DE3924465A1

DE3924465A1 - Excess temperature protection for electrical fuse - has bimetal temperature sensor with fibre optic signalling of fuse condition and location for triggering corrective action

Info

Publication number: DE3924465A1
Application number: DE19893924465
Authority: DE
Inventors: Nils Dipl Ing Dr Bardahl; Tor Inge Dipl Ing Johannsen; Asle Einar Dipl Ing Skjellness
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1991-02-07

Abstract

A temperature sensing and protection system for fuses is arranged to signal excess temperature and fuse location. Activation of appropriate cooling means or ultimate disconnection of the circuit then ensures after a suitable time delay if normal conditions are not restored. The temperature of fuse (S1) in housing (SG) influences the position of bimetal sensor (B) carrying element (P) such that the light path in sender unit (E) travelling via fibre optic cables (L1, L2) to evaluation unit (VE) can be interrupted in gap (US) thus affecting photo-element (F) and triggering protective sequence. USE/ADVANTAGE - In heavy duty high current distribution systems. Ensures reliable fuse operation by limiting temperature rise. Several grouped fuses can be supervised by a single optical cable with remote indication and local visual identification of fuse affected. Electromagnetic or ultrasonic signal transmission is suitable as an alternative. Temperature sensitive optical device can be substituted for bimetal sensor.

Description

Bei elektrischen Sicherungen kann es vorkommen, daß sich ihre Auslöseeigenschaften bei einer bestimmten Temperatur verändern. So wurde beispielsweise festgestellt, daß Sicherungen in Hoch stromanlagen bei einer Temperatur von ca. 160°C häufig nicht in der Lage sind, einen Kurzschlußstrom zu unterbrechen. Deshalb ist es wünschenswert, derartige Sicherungen mit zu hoher Temperatur rechtzeitig zu melden, so daß der Stromkreis in dem sie sich be finden gegebenenfalls auf andere Weise aufgetrennt werden kann.With electrical fuses it can happen that their Change the trigger properties at a certain temperature. For example, it was found that backups were high power plants at a temperature of approx. 160 ° C often not in are able to interrupt a short circuit current. Therefore it is desirable to have such fuses with too high a temperature to report in good time so that the circuit in which they are can be separated if necessary in another way.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schutz von mit mindestens einer Sicherung versehenen elektrischen Systemen zu gewährleisten.The object of the invention is to protect at least one To ensure fuse-provided electrical systems.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Temperaturüber wachungsvorrichtung für eine elektrische Sicherung gelöst, wo bei Mittel vorgesehen sind, die das Erreichen einer bestimmten Temperatur der Sicherung detektieren und melden.According to the invention, this object is achieved by a temperature Detection device for an electrical fuse solved where are provided for means that the achievement of a certain Detect and report the temperature of the fuse.

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind Mittel vor gesehen, mit denen sich bei Erreichen einer bestimmten Temperatur der Sicherung der Ort der Sicherung kenntlich machen läßt. Dies kann beispielsweise gleichzeitig mit der Meldung der detektier ten Sicherung geschehen oder zeitversetzt, wenn beispielsweise die Temperatur, bei der die Sicherung gemeldet wird, verschieden sein soll von der Temperatur, bei der der Ort der Sicherung kenntlich gemacht wird.In an advantageous embodiment of the invention, means are provided seen with which when reaching a certain temperature the location of the fuse can be identified. This can, for example, at the same time as the detection of the detection Backup done or delayed if, for example the temperature at which the fuse is reported varies should be of the temperature at which the location of the fuse is identified.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind dadurch ge kennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche die elektrische Sicherung bei Erreichen einer bestimmten Temperatur automatisch abschalten und/oder daß Mittel vorgesehen sind, die bei Errei chen einer bestimmten Temperatur eine Kühlung der elektrischen Sicherung einleiten. Auch das Abschalten der Sicherung durch einen vorzusehenden Schalter im Stromkreis kann zeitgleich mit der Meldung und Kenntlichmachung des Ortes der Sicherung vorge nommen werden. Damit kann einerseits der Schutz eines elektri schen Systems gewährleistet werden, andererseits kann eine Bedienperson sofort das Auswechseln der entsprechenden Sicherung vornehmen.Further advantageous embodiments of the invention are thereby ge indicates that means are provided which the electrical Automatic backup when a certain temperature is reached switch off and / or that means are provided, if Errei Chen a certain temperature cooling the electrical Initiate fuse. Also switching off the fuse a switch to be provided in the circuit can coincide with the reporting and identification of the location of the backup be taken. On the one hand, this can protect an electri system can be guaranteed, on the other hand, a Operator immediately replace the corresponding fuse make.

