DE1488992C - Overtemperature protection for an electrical winding - Google Patents
Overtemperature protection for an electrical windingInfo
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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 melting
60 draht aus einer Wismut-Blei- oder Wismut-Blei-Zinn-Legierung bekannt. Durch die Bemessung und An-60 wire made from a bismuth-lead or bismuth-lead-tin alloy known. 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.
Eisenkern solcher räumlicher Ausdehnung, daß ein Die neuen Sicherungen sprechen bei kurzzeitigerThe invention relates to an over-temperature order of this fuse, but the temperature fuse according to the invention for an electrical winding with one condition is not met.
Iron core of such spatial extent that a The new fuses speak for a short time
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-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 rise 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 due to the ground 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 25O0C 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 25O0C. Einige Metalle oder Metallegierungen mit Schmelztemperaturen von 70 bis 250°C enthält die folgende Tabelle.Is the fuse z. B. in the vicinity of the hottest point of the winding, so the melting temperature of the fuse can be 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. Between these limits there are numerous intermediate stages with melting temperatures between 70 and 25O 0 C. Some metals or metal alloys with melting temperatures of 70 to 250 ° C contains the following table.
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. ■A safe shutdown is further promoted by the fact that after the fuse element has melted, the originally coherent association of the liquid metal by the action of mechanical and / or electromagnetic forces quickly destroyed and thereby the greatest possible disconnection path is produced. ■
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 security elements for themselves and in
F i g. 7 bis 10 Einbaumöglichkeiten für diese Sicherungselemente.F i g. 7 to 10 installation options for these fuse 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 is a security strip 1 with the interposition of connecting wire ends 3 .folded, and according to FIG. 3 and 4, the connecting wire ends 3 with the tabs 5 pressed on 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 between the Fuse elements and the connecting wires takes place after inserting the fuse elements in the bobbin through the winding train of the .; over windings wound around the fuse elements. F i g. 5, however, shows a fuse with sufficient Contacting without winding tension. 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.
Das Sicherungselement 1 nach F i g. 6 besteht aus einem dünnen Röhrchen! 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.The fuse element 1 according to FIG. 6 consists of a thin tube! from 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 KoIophonium oder 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, those with colophonium 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. -7 .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. -7.
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 inserted lengthways or transversely to the coil axis.
Gemäß F i g. 7 ist ein Sicherungselement 1 mit Anschlußdrähten 2 vor dem Aufwickeln einer Spuleil 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 Kunststoffbandage 8 eine Isolierstoffplatte 9 eingelegt werden.According to FIG. 7 is a fuse element 1 with lead wires 2 placed directly on a core surface 6 of a bobbin 7 before a winding part is wound up, and through a plastic bandage 8 fixed. If necessary, to achieve an evenly distributed winding between ^ the fuse 1 and the plastic bandage 8 an insulating plate 9 are 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 Temperatürsprung 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° C verwendet. -The connecting wires 2 are passed through on opposite end faces of the bobbin Openings 10 led out for later interconnection. After the fuse has been installed, the coil 11 is wound. Since in this case the backup is in the immediate Located near the hottest point of the choke coil, the temperature jump is of a possible one Fault in the winding up to the fuse is small. For the fuse element is therefore in this Case Sn used with a melting temperature of 232 ° C. -
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 etwa 176°C.In the embodiment according to FIG. 8 is the fuse 1 after winding the spool 11 in the The center of the coil is placed on an insulating film 12 and fastened to it with a bandage 13. As a backup a metal wire according to FIG. 5 made of a Sn-Cd alloy with a melting temperature of about 176 ° 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
