DE2207041A1 - Niederspannungssicherung - Google Patents

Description

»espouse Metric Conation BrI^e_n, 14. ^07041 Pittsburgh, Pa. USA Werner- von-Siemens-'St r -50

Unser Zeichen: VPA 71/8342 La/Syr

Niederspannungssicherung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Niederspannungssicherung mit zumindest einem mit einem Tragkörper aus Isoliermaterial verbundenen Schmelzleiter, der mit Anschlußelementen in Verbindung bringbar ist.

Bei einer bekannten Sicherung der obengenannten Art (US-Patentschrift 3 436 155) ist ein dünner Silberfaden mit über seine Länge gleichbleibendem Querschnitt auf einen flexiblen Kunststoffstreifen aufgebracht, der um einen Keramikzylinder schraubenförmig gewickelt ist, wobei die Enden des Silberfadens mit den Kontaktkappen eines .mit Sand gefüllten Patronenkörpers in Verbindung gebracht sind. Der Aufbau einer derartigen Sicherung ist somit relativ aufwendig, da erstens eine Verbindung des Silberfadens mit dem Kunststoffstreifen und andererseits eine Verbindung des Kunststoffstreifens mit dem Keramikkörper und hiernach das Einbringen dieser Einheit in einen Patronenkörper, der mit Sand gefüllt wird, vorgenommen werden muß. Hiernach erfolgt der Anschluß des Siblerfadens an die den Patronenkörper abschließenden Kontaktkappen. Abgesehen von dem relativ aufwendigen Aufbau der bekannten Sicherung ist diese als ' strombegrenzende Sicherung nicht zu verwenden. Bei strombegrenzenden Sicherungen sind im Schmelzleiter Stellen verjüngten Querschnittes vorzusehen, die die während des Normalbetriebes auftretende Stromwärme an die benachbarten Gebiete, wo keine Ausnehmungen, Nuten oder Kerben vorhanden sind, abgeben, wobei durch die konstruktive Ausbildung

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ein kontinuierlicher Stromübergang gewährleistet ist. Sobald ein Überstrom auftritt, schmelzen die Stellen verjüngten Querschnittes. Sofern mehrere vorhanden sind, schmelzen diese im allgemeinen nacheinander und ziehen eine Reihe von Lichtbogen. Da jeder Lichtbogen ein Gebiet hohen Widerstandes dem StromflUiS gegenüber darstellt, wird das Strommaximum durch das Vorsehen einer Reihe von Lichtbogen begrenzt.

Da nun der Zweck einer strombegrenzenden Sicherung in dem schnellen Schutz gegen relativ hohe Werte von Überströmen besteht, und zwar im Vergleich zu Normalströmen, muß die Querschnittsschwächung in den Bereichen verjüngten Querschnittes, in denen der Lichtbogen hervorgerufen wird, relativ groß sein. In der Praxis können Metalle in ihrem Querschnitt lediglich bis zu einer unteren Grenze verkleinert werden, um die um sich selbst tragen zu können notwendige mechanische Festigkeit nicht zu verlieren und bei geringfügigen Bewegungen nicht zu brechen. Außerdem können relativ weiche Materialien wie Silber als Schmelzleiter nicht in der gewünschten Weise gekerbt oder geschnitten werden, um Stellen verjüngten Querschnittes zu erhalten, da sich der Schmelzleiter dann nicht selbst tragen kann. Andererseits müssen die den Stellen verjüngten Querschnittes benachbarten Massen so groß sein, daß sie die bei normalen Strömen auftretende Wärme ableiten können und somit erst ein Schmelzen bei vorbestimmten Strömen eintritt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute strombegrenzende Niederspannungssicherung zu schaffen, die den Erfordernissen in bezug auf Wärmeabfuhr und mechanische Festigkeit gerecht wird. Die Erfindung besteht bei einer Niederspannungssicherung der obengenannten Art darin, daß der Tragkörper ein in sich starres, gut wärmeleitendes Teil relativ großer Masse ist, der mit dem Stellen verjüngten Querschnittes aufweisenden Schmelzleiter verbunden ist. Es sind zwar Sicherungen bekannt, bei denen der mit einem Tragkörper ver-

