DE712204C

DE712204C - Overvoltage protection

Info

Publication number: DE712204C
Application number: DEL96719D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Wuensche
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1939-01-01
Filing date: 1939-01-01
Publication date: 1941-10-14

Description

Überspannungssicherung Die Erfindung betrifft' eine neuartige Ü'berspannungssicherung für elektrische Stromkreise, z. B. zum Schutz von Glühlampen, Meßgeräten und. ähnlichen elektrischen Einrichtungen gegen Überspannungen jeder Art.Overvoltage protection The invention relates to a new type of overvoltage protection for electrical circuits, e.g. B. to protect light bulbs, measuring devices and. similar electrical devices against overvoltages of any kind.

Von solchen Sicherungen wird gefordert, daß sie für Stromkreise mit hoher und niedriger Ansprechspannung ausführbar sind, daß sie schon bei einer geringen Überschreitung der Nennspannung und insbesondere, wenn keine Vorspannung besteht, bei einer besonders niedrigen Spannung ansprechen. Weiter wird ,gefordert, daß die Streuung, das ist der oberhalb und unterhalb der geforderten Ansprechspannung liegende Streubereich, gering ist. Ferner soll die Sicherung jederzeit betriebsbereit sein und darf durch den entstehenden Kurzschluß- oder Ableitstrom nicht zerstört werden.Such fuses are required to be used for circuits with high and low response voltage are feasible that they are already at a low Exceeding the nominal voltage and especially if there is no preload, respond at a particularly low voltage. It is also required that the Scatter is that which is above and below the required response voltage Scatter, is low. Furthermore, the backup should be ready for operation at all times and must not be destroyed by the resulting short-circuit or leakage current.

Es sind bereits Überspannun,gssicherungen mit. Sperrschichten, besonders Aluminiumoxyd, bekannt, jedoch weisen diese hinsichtlich der Unbeständigkeit der Einhaltung der Ansprechspannung beträchtliche Nachteile auf. Sie eignen sich ferner nicht für niedrige Ansprechspannungen und haben nur eine geringe Kurzschlußfestigkeit. Die große Streuung der Ansprechspannung oberhalb und unterhalb der geforderten Ansprechspannung bei diesen bekannten Ausführungen wird beispielsweise sowohl durch herstellungsmäßige Unterschiede als auch durch veränderte Umgebungsverhältnisse, wie Feuchtigkeitseinflüsse und Temperaturschwankungen, hervor-Igerufen.There are already overvoltage fuses. Barriers, especially Alumina, known, however, these have in terms of the instability of the Compliance with the response voltage has considerable disadvantages. They are also suitable not for low response voltages and have only a low short-circuit strength. The large spread of the response voltage above and below the required response voltage in these known designs, for example, both by manufacturing Differences as well as changed environmental conditions, how Influences of moisture and temperature fluctuations, caused.

Um die Beständigkeit der Sicherungen gegenüber solchen Einflüssen zu verbessern, wurden diese auch in Glasgefäßen oder ähnlichen Umhüllungen luftdicht abgeschlossen; jedoch weisen solche Anordnungen wieder den Nachteil auf, daß sie bei der Belastung feit holten Kurzschlußströmen explosionsartig zerstört werden. In order to improve the resistance of the fuses to such influences, they were also sealed airtight in glass vessels or similar enclosures; however, such arrangements again have the disadvantage that they are explosively destroyed when exposed to short-circuit currents.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht die bei Überspannungen zu durchschlagend; Strecke zwischen den Durchschlagselektroclen aus einer Eisenphosphatschicht. Diese Eisenphosphatschicht kann nach dem Parker-, Atrainent-, Bonder- oder einem ähnlichen Verfahren hergestellt sein. Sie zeichnet sich durch eine holte Isolierfähigkeit aus und entsteht in Gestalt eines dünnen, gleichmäßigen ,ind fein kristallinen L'lierzuges durch Behandlung von Eisen in Phosphatlösungen, die auch Beschleuniger, z. B. Salze oder Kieselsäurev erbindungen, enthalten können. Bei einer gewissen Schichtdicke schließt die Phosphatschicht (las Eisen von der Behandlungslösung selbsttätig ab, so daß auf einfachste Weise eine einwandfreie, gleichmäßig dicke DurchschIagsschicht erhalten werden kann.According to the present invention, there is an overvoltages too resounding; Distance between the breakdown electrodes from an iron phosphate layer. This iron phosphate layer can be after the Parker, Atrainent, Bonder or a similar process. It is characterized by a high insulation ability and arises in the form of a thin, even, finely crystalline train of l'lier by treating iron in phosphate solutions, which also include accelerators, e.g. B. Salts or silicic acid compounds. With a certain layer thickness closes the phosphate layer (automatically removes iron from the treatment solution, so that in the simplest possible way a perfect, uniformly thick penetration layer can be obtained.