und \b auf zwei senkrecht aufeinander stehenden Spulenkörperflächen 15 und 16 aufliegen. Liegt die Spulenachse waagerecht, z. B. in y- oder z-Richtung, so zieht sich infolge der Oberflächenspannung das Sicherungsmetall nach Erreichen der Schmelztemperatur im Teil la zusammen und unterbricht schon dadurch den Drosselspulenstrom. Ein wesentlich größerer Abschaltweg entsteht in dem in x-Richtung verlaufenden Sicherungsteil Ib, an dem das flüssige Metall unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten wegtropft. Ist die Drosselspule um 90° im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Spulenachse verdreht montiert, so sind die Verhältnisse an den beiden Teilstücken umgekehrt. Verläuft die Spulenachse in x-Richtung, tropft das Metall an beiden Teilstücken weg. Dies ist auch der Fall, wenn Spulenachse und Spulenkörperkanten eine beliebige Lage zur x-, y-, z-Richtung einnehmen, weil an irgendeiner Stelle des Sicherungselements eine Schwerkraftkomponente in x-Richtung auftritt. Die Wirkung kann noch gesteigert werden, wenn, wie auf der rechten Seite von F i g. 9 an einem Stück eines .anderen Spulenkörpers gezeigt ist, die Sicherung zweimal um je 90° zu der vorhergegangenen Richtung umgebogen oder umgelegt ist.and \ b rest on two coil body surfaces 15 and 16 that are perpendicular to one another. If the coil axis is horizontal, e.g. B. in the y- or z-direction, as a result of the surface tension pulls the fuse metal after reaching the melting temperature in part la and thereby interrupts the inductor current. A much larger switch-off path arises in the securing part Ib running in the x-direction, on which the liquid metal drips downwards under the influence of gravity. If the choke coil is mounted rotated by 90 ° clockwise or counter-clockwise around the coil axis, the proportions on the two sections are reversed. If the coil axis runs in the x-direction, the metal drips away from both sections. This is also the case when the coil axis and coil body edges assume any position in relation to the x, y, z directions because a gravity component occurs in the x direction at any point on the securing element. The effect can be increased if, as shown on the right-hand side of FIG. 9 is shown on a piece of another bobbin, the fuse is bent or folded twice by 90 ° to the previous direction.
Aus Gründen des Fertigungsablaufs oder der Raumersparnis kann es zweckmäßig sein, eine Sicherung außerhalb des Wickelraums unterzubringen. Ein guter Wärmeübergang zur Sicherung wird auch noch ermöglicht, wenn die Sicherung an einer Stirnfläche des Spulenkörpers befestigt ist. Wegen des größeren Temperatursprungs ist als Sicherungsmetall ih diesem Fall beispielsweise eine Bi-Cd-Legierung oder eine Sn-Pb-Cd-Legierung mit einem Schmelzpunkt von etwa 145 ° C in Plättchen- oderDrahtform zu verwenden.For reasons of the production process or to save space, it can be useful to have a fuse to be accommodated outside of the changing room. A good heat transfer for security is also made possible, when the fuse is attached to an end face of the bobbin. Because of the larger temperature jump in this case, for example, a Bi-Cd alloy or a Sn-Pb-Cd alloy with a melting point of about 145 ° C in plate or wire form.
Für den Fall, daß eine Drosselspule nachträglichIn the event that a choke coil is retrofitted
mit einer Sicherung zu versehen ist, kann nach F i g. 10is to be provided with a fuse, according to FIG. 10
ίο eine dreiteilige Lüsterklemme 26 an einem Gehäuseboden 27 angebracht werden, die wegen der besseren Wärmeübertragung aus keramischem Material besteht. Die Drosselspule selbst ist dabei an die Klemmen 28 und 29 und ein Vorschaltgerät an die Klemmen 28 und 30 angeschlossen. Die Klemmen 29 und 30 auf der der Drossel zugewandten Seite sind durch eine Drahtbrücke 31 aus niedrigschmelzendem Metall überbrückt. Da die Drossel in der Regel spielfrei in einem Blechgehäuse mit guter Wärmeleitung sitzt, wird sich bei einer fehlerhaften Drosselwicklung sehr bald auch in der Lüsterklemme eine Übertemperatur gegenüber Normalbetrieb einstellen. Als Sicherungsmaterial kommt in diesem Fall eine Legierung mit einem Schmelzpunkt zwischen etwa 70 bis 120° C in Betracht.ίο a three-part luster terminal 26 on a housing base 27 are attached, which consists of ceramic material because of the better heat transfer. The choke coil itself is connected to terminals 28 and 29 and a ballast is connected to terminals 28 and 30 connected. The terminals 29 and 30 on the side facing the throttle are through a Wire bridge 31 made of low-melting metal bridged. Since the throttle is usually free of play in a A sheet metal housing with good heat conduction will also work out very soon if the inductor winding is faulty Set an excess temperature in the luster terminal compared to normal operation. As backup material In this case, an alloy with a melting point between about 70 to 120 ° C comes into consideration.
