DEL0015556MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung·: 18. Mai 1953 Bekamntgemacht am 6. September 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Um den Wattverbrauch und damit die Eigenerwärmung von Schmelzsicherungen gering zu
halten u*nd li-hre Überstromträgheit zu vergrößern,
verwendet man bei bekannten Ausführungen mehrere parallel geschaltete Schmelzleiteranordnungen
und legt in Reihe mit dem stärkeren Schmelzleiter eine Lötstelle mit niedrigem Schmelzpunkt.
Bei Überstrom schmilzt nach einiger Zeit das Lot durch die Stromwärme und unterbricht die Stromführung
an dieser Stelle, so daß der gesamte Strom nunmehr nur noch den dünneren Schmelzleiter
durchfließt und diesen rasch zum Abschmelzen bringt.
Es ist vorgeschlagen worden, bei Schmelzsicherungen mit mehreren parallelen im Schmelzraum
liegenden Schmelzleitern im Zuge eines dieser Schmelzleiter einen Kontakt anzuordnen, der von
einem strombeheizten, außerhalb des Schmelzraumes untergebrachten Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied
gesteuert wird.
Da der Schmelzpunkt des Lots, um die Eigenwärme der Sicherung gering.zu halten, im allgemeinen
unter ioo° C liegt, ist der Grenzstrom dieser Sicherungen, das ist. der Überstrom, bei dem
die Sicherung nach längerer Zeit abschmilzt, stark abhängig von der Umgebungstemperatur. Diese
Eigenschaft kann zu lästigen Betriebsstörungen in warmen Räumen oder infolge der erhöhten Innentemperatur
in gekapselten Geräten oder auch bei stärkerer Erwärmung der Kontakte zwischen dem
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Sicherungsunterteil und dem Schmelzeinsatz führen, weil dann der Grenzstrom unter Umständen sogar
unter den Nennstrom sinkt.
Um diesen Mangel zu beheben, \vird bei einer Schmelzsicherung mit mehreren parallel geschalteten
Schmelzleitern und einem in Reihe mit einem der parallelen Schmelzleiter liegenden, durch
Stromerwärmung eines Temperaturgliedes sich öffnenden, zu den anderen Schmelzleitern parallel
ίο liegenden Kontakt erfindungsgemäß dieser Kontakt
durch ein temperaturempfindliches Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied derart gesteuert, daß der
Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Ansprechstromstärke des temperaturempfindlichen
Gliedes in vorbestimmter Weise verändert, vorzugsweise aufgehoben wird. Durch die Verwendung
eines solchen Ausdehnungs- oder Ausbiegungsgliedes wird es also ermöglicht, den Einfluß der
Umgebungstemperatur ganz oder teilweise zu kompensieren, was bei einer Lötstelle unmöglich
ist. Man kann z.B. gemäß der. Erfindung dem strombeheizten Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper
ein oder mehrere nicht strombeheizte Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper an der Siehe-·
rung so zuordnen, daß diese auf die vom strombeheizten Körper ausgeübte Kraft im Sinne des
Temperäturausgleiches einwirken. Als Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper für diesen Zweck
sind Bimetallglieder, Hitzdrähte, -stäbe oder -bänder, Bimetallplatten, -scheiben oder -pakete
mit stetiger oder schnappender Bewegung beim Ansprechen geeignet. Eine vorteilhafte Ausführungsform
ergibt sich beispielsweise, wenn man einen stromdurchfiossenen Bimetallstreifen derart
mit einem nicht stromdurchfiossenen, der Umgebungstemperatur ausgesetzten Kompensationsbimetallstreifen
durch eine starre mechanische Kupplung verbindet, daß die vom stromdurchfiossenen
Streifen ausgeübte Kraft, die den Kontakt zu öffnen bestrebt ist, durch den Kompensationsstreifen
