EP0106296A1 - High-tension high rupturing capacity fuse - Google Patents

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EP0106296A1
EP0106296A1 EP83110069A EP83110069A EP0106296A1 EP 0106296 A1 EP0106296 A1 EP 0106296A1 EP 83110069 A EP83110069 A EP 83110069A EP 83110069 A EP83110069 A EP 83110069A EP 0106296 A1 EP0106296 A1 EP 0106296A1
Authority
EP
European Patent Office
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tin
fusible
silver
fuse
conductor
Prior art date
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Application number
EP83110069A
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German (de)
French (fr)
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EP0106296B1 (en
Inventor
Michael Drothen
Willi Ressel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wickmann Werke GmbH
Original Assignee
Wickmann Werke GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Wickmann Werke GmbH filed Critical Wickmann Werke GmbH
Priority to AT83110069T priority Critical patent/ATE17414T1/en
Publication of EP0106296A1 publication Critical patent/EP0106296A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0106296B1 publication Critical patent/EP0106296B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/055—Fusible members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/0078—Security-related arrangements
    • H01H85/0082—Security-related arrangements preventing explosion of the cartridge

Definitions

  • the invention relates to a high-voltage high-performance fuse with at least one silver fusible link and at least one tin fusible link in series connection, wherein at least the silver fusible link is provided with notches or perforated at intervals to influence its characteristics, and the tin fusible link is surrounded with an extinguishing material.
  • Fuses of this type are intended to switch off both extreme short-circuit currents and overload currents which are relatively slightly above the nominal current, which is why they are also addressed as full-range fuses.
  • the tin fusible conductor takes over the extinguishing with relatively low overcurrents, while the silver fusible link responds with extreme short-circuit currents (DE-PS 24 12 688).
  • DE-PS 24 12 688 extreme short-circuit currents
  • the invention proposes that the ratio of the notched or unperforated (total) cross-sections of all tin fusible conductors to those of all silver fusible conductors is greater than 6, the ratio of the remaining cross-sections in the area of the notches or holes of all tin fusible conductors to the remaining cross-sections of all silver fusible conductors is greater than 15, and that the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to the remaining cross-section of the single or a single silver fusible conductor is greater than 60 but less than 85.
  • the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to that of all silver fusible conductors is selected to be greater than 6 and the ratio of the remaining cross-sections of all tin fusible conductors to those of all silver fusible conductors is greater than 15, it is only stipulated that in the case of short-circuit currents the Silver fusible conductor and in the case of small overcurrents of the tin fusible conductor which are just above the nominal current, the separation is brought about in each case.
  • the melting and quenching integral of the silver fuse element must be smaller than the melting integral of the tin fuse element or the tin fuse element groups. Since the size of the quenching integral depends on the total cross section of a fusible conductor and the size of the fusing integral on the remaining cross section of a fusible conductor, the partial feature of the invention leads to the desired separation of functions in the event of extreme short-circuit currents or qerinq Stahlqiq above the nominal current overflows.
  • the general condition for such a fuse is that the tin fusible link or the tin fusible link group interrupts the overcurrent whenever the silver fusible link or the silver fusible link group is capable of generating arcs but not being extinguished due to the low energy input.
  • the desired effect occurs if the second partial feature of the invention is taken into account after the ratio of the total cross sections of all tin fusible conductors to the remaining cross section of the single or a single silver fusible conductor is greater than -60 but less than -85.
  • the total cross section of all tin fusible conductors is related to the remaining cross section of a single silver fusible link.
  • the tin fusible links are not notched or perforated, so that the remaining cross section and the total cross section match here.
  • the situation is different with silver fusible conductors; there is basically a perforation or notch here.
  • a so-called commutative effect occurs in the event of sufficient overcurrents, in which several silver fusible conductors are switched off one after the other until a single silver fusible conductor is left to complete the final separation. It depends on the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to the remaining cross-section of this remaining silver fusible conductor in the specified range.
  • the dimensioning according to the invention has the effect that there are relatively large tin fuse cross-sections compared to the remaining cross-section of a single silver fuse.
  • the short-term response behavior of the total tin fuse is shifted to relatively high currents, so that a relatively large overload of the silver fuse occurs. It is then sufficient in each case to bring about an extinguishing process, in other words, the currents that occur exceed the imine for the silver fuse element.
  • the relatively generous dimensioning of the overall tin fusible conductor hardly influences its response behavior at relatively low currents in that it is surrounded by a silicone jacket, which forms good thermal insulation and thus leads to a build-up of heat within the fused tin conductor, with the result of rapid melting.
  • the teaching according to the invention limits the ratio according to the second sub-feature to 85.
  • a coefficient of thermal conductivity between the tin fusible conductor and the surrounding silicone shell of approximately 0.25 is used went out.
  • the ratio in question is lower overall at higher thermal conductivities, and higher overall at lower thermal conductivities.
  • the high-voltage high-performance fuse according to the invention can rightly be called a full-range fuse, since it always causes a shutdown process even in the critical area of the overcurrents before an explosion.
  • it is suitable for securing a 500 kVA transformer at an operating voltage of 12 kV, at which this current is approx. 300 A.
  • fuses dimensioned according to the invention are also suitable for larger transformer outputs of 1000 kVA.
  • the invention proposes in a further development that the ends of the tin fusible conductors each point into the free space within the safety tube and are directed away from the sheathing of the adjacent conductor.
  • the dimensions proposed by the invention lead to relatively strong tin fusible conductors, the space requirement of which is correspondingly large. These fusible conductors, including their silicone sheathing, are becoming increasingly difficult to accommodate in safety tubes, the dimensions of which are based on the relevant DIN standard.
  • the invention also proposes in a further development that the silicone hoses are made relatively thin-walled, but have a tube-like fabric to support them, which, for example, can be spun or laced in two layers around the silicone tube. This fully retains the quenching effect of the silicone material, but prevents bursting under high gas pressure in the event of an arc within the silicone hose. It has proven to be advantageous if the first layer of the fabric is relatively elastic and the second, that is, the outer fabric layer takes over the final support function.
  • the overall characteristic curve of a full-range fuse is composed of two partial characteristic curves.
  • the critical overcurrents lie precisely in the area which lies on both sides of the characteristic crossing point from the two partial characteristic curves.
  • the invention proposes a dimensioning that allows the extinguishable system to address the two systems combined within the fuse.
  • Such a fuse is shown in cross section in FIG. 2. It consists externally of a safety tube 1 made of glass or ceramic, which is closed at both ends with metal caps 2.
  • a first winding body 3 which, in the exemplary embodiment shown, carries two silver fusible conductors 4 wound thereon. The latter are in right perforated or notched at regular intervals and rectangular in cross section.
  • a larger number of silver fusible conductors 4 is advantageous, e.g. B. four fuse elements, for reasons of clarity, however, only two are shown.
  • a second winding body 6 on which four coated tin fusible conductors 7 are applied.
  • One ends of the tin fuse 7 are welded to a metal cap 2 and the other ends are connected to a connecting flange 8 to which the two silver fuse 4 are also connected; the ends of the silver fusible conductors on the opposite side are attached to the other metal cap 2.
  • a tin fusible conductor 7 is shown in the unwound, stretched position, which carries a silicone tube 10 as a covering and a double fabric layer 11 above it.
  • the silicone tube 10 is made relatively thin for oschaufgabe to be transferred L, which is compensated by the surrounding him supporting fabric. 11 This is looped or spun around the silicone tube 10, the first layer being more elastic than the outer second fabric layer due to the thread layer chosen.
  • the silicone tube 10 can inflate by a certain amount under internal gas pressure until this expansion movement is stopped by the second layer of fabric; this metered expansion reduces stress peaks within the silicone hose 10, which greatly reduce the risk of bursting.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention, in which the winding body 12 is formed in one piece, the area provided for the tin fusible conductor 7 being smaller in diameter than the area provided for the silver fusible conductor 4.

