DE2622085C2 - Low voltage fusible link for electrical fuses - Google Patents
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Description
3030th
Die Erfindung bezieht sich auf einen Niederspannungsschmelz!-*iter für elektrische Sicherungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a low-voltage melting point! - * iter for electrical fuses according to the preamble of claim 1.
Ein Niederspannungsschmelzleiter der :m Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung ist bereits bekannt (CH-PS 4 12 073). Niedcrsoannungs-Hochleistungssicherungen, die mit dem bekannten Niederspannungsschmelzleiter ausgestattet sind, halten einem langer andauernden Überstrom ebenso wie einer kurzen größeren Überlast ohne Alterungserscheinungen stand. Bei Kurzschlüssen wird der Kurzschlußstrom mit diesem Niederspannungsschmelzleiter sehr rasch begrenzt und abgeschaltet Darüber hinaus weist der bekannte Niederspannungsschmelzleiter im Bereich geringer Überströme eine steile Schmelzzeitkennlinie auf. Der Niederspannungsschmeizleiter wird in Niederspannungs-Hochleistungssicherungen zum Schutz von Halbleiterelementen verwendet, die durch geringfügige langer fließende Überströme ebenso zerstört werden können wie durch kurzzeitig andauernde Kurzschlußströme. Niederspannungs-Hochleistungssicherungen, die den bekannten Niederspannungsschmelzleiter enthalten, ermöglichen eine hohe Ausnutzung der Halbleiterelemente und zugleich einen Schutz gegen Überlastung und Kurzschluß. Bei dem bekannten Niederspannungsschmelzleiter befinden sich die Schmeizsieiien fur die Uberiasiabsuiiaiiuiig iiiriiig zwischen Schmelzstellen für die Korzschlußabschaltung. Die Schmeizstellen für die Kurzschlußabschaltung befinden sich jeweils in der Nähe der Enden des Schmelzleiter. Sowohl die Schmelzstellen für die Kurzschlußabschaltung als auch die Schmelzstellen für die Überlastabschaitung gehen an ihren Enden gleichmäßig auf den vollen Schmelzleiterquerschnitt über.A low voltage conductor of the melt: m preamble of claim 1 type described is already known (CH-PS 4 12 073). Low-voltage high-performance fuses, which are equipped with the well-known low-voltage fusible link, withstand a long-lasting overcurrent as well as a short, larger overload without any signs of aging. In the event of short circuits, the short-circuit current with this low-voltage fusible link is very quickly limited and switched off. In addition, the known low-voltage fusible link has a steep melting time characteristic in the area of low overcurrents. The low-voltage fuse is used in low-voltage high-performance fuses to protect semiconductor elements, which can be destroyed by slightly longer flowing overcurrents as well as by short-term short-circuit currents. Low-voltage high-performance fuses, which contain the well-known low-voltage fusible conductor, enable high utilization of the semiconductor elements and at the same time protection against overload and short-circuit. In the case of the known low-voltage fusible conductor, the fusible elements for the excess voltage are located between the fusible points for the core disconnection. The melting points for the short-circuit shutdown are each located near the ends of the fusible link. Both the melting points for the short-circuit shutdown and the melting points for the Überlastverschaitung go over evenly at their ends to the full fusible conductor cross-section.
Bekannt sind auch Schmelzleiter, die mehrere Querschnittsschwächungen aufweisen, von denen die mittlere Querschnittsschwächung am größten ist. Bei kleinen Überströmen ergibt sich in Längsrichtung dieser Schmelzleiter eine parabelformige Temperaturverteilung. Die größere Querschnittsschwächung in der Mitte bewirkt jedoch zusätzlich eine deutliche Temperaturerhöhung im Schmelzleiter im Vergleich zu den übrigen Stellen des Schmelzleiters. An der mittleren Engstelle, die zuerst die Schmelztemperatur erreicht, entsteht der Lichtbogen, der sich zu den Enden des Schmeizleiters hinausbreiten kann (Sonderdruck aus der Siemens-Zeitschrift 33. Jahrgang, Juni 1959, Heft 6. Seite 4).Also known are fusible conductors that have several cross-sectional weakenings, of which the mean cross-sectional weakening is greatest. In the case of small overcurrents, this results in the longitudinal direction Fusible link has a parabolic temperature distribution. The larger cross-sectional weakening in the middle however, it also causes a significant increase in temperature in the fusible conductor compared to the others Place the fuse element. At the middle constriction, which first reaches the melting temperature, the Arc that can spread out to the ends of the fuse (special print from Siemens magazine 33rd year, June 1959, issue 6, page 4).
