EP2745303B1 - Sicherung - Google Patents

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EP2745303B1
EP2745303B1 EP12755965.6A EP12755965A EP2745303B1 EP 2745303 B1 EP2745303 B1 EP 2745303B1 EP 12755965 A EP12755965 A EP 12755965A EP 2745303 B1 EP2745303 B1 EP 2745303B1
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EP
European Patent Office
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fuse
cap
housing
wire
connection
Prior art date
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Joachim Wosgien
Ralf Lange
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority to SI201230778A priority Critical patent/SI2745303T1/sl
Publication of EP2745303A1 publication Critical patent/EP2745303A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • 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
    • H01H85/143—Electrical contacts; Fastening fusible members to such contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H01H37/761—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material with a fusible element forming part of the switched circuit
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    • 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
    • H01H85/30—Means for indicating condition of fuse structurally associated with the fuse
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
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    • H01H85/36—Means for applying mechanical tension to fusible member
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    • 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
    • H01H85/12—Two or more separate fusible members in parallel
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    • 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
    • H01H85/30—Means for indicating condition of fuse structurally associated with the fuse
    • H01H85/303—Movable indicating elements

Definitions

  • cap backups are known with identifiers in different embodiments.
  • fuses are known, which are equipped with spring elements and / or lossy integrated resistance elements to improve the tripping behavior in the vicinity of the tripping current by self-heating.
  • these fuses do not provide a thermal fuse independent of the current.
  • DE19545505 discloses such a fuse circuit according to the preamble of claim 1.
  • the invention is based on the object to provide a fuse that circumvents one or more disadvantages of the known from the prior art solutions in an inventive manner.
  • the FIG. 1 shows a surge protection device 1 in which a fuse 3 according to the invention can find application.
  • the overvoltage protection device for example, a protective component 2.
  • the protective component 2 may be, for example, a varistor.
  • This protective component 2 has a first terminal 2a and a second terminal 2b on. Terminal 2b is electrically connected to the terminal 1a of the overvoltage protection device 1, while terminal 2b is electrically and thermally connected to the cap 3a of FIG Fuse 3 is connected.
  • Connection electrode 4 in turn is connected to the connection 1b of the overvoltage protection device 1 with a flexible electrical connection 5.
  • the fuse 3 has a housing 3f. This can be made of any suitable material, for example made of glass or ceramic, and have a suitable shape, for example a cylindrical shape.
  • the fuse has the already mentioned first cap 3a and a second cap 3b. At least cap 3a is partially electrically and thermally conductive. Furthermore, the fuse 3 has at least one fuse wire 3d, which runs between the first cap 3a and the second cap 3b within the housing 3f. In use, the first cap 3a is brought into thermal and electrical connection with the protective component 2. Further, the fuse wire 3d is held on the first cap 3a by means of a solder joint 3c, and the fuse wire 3d is further fixed to a terminal electrode 4 opposite to the first cap 3a. The terminal electrode 4 is held movably in a guide 8 in the cap 3b with respect to the body 3f of the fuse 3 and is opposite the body 3f of the fuse 3 under a mechanical bias 6.
  • the bias may be applied by, for example, one or more spring-like elements to be limited. For example, alternatively or additionally, a repulsive magnetic effect could provide the corresponding bias voltage 6.
  • the fusible wire 3d is designed to melt when exposed to a high I 2 t. Such an I 2 t occurs, for example, when a used as a protective component 2 varistorteurlegiert. Then a high current flows in a relatively short time. In order to prevent this flow of current, this massive current input should become one Melt melting of the fusible lead 3d in a relatively short time, eg within fractions of seconds. Typical currents that flow are in the range of 10 amperes, 100 amperes and more. One such case is in FIG. 4 shown. On the other hand, the fusible wire is also dimensioned so that any pulse current to be carried, for example in a transient event, can be easily carried and derived.
