already become unusable as a result of the earth or interturn fault, its further use, for example with a renewed fuse, is out of the question.

Für den günstigsten Abschaltzeitpunkt ist die Auswahl des niedrigschmelzenden Metalls für die Sicherung und der Ort ihrer Unterbringung in der Drossel maßgebend.The best time to switch off is to select the low-melting metal for the fuse and the place of their accommodation in the throttle is decisive.

Befindet sich die Sicherung z. B. in der Nähe der heißesten Stelle der Wicklung, so kann die Schmelztemperatur der Sicherung zwischen 200 und 250⁰C liegen. Sitzt die Sicherung dagegen außerhalb der Wicklung, so kommen Schmelztemperaturen von 100⁰C und darunter in Betracht. Zwischen diesen Grenzwerten gibt es zahlreiche Zwischenstufen mit Schmelztemperaturen zwischen 70 und 250°C. Einige Metalle oder Metallegierungen mit Schmelztemperaturen von 70 bis 250°C enthält die folgende Tabelle.Is the fuse z. B. near the heißesten selectable winding, then the melting temperature of the fuse are between 200 and 250 ⁰ C. If, on the other hand, the fuse is located outside the winding, then melting temperatures of 100 ^° C. and below come into consideration. There are numerous intermediate stages between these limit values with melting temperatures between 70 and 250 ° C. The following table contains some metals or metal alloys with melting temperatures of 70 to 250 ° C.

Metall oderMetal or Anteilproportion of Schmelz-Enamel Legierungalloy Gewicht in %Weight in% etwa ⁰Cabout ⁰ C Pb/Sb/—Pb / Sb / - 87/13/—87/13 / - 246246 Sn/Pb/SbSn / Pb / Sb 83/15/283/15/2 245245 Sn/-/-Sn / - / - 100/-/-100 / - / - 232232 Sn/Zn/—Sn / Zn / - 91/9/—91/9 / - 200200 Sn/Pb/—Sn / Pb / - 64/36/—64/36 / - 180180 Sn/Cd/—Sn / Cd / - 70/30/—70/30 / - 176176 Bi/Cd/—Bi / Cd / - 60/40/—60/40 / - 146146 Sn/Pb/CdSn / Pb / Cd 50/32/1850/32/18 145145 Bi/Sn/—Bi / Sn / - 58/42/—58/42 / - 137137 Bi/Pb/—Bi / Pb / - 42/58/—42/58 / - 120120 Bi/Pb/SnBi / Pb / Sn 52/32/16.52/32/16. 9696 Bi/Pb/CdBi / Pb / Cd 52/40/852/40/8 9292 Bi/Pb/Sn/CdBi / Pb / Sn / Cd 50/27/13/1050/27/13/10 7070

Weitere nicht angeführte Zwischenwerte können durch geänderte Legierungsverhältnisse oder weitere Metallegierungen erreicht werden. Zufälligkeiten in der Temperaturverteilung innerhalb der Drosselspule je nach Lage der Fehlerstelle in der Wicklung und Streuungen des Abschaltzeitpunkts werden schon dadurch weitgehend vermieden, daß die Sicherung so ausgeführt und angebracht ist, daß sie in einem guten Wärmekontakt zu ihrer Umgebung steht und dadurch der Temperatursprung von der heißesten Stelle der Spulenwicklung bis zur Sicherung möglichst gering ist.Other intermediate values that are not listed may be due to changed alloy ratios or other Metal alloys can be achieved. Randomities in the temperature distribution within the reactor depending on according to the location of the fault in the winding and variations in the switch-off time largely avoided that the fuse is designed and installed so that it is in a good There is thermal contact with its surroundings and thus the temperature jump from the hottest point of the Coil winding is as small as possible up to the fuse.