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  • Fuses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit mindestens je einem Silberschmelzleiter (4) und mindestens je einem Zinnschmelzleiter (7) in Reihenschaltung. Es handelt sich um eine Vollbereichsicherung, die so dimensioniert ist, daß auch bei kritischen Überströmen, bei denen bisherige Sicherungen zur Explosion neigen, das jeweils löschfähige Schmelzleitersystem zur Wirkung kommt, bevor die Sicherung aufgrund des ansteigenden lnnendruckes explodieren kann. Weiterbildungen betreffen die Unterbringung in Sicherungsrohren (1) gemäß DIN-Norm durch eine Gewebestützung besonders dünner Silikonschläuche.The invention relates to a high-voltage high-performance fuse with at least one silver fusible link (4) and at least one tin fusible link (7) in series connection. It is a full-range fuse that is dimensioned so that even with critical overcurrents where previous fuses have a tendency to explode, the extinguishable fuse system comes into effect before the fuse can explode due to the increasing internal pressure. Further training concerns the placement in safety tubes (1) in accordance with the DIN standard through a fabric support of particularly thin silicone hoses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit mindestens je einem Silberschmelzleiter und mindestens je einem Zinnschmelzleiter in Reihenschaltung, wobei mindestens der Silberschmelzleiter zur Beeinflussung seiner Charakteristik in Abständen mit Kerben versehen oder gelocht ist und der Zinnschmelzleiter mit einem Löschmaterial umgeben ist.The invention relates to a high-voltage high-performance fuse with at least one silver fusible link and at least one tin fusible link in series connection, wherein at least the silver fusible link is provided with notches or perforated at intervals to influence its characteristics, and the tin fusible link is surrounded with an extinguishing material.

Derartige Sicherungen sollen sowohl extreme Kurzschlußströme als auch relativ geringfügig über dem Nennstrom liegende überlastströme abschalten, weshalb sie auch als Vollbereichsicherungen angesprochen werden. Insbesondere aufgrund der gewählten Schmelzpunkte für die beiden hintereinander geschalteten Schmelzleiter oder Schmelzleitergruppen übernimmt dabei der Zinnschmelzleiter die Löschung bei relativ geringen Überströmen, während der Silberschmelzleiter bei extremen Kurzschlußströmen anspricht (DE-PS 24 12 688). Eine der wichtigsten Forderungen für eine Vollbereichsichezrung liegt darin, daß sie die Abschaltung ohne explosionsartige Selbstzerstörung bewirkt, also äußerlich keinen Veränderungen unterworfen wird.' Fuses of this type are intended to switch off both extreme short-circuit currents and overload currents which are relatively slightly above the nominal current, which is why they are also addressed as full-range fuses. In particular due to the selected melting points for the two fusible conductors or fusible conductor groups connected in series, the tin fusible conductor takes over the extinguishing with relatively low overcurrents, while the silver fusible link responds with extreme short-circuit currents (DE-PS 24 12 688). One of the most important requirements for a full range security tion lies in the fact that it causes the shutdown without explosive self-destruction, i.e. it is not subjected to any external changes. '