bei wachsender Umgebungstemperatur vermindert, bei fallender dagegen vergrößert wird, und zwar jeweils um so viel, daß die unerwünschten
Änderungen der Grenzstromstärke ganz oder zum Teil aufgehoben werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann man das Kompensationsglied derart auf das strombeheizte
Glied einwirken lassen, daß es die durch Änderungen der Umgebungstemperatur verur-
sachten Wegänderungen des strombeheizten Gliedes ausgleicht und unabhängig von der Umgebungstemperatur
konstant hält, und zwar entweder mittels einer Drehkompensation oder einer Hubkompensation. Bei der Drehkompensation dreht
das Kompensationsglied kraft seiner Durchbiegung unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur die
Einspannstelle des Stromgliedes jeweils um so viel im einen oder anderen'Sinne, daß der Weg des
Stromgliedes an seinem freien Ende immer derselbe bleibt. Bei der Hubkompensation verlegt das
Kompensationsglied durch seine Ausbiegung bei Änderungen der Umgebungstemperatur den Angriffspunkt
des Stromgliedes an dessen freien Ende jeweils um so. viel vor oder zurück, wie er durch
die Umgebungstemperatur zurück- ' öder vorgerückt war.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. ι bis 3 in grundsätzlicher Anordnung an dem
geschlossenen Schmelzeinsatz einer Niederspannungs-Hochleistungssicherung
mit Kontaktmessern dargestellt. Das Anwendungsgebiet der Erfindung " ist jedoch nicht auf diese Form von Schmelzsicherungen
beschränkt; die Erfindung kann vielmehr auch bei anderen Schmelzsicherungen mit Vorteil
verwendet werden. ^5
Fig. ι a und 1 b zeigen ein Ausführungsbeispiel
mit einer Kraftkompensation zweier Bimetallstreifen,
Fig. 2 a, 2 b, 2 c eine Drehkompensation,
Fig. 3 eine Kraftkompensation zweier Bimetallstreifen, die auf den beiden gegenüberliegenden
Stirnseiten eines Schmelzeinsatzes angeordnet sind.
Fig. ι a zeigt die linke Seite eines Schmelzeinsatzes
im Schnitt, von der Seite gesehen, Fig. ib in Draufsicht ohne Abdeckplatte. In einem zylindrischen
Isolierkörper α ist eine' metallene Abschlußplatte d gut dichtend befestigt, die den
Schmelzraum nach links abschließt. Nach rechts ist der Schmelzraum ebenso abgeschlossen. Er ist
in bekannter Weise mit einem körnigen oder flüssigen
Löschmittel gefüllt. An den beiden Abschlußplatten sind zwei Kontaktmesser / befestigt, die in
bekannter Weise in die federnden Gegenkontakte eines Sicherungsteils eingeschoben werden können.
Zwischen der linken und der rechten, nicht dargestellten Abschlußplatte d ist der verhältnismäßig
dünne Schmelzleiter e ausgespannt, während der stärkere Schmelzleiter b, der ebenfalls an der rechten
Abschlußplatte befestigt ist, durch die linke Abschlußplatte d mittels einer Isolierbuchse c isoliert
durchgeführt ist. Der Schmelzleiter b ist an seinem nach links herausragenden Ende als Kontaktstück
ausgebildet, auf dem normalerweise ein beweglicher Kontakt k1 unter Federdruck aufliegt. '
Der Kontakt k1 ist über Strombänder i mit einem
Bimetallstreifen g± leitend verbunden. Der Bimetallstreifen
gt ist mit seinem oberen Ende leitend
an dem Kontaktmesser / befestigt, das den Betriebsstrom zu führen hat.
Auf der anderen Seite ist an dem Kontaktmesser über ein Isolierstück ein nicht strombeheizter
Bimetallstreifen I1 befestigt. Der strombeheizte
Streifen g1 und der Kompensationsstreifen I1 sind
an ihren unteren freien Enden durch eine Schub- und Zugstange; miteinander verbunden, die durch
eine weite Bohrung des Kontaktmessers / gesteckt ist. An dem strombeheizten Streifen ^1 ist ein Mitnehmerwinkel
h befestigt.
