DE2450213A1

DE2450213A1 - Abschaltvorrichtung fuer elektrische kondensatoren

Info

Publication number: DE2450213A1
Application number: DE19742450213
Authority: DE
Inventors: Zdenek Dipl Ing Kysely
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-10-23
Filing date: 1974-10-23
Publication date: 1976-04-29
Also published as: SE7511835L; FR2289041A1; IT1043527B; FR2289041B3

Description

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18.10.1974 Rs

Anlage zur

Patent- und

Gehrauchsmuster-Hilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH
7000 Stuttgart 1

Abschaltvorrichtung für elektrische Kondensatoren

Die Erfindung betrifft eine Abschaltvorrichtung zur irreversiblen Unterbrechung des Stromflusses durch ein elektrisches Bauteil, insbesondere durch einen in ein Bechergehäuse eingebauten Kondensatorwickel bei unzulässig großer Verformung, in dem-an einem der Verformung ausgesetzten stromdurchflossenen Drahtsück eine Sollbruchstelle angebracht ist·

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Durch elektrische oder thermische Überlastung des Kondensators oder beispielsweise auch durch Alterung des Dielektrikums entweichen gasförmige Zersetzungsprodukte in Form von Schmorgasen aus dem Kondensatorwickel. Diese Gase bauen einen erheblichen Überdruck im Kondensatorgehäuse auf und versuchen dieses zu verformen. Um den hieraus resultierenden Gefahren zu begegnen ist es üblich, das Gehäuse an einer bestimmten Stelle mit einem relativ leicht verformbaren Teil, meist einer Dehnungssicke, zu versehen. Die Formänderung des Kondensatoigehäuses kann dann zur Betätigung eines Sicherheitsschalters in Form eines Abreißdrahtes herangezogen werden. Dieser Abreißdraht weist eine S ollbruchstelle in Form einer eingekerbten Schwachstelle auf, deren Querschnitt die erforderliche Abreißkraft festlegte

Aus technologischen Gründen läßt sich diese Schwachstelle nur bis zu einem Drahtdurchmesser von etwa 1,2 mm herstellen» Für Kondensatoren kleinerer leistung ist ein solcher Abreißdraht weit überdimensioniert, da seine elektrische Belastbarkeit, die um 30 A »_f liegt, " annähernd ausgenützt werden kann. Außerdem liegt die erforderliche Abreißkraft bei etwa 100 bis 120 N (N = Newton), eo daß bei Gehäusen mit kleineren Durchmessern ein unerwünscht hoher Überdruck im Gehäuse zum Abschalten notwendig ist. Desweiteren ergibt sich bei den bekannten Abreißdrähten der Nachteil, daß sie bei der Montage leicht an ihrer Schwachstelle abbrechen

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Abschaltvorrichtungjder eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß man auch bei Kondensatoren mit relativ kleinen Durchmessern ein rechtzeitiges Abschalten

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ohne die Inkaufnahme der bisher üblichen hohen Überdrücke sicherstellen kann,. Desweiteren soll sich die erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung durch kostengünstige Herstellung und einfachen Einbau auszeichnen«.

Diese Aufgabe wird bei einer Abschaltvorrichtung zur jbreversiblen Unterbrechung des Stromflusses durch ein elektrisches Bauteil, insbesondere durch einen in ein Bechergehäuse eingebauten Kondensatorwickel bei unzulässig großer Verformung, in dem an einemder Verformung ausgesetzten stromdurchflossenen Drahtstück eine Sollbruchstelle angebracht ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sollbruchstelle in Form einer mehr oder wenig«
ausgebildet ist,