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß die bisher vorgeschlagenen Sicherungen zwar im obersten und untersten Uberstrombereich befriedigend funktionieren, daß jedoch in einem mittleren Bereich beide Schmelzleiter oder Schmelzleitergruppen auf den Überstrom reagieren, ohne daß es vor einer Explosion zu der gewünschten Abschaltung kommt. Leicht schematisiert läuft dabei folgender Vorgang ab: Der kritische Überstrom reicht nicht aus, um den Zinnschmelzleiter mehr oder weniger schlagartig zu verdampfen oder eine große Unterbrechungsstelle durch Abschmelzen zu erzeugen. Innerhalb des Silberschmelzleiters reicht der Überstrom ebenfalls nicht aus, eine genügend große Unterbrechung zur Herbeiführung eines Abschaltvorganges zu erzeugen, so daß der Silberschmelzleiter lediglich zunächst im Bereich einer einzigen Engstelle geöffnet wird, die durch Kerben oder durch eine Lochung gebildet ist. An dieser Stelle entsteht ein stehender Lichtbogen, der die ihn umgebende Sandfüllung anschmilzt und verkohlt, so daß diese Stelle trotz Unter-3 brechung des Silberschmelzleiters dauernd leitend wird. Dieser Vorgang setzt sich fort, wobei zu berücksichtigen ist, daß während der ganzen Dauer ein kräftiger Lichtbogen vorhanden ist. Bevor nun der Zinnschmelzleiter bedingt durch sein langsames Ansprechen endlich eine Trennung herbeiführen kann, hat der aus dem Bereich des Silberschmelzleiters herrührende Lichtbogen oftmals die Löschhülle des Zinnschmelzleiters so weit angegriffen und zersetzt, daß keine Unterbrechung des Stromes im Zinn/Silikon-System mehr möglich ist und daß nun aufgrund des inneren Druckes in der Sicherung deren Explosion eintritt. Bezogen auf die zerstörerische Wirkung aus dem Bereich des Silberschmelzleiters kommt also die Trennwirkung aus dem Bereich des Zinnschmelzleiters zu spät, um die Sicherung insgesamt vor einer Explosion zu bewahren.It has been shown in practice that the fuses proposed hitherto function satisfactorily in the top and bottom overcurrent range, but that both fuse conductors or fuse link groups react to the overcurrent in a central region without the desired shutdown occurring before an explosion. The following process takes place in a slightly schematic form: The critical overcurrent is not sufficient to vaporize the tin fuse more or less suddenly or to generate a large point of interruption by melting. Within the silver fusible conductor, the overcurrent is also not sufficient to generate a sufficiently large interruption to bring about a shutdown process, so that the silver fusible conductor is only initially opened in the region of a single constriction, which is formed by notches or by perforations. At this point, a standing arc arises, which melts and chars the surrounding sand filling, so that this point becomes permanently conductive despite the interruption of the silver melting conductor. This process continues, taking into account that a powerful arc is present throughout the duration. Before the tin melting conductor can finally bring about a separation due to its slow response, the arc originating from the area of the silver melting conductor has often attacked and decomposed the extinguishing envelope of the tin melting conductor to such an extent that the current in the tin / silicone system can no longer be interrupted and that now due to the internal pressure in the fuse, the explosion occurs. In relation to the destructive effect from the area of the silver fusible link, the separating action from the area of the tin fusible link comes too late to protect the whole save an explosion.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine Sicherung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die tatsächlich die Bezeichnung Vollbereichsicherung verdient, also auch im kritischen überstrombereich eine Unterbrechung des Überstromes ohne Explosion herbeiführt.It is therefore an object of the invention to propose a fuse of the type mentioned at the outset which actually deserves to be called a full-range fuse, that is to say it also interrupts the overcurrent without an explosion in the critical overcurrent range.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Verhältnis der ungekerbten bzw. ungelochten (Total-) Querschnitte aller Zinnschmelzleiter zu denen aller Silberschmelzleiter größer als 6, das Verhältnis der Restquerschnitte im Bereich der Kerben oder Löcher aller Zinnschmelzleiter zu den Restquerschnitten aller Silberschmelzleiter größer als 15 ist, und daß das Verhältnis der Totalquerschnitte aller Zinnschmelzleiter zu dem Restquerschnitt des einzigen oder eines einzelnen Silberschmelzleiters größer als 60, jedoch kleiner als 85 ist.To achieve this object, the invention proposes that the ratio of the notched or unperforated (total) cross-sections of all tin fusible conductors to those of all silver fusible conductors is greater than 6, the ratio of the remaining cross-sections in the area of the notches or holes of all tin fusible conductors to the remaining cross-sections of all silver fusible conductors is greater than 15, and that the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to the remaining cross-section of the single or a single silver fusible conductor is greater than 60 but less than 85.