Eine sichere Abschaltung wird ferner dadurch begünstigt, daß nach dem Schmelzen des Sicherungselements der ursprünglich zusammenhängende Verband des flüssigen Metalls durch die Einwirkung mechanischer und/oder elektromagnetischer Kräfte rasch zerstört und dadurch ein möglichst großer Abschaltweg erzeugt wird.Safe shutdown is also promoted by that after the fuse element has melted, the originally coherent association of the liquid metal due to the action of mechanical and / or electromagnetic forces destroyed, thereby creating the largest possible shutdown path.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands dargestellt, und zwar inIn the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, specifically in

F i g. 1 bis 6 verschiedene Sicherungselemente für sich und inF i g. 1 to 6 different locking elements for yourself and in

F i g. 7 bis 10 Einbaumöglichkeiten für diese Sicherungselemente.F i g. 7 to 10 installation options for this Security elements.

Die F i g. 1 und 3 zeigen im Längsschnitt und die F i g. 2 und 4 in perspektivischer Ansicht Sicherungselemente, die aus einige Millimeter breiten, beispielsweise 20 bis 50 mm langen und 0,05 bis 0,2 mm dicken, gewalzten Streifen eines niedrigschmelzenden Metalls bestehen.The F i g. 1 and 3 show in longitudinal section and FIG. 2 and 4 in a perspective view of securing elements that are a few millimeters wide, for example 20 to 50 mm long and 0.05 to 0.2 mm thick, rolled strips of a low-melting metal exist.

Nach F i g. 1 und 2 ist ein Sicherungsstreifen 1 unter Zwischenlage von Anschlußdrahtenden 3 gefaltet, und nach F i g. 3 und 4 sind die Anschlußdrahtenden 3 mit angepreßten Fahnen 5 um einen Sicherungsstreifen 1 herumgelegt und auf ihm festgeklemmt. According to FIG. 1 and 2 a security strip 1 is folded with the interposition of connecting wire ends 3, and according to FIG. 3 and 4, the connecting wire ends 3 with the lugs 5 pressed against them are placed around a securing strip 1 and clamped onto it.

Eine zuverlässige Kontaktierung zwischen den Sicherungselementen und den Anschlußdrähten erfolgt ίο dabei nach dem Einlegen der Sicherungselemente in den Spulenkörper durch den Wickelzug der über den Sicherungselementen aufgewickelten Wicklungen. F i g. 5 zeigt dagegen eine Sicherung mit ausreichender Kontaktierung ohne Wickelzug. In diesem Fall sind auf ein Drahtstück 1 die Enden 3 von Anschlußdrähten aufgewickelt. Über das Sicherungselement mit den Anschlußdrahtenden ist dann ein Isolierrohr 4 aus einem temperaturbeständigen Material, z. B. aus Polykarbonat, geschoben.Reliable contact is made between the fuse elements and the connecting wires ίο after inserting the fuse elements in the coil body through the winding pull of the over windings wound around the fuse elements. F i g. 5, however, shows a fuse with sufficient Contacting without winding. In this case, the ends 3 of connecting wires are on a piece of wire 1 wound up. An insulating tube 4 is then over the fuse element with the connecting wire ends made of a temperature-resistant material, e.g. B. made of polycarbonate, pushed.

so Das Sicherungselement 1 nach F i g. 6 besteht aus einem dünnen Röhrchen 1 aus niedrigschmelzendem Metall, das mit einem beim Schmelzen des Metalls sich ausdehnenden oder gasabgebenden Stoff 2 gefüllt ist. Anschlußdrähte 3 sind in diesem Fall in das Innere des Röhrchens eingesteckt und darin festgeklemmt.so the fuse element 1 according to FIG. 6 consists of a thin tube 1 made of low melting point Metal that is filled with a substance 2 that expands or releases gas when the metal is melted is. In this case, connecting wires 3 are inserted into the interior of the tube and clamped therein.

Der Stoff 2 im Röhrchen 1 kann z. B. aus Kolophonium oder Harnstoff bestehen. Der Hohlraum im Innern des Röhrchens kann auch in mehrere voneinander getrennte Kanäle unterteilt sein, die mit KoIophoniumoder Harnstoff ausgefüllt sind.The substance 2 in the tube 1 can, for. B. consist of rosin or urea. The cavity in the The inside of the tube can also be divided into several separate channels, which are marked with KoIophonium or Urea are filled in.