Die Wirkung der verschiedenen vorzusehenden technischen Mittel kann auch zeitversetzt eingeleitet werden. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine Kühlung der elektrischen Sicherung einleitbar ist. So könnten beispielsweise bei flüssigkeitsge kühlten Hochstromanlagen die Sicherungen in einem für eine Kühlung vorzusehenden Gehäuse untergebracht und an die Flüssig keitskühlung der Hochstromanlage angeschlossen werden. Nach der Meldung des Erreichens einer bestimmten ersten Temperatur der Sicherung könnte dann bereits bei derselben Temperatur oder bei Erreichen einer bestimmten zweiten Temperatur zunächst eine Kühlung der elektrischen Sicherung eingeleitet werden und erst wenn diese Temperatur weiter überschritten wird, so daß eine dritte Temperatur erreicht wird, könnte die Abschaltung der Sicherung vorgenommen werden.The effect of the various technical means to be provided can also be initiated with a time delay. This is special then advantageous if the electrical fuse is cooled can be initiated. For example, High-voltage systems cooled the fuses in one for one Cooling housing to be provided and attached to the liquid cooling of the high-current system can be connected. After Notification of reaching a certain first temperature of the Fuse could then already be at the same temperature or at First reaching a certain second temperature Cooling of the electrical fuse can be initiated and only if this temperature is exceeded further, so that a third temperature is reached, the shutdown of the Backup can be made.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung weist eine Übertragungseinrichtung auf, die aus einem Sender, einer Über tragungsstrecke und einem Empfänger besteht, wobei ein Mittel zur Beeinflussung der Übertragungsstrecke vorgesehen ist, das in Abhängigkeit von der Temperatur der Sicherung die über die Übertragungsstrecke an den Empfänger gelangende Information beeinflußt, wobei die an den Empfänger gelangende Information auswertbar ist. Eine solche Übertragungseinrichtung könnte bei spielsweise elektromagnetische Wellen oder Ultraschall übertra gen. Another advantageous embodiment of the invention has a Transmission device based on a transmitter, an over transmission line and a receiver, with an agent is provided to influence the transmission path, the depending on the temperature of the fuse over the Information sent to the receiver influenced, the information reaching the recipient is evaluable. Such a transmission device could for example, transmit electromagnetic waves or ultrasound gene.

Als Übertragungseinrichtung für elektromagnetische Wellen könn te eine Lichtschranke vorgesehen sein, wobei die auf ein Foto element der Lichtschranke gelangende Beleuchtungsstärke in Ab hängigkeit von der Temperatur der Sicherung durch ein auf den Strahlengang der Lichtschranke wirkendes Element beeinflußbar ist. Eine solche Vorrichtung wäre sowohl technisch einfach als auch wirtschaftlich zu realisieren.As a transmission device for electromagnetic waves te a light barrier can be provided, the one on a photo element of the light barrier illuminance in Ab dependence on the temperature of the fuse by one on the Beam path of the light barrier element can be influenced is. Such a device would be both technically simple and can also be realized economically.

Als Sender der Lichtschranke könnte dabei das Ende eines Licht wellenleiters und als Empfänger der Anfang eines Lichtwellenlei ters verwendet werden, wobei der als Empfänger wirkende Teil des Lichtwellenleiters mit seinem Ende an eine Verarbeitungsein heit angekoppelt ist, mittels der die ankommenden Signale aus wertbar sind.The end of a light could act as the transmitter of the light barrier waveguide and as the receiver the beginning of an optical fiber ters are used, the part acting as the receiver of the optical fiber with its end to a processing is coupled by means of which the incoming signals are valuable.