Betrachtet man das Teilmerkmal der Erfindung, nach dem das Verhältnis der Totalquerschnitte aller Zinnschmelzleiter zu dem aller Silberschmelzleiter größer als 6 und das Verhältnis der Restquerschnitte aller Zinnschmelzleiter zu denen aller Silberschmelzleiter größer als 15 gewählt wird, so wird damit lediglich festgelegt, daß bei kurzschlußartigen Strömen der Silberschmelzleiter und bei geringen, gerade über dem Nennstrom liegenden Überströmen der Zinnschmelzleiter jeweils die Trennung herbeiführt. Für extreme Kurzschlußströme muß mit anderen Worten das Schmelz-und Löschintegral des Silberschmelzleiters kleiner als das Schmelzintegral des Zinnschmelzleiters oder der Zinnschmelzleitergruppen sein. Da die Größe des Löschintegrals jeweils vom Totalquerschnitt eines Schmelzleiters und die Größe des Schmelzintegrales vom Restquerschnitt eines Schmelzleiters abhängt, führt das genannte Teilmerkmal der Erfindung zu der gewünschten Funktionstrennung bei extremen Kurzschlußströmen bzw. bei qerinqfüqiq über dem Nennstrom liegenden Überströmen.If one considers the partial feature of the invention, according to which the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to that of all silver fusible conductors is selected to be greater than 6 and the ratio of the remaining cross-sections of all tin fusible conductors to those of all silver fusible conductors is greater than 15, it is only stipulated that in the case of short-circuit currents the Silver fusible conductor and in the case of small overcurrents of the tin fusible conductor which are just above the nominal current, the separation is brought about in each case. In other words, for extreme short-circuit currents, the melting and quenching integral of the silver fuse element must be smaller than the melting integral of the tin fuse element or the tin fuse element groups. Since the size of the quenching integral depends on the total cross section of a fusible conductor and the size of the fusing integral on the remaining cross section of a fusible conductor, the partial feature of the invention leads to the desired separation of functions in the event of extreme short-circuit currents or qerinqfüqiq above the nominal current overflows.

Für den kritischen Bereich von mittleren Überströmen, bei denen die bisher bekannten Mehrbereichsicherungen. immer noch vor einer Trennung zur Explosion neigen, reicht die Dimensionierung nach diesem Teilmerkmal nicht aus, sondern es ist eine weitere Dimensionierungsregel hinzuzufügen, damit auch bei diesen kritischen Überströmen vor einer Explosion die Unterbrechung eintritt.For the critical range of medium overcurrents where the previously known multi-range fuses. still tend to explode before separation, the dimensioning according to this sub-characteristic is not sufficient, but a further dimensioning rule must be added so that the interruption occurs even with these critical overcurrents before an explosion.

Allgemeine Bedingung für eine derartige Sicherung ist, daß der Zinnschmelzleiter oder die Zinnschmelzleitergruppe immer dann die Unterbrechung des Überstromes bewirkt, wenn der Silberschmelzleiter oder die Silberschmelzleitergruppe aufgrund der geringen eingebrachten Energie zwar zur Erzeugung von Lichtbögen, nicht jedoch zur Löschung fähig ist. Der gewünschte Effekt tritt ein, wenn das zweite Teilmerkmal der Erfindung berücksichtigt wird, nachdem das Verhält-nis der Totalquerschnitte aller Zinnschmelzleiter zu dem Restquerschnitt des einzigen oder eines einzelnen Silberschmelzleiters größer als-60, jedoch kleiner als-85 ist.The general condition for such a fuse is that the tin fusible link or the tin fusible link group interrupts the overcurrent whenever the silver fusible link or the silver fusible link group is capable of generating arcs but not being extinguished due to the low energy input. The desired effect occurs if the second partial feature of the invention is taken into account after the ratio of the total cross sections of all tin fusible conductors to the remaining cross section of the single or a single silver fusible conductor is greater than -60 but less than -85.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei diesem Teilmerkmal der Totalquerschnitt aller Zinnschmelzleiter zu dem Restquerschnitt eines einzigen Silberschmelzleiters in Beziehung gesetzt wird. In der Regel sind die Zinnschmelzleiter nicht gekerbt oder gelocht, so daß hier der Restquerschnitt und der Totalquerschnitt übereinstimmen. Anders verhält es sich jedoch bei den Silberschmelzleitern; hier ist grundsätzlich eine Perforierung oder Einkerbung vorhanden. Bei mehreren parallel geschalteten Silberschmelzleitern kommt es bei ausreichenden Überströmen zu einem sogenannten Kommutativeffekt, bei dem nacheinander von mehreren Silberschmelzleitern einer nach dem anderen abgeschaltet wird, bis ein einziger Silberschmelzleiter zur Vollziehung der endgültigen Trennung übrig bleibt. Es kommt auf das Verhältnis der Totalquerschnitte aller Zinnschmelzleiter zu dem Restquerschnitt dieses übrig gebliebenen Silberschmelzleiters in dem angegebenen Bereich an.It should be pointed out that with this partial feature, the total cross section of all tin fusible conductors is related to the remaining cross section of a single silver fusible link. As a rule, the tin fusible links are not notched or perforated, so that the remaining cross section and the total cross section match here. However, the situation is different with silver fusible conductors; there is basically a perforation or notch here. In the case of a plurality of silver fusible conductors connected in parallel, a so-called commutative effect occurs in the event of sufficient overcurrents, in which several silver fusible conductors are switched off one after the other until a single silver fusible conductor is left to complete the final separation. It depends on the ratio of the total cross-sections of all tin fusible conductors to the remaining cross-section of this remaining silver fusible conductor in the specified range.

