DK156791B - Elektrisk smeltesikring - Google Patents

Description

DK 156791 B

Opfindelsen angâr en elektrisk smeltesikring af den i krav l's indledning angivne art. Det lysbueslukkende mater iale vil soin oftest bestâ af kvartssand (S1O2), men ogsâ andre materialer kan tænkes anvendt.

5

Det er almindeligt kendt at anvende mekanisk reduktion af smelteelementets str0mf0rende tværsnit ved bredde-og/eller tykkelsesreduktion/ som kendt fra üS-patent-skrift nr. 3 715 698 og GB-patentskrift nr. 1 336 938, 10 eller ved en kombination af disse, som kendt fra US-pa-tentskrifterne nr. 3 543 209 og 3 543 210.

Det er ogsâ kendt, at en forudsætning for opnâelse af en hurtig smeltekarakteristisk for sikringerne er, at ind-15 snævringsforholdet er stort - f.eks. kraftigere end 1:10, og det er endelig kendt, at denne reduktion skal være gennemf0rt pâ en sâdan mâde, at str0mbæreevnen for de ikke indsnævrede dele af smelteelementet bibeholdes.

20 Disse krav opfyldes af sikringen if0lge opfindelsen, der i 0vrigt er ejendommelig ved den i krav l's kendetegnen-de del angivne udformning.

Herved kan der anvendes uædle metaller, sâsom aluminium 25 eller kobber, i stedet for s0lv, hvilket billigg0r frem-stillingen, og sikringen vil kunne arbejde ved drifts-temperaturer pâ 100-200 °C under normal drift og tilve-jebringe en indsnævringseffekt, som er mange gange st0r-re (5-10) end ved hidtil anvendt teknik, uden at str0m-30 bæreevnen af de ikke indsnævrede dele af smelteelementet sættes over styr. Dette skyldes dels, at man pâ grund af bærematerialet kan anvende meget tynde lag i brydeste-det, dels at man ved anvendelse af passende materialer kan arbejde med reduktion i elektrisk ledningsevne som 35 2

DK 156791 B

en tredje dimension.

Ydermere vil brydestederne være effektivt k0let af bære-materialet eller -elementet, som er i intim kontakt med 5 smelteelementets elektrisk ledende del, hvorfor denne kan belastes med væsentligt h0jere str0mtætheder, end det er muligt med hidtil kendt teknik.

Ved de i krav 3-7 og 11 angivne udf0relsesformer med an-10 vendelse af flere lag med indbyrdes forskellig elektrisk og/eller termisk ledningsevne opnâs, at den termiske tidskonstant for det overfladelag, pâ hvilket det elektrisk ledende - og altsâ varmegenererende - element op-bygges, kan varieres, hvorved man fâr mulighed for at 15 konstruere sikringer med ganske specielle smeltekarakte-ristikker.

Ved sâledes at afpasse tykkelsen af de forskellige lag og deres varmeledningsevne kan man opnâ, at den termiske 20 tidskonstant kan afpasses til forskellige str0m-tidskom-binationer.

Anbringes eksempelvis et tyndt lag termisk dârligt ledende, elektrisk isolerende materiale imellem brydeste-25 det og bærematerialet, vil et sâdant lag virke som var-mebremse ved kraftige overbelastninger og derfor medf0-re, at sikringen bryder i sâdanne tilfælde. Ved kontinu-erlig h0j belastning bortledes varme gennem laget, hvilket opnâs ved passende dimensionering af lagets tykkelse 30 og varmeledningsevne.

Den elektrisk ledende del af smelteelementet kan ogsâ opbygges af flere lag, som hver især er valgt ud fra kendskab til netop de specifikke materialeegenskaber, 35

3 DK 156791 B

som er onskelige i de enkelte omrâder af smelteelementet.

Her er det naturligvis muligt, at de enkelte lag ikke dækker over hele elementets udstrækning.

Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, 5 hvor: fig. 1 viser i perspektiv et konventionelt sikringselement med breddereduktion i brydestedet, fig. 2 i perspektiv et andet eksempel pâ et konventionelt sikringselement, fig. 3 i perspektiv et konventionelt sikringselement med tykkelsesreduktion i brydestedet, og fig.4-10 i perspektiv en række udforelsesformer for sik-ringer ifolge opfindelsen.