  • solder joint 3c is designed so that the solder joint 3c melts at an external heating by the protective component 2 above a specified temperature due to the thermal connection via the terminal 2a to the cap 3a.
  • Such thermal protection is rather sluggish compared to the melting of the wetting wire and ranges from seconds to minutes or more.
  • the core idea is that a slower thermal death of a protective component 2 also leads to the triggering of the fuse 3.
  • the fusible conductor 3d will not melt, but the solder joint 3c. This case is in FIG. 3 shown where the solder of the solder joint is softened and unlike FIG. 2 designated 3c '.
  • a typical solder that can be used for the solder joint 3c is a suitable low temperature solder, eg with a soldering temperature of 143 ° C or solder balls of Bi / Pb / Cd or the like.
  • a suitable low temperature solder eg with a soldering temperature of 143 ° C or solder balls of Bi / Pb / Cd or the like.
  • the fuse wire 3d itself as a solder joint 3c.
  • solder joint 3c softens or if the fuse wire 3d softens, the previously existing electrical contact is released from the cap 3a via the fuse wire 3d to the connection electrode 4 due to the mechanical bias 6.
  • the design referred to above makes it possible to combine two functions in one fuse, namely one thermal fuse and a short-circuit protection. Due to the fact that both are combined in one fuse, the design is small and can also be produced inexpensively.
  • the fuse wire 3d spent by the mechanical bias 6 of the solder joint 3c away in the housing 3f. This can be used to ensure that an emerging arc, which acts as a lightning bolt in Figures 3 and 4 is indicated, does not occur outside the fuse and so the fire safety is guaranteed.
  • the housing 3f has, at least in sections, a filling with an arc-quenching material, such as sand or POM.
  • the mechanical bias 6 is a spring force, wherein the spring (s) either in the housing - as in FIG. 5 shown - in particular between cap 3b and terminal electrode 4, or - as in the Figures 2 . 3 and 4 shown - is arranged on the outside of the housing / are.
  • An arrangement inside protects against contamination but has the disadvantage that the state of the spring can not be controlled without further measures.
  • a retaining wire 3e is guided parallel to the wetting wire 3d.
  • this holding wire 3e has a high-impedance construction and is intended to prevent the mechanical biasing 6 from causing the fuse wire 3d to release too early. Due to the high-impedance design with simultaneously higher strength than the fuse wire 3d, the current will flow substantially over the fuse wire 3d. If this current is too high in a short time (high I2t), the fuse wire 3d will melt and the holding wire 3e will now be traversed by the current. Due to the higher resistance he will melt almost immediately. Therefore, the fusible wire 3d will usually have a high Cu or Al content while, for example, the retaining wire 3e may be made of constantan.
  • the retaining wire 3e is in electrical and mechanical connection with the connection electrode 4, wherein the fuse wire 3d and the retaining wire 3e are connected to the opposite electrical connection cap 3a via the solder connection 3c.
  • the fuse 3 further comprises a display means to indicate the triggering of the fuse.
  • a display means to indicate the triggering of the fuse.
  • This may for example be a mechanical display which is moved with the movable connection electrode 4 and for example provides a color change from green to red and / or a switch, e.g. a micro-switch, provided which is actuated by the movable connection electrode 4 and closes or opens a corresponding circuit and / or triggers a remote warning.
  • the display means shows the triggering of the fuse 3 when melting the solder joint 3c as well as in a melting of the fuse element 3d similarly.
  • the component complexity is further reduced and a small size is made possible.
  • the movable connection electrode 4 is simultaneously the display means.
  • the movable connection electrode 4 has an extension inwardly into the housing 3f, wherein the housing 3f has a filling with an arc-extinguishing material at least in sections.
  • the aim of the invention is therefore in the surge protection device 1 in addition to the thermal fuse (separation device) to integrate an additional overcurrent protection adapted to the requirements and the short-circuit strength of the construction.
  • the goal is achieved by a summary of these two completely different requirements (the thermal separation and the Overcurrent separation) in one component.