Die erfindungsgemäße Dimensionierung wirkt sich in der Praxis so aus, daß relativ große Zinnschmelzleiter-Querschnitte vorhanden sind, verglichen mit dem Restquerschnitt eines einzelnen Silberschmelzleiters. Dadurch wird das Kurzzeit-Ansprechverhalten des Gesamtzinnschmelzleiters zu relativ hohen Strömen verschoben, so daß jeweils eine relativ große Überbelastung des Silberschmelzleiters eintritt. Sie reicht dann jeweils aus, um auch einen Löschvorgang herbeizuführen, mit anderen Worten, die dabei auftretenden Ströme überschreiten den Imin für den Silberschmelzleiter. Die relativ großzügige Dimensionierung des Gesamtzinnschmelzleiters beeinflußt dessen Ansprechverhalten bei relativ niedrigen Strömen insofern kaum, als er durch einen Silikonmantel umgeben ist, der thermisch eine gute Isolierung bildet und so zu einem Wärmestau innerhalb der Zinnschmelzleiter führt, mit der Folge eines schnellen Aufschmelzens.In practice, the dimensioning according to the invention has the effect that there are relatively large tin fuse cross-sections compared to the remaining cross-section of a single silver fuse. As a result, the short-term response behavior of the total tin fuse is shifted to relatively high currents, so that a relatively large overload of the silver fuse occurs. It is then sufficient in each case to bring about an extinguishing process, in other words, the currents that occur exceed the imine for the silver fuse element. The relatively generous dimensioning of the overall tin fusible conductor hardly influences its response behavior at relatively low currents in that it is surrounded by a silicone jacket, which forms good thermal insulation and thus leads to a build-up of heat within the fused tin conductor, with the result of rapid melting.

Selbstverständlich kann die Vergrößerung des Querschnitts des Gesamtzinnschmelzleiters nicht so weit getrieben werden, daß es auch bei niedrigen Überströmen nicht mehr'zu einem Ansprechen dieses Systems kommt. Insofern beschränkt die erfindungsgemäße Lehre das Verhältnis gemäß dem zweiten Teilmerkmal auf 85. Dabei wird von einer Wärmeleitzahl zwischen dem Zinnschmelzleiter und der umgebenden Silikonhülle von ca. 0,25

Figure imgb0001
ausgegangen. Bei höheren Wärme- leitzahlen liegt das betreffende Verhältnis insgesamt niedriger, bei kleineren Wärmeleitzahlen liegt es insgesamt höher. In jedem Fall kann die erfindungsgemäße Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit Recht als Vollbereichsicherung bezeichnet werden, da sie auch im kritischen Bereich der Überströme vor einer Explosion stets einen Abschaltvorgang bewirkt. Zum Beispiel ist sie zur Absicherung eines 500 kVA-Transformators bei einer Betriebsspannung von 12 kV geeignet, bei der dieser kritische Strom bei ca. 300 A liegt. Aber auch für größere Transformatorenleistungen von 1000 kVA sind Sicherungen geeignet, die gemäß der Erfindung dimensioniert sind.Of course, the enlargement of the cross-section of the total tin fusible link cannot be driven so far that this system no longer responds even at low overcurrents. In this respect, the teaching according to the invention limits the ratio according to the second sub-feature to 85. A coefficient of thermal conductivity between the tin fusible conductor and the surrounding silicone shell of approximately 0.25 is used
Figure imgb0001
 went out. The ratio in question is lower overall at higher thermal conductivities, and higher overall at lower thermal conductivities. In any case, the high-voltage high-performance fuse according to the invention can rightly be called a full-range fuse, since it always causes a shutdown process even in the critical area of the overcurrents before an explosion. For example, it is suitable for securing a 500 kVA transformer at an operating voltage of 12 kV, at which this current is approx. 300 A. However, fuses dimensioned according to the invention are also suitable for larger transformer outputs of 1000 kVA.

Bei der Absicherung relativ geringer Uberströme, bei denen das Zinnschmelzleitersystem anspricht, tritt aus den Silikonschläuchen, die die Zinnschmelzleiter umgeben, ein heißer Gasstrahl aus, der insbesondere für benachbarte Silikonumhüllungen eine zerstörerische Wirkung hat. Um hier möglichst optimale Bedingungen zu schaffen, schlägt die Erfindung in Weiterbildung vor, daß die Enden der Zinnschmelzleiter jeweils in den freien Raum innerhalb des Sicherungsrohres weisen und von der Ummantelung des benachbarten Leiters weggerichtet sind.When securing relatively low overcurrents, in which the tin fusible link system responds, a hot gas jet emerges from the silicone hoses that surround the tin fusible link, which has a destructive effect, in particular for neighboring silicone sheaths. In order to create the best possible conditions here, the invention proposes in a further development that the ends of the tin fusible conductors each point into the free space within the safety tube and are directed away from the sheathing of the adjacent conductor.