Schließlich sind geschlossene Schmelzeinsätze mit Schmelzleitern bekannt, die sowohl längs als auch in Querrichtung mit einer Mehrzahl von Löchern versehen sind, wodurch sich eine siebartige Lochung des Schmelzleiters ergibt Um eine frühere Unterbrechung des jeweiligen Schmeizleiters bei starker Überlastung zu erreichen, ist an einer für die Unterbrechung bestimmten Stelle ein Überzug aus einem schlecht wärmeleitenden Isolierstoff vorgesehen, bei dem es sich z.B. um Gips handeln kann. Infolge der schlechten Wärmeabgabe wird der Schmelzleiter bei Überströmen an der vorbestimmten Stelle zuerst unterbrochen. Im Kurzschlußfalle werden alle Stellen des Schmeizleiters infolge der kurzen Zeiten und der Trägheit des Wärmeflusses gleichzeitig auf die Schmelztemperatur erhitzt (DE-Anmeldung P. A. 4 72 505 vom 06.08.1954).Finally, closed fusible links with fusible conductors are known, which are both longitudinal and in Transversely are provided with a plurality of holes, creating a sieve-like perforation of the Fusible conductor results in an earlier interruption of the respective fusible conductor in the event of severe overload to achieve, a coating of a bad at a point intended for the interruption thermally conductive insulating material is provided, which can be plaster of paris, for example. As a result of the bad If there is an overcurrent, the fusible conductor is first interrupted at the predetermined point to give off heat. in the Short-circuit trap are all points of the fuse as a result of the short times and the inertia of the Heat flow heated to the melting temperature at the same time (DE application P.A. 4 72 505 from 06.08.1954).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Niederspannungsschmeizleiter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Temperaturverteilungskennlinien, die sich einerseits bei dem größten, die Schmelzung noch nicht verursachenden Strom und andererseits bei dem die Schmelzung auslösenden Zustand ergeben, durch eine entsprechende Anordnung der Schmelzstellen derart beeinflußbar sind, daß die Stromnennwerte und die gewünschte Kennlinie der Schmelzzeit in Abhängigkeit vom Strom genauer bestimmt werden können.The invention is based on the object of providing a low-voltage fuse conductor in the preamble of To further develop claim 1 described type in such a way that the temperature distribution characteristics, on the one hand with the largest current that has not yet caused the melting and on the other hand, in the state that triggers the melting, by a corresponding arrangement of the melting points can be influenced in such a way that the nominal current values and the desired characteristic of the Melting time can be determined more precisely as a function of the current.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst Da Niederspannungsschmeizleiter mit den im Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen genatjre Schmelzzeit' Strom-Kennlinien haben, ist es nicht mehr notwendig. Sicherungen so auszuwählen, daß ihre Nennwerte von den Nennwerten der zu schützenden Leitungen oder Stromverbraucher in größerem Maße nach unten abweichen, damit die Leitungen uZw. SiFöenVci ui «xüCiicF zuverlässig bei Überströmen vor Beschädigung oder Zerstörung geschützt werden. Es ist z. B. möglich, einen Niederspannungsschmeizleiter so auszulegen, daß er schon beim zweifachen Nennstrom in fünf Sekunden abschmilzt während bei der Belastung mit dem Nennstrom keine Veränderungen eintreten. Deshalb ist es nicht mehr notwendig, die Nennströme von über die jeweilige Sicherung mit Strom versorgten Halbleitern zwei- bis dreimal höher als den Nennstrom der Sicherung zu wählen. Damit läßt sich eine Schaltungsan-According to the invention, this object is achieved by the measures specified in claim 1 Low-voltage melting conductor with the features described in claim 1 genatjre melting time ' It is no longer necessary to have current characteristics. Select fuses so that their nominal values are from the nominal values of the lines or power consumers to be protected to a greater extent differ so that the lines uZw. SiFöenVci ui «xüCiicF reliably protected against damage or destruction in the event of overcurrents. It is Z. B. possible, one Low-voltage fuse conductors should be designed so that it can be operated at twice the nominal current in five seconds melts while the load with the nominal current does not change. Therefore it is no longer necessary to determine the nominal currents of semiconductors supplied with current via the respective fuse to be selected two to three times higher than the rated current of the fuse. This allows a circuit connection
17IUIIUiIg, 111 uti -jiuiiciuiigcii tun UCIi im niiapiuvn ι beschriebenen Schmelzeinsätzen verwendet werden, wirtschaftlicher herstellen. 17IUIIUiIg, 111 uti -jiuiiciuiigcii do UCIi in the niiapiuvn ι described melt inserts are used, produce more economically.