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bundene Schmelzleiter Stellen verjüngten Querschnittes aufweist (US-Patentschrift 3 ^96 510 und 3 465 275), jedoch ist hier der Tragkörper aus Isolierstoff mit dem Schmelzleiter über Niete oder nietähnliche Teile verbunden, so daß die Anforderungen an eine Wärmeableitung bsüglich des Tragkörpers nicht erfüllt sind. Durch die innige Verbindung des Schmelzleiters mit dem Tragkörper gemäß der Erfindung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung der Schmelzleiter mit dem Sicherungshalter in elektrisch leitende Verbindung bringbar sein. Der Schmelzleiter kann anforderungsgemäß eine Mehrzahl kleiner oder im Querschnitt reduzierter Gebiete haben, die bei auftretenden Überströmen schmelzen und Lichtbogen hervorrufen, ohne daß die konsturktiv feste Einheit zwischen Schmelzleiter und Tragkörper nachteilig beeinflußt wird. Die Abfuhr der Wärme ist bei normaler Strombelastung gewährleistet. Da der dielektrische Träger relativ steif im Gegensatz zu den bekannten flexiblen Streifen ist, ist die Wahrscheinlichkeit, daß das Tragmaterial bricht oder anderweitig unter mechanischer oder thermischer Beanspruchung zerstört wird, wesentlich reduziert. Die Wärmeabfuhr und damit die zulässige Belastung der Sicherung kann weiter erhöht werden, wenn der Tragkörper Durchbrechungen für ein Kühlmedium hat. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Tragkörper in Längsrichtung der Sicherung hohl ausgeführt ist.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäSen Sicherung,

Fig. 2 die Sicherung nach Fig. 1 mit einem hohlen Kühlkörper in einen Sicherungshalter eingesetzt und

Fig. 3 Schmelzleiter und Tragkörper in einen Patronenkörper eingesetzt, teilweise im Schnitt.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

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Die in Fig. 1 gezeigte Sicherung 1 besteht aus dem Schmelzleiter 2 und dem mit dem Schmelzleiter 2 innig verbundenen Tragkörper 3 relativ großer Masse aus dielektrischem Material. Der Tragkörper 3 wird vorteilhafterweise aus elektrisch isolierendem Material, wie beispielsweise Thermosetting-Harze der Phenolic-, Epoxy- oder Polyestertypen mit entsprechenden Füllern oder keramischen Materialien wie Aluminium oder Beryllium, hergestellt. Vorausgesetzt ist, daß das Material relativ steif ist, um den Schmelzleiter 2 tragen zu können. Der Schmelzleiter 2 ist aus elektrisch schmelzbarem Material, beispielsweise auch Silber, hergestellt. Der Schmelzleiter 2 hat eine Mehrzahl von axial im Abstand zueinander im wesentlichen V-förmigen Kerben k, die die Stellen verjüngten Querschnittes 5 bilden.

Während des Normalbetriebes fließt Strom durch die relativ großen Teile 6 des Schmelzleiters 2 durch die Stellen verjüngten Querschnittes 5. Die Stellen verjüngten Querschnittes 5 sind der Lage, eine bestimmte Stromdichte auszuhalten ohne zerstört zu werden. Während des Normalbetriebes wird die Wärme in der Nähe der Stellen verjüngten Querschnittes 5 erzeugt. Der Stromfluß ist durch die Teile 7 angedeutet, wobei der Einschnürungseffekt an den Stellen verjüngten Querschnittes 5 zu erkennen ist. Die Schmelzleiterteile 6 senken die Temperatur an den Stellen verjüngten Querschnittes 5 durch Ableiten der Wärme von diesen Stellen. Die Wärme wird dann durch die gut wärmeleitende Verbindung des Schmelzleiters 2 mit dem Tragkörper 3 auf den Tragkörper 3 übertragen und von hier aus an die Atmosphäre abgegeben. Es ist zu bemerken, daß die im Verhältnis zu den Stellen verjüngten Querschnittes 5 relativ großflächigen Teile 6 des Schmelzleiters 2 im Zusammenwirken mit dem Träger 3 wesentlich zur Wärmeverteilung beitragen, so daß ein Schmelzen des Schmelzleiters 2 unter normalen Bedingungen vermieden ist. Zur innigen Verbindung des Schmelzleiters 2 mit dem Tragkörper 3 können beispielsweise Unterdruckverfahren oder auch Druck- und Ätzprozesse, wie sie bei gedruckten Schaltungen angewandt werden, benutzt werden. Es ist noch