Die durch die Erfindung vorgeschlagenen Dimensionierungen führen zu relativ kräftigen Zinnschmelzleitern, deren Platzbedarf entsprechend groß ist. Diese Schmelzleiter einschließlich ihrer Silikonummantelungen sind immer schwieri--ger in Sicherungsrohren unterzubringen, deren Abmessungen sich nach der einschlägigen DIN-Norm richten. Um den Schwierigkeiten bei der Unterbringung zu begegnen, schlägt die Erfindung ebenfalls in Weiterbildung vor, daß die Silikonschläuche relativ dünnwandig ausgebildet werden, jedoch zu ihrer Stützung ein schlauchartiges Gewebe aufweisen, das beispielsweise zweilagig um den Silikonschlauch herumgesponnen oder geklöppelt sein kann. Dadurch wird die Löschwirkung des Werkstoffs Silikon voll erhalten, jedoch das Platzen unter dem hohen Gasdruck bei einem Lichtbogen innerhalb des Silikonschlauches verhindert. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die erste Lage des Gewebes relativ elastisch ist, und die zweite, also äußere Gewebelage die endgültige Stützfunktion übernimmt.The dimensions proposed by the invention lead to relatively strong tin fusible conductors, the space requirement of which is correspondingly large. These fusible conductors, including their silicone sheathing, are becoming increasingly difficult to accommodate in safety tubes, the dimensions of which are based on the relevant DIN standard. In order to counter the difficulties in the accommodation, the invention also proposes in a further development that the silicone hoses are made relatively thin-walled, but have a tube-like fabric to support them, which, for example, can be spun or laced in two layers around the silicone tube. This fully retains the quenching effect of the silicone material, but prevents bursting under high gas pressure in the event of an arc within the silicone hose. It has proven to be advantageous if the first layer of the fabric is relatively elastic and the second, that is, the outer fabric layer takes over the final support function.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; in.der Zeichnung zeigen:

  • Fig. 1 ein schematisches Diagramm des Strom-Zeit-Verhaltens einer Vollbereichssicherung bei logarithmischem Maßstab;
  • Fig. 2 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäß dimensionierte Vollbereichssicherung;
  • Fig. 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Zinnschmelzleiters der Sicherung gemäß der Figur 2;
  • Fig. 4 eine Draufsicht auf das Zinnschmelzleitersystem der Sicherung gemäß Figur 2;
  • Fig. 5 eine Ausschnittvergrößerung der Übergangsstelle zwischen dem Silberschmelzleitersystem und dem Zinnschmelzleitersystem der Sicherung gemäß Fig. 2 und
  • Fig. 6 eine Ansicht wie in Fig. 5, jedoch von einer alternativen Ausführungsform .
An exemplary embodiment of the invention, which is illustrated in the drawing, is explained in more detail below; in the drawing show:
  • 1 shows a schematic diagram of the current-time behavior of a full-range fuse on a logarithmic scale;
  • F ig. 2 shows a cross-sectional view through a full-area fuse dimensioned according to the invention;
  • 3 is a view, partly in section, of a fuse element of the fuse according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a plan view of the tin fuse element system of the fuse according to FIG. 2;
  • 5 shows an enlarged detail of the transition point between the silver fuse element system and the tin fuse element system of the fuse according to FIGS. 2 and
  • Fig. 6 is a view as in Fig. 5, but of an alternative embodiment.

In dem Diagramm der Fig. 1 ist erkennbar, daß die Gesamtkennlinie einer Vollbereichssicherung aus zwei Teilkennlinien zusammengesetzt ist. Die kritischen Überströme liegen gerade in demjenigen Bereich, der zu beiden Seiten des Kennlinienkreuzungspunktes aus den beiden Teilkennlinien liegt..Für diese kritischen Uberströme schlägt die Erfindung eine Dimensionierung vor, die jeweils das löschfähige System von den beiden innerhalb der Sicherung vereinigten Systemen ansprechen läßt.It can be seen in the diagram in FIG. 1 that the overall characteristic curve of a full-range fuse is composed of two partial characteristic curves. The critical overcurrents lie precisely in the area which lies on both sides of the characteristic crossing point from the two partial characteristic curves. For these critical overcurrents, the invention proposes a dimensioning that allows the extinguishable system to address the two systems combined within the fuse.

Eine derartige Sicherung ist im Querschnitt in der Fig. 2 dargestellt. Sie besteht äußerlich aus einem Sicherungsrohr 1 aus Glas oder Keramik, das an beiden Enden mit Metallkappen 2 verschlossen ist. Innerhalb des Sicherungsrohres befindet sich auf der einen Seite ein erster Wickelkörper 3, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei darauf aufgewickelte Silberschmelzleiter 4 trägt. Letztere sind in regelmäßigen Abständen perforiert oder mit Kerben versehen und im Querschnitt rechteckförmig.Zur Erzielung eines niedrigen Imin ist eine größere Anzahl von Silberschmelzleitern 4 vorteilhaft, z. B. vier Schmelzleiter, aus Gründen der Übersichtlichkeit sind jedoch nur zwei dargestellt. In dem anderen Teil des Sicherungsrohres 1 befindet sich ein zweiter Wickelkörper 6, auf den vier ummantelte Zinnschmelzleiter 7 aufgebracht sind. Die einen Enden der Zinnschmelzleiter 7 sind an der einen Metallkappe 2 angeschweißt und die anderen Enden mit einem Anschlußflansch 8 verbunden, an den auch die beiden Silberschmelzleiter 4 angeschlossen sind; die Enden der Silberschmelzleiter an der entgegengesetzten Seite sind an der anderen Metallkappe 2 angebracht.Such a fuse is shown in cross section in FIG. 2. It consists externally of a safety tube 1 made of glass or ceramic, which is closed at both ends with metal caps 2. On the one side inside the securing tube there is a first winding body 3 which, in the exemplary embodiment shown, carries two silver fusible conductors 4 wound thereon. The latter are in right perforated or notched at regular intervals and rectangular in cross section. To achieve a low imine, a larger number of silver fusible conductors 4 is advantageous, e.g. B. four fuse elements, for reasons of clarity, however, only two are shown. In the other part of the safety tube 1 there is a second winding body 6, on which four coated tin fusible conductors 7 are applied. One ends of the tin fuse 7 are welded to a metal cap 2 and the other ends are connected to a connecting flange 8 to which the two silver fuse 4 are also connected; the ends of the silver fusible conductors on the opposite side are attached to the other metal cap 2.