Samtlige sikringselementer og sikringer er vist med overdreven tykkelse.

10 Fig. 1 viser et kendt sikringselement bestâende af en metal-strimmel 1 med udskasringer 2 og 3, som giver en breddereduktion til dannelse af et brydested 4.

Fig. 2 viser et andet kendt sikringselement bestâende af en métalstrimmel 5, hvori der er udstanset huiler 6,7, 8 og 9.

15 De tværsnit, hvori hullerne er anbragt, vil være brydesteder pâ grund af tværsnitsreduktionen.

Fig. 3 viser et tredje kendt sikringselement bestâende af en metalstrimmel 10, som er blevet klemt mellem cylindriske kæber, sâledes at tykkelsen er reduceret til dannelse af et brydested 11.

20 Fig. 4 viser en sikring, som er opbygget pâ et bæremateriale 12, bestâende af et varmeledende, elektrisk isolerende materiale.

Det skal her understreges, at det overalt i nærvaerende beskrivelse og krav er angivet som om smelteelementet er 25 orienteret sâledes, at bærematerialet 12 er nederst. Dette er udelukkende gjort af sproglige bekvemmelighedshensyn, idet 4

DK 156791 B

det naturligvis er ligegyldigt, hvorledes sikringen er orien-teret. De enkelte lag er ogsâ illustreret som plane lag.

Dette skal heller ikke være begrænsende, idet lagene naturligvis kan antage mange former. Bæreelementet udgores af en elek-5 trisk isolator af rimeligt lysbuebestandigt, fortrinsvis ter-misk velledende materiale, f.eks. kvarts-, aluminiumoxid-, berylliumoxidholdige keramiske materialer. Pâ bærelaget 12 er der ved i og for sig kendt lamineringsteknik lagt et andet lag 13, og ovenpâ dette lag 13 er der placeret lag 14 og 15, som 10 er adskilt ved en rende 16, sâledes at der dannes et brydested med en tykkelsesreduktion svarende til det i fig. 3 viste sme1tee1ement.

Fig. 5, 6 og 7 viser i princippet det samme som fig. 4, og de enkelte dele bærer samme henvisningstal. Figurerne er mâlrig-15 tige og lavet i samme mâlestoksforhold. Mâlestoksforholdet i det lodrette, dvs. angivelsen af tykkelsen eller hojden af smelteelementerne er dog stærkt overdrevet. Fig. 5 viser et smelteelement, hvorved der er opnâet en tværsnitsreduktion pâ 1:16 alene ved tykkelsesreduktion. Bærelaget 12 er et keramisk 20 substrat, f.eks. bestâende af aluminiumoxid.

Fig. 6 viser en sikring, hvorved den samme reduktion er opnâet ved en kombination af tykkelsesreduktion og "ledningsevnere- duktion", dvs. ved i selve brydestedet - laget 13 at anvende et materiale med hojere specifik elektrisk modstand end i 25 lagene 14 og 15. Bærelaget 12 er det samme materiale som i fig. 5. Det andet lag 13 bestàr af solv-platin-legering med ”8 en specifik modstand pâ 6,4 x 10 -D-m, mens lagene 14 og 15 bestâr af solv med en specifik modstand pâ 1,6 x 10 -D-m.

Tykkelsesreduktionen er 1:4. 1

Fig. 7 viser en konstruktion, hvor der er gjort brug af aile tre reduktionsprincipper, hvorved der er opnâet et reduktions-forhold pâ 1:60, idet nemlig tykkelsesreduktionen er 1:4, led-ningsevnereduktionen 1:5, og breddereduktionen er 1:3, idet der er udformet huiler 17 i laget 13.

DK 156791 B

5

Fig. 8 viser en anden udforelsesform med et bæremateriale eller -element 18, hvorpâ der er placeret et lag S0lv 19.

Pâ hver side af brydestedet 24 er lagt tre lag kobber 20, 21 og 22, som beskyttes med iltning af et dæklag 23 af varme-5 bestandigt materiale, f.eks. aluminium.