Zur Erzielung einer geringeren Schichtdicke zur Sicherung von Stromkreisen geringer Betriebsspannung bzw. für niedrige Ansprechspannungen wird die Behandlungszeit entsprechend verkürzt.To achieve a thinner layer to secure electrical circuits The treatment time is lower than the operating voltage or for low response voltages shortened accordingly.

Derartige Überspannungssicherungen mit E_isenphosphatschichten haben den Vorteil, daß sie für sehr niedrige Ansprechspannungen gebaut werden können und daß die Ansprechspannung nur wenig höher als die Nennspannung eines schifitzenden Stromkreises liegt. Außerdem weisen Überspannungssicherungen mit derartigen Schichten eine sehr geringe Streuung auf.Have such overvoltage fuses with iron phosphate layers the advantage that they can be built for very low response voltages and that the response voltage is only slightly higher than the rated voltage of a schifitzenden Circuit lies. In addition, surge protectors have such layers shows a very small spread.

Die beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Sicherung dar, wobei Abb. i die Sicherung im Schnitt und Abb. 2 ein Sicherungselement mit teilweise geschnittener Schraubkappe darstellt.The accompanying drawing shows an embodiment of such Fuse, with Fig. I the fuse in section and Fig. 2 a fuse element with partially cut screw cap.

Die beiden Elektroden i und z, zwischen denen der Durchschlag stattfindet, sind gegenseitig durch eine Eisenscheibe 3 mit bonderisierter Oberfläche isoliert, wobei im vorliegenden Fall zwei Schichten vorgesehen sind. B - ideElel:troden werden mittels eines Bolzens c) und einer Mutter 8 unter Anwendung einer Isolierscheibe :I und einer Isolierhülse 5 gegenseitig fest zusammengepreßt. Der Klemmbolzen ö ist dabei mit einer 2, der Elz#ktroden verschraubt und dient zugleich als Verbindung zum mutterartig ausgebildeten Fußkontakt 9. Die Elektroden 1, 2 mit der dazwischen geklemmten bonderisierten Eisenscheibe 3 sind auf einem Isolierzylinder 7 aus z. B. Steatit angeordnet und werden zusaminen mittels einer Schraubkappe io wie mehrtc°ilige geschlossene Schmelzeinsätze in ein '#iclierungselement i i eingesetzt. Die Belastbarkeit einer solchen Anordnung ist praktisch unbegrenzt und nur von der Größe der Kontaktfläche der beiden Elektroden auf der bonderisierten Eisenscheibe abhängig. Da die Sicherung nur aus metallischen und keramischen Werkstoffen besteht, sind Beschädigungen durch mechanische Kräfte während des L:berschlages ausgeschlossen.The two electrodes i and z, between which the breakdown takes place, are mutually insulated by an iron disk 3 with a bonded surface, two layers are provided in the present case. B - ideElel: be dodging by means of a bolt c) and a nut 8 using an insulating washer : I and an insulating sleeve 5 mutually tightly pressed together. The clamping bolt ö is screwed with a 2, the Elz # ctrode and serves at the same time as a connection to the nut-like formed foot contact 9. The electrodes 1, 2 with the one in between clamped bonded iron disk 3 are on an insulating cylinder 7 made of z. B. steatite and are arranged together by means of a screw cap io like mehrtc ° ilige closed fusible links inserted into a '#iclierungselement i i. The resilience such an arrangement is practically unlimited and depends only on the size of the contact area of the two electrodes on the bonded iron disk. Because the fuse consists only of metallic and ceramic materials, damage is caused by mechanical forces during the L: rollover excluded.

Zur Verwendung in Stromkreisen liöherl-i-N ennspannung oder für höhere An.sprechspannungen werden zweckmäßig mehrere mit einer Phosphatschicht überzogene Eisenscheiben benutzt, so daß die Zahl der zu durchschlagenden Isolierschichten ansteigt.For use in circuits with a nominal voltage or higher Response voltages are expediently several coated with a phosphate layer Iron washers used so that the number of layers of insulation to be broken through increases.