Die Wärmeverteilung im Niederspannungsschmeizleiter kann noch dadurch weiterverbessert werden, daß an den Enden der Schmelzstelle für die Überlastabschaltung ein Metall öder Gläsperlen mit bestimmter Wärmekapazität angebracht sind.The heat distribution in the low-voltage fuse can be further improved in that at the ends of the melting point for overload shutdown a metal or glass beads with a certain heat capacity are attached.
Vorzugsweise ist die Schmelzstelle fürdie Überlastabschaltung im Vergleich zu jeder Schmelzstelie für die Kurzschlußabschaltung doppelt so lang und im Querschnitt halb so groß.Preferably the melting point is for the overload cut-off compared to each melting point for the Short-circuit shutdown twice as long and in cross-section half the size.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is described below with reference to an exemplary embodiment shown in a drawing explained in more detail.
In der Zeichnung sind ein Niederspannungsschmelzleiter 13 für elektrische Sicherungen in Form eines Metallband« mit kurzen verjüngten Schmelzstellen 14 für die Kurzschlußabschaltung und mit einer längeren verjüngten Schmelzstelle 15 für die Oberlastabschaltung und die zugehörige Wärmeverteilungs-Kennlinie dargestellt. Die Schmelzstelle J5 hat einen höheren Widerstand als die Schmelzstellen 14. Der Querschnitt der Schmelzstelle 15 beträgt die Hälfte, die Länge hingegen das Doppelte wie bei den Schmelzstellen 14.In the drawing are a low voltage fusible link 13 for electrical fuses in the form of a metal band «with short tapered melting points 14 for the short-circuit shutdown and with a longer tapered melting point 15 for the overload shutdown and the associated heat distribution curve shown. The melting point J5 has a higher resistance than the melting points 14. The cross section the melting point 15 is half, but the length is twice that of the melting points 14.
Der Widerstand der Schmelzsteile 15 ist also im kalten Zustand das Vierfache des Widerstands der Schmelzstellen 14. Im Zustand thermischen Git-.vi.gewichts, der beim größten — eine Schme'zung not-l- nicht bewirkenden — Strom besteht, ist der Widerstand infolge der an der Schmelzstelie 'Λ bestehenden absoluten Temperatur noch viel K'i.er. Die Erwärmungsverhältnissesind aus Kurv.· 36 ersichtlich. An den Schmelzstellen 14 ist eine geringe ~i cmperaturerhöhung meßbar, während das thermische Gleichgewicht der Schmelzstelle t5 nur bei grüßen Temperaturdifferenzen zustande kommen kann. Erfindungsgemäß wird die Schmelzstelle 15 in einem Endbereich des Schmelzleiters 13 angeordnet, an der ihre Erwärmungskurve 17 in einem niedrigen Betriebs-Temperaturbereich liegt. Sie muß aber vom Ende des Schmelzleiters 13 etwa 20 bis 25% der Gesamtlänge entfernt sein, damit die Außentemperatur keine Streuung verursachen kann. Das thermische Gleichgewicht des Schmelzleiters 15 entsteht in unmittelbarer Nähe eines instabilen Zustands; es reicht also eine verhältnismäßig geringe Betriebs-Temperaturerhöhung aus, um einen Zustand zu verursachen, in dem die Wärmeabführung bedeutend kleiner ist,als die Wärmeerzeugung. Dann entsteht eine Temperaturspitze gemäß Kurve 18 und die SicherungThe resistance of the melting parts 15 is four times the resistance of the melting points 14 in the cold state the absolute temperature existing at the melting point is still much more difficult. The heating ratios can be seen from curve x 36. The melting points 14 is low ~ i cmperaturerhöhung measurable, while the thermal balance of the melting point t5 can occur only when temperature differences greet about. According to the invention, the melting point 15 is arranged in an end region of the fusible conductor 13 at which its heating curve 17 lies in a low operating temperature range. However, it must be about 20 to 25% of the total length away from the end of the fusible conductor 13 so that the outside temperature cannot cause any dispersion. The thermal equilibrium of the fusible conductor 15 arises in the immediate vicinity of an unstable state; a relatively small increase in operating temperature is therefore sufficient to cause a state in which the heat dissipation is significantly less than the heat generation. Then there is a temperature peak according to curve 18 and the fuse