mehr oder weniger stark zugezogenen 36O - Schlinge

Durch das Umbiegen des Drahtes zu einer Schlinge entsteht bei ' Zugbeanspruchung ein mehrachsiger Spannungszustand im Schiingenbereich, so daß der Draht zwangsläufig an dieser Stelle zuerst reißt. Die erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung bietet erhebliche Vorteile ο Zum einen ist man zur Herstellung der Schwachstelle nicht mehr an einen Mindestdrahtdurchmesser gebundene Bei Kondensatoren mit kleinen Betriebsströmen kann der Drahtquerschnitt an den effektiven Strom angepasst und die bisher notwendige Überdimensionierung vermieden werden. Man erreicht dadurch niedrigere Materialkosten und gleichzeitig geringere Abreißkräfte. Der Abschalter reißt schon bei einem wesentlich kleineren Überdruck im Gehäuse als bei der bisher üblichen Ausführung, wodurch die Absehaltsicherheit stark erhöht wird«. Zum anderen läßt sich die erfindungsgemäße

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Abschaltvorrichtung leichter und kostengünstiger herstellen und unproblematisch einbauen» Ein Abbrechen an der Schwachstelle bei der Montage ist nicht mehr zu befürchten»

Der Abreißdraht ist zweckmäßigerweise aus Kupfer, das aufgrund seiner duktilen Eigenschaften ein besonders sicheres Abreißen an der Sollbruchstelle gewährleistet. Dabei besteht auch die Möglichkeit, den Abreißdraht nicht als separates, in den Stromkreis einaJLötendes Bauteil vorzusehen, sondern stattdessen lediglich in den bereits vorhandenen Anschlußdraht eine Schlinge einzuziehen^

Die erfindungsgemäße Abschaltvorrichtung eignet sich auch sehr gut, wenn sowohl an der Stromzuführung als auch an der Stromabführung eine Sollbruchstelle vorgesehen werden soll, wobei beide Sollbruchstellen auf unterschiedliche Verformungszustände einzustellen sind, damit sie sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die jeweilige . Anpassung der Sollbruchstelle an den Verformungszustand kann vorteilhafterweise über den Durchmesser der Schlinge erfolgeno Je größer der Durchmesser der Schlinge ist, desto weiter kann sie sich zuziehen, ohne einer Formänderung wesentlichen Widerstand entgegen zu setzen. Erst dann, wenn die Schlinge ganz zugezogen ist, kommt es zum Abreißen des Drahteso

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand einer Zeichnung? darin zeigt

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Pig· 1 einen Wickelkondensator im Längsschnitt

. 2 eine vergrößerte Detailzeichnung der Sollbruchstelle j

Pig. 3 die Sollbruchstelle in erfindungsgemäßer Ausbildung;

Pig. 4 ein Diagramm zur Dimensionierung des Abreißdrahtesj

' Pig. 5 einen Kondensator mit zwei Abreißdrähten und Eig. 6 den Kondensator gemäß Pig. 5 bei Überlastung.

Der Kondensator gemäß Pig. 1 besteht aus einem Bechergehäuse 1 aus Aluminium,/dessen Innenraum zwischen zwei Schutz- und Haltekappen 2 und 3 ein Kondensatorwickel 4 angeordnet ist. Der Wickel 4 ist in axialer Richtung durch den Gehäuseboden einerseits und eine Sicke 5 andererseits gehalten. Zwischen einer weiteren Sicke 6 und dem umgebördielten oberen Rand des Gehäuses sitzt eine Anschlußplatte 7 mit zwei Klemmen 8 und 9· Die eine Klemme 8 ist über einen Anschlußdraht 10 mit der oberen Kontaktbrücke, die andere Klemme 9 über einen Anschlußdraht 11 mit der unteren Kontaktbrücke des Wickels 4 verbunden.

Der Anschlußdraht 11 ist als Abreißdraht ausgebildet und weist hierfür eine Sollbruchstelle 12 mit -verringer-

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tem Drahtquerschnitt auf. Diese Sollbruchstelle ist in Pig. 2 vergrößert dargestellt. Sie "besteht aus einer radialen Einkerbung des Drahtes und benötigt zu ihrer Anbringung einen Drahtdurchmesser von zumindest 1 mm.