Die Wirkungsweise, zunächst ohne Berücksichtigung der Temperaturkompensation, ist folgende:
Der größere Anteil des Betriebsstromes fließt von dem nicht dargestellten Kontaktbock, in den das
Messer / eingesteckt ist, über das Messer in den Bimetallstreifen gv das Stromband i, den Kontakt
kx und den starken Schmelzleiter b in die
rechte Abschlußplatte und das rechte Kontakt-
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messer; der kleinere Anteil des Stromes fließt vom Kontaktmesser / über die Abschlußplatte d durch
den dünnen Schmelzleiter e ebenfalls in die rechte Abschlußplatte und das rechte Messer. Bei Überstrom
erwärmt sich der Stromstreifen ^1, biegt sich
nach links (Fig. ib) aus und wird schließlich bei Erreichen einer bestimmten, dem Grenzstrom entsprechenden
Ausbiegung über den Mitnehmerwinkel h den Kontakt Ze1 von dem festen Kontakt
ίο des Schmelzleiters b abheben. Der Gesamtstrom
wird dann gezwungen, über den dünnen Schmelzleiter e zn fließen, der infolgedessen sehr schnell
abschmilzt. Bei Kurzschluß werden sofort beide Schmelzleiter e und b durchschmelzen, ehe das
Stromglied gt .eine zum Öffnen des Kontaktes Ze1
ausreichende Ausbiegung erfährt. Ohne den Kompensationsstreifen I1 würde bei einer höheren Umgebungstemperatur
der Stromstreifen Jf1 bereits im
stromlosen Zustand nach links vorgebogen sein und daher bei einem zu geringen Strom den Kontakt
/J1 öffnen; umgekehrt würde er bei tieferen
Umgebungstemperaturen nach rechts vorgebogen sein und daher erst bei einem zu hohen Grenzstrom
den Kontakt öffnen. Der Kompensationsstreifen I1 ist nun so angeordnet, daß er sich im
umgekehrten Sinne ausbiegt wie der Stromstreifen ^1. Infolgedessen drückt er über die Schub-
und Zugstange; bei höheren Umgebungstemperaturen
auf den Stromstreifen ^1 und macht dadurch
dessen nach links gerichtete Ausbiegung, soweit sie von der Umgebungstemperatur herrührt, unwirksam.
Bei tiefen Umgebungstemperaturen sind die Ausbiegungen entgegengesetzt gerichtet. Der normale
Grenzstrom der Sicherung wird somit nicht mehr oder in viel geringerem Maße als ohne Temperaturkompensation
durch wechselnde Umgebungstemperatur beeinflußt.
Es kann zweckmäßig sein, den Raum, in dem sich die temperaturempfindlichen Glieder beftnden,
zum Schütze gegen Wärmeverluste oder Beschädigung durch eine Platte m od. dgl. abzudecken.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 a, 2 b, 2 c zeigt Fig. 2 b eine Draufsicht auf eine Stirnseite,
2 a eine geschnittene Seitenansicht von rechts, 2 c von links. Der Stromstreifen g2 und der Kompensatiohsstreifen
I2 sind an einem gemeinsamen metallischen Drehbolzen η befestigt, der in einer
Bohrung des Kontaktmessers / drehbar gelagert ist und zugleich als Stromzuführung von dem Kontaktmesser
/ zu dem Stromstreifen g2 dient. An
seinem unteren Ende trägt der Stromstreifen g, einen Kontakt Ze2, der normalerweise unter dem
Druck des vorgespannten Stromstreifens g2 auf dem Gegenkontakt des stärkeren Schmelzleiters b
aufliegt. Der Kompensationsstreifen I2 ist auf der
anderen Seite des Messers / an seinem unteren Ende zwischen an den freien Enden eines
U-Bügels q angebrachten Spitzen gelagert, der, z. B. mittels einer nicht dargestellten Einstellschraube,
am Kontaktmesser f elektrisch isoliert so befestigt ist, daß die Nullage der beiden Streifen I2
und g2 durch Verschieben dieser Schraube in einem
waagerechten Schlitz des Messers eingestellt werden kann. Der Kompensationsstreifen I2 biegt sich
unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur in der Bewegung des Bimetallstreifens entgegengesetzter
Richtung aus. Die Stromführung und -verteilung ist im übrigen dieselbe wie in Fig. 1.
Bei Änderungen der Umgebungstemperatur dreht der bei q gelagerte Kompensationsstreifen I2 den
Drehbolzen η infolge seiner Durchbiegung zwischen seinen Einspannpunkten q und η um so viel
vor oder zurück wie der Stromstreifen, ohne vom Strom durchflossen zu sein, den Drehbolzen η zurück-
oder vorgedreht hat. .'