  • the varistor 2 is in this case usually "alloyed", and has a reduced power loss and therefore generates less heat.
  • the fault current can nevertheless assume very high values, which can correspond to the short-circuit current of the voltage source. Therefore, such a fuse requires a breaking capacity up to the kA range.
  • the "dual function" in a fuse element reduces costs and parts, assembly costs, and is suitable for the application for the protection of surge protection components 1 to meet the safety and normative requirements.
  • the transient pulse strength of the selected fuse elements must be particularly high, or adapted to the surge current resistance. This usually represents a compromise between a required minimum strength (ie no tripping in the range of the specified surge current capability of the surge protective device) and a safe and rapid triggering for the short-circuit protection or a failure of one of the internal components.
  • Surge protection device 1 electrical connections 1a, 1b protection component 2 elec. Connections of the protection component 2a, 2b fuse 3 cap 3a, 3b solder 3c fuse wire 3d retaining wire 3e casing 3f Mobile connection electrode 4 Flexible electrical connection 5 preload 6 slings 7 guide 8th

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Description

  • Aus dem Stand der Technik sind Kappensicherungen mit Kennmeldern in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Weiterhin sind Sicherungen bekannt, welche mit Federelementen und/oder verlustleistungsbehafteten integrierten Widerstandselementen ausgerüstet sind, um das Auslöseverhalten in der Nähe des Auslösestromes durch Eigenerwärmung zu verbessern. Diese Sicherungen stellen jedoch keine thermische Sicherung bereit, die unabhängig vom Strom ist.
  • Um thermischen Problemen zu begegnen wurden in der Vergangenheit unterschiedliche Schaltungen vorgeschlagen, die eine Kurzschlusssicherung mit einer Thermosicherung als getrennte Bauelemente bzw eigeständige Funktionseinheiten in aller Regel seriell verschaltet haben.
  • DE19545505 offenbart eine solche Sicherungsschaltung gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Solche Vorrichtungen sind konstruktiv aufwändig und benötigen viel Platz. Zudem ist es bei diesen Anordnungen schwer eine kostengünstige Anzeigemöglichkeit zu schaffen, die für beide Auslösemechanismen gleichzeitig eine Information zur Verfügung stellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherung bereitzustellen, die einen oder mehrere Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in erfinderischer Weise umgeht.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
  • Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    eine schematische Anordnung einer Sicherung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einem Überspannungsschutzgerät,
    Fig. 2
    eine schamtische Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im unausgelösten Zustand,
    Fig. 3
    eine schamtische Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im ausgelösten Zustand in Folge eines thermischen Ereignisses,
    Fig. 4
    eine schamtische Schnittdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im ausgelöstem Zustand in Folge eines Ereignisses mit hohem I2t, und
    Fig. 5
    eine schamtische Schnittdarstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt ein Überspannungsschutzgerät 1 in welchem eine erfindungsgemäße Sicherung 3 Anwendung finden kann. Dabei weist das Überspannungsschutzgerät 1 z.B. eine Schutzkomponente 2 auf. Die Schutzkomponente 2 kann beispielsweise ein Varistor sein. Diese Schutzkomponente 2 weist einen ersten Anschluss 2a und einen zweiten Anschluss