Das den Strahlengang der Lichtschranke beeinflussende Element kann über eine wärmeleitend mit der elektrischen Sicherung ver bundene Bimetallfeder in den Lichtkanal der Lichtschranke ge bracht werden. Es könnte dazu aber auch ein optisches Bauelement verwendet werden, das in Abhängigkeit von der Temperatur der elektrischen Sicherung seine optischen Eigenschaften verändert.The element influencing the beam path of the light barrier can be connected to the electrical fuse via a heat conductor tied bimetal spring in the light channel of the light barrier be brought. But it could also be an optical component be used depending on the temperature of the electrical fuse changes its optical properties.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar gestellt. Dabei zeigt:An embodiment of the invention is shown in the drawing posed. It shows:

Fig. 1 das Gehäuse einer elektrischen Sicherung mit einer daran angebrachten Temperaturüberwachungsvorrichtung. Fig. 1 shows the housing of an electrical fuse with an attached temperature monitoring device.

Fig. 1 zeigt den Schnitt eines Sicherungsgehäuses SG, an dessen Stirnseiten sich die elektrischen Anschlüsse A einer Sicherung SI befinden. Im Sicherungsgehäuse SG ist das elektrische Schalt bild der Sicherung SI eingezeichnet, da der mechanische Aufbau der Sicherung für die Erfindung nicht von Bedeutung ist. Aus schlaggebend für die Erfindung ist lediglich, daß die Sicherung SI bei Erreichen einer bestimmten Temperatur nicht mehr sicher auslöst. Dies kann auch bei unterschiedlichem Aufbau der Siche rung SI der Fall sei. Fig. 1 shows the section of a fuse housing SG, on the end faces of which are the electrical connections A of a fuse SI. In the fuse housing SG, the electrical circuit diagram of the fuse SI is shown, since the mechanical structure of the fuse is not important for the invention. The only decisive factor for the invention is that the fuse SI no longer triggers reliably when a certain temperature is reached. This can also be the case if the SI fuse is constructed differently.

Auf dem Sicherungsgehäuse SG ist das Gehäuse der Temperaturüber wachungsvorrichtung TG angebracht. In das Gehäuse der Temperatur überwachungsvorrichtung TG sind zwei Lichtwellenleiter L1, L2 eingebracht, wobei das Ende 2 des Lichtwellenleiters L1 als Sender S und der Anfang 3 des Lichtwellenleiters L2 als Empfän ger E wirkt. Beide Lichtwellenleiter L1, L2 liegen in einer optischen Achse. Zwischen Sender S und Empfänger E besteht ein Spalt, der die Übertragungsstrecke US bildet.On the fuse housing SG, the housing of the temperature monitoring device TG is attached. In the housing of the temperature monitoring device TG, two optical fibers L 1 , L 2 are introduced, the end 2 of the optical fiber L 1 acting as a transmitter S and the beginning 3 of the optical fiber L 2 as a receiver E. Both optical fibers L 1 , L 2 lie in an optical axis. There is a gap between transmitter S and receiver E, which forms the transmission path US.

Im Gehäuse der Temperaturüberwachungseinrichtung TG befindet sich weiter eine Bimetallfeder B, die über einen Sockel wärme leitend mit dem Sicherungsgehäuse SG verbunden ist. Die Art der Verbindung der Bimetallfeder B bzw. des Sockels mit dem Sicherungsgehäuse SG ist dabei nur insoweit von Bedeutung, als durch die Verbindung eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit vom Sicherungsgehäuse zur Bimetallfeder B sichergestellt wer den muß. Am Ende der Bimetallfeder B, das dem Sockel entgegen gesetzt ist, ist rechtwinklig zur Bimetallfeder ein Element P angebracht.Located in the housing of the temperature monitoring device TG there is also a bimetallic spring B that heats up via a base is conductively connected to the fuse housing SG. The Art the connection of the bimetallic spring B or the base with the Fuse housing SG is only of importance insofar as the best possible thermal conductivity through the connection from the fuse housing to the bimetal spring B. that must. At the end of the bimetallic spring B, towards the base is set, an element P is perpendicular to the bimetal spring appropriate.