Verschiedene Einbaumöglichkeiten für Übertemperatursicherungen nach F i g. 1 bis 6 innerhalb und außerhalb des Wickelraums einer Spule sind in F i g. 7 bis 10 veranschaulicht.Various installation options for excess temperature fuses according to FIG. 1 to 6 inside and outside the winding space of a coil are shown in FIG. 7th to 10 illustrated.

Der nachträglich in die Spule einzusetzende Eisenkern ist dabei nicht gezeichnet. Die vorgesehenen Sicherungselemente sind durch einen dicken Strich angedeutet. Sie können längs oder quer zur Spulenachse eingelegt sein.The iron core to be subsequently inserted into the coil is not shown here. The intended Securing elements are indicated by a thick line. They can be longitudinal or transverse to the coil axis be inserted.

Gemäß F i g. 7 ist ein Sicherungselement 1 mit Anschlußdrähten 2 vor dem Aufwickeln einer Spule 11 auf eine Kernfläche 6 eines Spulenkörpers 7 unmittelbar aufgelegt und durch eine Kunststoffbandage 8 fixiert. Im Bedarfsfall kann zur Erzielung einer gleichmäßig verteilten Wicklung zwischen die Sicherung 1 und die Kunststoff bandage 8 eine Isolierstoffplatte 9 eingelegt werden.According to FIG. 7 is a fuse element 1 with connecting wires 2 before a coil 11 is wound up placed directly on a core surface 6 of a bobbin 7 and through a plastic bandage 8 fixed. If necessary, to achieve an evenly distributed winding between the fuse 1 and the plastic bandage 8 a sheet of insulating material 9 is inserted.

Die Anschlußdrähte 2 werden an einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Spulenkörpers durch Öffnungen 10 zur späteren Verschaltung herausgeführt. Nach der Montage der Sicherung wird die Spule 11 gewickelt. Da sich in diesem Fall die Sicherung in unmittelbarer Nähe der heißesten Stelle der Drosselspule befindet, ist der Temperatursprung von einer etwaigen Fehlerstelle in der Wicklung bis zur Sicherung gering. Für das Sicherungselement wird daher in diesem Fall Sn mit einer Schmelztemperatur von 232° G verwendet. The connecting wires 2 are passed through on opposite end faces of the bobbin Openings 10 led out for later interconnection. After installing the fuse, the coil will be 11 wrapped. Because in this case the fuse is in the immediate vicinity of the hottest point of the reactor is located, the temperature jump from a possible fault in the winding to the fuse is small. In this case, therefore, Sn with a melting temperature of 232 ° G is used for the fuse element.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 ist die Sicherung 1 nach dem Aufwickeln der Spule 11 in der Spulenmitte auf eine Isolierstoffolie 12 aufgelegt und mit einer Bandage 13 darauf befestigt. Als Sicherung dient dabei ein Metalldraht nach F i g. 5 aus einer Sn-Cd-Legierung mit einer Schmelztemperatur von etwal76°C.In the embodiment according to FIG. 8 is the Fuse 1 is placed on an insulating film 12 after winding the coil 11 in the center of the coil and attached to it with a bandage 13. A metal wire according to FIG. 1 serves as a fuse. 5 from one Sn-Cd alloy with a melting temperature of about 76 ° C.

Auf der linken Seite eines Spulenkörpers nach F i g. 9 liegt eine Sicherung 1 parallel zu einer Spulenkörperstirnfläche 14, so daß die Sicherungsteile 1 a On the left side of a bobbin according to FIG. 9 is a fuse 1 parallel to a bobbin face 14, so that the fuse parts 1 a