    2b auf. Anschluss 2b ist elektrisch mit dem Anschluss 1a des Überspannungsschutzgerätes 1 verbunden, während Anschluss 2b elektrisch und thermisch mit der Kappe 3a der Sicherung 3 verbunden ist. Anschlusselektrode 4 wiederum ist mit einer flexiblen elektrischen Verbindung 5 mit dem Anschluss 1b des Überspannungsschutzgerätes 1 verbunden. Die Sicherung 3 weist ein Gehäuse 3f auf. Dieses kann aus jedem geeigneten Material, z.B. aus Glas oder Keramik gefertigt sein, und eine geeignete Form, z.B. eine Zylinderform, aufweisen. Weiterhin weist die Sicherung die schon erwähnte erste Kappe 3a und eine zweite Kappe 3b auf. Zumindest Kappe 3a ist abschnittsweise elektrisch und thermisch leitend. Weiterhin weist die Sicherung 3 zumindest einen Schmelzdraht 3d auf, welcher zwischen der ersten Kappe 3a und der zweiten Kappe 3b innerhalb des Gehäuses 3f verläuft. Im Einsatz wird die erste Kappe 3a in thermische und elektrische Verbindung mit der Schutzkomponente 2 gebracht. Weiterhin ist der Schmelzdraht 3d an der ersten Kappe 3a mittels einer Lötverbindung 3c gehalten und der Schmelzdraht 3d ist weiterhin an einer Anschlusselektrode 4 gegenüber der ersten Kappe 3a befestigt. Die Anschlusselektrode 4 ist in einer Führung 8 in der Kappe 3b beweglich gegenüber dem Körper 3f der Sicherung 3 gehalten und steht gegenüber dem Körper 3f der Sicherung 3 unter einer mechanischen Vorspannung 6. Die Vorspannung kann beispielsweise durch eine oder mehrere federartige Elemente aufgebracht werden ohne hierauf beschränkt zu sein. So könnte z.B. alternativ oder zusätzlich auch eine abstoßende magnetische Wirkung die entsprechende Vorspannung 6 zur Verfügung stellen.
  • Der Schmelzdraht 3d ist so ausgelegt, dass er bei einer Beaufschlagung mit einem hohen I2t schmilzt. Ein solches I2t tritt beispielsweise auf, wenn ein als Schutzkomponente 2 eingesetzter Varistor durchlegiert. Dann fließt in relativ kurzer Zeit ein hoher Strom. Um diesen Stromfluss zu verhindern soll dieser massive Stromeintrag zu einem Schmelzen des Schmelzleiters 3d in relativ kurzer Zeit führen, z.B. innerhalb Bruchteilen von Sekunden. Typische Ströme, die dabei fließen, liegen im Bereich von 10 Ampere, 100 Ampere und mehr. Ein solcher Fall ist in Figur 4 dargestellt. Andererseits ist der Schmelzdraht auch so dimensioniert, dass ein eventuell zu tragender Impulsstrom, z.B. bei einem transienten Ereignis, ohne weiteres getragen und abgeleitet werden kann. Weiterhin ist die Lötverbindung 3c so ausgelegt, dass die Lötverbindung 3c bei einer äußerer Erwärmung durch die Schutzkomponente 2 oberhalb einer spezifizierten Temperatur auf Grund der thermischen Verbindung über den Anschluss 2a zur Kappe 3a schmilzt. Eine solche thermische Absicherung ist im Vergleich zum Schmelzen des Schmelzdrahtes eher träge und bewegt sich im Sekunden bis Minutenbereich oder darüber. Kerngedanke ist, dass ein langsamer thermischer Tod einer Schutzkomponente 2 auch zum Auslösen der Sicherung 3 führt. Allerdings wird nun nicht der Schmelzleiter 3d aufschmelzen, sondern die Lötstelle 3c. Dieser Fall ist in Figur 3 dargestellt, wo das Lot der Lötverbindung erweicht ist und im Unterschied zur Figur 2 mit 3c' bezeichnet ist. Ein typisches Lot, das für die Lötverbindung 3c verwendet werden kann, ist ein geeignetes Niedrigtemperaturlot, z.B. mit einer Löttemperatur von 143° C oder Lötzinnröhrchen aus Bi/Pb/Cd oder ähnlichem. Natürlich ist es auch möglich den Schmelzdraht 3d selbst als Lötstelle 3c auszugestalten.
  • Erweicht die Lötstelle 3c oder schmilzt der Schmelzdraht 3d wird der zuvor bestehende elektrische Kontakt von der Kappe 3a über den Schmelzdraht 3d zur Anschlusselektrode 4 auf Grund der mechanischen Vorspannung 6 gelöst.