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zu erwähnen, daß die Stellen verjüngten Querschnittes durch den Gegenstand der Erfindung den ansonsten notwendigen Querschnitt um sich selbst tragen zu können, unterschreiten können. Es ist somit möglich, im Verhältnis zu bekannten Anordnungen relativ kleine Ströme zu unterbrechen. Vorteilhaft ist es hierbei, wie bereits erwähnt, die Schmelzleiterteile 6 relativ groß zu halten.

Die in Fig 2 dargestellte Sicherung 1 ist mit einem Tragkörper 3 versehen, in dessen Innerem eine wärmeleitende Röhre 3 eingebracht ist. Die Röhre 8 läuft im wesentlichen parallel zum Schmelzleiter 2 und kann beispielsweise von einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Die Wärmeableitung ist bei einer derartigen Sicherungsausführung weiter verbessert. Wie Fig. 2 weiter zeigt, ist die Sicherung 1 in einen Sicherungshalter 9 eingebracht, der aus zwei mit Zuleitungen 10 verbundenen Federklammern 11 und einer Grundplatte 12 besteht. Die Federklammern 11 liegen direkt am Schmelzleiter 2 an, so daß weitere Verbindungsstellen zwischen Schmelzleiter und Kontaktkappen oder -messern vermieden werden können.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Sicherung 1, bestehend aus Tragkörper 3 und Schmelzleiter 2, in das Innere eines Patronenkörpers 12 eingebracht, der mit einem Löschmittel 13 gefüllt ist und mit leitenden Teilen 14, von denen nur eines dargestellt ist, abgeschlossen ist. Die leitenden Teile 14 stehen einerseits mit den Enden des Schmelzleiters 2 und andererseits mit Kontaktkappen in elektrisch leitender Verbindung. Die Kontaktkappen 15 dienen als Stromzuführung für die Sicherung 1.

Anstelle des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten einen Schmelzleiters 2 können auch mehrere Schmelzleiter mit dem Tragkörper 3 in Verbindung gebracht und parallel geschaltet werden, wobei auch die Stellen verjüngten Querschnittes durch beliebige Ausstanzungen aus einem Schmelzleiterband hergestellt werden können.

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Durch die erfindungsgemäße Sicherung ist die Möglichkeit geschaffen, eine Mehrzahl von strombegrenzenden Abschnitten hintereinanderliegend am Schmelzleiter vorzusehen. Der dielektrische Tragkörper bringt die geforderte konstruktive Steifheit der Sicherung und bietet u.a. eine Möglichkeit der Abfuhr der entstehenden Wärme sowohl im Normalbetrieb als auch im Schaltbetrieb der Sicherung. Weiterhin kann der relativ steife Tragkörper großer Masse mit einem Kühlkanal versehen werden, der beispielsweise von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden kann. Die Stellen verjüngten Querschnittes innerhalb des Schmelzleiterbandes können eine relativ hohe Stromdichte während des normalen Betriebes infolge der sichergestellten Wärmeableitung aushalten.

6 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims (6)

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   Patentansprüche

   [ 1.JNiederspannungssicherung mit zumindest einem mit einem —Tragkörper aus Isoliermaterial verbundenen Schmelzleiter, der mit Anschlußelementen in Verbindung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3) ein in sich starres gut wärmeleitendes Teil relativ großer Masse ist, der mit dem Stellen verjüngten Querschnittes (5) aufweisenden Schmelzleiter (2) verbunden ist.
2. 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3) Durchbrechungen (Röhre d) für ein Kühlmedium hat.
3. 3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3) in Längsrichtung der Sicherung hohl ausgeführt ist.
4. 4. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelzleiter (2) mit Tragkörper (3) in einem mit Lcschmittein gefüllten Sicherungspatronenkörper (12) untergebracht ist.
5. 5. Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5_f dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (2) m.:„t einem Sicherungshalter (9) in elektrisch leitende Verbindung bringbar ist.
6. 6. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (3) ans einem Phenolharz besteht.

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