Andererseits kann die Sicherung durch Anwendung nur einer Pliosphatschicht, wobei beispielsweise die Eisenscheibe zugleich als Elektrode dient und mit dem Klenimenbolzen elektrisch verbunden ist, zum Überspannungsschutz in Stromkreisen niedriger \ ennspannung und für niedrige Überspannungen oder als Spannungsschutz bei elektrisch leitenden Teilen, zwischen denen nur eine Spannung bis zu einem bestimmten Wert zulässig ist. Verwendung finden. In diesen Fällen wird die Bildung der Eisenphosphatschicht vorteilhaft frühzeitig unterbrochen.On the other hand, the protection can be achieved by applying only one pliosphate layer, where, for example, the iron disk also serves as an electrode and with the clamp bolt is electrically connected, for overvoltage protection in low-voltage circuits and for low overvoltages or as voltage protection for electrically conductive ones Parts between which only a voltage up to a certain value is permitted. Find use. In these cases, the formation of the iron phosphate layer becomes advantageous interrupted early.

Ein Beispiel, wo nur eine Spannung bis zu einem bestimmten Wert zulässig ist, liegt bei elektr. betriebenen Bahnen, insbesondere Straßenbahnen, vor, wo die als Rückleitung benutzten Schienen über Brücken geführt werden und die Schienen zwecks Vermeidung vagabundierender Ströme nicht mit dein Brückenkörper verbunden sind. Die Überspannungssicherungwird hierbei zwischen die elektrisch miteinander verbundenen Schienen und dem Brückenkörper geschaltet. Bei einer die Ansprechspannung erreichenden Spannung zwischen dem Brückenkörper und den Schienen findet eine Kurzschließung statt, so daß keine für Brückenbenutzer gefährliche Berührungsspannungen auftreten können.An example where only a voltage up to a certain value is allowed is, is with electr. operated railways, especially trams, where the Rails used as return lines are routed over bridges and the rails not connected to your bridge body in order to avoid stray currents are. The overvoltage protection is in this case between the electrically with each other connected rails and the bridge body switched. For one the response voltage The voltage reached between the bridge body and the rails is short-circuited instead, so that no dangerous touch voltages occur for bridge users can.

Natürlich lassen sich bei Sicherungen für höhere Spannungen auch abwechselnd dünne und dicke Eisenphosphatschichten verwenden.Of course, fuses for higher voltages can also be alternated use thin and thick layers of iron phosphate.

Die Anwendung der Eisenphosphatschicht beschränkt sich dabei nicht nur auf den Schutz von elektrischen Stromkreisen oder Einrichtungen gegen Überspannungen, sie läßt sich vorteilhaft auch als Kurzschließer für eine Anzahl in Reibe geschalteter Glühlampen verwenden und dient dann zur Wiederschließung des Stromkreises, wenn eine der Glühlampen durchbrennt. Hierbei wird jeder der Glühlampen ein solcher Kurzschließer parallel geschaltet, wobei die Kurzschließer so beschaffen sind, daß sie bei der Nennspannung der Glühlampe nicht ansprechen, während am Kurzschließer der durchgebrannten Glühlampe die volle Stromkreisspannung wirksam wird, die für den Kurzschließer eine Überspannung darstellt und diesen zum Ansprechen bringt. Der Lampenstromkreis wird damit wieder geschlossen und die defekte Glühlampe durch Nichtaufleuchten kenntlich gemacht.The use of the iron phosphate layer is not limited only on the protection of electrical circuits or devices against overvoltages, it can also be used advantageously as a short-circuiter for a number of connected graters Use incandescent lamps and then serve to reconnect the circuit if one of the light bulbs burns out. Here is each of the light bulbs such a short-circuiter connected in parallel, the short-circuiter being so constructed are that they do not respond at the nominal voltage of the incandescent lamp, while on the short-circuiter of the blown incandescent lamp the full circuit voltage is effective, which is for the short-circuiter represents an overvoltage and makes it respond. The lamp circuit is closed again and the defective light bulb through Failure to light up is indicated.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Surge protection for electrical circuits and objects that can accept electrical voltages, characterized in that, that an iron phosphate layer arranged between two electrodes is used as the insulating layer is used.

2. Overvoltage protection device according to claim i, characterized in that that the formation of the iron phosphate layer up to the greatest achievable layer thickness is made.

3. Overvoltage protection device according to claim i, characterized. that the formation of the iron phosphate layer before the greatest layer thickness is reached is interrupted.

4. Surge protection for electrical circuits according to claim i and 2, characterized in that the isolating distance for circuits with high Nominal voltage or high response voltage from several such connected in series Layers is formed, layers of the same or different thicknesses being applied can be.

5. Surge protection for electrical circuits according to claim i to 3, characterized in that the iron phosphate layer produced on an iron surface is pressed together with the breakdown electrode or electrodes and that furthermore the Fuse corresponds to a normal fuse link in its external dimensions and consequently screwed into a normal securing element by means of a screw cap can be.

6. Overvoltage protection device according to claim i, 2, 3 and q., Characterized in that that it serves as a short-circuiter for individual incandescent lamps connected in series and closes the circuit that was interrupted by a blown light bulb.