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und Ib auf zwei senkrecht aufeinander stehenden Wärmeübergang zur Sicherung wird auch noch ermög-Spulenkörperfiächen 15 und 16 aufliegen. Liegt die licht, wenn die Sicherung an einer Stirnfläche des Spulenachse waagerecht, z. B. in y- oder z-Richtung, Spulenkörpers befestigt ist. Wegen des größeren Temso zieht sich infolge der Oberflächenspannung das peratursprungs ist als Sicherungsmetall in diesem 'Sicherungsmetall nach Erreichen der Schmelztempe- 5 Fall beispielsweise eine Bi-Cd-Legierung oder eine ratur im Teil la zusammen und unterbricht schon da- Sn-Pb-Cd-Legierung mit einem Schmelzpunkt von durch den Drosselspulenstrom. Ein wesentlich größerer etwa 145 ° C in Plättchen- oder Drahtform zu verwenden. Abschaltweg entsteht in dem in x-Richtung verlaufen- Für den Fall, daß eine Drosselspule nachträglich den Sicherungsteil Ib, an dem das flüssige Metall mit einer Sicherung zu versehen ist, kann nach F i g. 10 unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten weg- io eine dreiteilige Lüsterklemme 26 an einem Gehäusetropft. Ist die Drosselspule um 90° im oder gegen den boden 27 angebracht werden, die wegen der besseren Uhrzeigersinn um die Spulenachse verdreht montiert, Wärmeübertragung aus keramischem Material besteht, so sind die Verhältnisse an den beiden Teilstücken Die Drosselspule selbst ist dabei an die Klemmen 28 umgekehrt. Verläuft die Spulenachse in x-Richtung, und 29 und ein Vorschaltgerät an die Klemmen 28 tropft das Metall an beiden Teilstücken weg. Dies ist 15 und 30 angeschlossen. Die Klemmen 29 und 30 auf auch der Fall, wenn Spulenachse und Spulenkörper- der der Drossel zugewandten Seite sind durch eine kanten eine beliebige Lage zur x-, y-, z-Richtung ein- Drahtbrücke 31 aus niedrigschmelzendem Metall übernehmen, weil an irgendeiner Stelle des Sicherungs- brückt. Da die Drossel in der Regel spielfrei in einem elements eine Schwerkraftkomponente in x-Richtung Blechgehäuse mit guter Wärmeleitung sitzt, wird sich auftritt. Die Wirkung kann noch gesteigert werden, 20 bei einer fehlerhaften Drosselwicklung sehr bald auch wenn, wie auf der rechten Seite von F i g. 9 an einem in der Lüsterklemme eine Übertemperatur gegenüber Stück eines anderen Spulenkörpers gezeigt ist, die Normalbetrieb einstellen. Als Sicherungsmaterial Sicherung zweimal um je 90° zu der vorhergegangenen kommt in diesem Fall eine Legierung mit einem Richtung umgebogen oder umgelegt ist. Schmelzpunkt zwischen etwa 70 bis 120⁰C in Betracht. Aus Gründen des Fertigungsablaufs oder der Raum- 25 Gemäß Tabelle 1 können beispielsweise Pb-Bi- bzw. ersparnis kann es zweckmäßig sein, eine Sicherung Pb-Bi-Sn- oder Pb-Bi-Cd-Legierungen verwendet außerhalb des Wickelraums unterzubringen. Ein guter werden.and Ib on two mutually perpendicular heat transfer to secure it will also allow bobbin surfaces 15 and 16 to rest. Is the light when the fuse on an end face of the coil axis horizontally, z. B. in the y- or z-direction, bobbin is attached. Because of the larger temperature, the temperature jump is contracted as a securing metal in this' securing metal after the melting temperature has been reached, for example a Bi-Cd alloy or a temperature in part la , and already interrupts this. Alloy with a melting point of through the inductor current. A much larger one, around 145 ° C, can be used in the form of a plate or wire. The disconnection path arises in the x-direction. In the event that a choke coil subsequently secures the securing part Ib, on which the liquid metal is to be provided with a fuse, according to FIG. 10 under the influence of gravity downwards io a three-part luster terminal 26 drips on a housing. If the choke coil is to be attached by 90 ° in or against the bottom 27, which is mounted rotated around the coil axis because of the better clockwise direction, heat transfer consists of ceramic material, the proportions on the two sections are the same.The choke coil itself is reversed to the terminals 28 . If the coil axis runs in the x-direction, and 29 and a ballast to the terminals 28, the metal drips away on both sections. This is connected to 15 and 30. The terminals 29 and 30 are also the case when the coil axis and the coil body - the side facing the choke - have an edge in any position to the x, y, z directions of the fuse link. Since the throttle is usually seated in an element with no backlash, a gravity component in the x-direction sheet metal housing with good heat conduction will occur. The effect can be increased still further, 20 in the event of a defective inductor winding very soon even if, as on the right-hand side of FIG. 9 shows an excess temperature in the luster terminal compared to the piece of another bobbin, which set normal operation. In this case, an alloy with one direction is bent or folded over as a backup material, securing twice by 90 ° to the previous one. Melting point between about 70 to 120 ⁰ C into consideration. For reasons of the production process or space savings, for example, Pb-Bi-Sn or Pb-Bi-Cd alloys can be used outside of the winding room. Be a good one.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2 contact with the winding to be protected claims: Fuse element made of a metal or an alloy of metals with a melting point of up to