Fig. 9 viser en udforelsesform med et bæreelement 30, hvorpâ der under brydestedslaget 31 er anbragt et tyndt, termisk iso-lerende lag 32. Pâ hver side af brydestedet er der anbragt ledende lag 33 og 34 som i de foregâende figurer. Disse kan 10 bestâ af flere lag og eventuelt et dæklag. Laget 32 vil ved hoje stromme forsinke varmefrontens udbredelse nedad i bære-elementet 30, hvorved sikres, at den i brydestedet udviklede varme bevirker en afsmeltning, hvorved det elektriske kredslob âbnes.

15 Fig. 10 viser en udforelsesform, hvor aile de nævnte tekniske effekter er udnyttet, idet den bestâr af et bæreelement 40, hvorpâ er anbragt et termisk isolerende lag 41, ovenpâ dette et relativt dârligt elektrisk ledende materiale 42, f.eks. en platin-solv-legering med breddereducerende huiler 45. Pâ hver 20 side af brydestedet er der anbragt lagene 43 og 46, som bestâr af et velledende materiale, f.eks. kobber. Til beskyttelse af disse elementer er der overst anbragt et dæklag 44, som f.eks. kan bestâ af aluminium eller et keramisk materiale.

I hele den foreliggende beskrivelse er opfindelsen af bekvemme-25 lighedsgrunde forklaret som om bærematerialet eller bæreele- menterne altid ligger nederst, og placeringen af de ovrige elementer er sâ angivet i relation hertil. Det er imidlertid klart, at den tekniske virkning er helt uafhængig af sikringens an-bringelse i rummet. Det er naturligvis kun den indbyrdes an-30 bringelse af elementerne, der er afgorende for den tekniske virkning.

Claims (11)

1. Elektrisk smeltesikring med mindst et smelteelement, der er omgivet af et lysbueslukkende materiale og omfat-ter et elektrisk isolerende lag (18), pâ hvis ene side 5 der er opbygget et eller flere elektrisk ledende lag (19-22; 31,33; 42-43), kendetegnet ved, at de(t) elektrisk ledende lag er dækket af et lag (23;44), som forhindrer en oxidering af de(t) elektrisk ledende lag ved normal arbejdstemperatur.

2. Sikring ifolge krav 1, kendetegnet ved, at de(t) elektrisk ledende lag er indrettet til at danne et pâ tværs af stromgennemgangsretningen forlobende bryde-sted med et formindsket tværsnitsareal.

3. Sikring ifolge krav 2, kendetegnet ved, 15 at de elektrisk ledende lag omfatter et forste lag (19; 31; 42) pâ det elektrisk isolerende lag (18; 30; 40) samt et andet lag (20-22; 33; 43), som i det væsentlige dækker det forste lag, og som pâ tværs af stromgennemgangs-retningen gennem sikringen er delt i mindst to adskilte 20 partier.

4. Sikring ifolge krav 3, kendetegnet ved, at materialet i det andet lag har en storre elektrisk led-ningsevne end materialet i det forste lag.

5. Sikring ifolge krav 3 eller 4, kendetegnet 25 ved, at det andet lag omfatter et antal oven pâ hinanden anbragte lag (20,21,22).

6. Sikring ifolge krav 3-5, kendetegnet ved, at det forste lag (42) har huiler (45) ved brydestedet. DK 156791E

7. Sikring ifelge krav 2-6, kendetegnet ved, at et materiale (32;41) med en væsentlig mindre varmeled-ningsevne end det elektrisk isolerende lag (18) er anbragt mellem dette lag og brydestedet.

8. Sikring if0lge krav 2-7, kendetegnet ved, at dæklaget (23;44) helt dækker de(t) elektrisk ledende lag ogsâ ved brydestedet.

9. Sikring ifolge krav 2-7, kendetegnet ved, at dæklaget (23;44) dækker de(t) ledende lag (19-22; 42-43) 10 bortset fra brydestedet.

10. Sikring ifolge krav 1-9, kendetegnet ved, at det elektrisk isolerende lag (18;30;40) omfatter et keramisk materiale.

11. Sikring ifolge krav 1-10, kendetegnet 15 ved, at det elektrisk isolerende lag (18;30;40) omfatter et antal lag med indbyrdes forskellig varmeledningsevne. 1 Sikring ifolge krav 1-11, kendetegnet ved, at dæklaget (23,44) omfatter aluminium eller et keramisk materiale.