In der Fig. 3 ist in ungewickelter, gestreckter Lage, ein Zinnschmelzleiter 7 dargestellt, der als Umhüllung einen Silikonschlauch 10 und darüber eine doppelte Gewebelage 11 trägt. Der Silikonschlauch 10 ist für die zu übernehmende Loschaufgabe relativ dünn ausgebildet, was durch das ihn umgebende Stützgewebe 11 ausgeglichen wird. Dieses ist um den Silikonschlauch 10 herumgeklöppelt oder- gesponnen, wobei die erste Lage aufgrund der gewählten Fadenlage-elastischer ist als die äußere zweite Gewebelage. Dadurch--kann sich der Silikonschlauch 10 bei innerem Gasdruck um einen gewissen Betrag blähen, bis dieser Expansionsbewegung durch die zweite Gewebelage Einhalt geboten wird; durch diese dosierte Expansion werden Spannungsspitzen innerhalb des Silikonschlauchs 10 abgebaut, die die Gefahr des Platzens stark verringern.In FIG. 3, a tin fusible conductor 7 is shown in the unwound, stretched position, which carries a silicone tube 10 as a covering and a double fabric layer 11 above it. The silicone tube 10 is made relatively thin for oschaufgabe to be transferred L, which is compensated by the surrounding him supporting fabric. 11 This is looped or spun around the silicone tube 10, the first layer being more elastic than the outer second fabric layer due to the thread layer chosen. As a result, the silicone tube 10 can inflate by a certain amount under internal gas pressure until this expansion movement is stopped by the second layer of fabric; this metered expansion reduces stress peaks within the silicone hose 10, which greatly reduce the risk of bursting.

Aus der Fig. 4 wird besonders deutlich, in welcher Weise die ummantelten Zinnschmelzleiter 7 an dem Anschlußflansch 8 zusammengefaßt sind. Zusammen mit dem zugehörigen zweiten Wickelkörper 6 bilden sie eine Einheit, die sehr leicht an den Wickelkörper 3 für die Silberschmelzleiter 4 angeflanscht werden kann.From Fig. 4 it is particularly clear in which way the coated fusible link 7 are combined on the connecting flange 8. Together with the associated second winding body 6, they form a unit that can be very easily flanged onto the winding body 3 for the silver melting conductor 4.

In der Fig. 5 ist im vergrößerten Maßstab die Ubergangsstelle zwischen beiden Wickelkörpern 3 und 6 dargestellt. Es ist deutlich die Richtung jeweils der Zinnschmelzleiterenden zu erkennen, die in den freien Raum außerhalb der Windungen weisen, jedenfalls nicht auf den Silikonschlauch 10 des benachbarten Zinnschmelzleiters 7 gerichtet sind. Treten beim Ansprechen des Zinnschmelzleitersystems aus den Enden der Silikonschläuche 10 heiße Gase aus, treffen sie keinen Silikonschlauch 10 von außen, sondern sie werden in den freien Raum innerhalb des Sicherungsrohres 1 ausgestoßen. In dieser Weise bleiben die Gewebelage sowie der Silikonschlauch selbst im wesentlichen unversehrt, so daß deren Löschfunktion ohne Beeinträchtigung von außen eintreten kann.5 is the transition on an enlarged scale place between the two bobbins 3 and 6 shown. The direction of each of the tin melt conductor ends can be clearly seen, which point into the free space outside the turns, in any case not directed towards the silicone tube 10 of the adjacent tin melt conductor 7. If hot gases emerge from the ends of the silicone hoses when the tin fusible conductor system responds, they do not hit a silicone hose 10 from the outside, but are expelled into the free space within the safety tube 1. In this way, the fabric layer and the silicone tube itself remain essentially intact, so that their extinguishing function can take place from outside without interference.

Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Wickelkörper 12 einstückig ausgebildet ist, wobei der für die Zinnschmelzleiter 7 vorgesehene Bereich im Durchmesser kleiner ist als der für die Silberschmelzleiter 4 vorgesehene Bereich. Als Verbindung zwischen beiden Schmelzleitertypen dient ein Zwischenflansch 13, der an der Stufe zwischen beiden Bereichen anliegt und mit Hilfe eines Klemmringes 14 gehalten ist.FIG. 6 shows a further embodiment of the invention, in which the winding body 12 is formed in one piece, the area provided for the tin fusible conductor 7 being smaller in diameter than the area provided for the silver fusible conductor 4. An intermediate flange 13, which bears against the step between the two areas and is held with the aid of a clamping ring 14, serves as the connection between the two fuse element types.