Das Ende 4 des Lichtwellenleiters L2 ist an eine Verarbeitungs einheit VE angekoppelt, in der sich ein Fotoelement F, das eben falls durch sein elektrisches Schaltzeichen dargestellt ist, befindet.The end 4 of the optical fiber L 2 is coupled to a processing unit VE, in which there is a photo element F, which is just if represented by its electrical circuit symbol.

Am Ende 1 des Lichtwellenleiters L1 wird Licht eingekoppelt, das am Sender S des Lichtwellenleiters L1 abgestrahlt und über die Übertragungsstrecke US an den Empfänger E, d. h. an den Anfang 3 des Lichtwellenleiters L2 übertragen wird. In der Verarbeitungs einheit VE wird das vom Ende 4 des Lichtwellenleiters L2 abge strahlte Licht vom Fotoelement F detektiert und in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke in ein elektrisches Signal umgewan delt, so daß es zur weiteren Auswertung zur Verfügung steht. Erwärmt sich nun die Sicherung, so wird diese Erwärmung über das Sicherungsgehäuse SG auf die Bimetallfeder B übertragen und das an der Bimetallfeder B angebrachte Element P wird damit in Abhängigkeit von der Temperatur der Sicherung SI in die Über tragungsstrecke US und damit in den Strahlengang des Lichtes eingebracht. Mit zunehmender Temperatur der Sicherung wird durch das Element P die Übertragungsstrecke US gestört, so daß die auf das Fotoelement F über den Lichtwellenleiter L2 gelangen de Beleuchtungsstärke reduziert bzw. zu Null wird.At the end 1 of the optical waveguide L 1 , light is coupled in, which is emitted at the transmitter S of the optical waveguide L 1 and transmitted via the transmission path US to the receiver E, ie to the beginning 3 of the optical waveguide L 2 . In the processing unit VE, the light emitted from the end 4 of the optical waveguide L 2 is detected by the photo element F and converted into an electrical signal depending on the illuminance, so that it is available for further evaluation. Now heats up the fuse, this heating is transmitted via the fuse housing SG to the bimetallic spring B and the element P attached to the bimetallic spring B is thus dependent on the temperature of the fuse SI in the transmission path US and thus in the beam path of the light brought in. With increasing temperature of the fuse, the transmission path US is disturbed by the element P, so that the illuminance reaching the photo element F via the optical waveguide L 2 is reduced or becomes zero.

In Abhängigkeit von dem elektrischen Signal des Fotoelements F können dann die eingangs beschriebenen Schritte eingeleitet werden. So kann zunächst eine Meldung der heißen Sicherung SI erfolgen oder aber die Sicherung SI sofort abgeschaltet werden. Es könnte aber auch nach der Meldung der Sicherung SI eine Kühlung der Sicherung SI eingeleitet werden, um so deren Funk tionsfähigkeit wiederherzustellen.Depending on the electrical signal of the photo element F can then initiate the steps described at the beginning will. So first a message of the hot fuse SI take place or the fuse SI can be switched off immediately. But it could also be a SI after reporting the fuse Cooling of the fuse SI can be initiated in order to keep its radio ability to restore.

Die Verwendung von Lichtwellenleitern L1, L2 erweist sich als besonders vorteilhaft, da beispielsweise zur Temperaturüber wachung mehrerer Sicherungen SI das Licht in die jeweilige Lichtwellenleiter L1 an einer zentralen Stelle eingekoppelt werden könnte und auch die Verarbeitungseinheit VE an einem entfernten Ort von der Sicherung SI angebracht sein könnte.The use of optical fibers L 1 , L 2 proves to be particularly advantageous since, for example, for monitoring the temperature of several fuses SI, the light could be coupled into the respective optical fibers L 1 at a central point and also the processing unit VE at a remote location from the fuse SI could be appropriate.