  • Die vorbezeichnet Konstruktion ermöglicht es in einer Sicherung zwei Funktionen zu vereinigen, nämlich eine thermische Sicherung und eine Kurzschlusssicherung. Auf Grund der Eigenschaft, dass beides in einer Sicherung vereinigt ist, ist die Bauform klein und kann zudem kostengünstig hergestellt werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird, wie in Figuren 3 und 4 gezeigt, der Schmelzdraht 3d durch die mechanische Vorspannung 6 von der Lötverbindung 3c weg ins Gehäuse 3f verbracht. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass ein entstehender Lichtbogen, der als Blitz in Figuren 3 und 4 angedeutet ist, nicht außerhalb der Sicherung auftritt und so die Brandschutzsicherheit gewährleistet ist.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse 3f zumindest abschnittsweise eine Füllung mit einem lichtbogenlöschenden Material wie Sand oder POM aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die mechanische Vorspannung 6 eine Federkraft, wobei die Feder(n) entweder im Gehäuse - wie in Figur 5 gezeigt - , insbesondere zwischen Kappe 3b und Anschlusselektrode 4, oder - wie in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigt - außen am Gehäuse angeordnet ist/sind. Eine Anordnung im Inneren schützt vor Verschmutzungen hat aber den Nachteil, dass der Zustand der Feder nicht ohne weiter Maßnahmen kontrolliert werden kann.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist parallel zum Schmelzdraht 3d ein Haltedraht 3e geführt. Dieser Haltedraht 3e ist im Unterschied zum Schmelzdraht 3d hochohmig ausgeführt und soll verhindern, dass die mechanische Vorspannung 6 den Schmelzdraht 3d zu früh zum Lösen bringt. Durch die hochohmige Ausgestaltung bei gleichzeitig höherer Festigkeit als der Schmelzdraht 3d wird der Strom im Wesentlichen über den Schmelzdraht 3d fließen. Ist dieser Strom in kurzer Zeit zu hoch (hohes I2t) wird der Schmelzdraht 3d aufschmelzen und der Haltedraht 3e wird nun vom Strom durchflossen. Auf Grund des höheren Widerstandes wird auch er nahezu unmittelbar durchschmelzen. Daher wird der Schmelzdraht 3d in aller Regel einen hohen Cu oder Al Anteil aufweisen, während z.B. der Haltedraht 3e aus Konstantan gefertigt sein kann.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steht der Haltedraht 3e mit der Anschlusselektrode 4 in elektrischer und mechanischer Verbindung, wobei der Schmelzdraht 3d und der Haltedraht 3e mit der gegenüberliegenden elektrischen Anschlusskappe 3a über die Lötverbindung 3c verbunden sind.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Sicherung 3 weiterhin ein Anzeigemittel auf, um das Auslösen der Sicherung anzuzeigen. Diese kann beispielsweise eine mechanische Anzeige sein, welche mit der bewegliche Anschlusselektrode 4 bewegt wird und beispielsweise einen Farbwechsel von grün nach rot bereitstellt und / oder es kann ein Schalter, z.B. ein Microschalter, vorgesehen sein, der von der bewegliche Anschlusselektrode 4 betätigt wird und einen entsprechenden Schaltkreis schließt oder öffnet und/oder einer Fernwarnung auslöst.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zeigt das Anzeigemittel das Auslösen der Sicherung 3 bei Aufschmelzen der Lötverbindung 3c als auch bei einem Schmelzen des Schmelzleiters 3d gleichartig an. Hierdurch wird unabhängig vom Schadensereignis angezeigt, dass die Sicherung 3 und das zugeordnete Schutzkomponente 2, bzw. soweit die Sicherung 3 in einem Überspannungsschutzgerät 1 angeordnet ist, das Überspannungsschutzgerät 1 zu wechseln ist. Hierdurch wird die Bauteilekomplexität weiter vermindert und eine kleine Baugröße wird ermöglicht.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die bewegliche Anschlusselektrode 4 gleichzeitig das Anzeigemittel.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die bewegliche Anschlusselektrode 4 Anschlagsmittel 7 auf, welche in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigt sind, welche im Inneren des Gehäuses 3f liegen und bei Auslösen der Sicherung 3 an der Führung 8 im Inneren des Gehäuses 3f anschlagen.