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Kompensationsstreifen /3 an der rechten Stirnseite,
der Stromstreifen gs auf der linken Stirnseite des
Schmelzeinsatzes angeordnet. Ihre freien Enden sind durch eine Zug- und Schubstange p miteinander verbunden,
die in einer Nut oder einem Kanal'des Isolierkörpers
angeordnet ist. Der Kontakt ks liegt
unter der Vorspannung des Stromstreifens gs auf dem Endkontakt des Schmelzleiters b auf, um diese
Vorspannung wird bei wechselnder Umgebungstemperatur durch den Kompensafionsstreifen /3
praktisch konstant gehalten, so daß der Grenzstrom von der Umgebungstemperatur unabhängig
derselbe bleibt. Bei dieser Anordnung ist die thermische Beeinflussung des Kompensationsstreifens L3
durch den Stromstreifen gs infolge der räumlichen
Trennung besonders gering.
Um die Erschütterungssicherheit zu erhöhen und den Kontaktdruck bis zur Kontaktöffnung konstant
zu halten, kann es zweckmäßig sein, die Kontakte k nicht unmittelbar an den Stromstreifen anzuordnen,
sondern an einem Zwischenhebel oder einer Zwischenfeder, die normalerweise durch den
Stromstreifen gesperrt sind und die Kontakte so lange geschlossen halten, bis sie durch die Bewegung
der Stromstreifen freigegeben werden und dann die Kontakte unter Federkraft öffnen.
Die Temperaturkompensation nach der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Ansprechtemperatur
des Stromstreifens'oder sonstiger Ausdehnungsglieder
geringer gehalten werden kann als bei den bekannten Lotsicherungen dieser Art, bei
denen mit Rücksicht auf unerwünschte Änderungen des Grenzstromes durch die wechselnde Umgebungstemperatur
eine gewisse Ansprechtemperatür nicht unterschritten werden darf. Dadurch
kann der Wattverbrauch und die Eigenwärme der Sicherung weiter herabgesetzt werden.
Es ist ferner mit der Anordnung nach der Erfindung möglich, die Überstromzeitkennlinie von
Sicherungen in Abhängigkeit von der Raumtemperatur in bestimmter Weise zu beeinflussen, z. B.
durch eine derartige Ausbildung des Kompensationsgliedes, daß der Einfluß der Raumtemperatur
unter- oder überkompensiert wird.
Claims (5)
- Patentansprüche:i. Schmelzsicherung mit mehreren parallelen Schmelzleitern im Schmelzraum der Sieherungspatrone und einem im Zuge eines der par-601J .617/405L 15556YIIIbI 21callelen Schmelzleiter außerhalb der Patrone angeordneten, von einem strombeheizten Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied gesteuerten Kontakt, gekennzeichnet durch ein den Kontakt (k) beeinflussendes temperaturempfindliches Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied (/), durch welches der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Ansprechstromstärke des. strombeheizten Gliedes (g) in vorbestimmter Weise verändert, vorzugsweise aufgehoben wird.
- 2. Schmelzsicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einem strombeheizten Ausbiegungskörper (g) ein nicht strombeheizter Ausbiegungskörper (/) so zugeordnet ist, daß die durch Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkten Änderungen der Grenzstromstärke durch die von dem nicht strombeheizten Körper auf den strombeheizten ausgeübte Kraft mindestens teilweise ausgeglichen werden.
- 3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem strombeheizten Ausbiegungskörper (g)· ein nicht strombeheizter Ausbiegungskörper (/) so zugeordnet ist, daß die durch Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkten Änderungen der Grenzstromstärke durch die von dem nicht strombeheizten Körper auf den strombeheizten ausgeübte Beeinflussung des Weges oder !Drehwinkels mindestens teilweise ausgeglichen werden.
- 4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das strombeheizte und das nicht strombeheizte Glied je auf einer Seite einer Kontaktfahne angeordnet ist.
- 5. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das strombeheizte und das Kompensationsglied je auf einer der beiden Stirnseiten des Schmelzeinsatzes und die mechanischen Übertragungsglieder in Nuten oder Kanälen des Sicherungskörpers angeordnet sind.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 605 590, 625 121, 629013, 906241;USA.-Patentschrift Nr. 2625625.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© «09 617/405 8.56
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