Es wäre auch denkbar, das Ende 4 des Lichtwellenleiters L2 durch ein optisches Element zu vergrößern und in einem Beobach tungsraum anzubringen. In diesem Fall könnte die Änderung der Temperatur von einer Bedienperson direkt am leuchtenden bzw. nichtleuchtenden Ende des Lichtwellenleiters erkannt werden, so daß sich eine Umsetzung des Lichtes in ein elektrisches Signal erübrigte. Für den visuellen Eindruck wäre es in diesem Fall von Vorteil, die Bimetallfeder so auszuführen, daß das Element P bei "kalter" Sicherung SI die Übertragungsstrecke US unterbricht und mit zunehmender Temperatur die Übertragungsstrecke US frei gibt, so daß das Ende 4 eines jeweiligen Lichtwellenleiters L2 nur dann leuchten würde, wenn aufgrund erhöhter Temperatur der Sicherung Gefahr bestünde.It would also be conceivable to enlarge the end 4 of the optical waveguide L 2 by an optical element and to install it in an observation room. In this case, the change in temperature could be recognized by an operator directly at the glowing or non-glowing end of the optical waveguide, so that there was no need to convert the light into an electrical signal. For the visual impression, it would be advantageous in this case to design the bimetallic spring so that the element P interrupts the transmission path US when the fuse is "cold" SI and releases the transmission path US with increasing temperature, so that the end 4 of a respective optical fiber L 2 would only light up if there was a danger due to the increased temperature of the fuse.

Die Temperaturüberwachungsvorrichtung könnte auch an einem von der Sicherung SI entfernten Ort angebracht sein. Dazu müßte dann das Element P der Sicherung SI, sei es nun lediglich ein an einer Bimetallfeder B angebrachtes lichtundurchlässiges Blätt chen oder ein optisches Element, das sich ständig in der Über tragungsstrecke US befindet und seine Transparenz in Abhängig keit von der Temperatur der Sicherung ändert, durch einen Wärme leiter mit dem Sicherungsgehäuse SG verbunden werden.The temperature monitoring device could also on one of the fuse SI remote location. To do that then the element P of the fuse SI, be it just an on an opaque leaf attached to a bimetallic spring B. chen or an optical element that is constantly in the over US transmission line is located and its transparency is dependent The temperature of the fuse changes due to heat conductors can be connected to the fuse housing SG.

Claims

1. Temperature monitoring device for an electrical security tion, whereby means are provided to achieve a Detect and report the specific temperature of the fuse (SI).

2. Temperature monitoring device according to claim 1, characterized in that means are easily seen, which indicate the location when reaching a certain temperature of the fuse.

3. Temperature monitoring device according to one of the preceding existing claims, characterized in that means are provided which the electrical fuse (SI) automatically when a certain temperature is reached switch off.

4. Temperature monitoring device according to one of the preceding existing claims, characterized net that funds are provided which, when reaching a certain temperature cooling of the electrical fuse (SI) enable.

5. Temperature monitoring device according to one of the preceding existing claims, characterized net that a transmission device is provided, be standing from a transmitter (S), a transmission path (US) and a receiver (E) that further a means of influencing the Transmission path (US) is provided, which depends on the temperature of the fuse (SI) over the transmission route (US) to the recipient (E) flows, the information reaching the recipient (E) is evaluable.

6. Temperature monitoring device according to claim 5, there characterized in that as a transfer a light barrier is provided, the lighting reaching a photo element (F) of the light barrier strength depending on the temperature of the fuse (SI) by one acting on the beam path of the light barrier Element can be influenced.

7. Temperature monitoring device according to claim 6, characterized in that the end ( 2 ) of an optical waveguide (L 1 ) and as the receiver (E) the start ( 3 ) of an optical waveguide (L 2 ) is used as the transmitter (S) of the light barrier, the part of the optical waveguide (L 2 ) acting as a receiver (E) having its end ( 4 ) coupled to a processing unit (VE) by means of which the incoming signals can be evaluated.

8. Temperature monitoring device according to claim 6, there characterized in that the beam element influencing the light barrier via a thermally connected to the electrical fuse (SI) Bimetal spring (B) placed in the light channel of the light barrier becomes.

9. Temperature monitoring device according to claim 6, there characterized in that for the Beam path of the light barrier influencing element (P) an op table component is used, depending on the Temperature of the electrical fuse (SI) its optical Properties changed.