schmilzt abLmelts L.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht die beiden kritischen Größen, nämlich den größten — Schmelzung noch nicht bewirkenden — Strom und den kleinen — Abschmelzung in kurzer Zeit bewirkenden — Überstrom einander in solchem Maße anzunähern, daß dadurch sowohl die Anforderungen seitens der Elektrizitätswerke, als auch diejenigen der Verbraucher erfüüt werden können.The arrangement according to the invention enables the two critical variables, namely the largest - Melting not yet causing - current and the small - causing melting in a short time - Overcurrent to approximate each other to such an extent that both the requirements on the part of the electricity works, as well as those of consumers.
Große Kurzschlußströme bewirken die Beseitigung des thermischen Gleichgewichts sowohl bei den Schmelzstellen 14, als auch bei der Schmelzstelle 15 zu gleicher Zeit und bei allen Schmelzstellen entsteht ein Kurzschluß-Lichtbogen. Es ist ein Vorteil eines solchen mehrfachen Lichtbogens, daß zugleich an mehreren Stellen Kanäle aus geschmolzenem Quarz entstehen, die nicht nur strombegrenzend wirken, sondern auch den Schwellenwert der zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens notwendigen Spannung auf das Mehrfache erhöhen; die Intensität der Lichtbogenlöschung erhöht sich also auch. Es kann erreicht werden, daß das Abschaltvermögcn einer 500 V Sicherung auch bei einer Klemmspannung von 660 V ohne Ver? -Jerung der Dimensionen das gleiche bleibt.Large short-circuit currents cause the elimination of the thermal equilibrium in both the Melting points 14, as well as at the melting point 15 at the same time and at all melting points, arises Short-circuit arc. It is an advantage of such a multiple arc that several at the same time Make channels made of molten quartz, which not only have a current-limiting effect, but also the Threshold value of the voltage necessary to maintain the arc to the multiple raise; the intensity of the arc extinction also increases. It can be achieved that that Disconnection capacity of a 500 V fuse even with a Clamping voltage of 660 V without connection -Junging the dimensions remains the same.
Die Erwärmungscharakteristik der Schmelzstelle 15 und damit auch das Verhalten im Obergangsbereich kann innerhalb weiter Grenzen derart beeinflußt werden, daß ·η der Schmelzstelle 15, und zwar an den Punkten, an denen die Schmelzstelle sich an die größeren Kühlflächen anschließt, ein Metall — z. B. Silber — oder eine Metallegierung angebracht wird, die nebst über eine bestimmten Wärmekapazität auch über einen Schmelzpunkt, niedriger als den des Schmelzleiters, verfügt, eventuell kann auch eine Glasperle diesem Zwecke dienen. Die Erwärmung und Schmelzung dieser Medien verzögert die Erwärmung der Schmelzstelle 15 und auf diesem Wege kann also praktisch eine beliebige Schmelzcharakteristik erzielt werden.The heating characteristics of the melting point 15 and thus also the behavior in the transition area can be influenced within wide limits in such a way that · η of the melting point 15, namely at the Points at which the melting point adjoins the larger cooling surfaces, a metal - e.g. B. Silver - or a metal alloy is attached, which in addition to a certain heat capacity also over has a melting point lower than that of the fusible link, possibly a glass bead Serving purposes. The heating and melting of these media delays the heating of the melting point 15 and in this way practically any melting characteristic can be achieved.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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