1. Overtemperature protection for an electrical 250 ° C.

Winding with an iron core of such spatial 5 Such over-temperature fuses are z. B. for Extension that a turn or ground installation in the choke coils of fluorescent lamps Finally, to be recommended regardless of its place of origin.

causes the same temperature distribution and the windings to be protected are off

in which the hottest point is invariably and for economic reasons generally designed and known, consisting of a good heat io that in continuous operation under the influence of their own contact with the winding to be protected, copper and iron losses in their immediate vicinity -Set the fuse element made of a metal or an environment temperatures up to about 100 ° C, which alloy of metals with a melting point enamelled wire insulation and additionally used Isobis 250 ⁰ C, characterized, must be able to cope with lation materials. If the excess temperature fuse is dimensioned as a result of an electrical flashover at and is arranged so that the sum of the voltage peaks or as a result of the aging of the melting temperature of the fuse metal and the lation materials is a ground or winding fault, temperature difference between the hottest so the choke coil remains in many cases first point of the winding and the point at which further connected to the network, because, although the current is the fuse increases the moment of the exhaust 20, but still below the operating current of a circuit about 25O ⁰ C. upstream mains fuse. Parts of the

2. Overtemperature protection according to claim 1, treatment heat up to temperatures above characterized by a before winding 300 ° C, so that the insulation of the winding charred a choke coil winding in the winding space and finally also fires in the vicinity of the fuse element brought from a Metal 25 device. Especially in the case of choke coils or made of an alloy of metals with one for fluorescent lamps, the probability that the mains fuse will respond is particularly low because the melting point of 200 to 250 ° C

3. Overtemperature protection device according to claim 1, the current through the series connection of the choke characterized by a after winding and lamp, with dual circuits of choke, lamp the winding housed in the winding space 30 and capacitor, is limited and usually several Fuse element made from a metal or from a lamp via a common mains fuse Alloy of metals with a melting point correspondingly high response current connected are from 150 to 200 ° C. In such cases it is necessary that

4. Overtemperature protection according to claim 1, coils not by an overcurrent fuse, but characterized by an outside of the winding 35 to protect by an overtemperature fuse, the space attached to the winding body fuse the current through the faulty winding in an element made of a metal or a Alloy temperature interrupts which is above the permissible of metals with a melting point of 130 operating temperature, but below the temperature up to 17O ⁰ C., at which a fire hazard for the environment is

5. Overtemperature protection device according to claim 1, 40 is. In principle, the overtemperature protection could be characterized in that the fuse element could be used at the same time as any known, commercially available thermal switch element on a three-part unit. To protect smaller devices, switch the winding serving terminals such as B. choke coils of fluorescent lamps, arrangement is attached and made of a metal or this route is not considered because of an alloy of metals with a 45 price and the dimensions of such switches for this melting point of 70 to 120 ⁰ C consists. are too high.

6. Over-temperature fuse according to claim 1 The present invention has evolved to 5, characterized in that it consists of a single and different temperature hollow cylinder Made of low-melting metal areas, adjustable overtemperature protection consists, which made the task with a melting of the Me- 5 °.

tails expanding or gas-releasing substance. Such a fuse is according to the invention

is filled and dimensioned and arranged at the ends of connecting wires that the sum of the

are jammed. Melting temperature of the fuse metal and the

7. Overtemperature protection device according to claim 6, temperature difference between the hottest point characterized in that the filling of the 55 of the winding and the point at which the Fuse element made of urea or KoIo fuse is located at the moment of shutdown phonium exists. is about 250 ° C.