Die Befestigung der. in der Fig. 6 nicht dargestellten Silberschmelzleiter 4 an dem Zwischenflansch 13 sowie der in den Silikonschläuchen 10 eingeschlossenen Zinnschmelzleiter 7 an den Zwischenflansch 13 geschieht durch Nieten, Kaltpreßschweißen, Reibschweißen oder durch Lot, wobei die Enden der Zinnschmelzleiter 7 mit Anschlußpolen versehen sind, die auch in dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel Verwendung finden.The attachment of the. In Fig. 6, not shown silver fusible conductor 4 on the intermediate flange 13 and the tin fusible conductor 7 enclosed in the silicone tubes 10 on the intermediate flange 13 is done by riveting, cold pressure welding, friction welding or by solder, the ends of the tin fusible conductor 7 being provided with connection poles, which are also provided find use in the embodiment described above.

Claims (8)

1. Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherung mit mindestens je einem Silberschmelzleiter und mindestens je einem Zinnschmelzleiter in Reihenschaltung, wobei mindestens der Silberschmelzleiter zur Beeinflussung seiner Charakteristik in Abständen. mit Kerben versehen oder gelocht ist und der Zinnschmelzleiter mit einem Löschmantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der ungekerbten bzw. ungelochten (Total=) Querschnitte aller Zinnschmelzleiter (7) zu denen aller Silberschmelzleiter (4) größer als 6, das Verhältnis der Restquerschnitte im Bereich der Kerben oder Löcher aller Zinnschmelzleiter (7) zu denen aller Silberschmelzleiter (4) größer als 15 ist, und daß das Verhältnis der Totalquerschnitte aller Zinnschmelzleiter (7) zu dem Restquerschnitt des einzigen oder eines einzelnen Silberschmelzleiters (4) größer als 60, jedoch kleiner als 85 ist.1. High-voltage high-performance fuse with at least one silver fusible link and at least one tin fusible link in series, with at least the silver fusible link to influence its characteristics at intervals. is provided with notches or perforated and the tin fusible conductor is surrounded by an extinguishing jacket, characterized in that the ratio of the notched or unperforated (total =) cross sections of all tin fusible conductors (7) to those of all silver fusible conductors (4) greater than 6, the ratio of Residual cross sections in the area of the notches or holes of all tin fusible conductors (7) to those of all silver fusible conductors (4) is greater than 15, and that the ratio of the total cross sections of all tin fusible conductors (7) to the remaining cross section of the single or a single silver fusible conductor (4) is greater than 60 but less than 85. 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß vier Silberschmelzleiter (4) vorgesehen sind und vier Zinnschmelzleiter (7).2. Fuse according to claim 1, characterized in that four silver fusible conductors (4) are provided and four tin fusible conductors (7). 3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß ausschließlich der bzw. die Silberschmelzleiter (4) zur Bildung eines Restquerschnitts gelocht sind.3. Fuse according to claim 1 or 2, characterized in that only the or the silver fuse (4) to form a residual cross cut holes. 4. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Enden der Zinnschmelzleiter (7) jeweils in den freien Raum innerhalb des Sicherungsrohres (1) weisen und von der Ummantelung (10) des benachbarten Leiters weggerichtet sind.4. Fuse according to claim 2, characterized in that the ends of the molten tin conductor (7) each point into the free space within the safety tube (1) and are directed away from the sheath (10) of the adjacent conductor. 5. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Silikonschlauch als Löschummantelung um jeden Zinnschmelzleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Silikonschlauch (10) relativ dünnwandig ausgebildet ist und ihn zu seiner Stützung ein schlauchartiges Gewebe (11) umgibt.5. Fuse according to one of the preceding claims with a silicone hose as an extinguishing jacket around each tin fusible conductor, characterized in that the silicone hose (10) is relatively thin-walled and surrounds it with a hose-like fabric (11) for its support. 6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewebe (11) aus.zwei durch Klöppeln oder Spinnen aufgebrachte Lagen gebildet ist, , von denen die äußere Lage eine geringere Elastizität als die innere Lage aufweist.6. Fuse according to claim 5, characterized in that the fabric (11) is formed from two layers applied by clapping or spinning, of which the outer layer has a lower elasticity than the inner layer. 7. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß alle Zinnschmelzleiter (7) auf einen Wickelkörper (6) aufgebracht sind, der an der dem Wickelkörper (3) für den oder die Silberschmelzleiter (4) zugeordneten Seite mit einem Anschlußflansch (8) versehen ist.7. Fuse according to one of the preceding claims, characterized in that all tin fusible conductors (7) are applied to a winding body (6) on the side of the winding body (3) for the one or more silver fusible conductors (4) associated with a connecting flange (8 ) is provided. 8. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein ungeteilter Wickelkörper (12) vorgesehen ist, auf den die Zinnschmelzleiter (7) und die Silberschmelzleiter (4) aufgebracht und gemeinsam an einem Zwischenflansch (13) befestigt sind.8. Fuse according to one of the preceding claims 1-6, characterized in that an undivided winding body (12) is provided, on which the tin fusible conductor (7) and the silver fusible conductor (4) are applied and jointly fastened to an intermediate flange (13).
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