Gemäß Tabelle 1 können beispielsweise Pb-Bi- bzw. Pb-Bi-Sn- oder Pb-Bi-Cd-Legierungen verwendet werden.According to Table 1, for example, Pb-Bi or Pb-Bi-Sn or Pb-Bi-Cd alloys can be used will.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (7)
die gleiche Temperaturverteilung hervorruft und Die dadurch zu schützenden Wicklungen sind aus bei der die heißeste Stelle unveränderlich und be- wirtschaftlichen Gründen im allgemeinen so ausgelegt, kannt ist, bestehend aus einem in gutem Wärme- io daß sich im Dauerbetrieb unter Einfluß ihrer eigenen kontakt mit der zu schützenden Wicklung stehenden Kupfer- und Eisenverluste in ihrer unmittelbaren Um-Sicherungselement aus einem Metall oder einer gebung Temperaturen bis etwa 100° C einstellen, denen Legierung von Metallen mit einem Schmelzpunkt Lackdrahtisolationen und zusätzlich verwendete Isobis 250°C, d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η e t, iationsmaterialien gewachsen sein müssen. Entsteht daß die Übertemperatursicherung so bemessen 15 nun als Folge eines elektrischen Überschlags bei und angeordnet ist, daß die Summe aus der Spannungsspitzen oder infolge der Alterung von IsoSchmelztemperatur des Sicherungsmetalls und dem Iationsmaterialien ein Masse- oder Windungsschluß, Temperaturunterschied zwischen der heißesten so bleibt die Drosselspule in vielen Fällen zunächst Stelle der Wicklung und der Stelle, an welcher sich weiterhin am Netz angeschlossen, weil der Strom zwar die Sicherung befindet, im Augenblick der Ab- ao ansteigt, aber noch unter dem Ansprechstrom einer schaltung etwa 250°C beträgt.. vorgeschalteten Netzsicherung liegt. Teile der Wick-Winding with an iron core of such spatial 5 Such over-temperature fuses are z. B. for expansion that a winding or mass installation in choke coils of fluorescent lamps is recommended regardless of its place of origin. _.
The windings to be protected thereby are designed for which the hottest point is invariable and economic reasons in general, consisting of a in good heat io that in continuous operation under the influence of their own contact with the To be protected winding standing copper and iron losses in their immediate Um-fuse element made of a metal or an environment set temperatures up to about 100 ° C, which alloy of metals with a melting point enamelled wire insulation and additionally used Isobis 250 ° C, thereby ge ke η η ζ eich η et, ion materials must be able to cope. If the excess temperature fuse is dimensioned 15 as a result of an electrical flashover at and is arranged that the sum of the voltage peaks or as a result of the aging of the melting temperature of the fuse metal and the ionic materials is a ground or winding short, temperature difference between the hottest so the choke coil remains in In many cases first the point of the winding and the point where it is still connected to the mains because the current is indeed the fuse, increases at the moment of the ab ao, but is still below the response current of a circuit is around 250 ° C .. upstream mains fuse located. Parts of the
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