Demgegenüber zeigt Fig. 3 die Ausbildung der erfindungsgemäßen Sollbruchstelle 13» Zu ihrer Herstellung kann ein Draht beliebigen Durchmessers verwendet werden. Die Schlinge wird durch einfaches Umbiegen erzeugt.

Das Diagramm in Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der auf der Ordinate aufgetragenen Abreißkraft F und dem auf der Abszisse aufgetragenenDrahtdurchmesser für einen Kupferdraht. Außerdem.ist auf der Abszisse die zu dem jeweiligen Drahtdurchmesser geeignete Strombelastung Ipff aufgetragene

Bei der bisher bekannten Sollbruchstelle 12 gemäß Fig. 2 kam man mit dem Drahtdurchmesser nicht unter die 1 mm Grenze. Dementsprechend lag das Minimum der erforderlichen Abreißkraft F bei 100 R. Bei der Sollbruchstelle 13 gemäß Fig. 3 kann dagegen der Drahtdurchmesser an den jeweiligen Betriebsstrom angepasst werden. Man erreicht dadurch bei Kondensatoren kleiner leistung eine erwünscht niedrige Abreißkraft, wie die gestrichtelte Linie in Fig. 4 zeigte Da die Drähte meist aus Kupfer hergestellt sind, ergibt sich außerdem eine erhebliche Materialkostenersparnisο

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In den Pig. 5 und 6 ist eine Sonderanwendung des erfindungsgemäßen Abschalters dargestellt. Dieser fungiert als Zweitabschalter mit Verzögerung und ist kombiniert mit einem Erstabschalter in Form eines bekannten, selektiv eingestellten Abreißdrahtes 14· Die Abreißkraft des Abreißdrahtes 14 liegt zwischen 1 und 5N. Er spricht daher relativ früh an_o Da die Schlinge an der Sollbruchstelle 13 nicht ganz zugezogen ist, wird der zweite Abschalter nur dann "betätigt, wenn der erste Abreißdraht 14 den Kondensatorwickel 4 nicht vollkommen stromlos gemacht hat. Dies kann beispielsweise bei Kunststoffkondensatoren in Metallgehäusen vorkommen, wenn der Abreißdraht 14 die Verbindung des Kondensatorwicke'ls mit dem Null-Leiter des Netzes hergestellt hat und der Wickel durch flüssig gewordene leitfähige Teile 15 seines Dielektrikums über das geerdete Metallgehäuse 1 weiterhin mit dem Nullleiter verbunden bleibt, vergl. Fig. 6. Der weiterhin zunehmende Überdruck im Metallgehäuse zieht dann die Schlinge 13 endgültig zu und führt zum Abreißen und dadurch zur Stromunterbrechung»

Der erste Abschalter 14 ist aus dünnem Silberdraht (<f> = 0,2 mm) und daher nur für kurze Drahtlängen geeignet. Für den Zweiten Abschalter ist er nicht verwendbar, da bei dieser Länge der Verlustfaktor tanÄ sehr ansteigt und die Dehnung des Drahtes zu groß ist.

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Claims

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Ansprüche

( 1./Abschaltvorrichtung zur irreversiblen Unterbrechung des Stromflusses durch ein elektrisches Bauteil, insbesondere durch einen in ein Bechergehäuse eingebauten Kondensatorwickel bei unzulässig großer Terformung, in dem an einem der Verformung ausgesetzten stromdurchflossenen Drahtstück eine

Sollbruchstelle angebracht ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Sollbruchstelle in Form einer mehr oder weniger stark zugezogenen 360 Schlinge (13) ausgebildet ist.
2. Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtstück (11) aus Kupfer ist.
3· Abschaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an der Stromzuführung und -abführung zu dem elektrischen Bauteil eine Sollbruchstelle (13> H) vorgesehen ist und daß beide Sollbruchstellen auf unterschiedliche Verformungszustände eingestellt sindο

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4. Abschalte or r ic ht"ung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Sollbruchstelle an den Terformungszustand über den Durchmesser der Schlinge (13) erfolgt»

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