  • In noch einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die bewegliche Anschlusselektrode 4 nach Innen in das Gehäuse 3f hinein eine Verlängerung auf, wobei das Gehäuse 3f zumindest abschnittsweise eine Füllung mit einem lichtbogenlöschenden Material aufweist.
  • Hierdurch wird sichergestellt, dass ein eventuell entstehender Lichtbogen nicht nach außen dringen kann.
  • Ziel der Erfindung ist es daher im Überspannungsschutzgerät 1 neben der thermischen Sicherung (Abtrennvorrichtung) einen zusätzlichen Überstromschutz zu integrieren der an die Anforderungen und an die Kurzschlussfestigkeit der Konstruktion angepasst ist. Das Ziel wird erreicht durch eine Zusammenfassung dieser beiden völlig unterschiedlichen Anforderungen (der thermischen Abtrennung und der Überstromabtrennung) in einer Komponente. Eine solche Sicherung mit "Doppelfunktion" bietet bei verschiedenen Fehlerfällen einen deutlich besseren Schutz, sowohl bei kleinen Fehlerströmen, die mit einer Temperaturerhöhung der Schutzkomponente (z.B.: MOV = Metalloxidvaristor) einhergehen, und eine Auslösung bei Überschreitung einer Temperatur ermöglicht, zum anderen bei mittleren und hohen Strömen, die auftreten können wenn die Schutzkomponente schlagartig Überlastet wird und dabei einen niederohmigen Zustand einnimmt. Der Varistor 2 ist in diesem Fall meist "durchlegiert", und hat eine reduzierte Verlustleistung und erzeugt daher weniger Wärme. Der Fehlerstrom kann dabei aber dennoch sehr hohe Werte annehmen, die dem Kurzschlussstrom der Spannungsquelle entsprechen können. Daher benötigt eine solche Sicherung eine Ausschaltfähigkeit bis in den kA - Bereich. Die "Doppelfunktion" in einem Sicherungselement reduziert Kosten und Einzelteile, Montageaufwand, und ist für die Anwendung zum Schutz von Überspannungsschutzkomponenten 1 geeignet, um die Sicherheit und die normativen Anforderungen zu erfüllen. Für die Eignung in einem Überspannungsschutzgerät muss die transiente Impulsfestigkeit der gewählten Sicherungsorgane besonders hoch sein, bzw. an die Stoßstromfestigkeit angepasst werden. Dies stellt in der Regel einen Kompromiss zwischen einer erforderlichen Mindestfestigkeit (d.h. keine Auslösung im Bereich der ausgewiesenen Stoßstromfestigkeit des Überspannungsschutzgerätes) und einer sicheren und schnellen Auslösung für den Kurzschlussschutz bzw. einem Ausfall einer der internen Komponenten dar.
    • Bezugszeichenliste
  • Legende:
    Überspannungsschutzgerät 1
    elektrische Anschlüsse 1a, 1b
    Schutzkomponente 2
    elektr. Anschlüsse der Schutzkomponente 2a, 2b
    Sicherung 3
    Kappe 3a, 3b
    Lötverbindung 3c
    Schmelzdraht 3d
    Haltedraht 3e
    Gehäuse 3f
    Bewegliche Anschlusselektrode 4
    Flexible elektrische Verbindung 5
    Vorspannung 6
    Anschlagsmittel 7
    Führung 8

Claims (11)

  1. Sicherung (3) zur Verbindung mit einer Schutzkomponente (2) eines Überspannungsschutzgerätes (2),
    • wobei die Sicherung (3) ein Gehäuse (3f), eine erste Kappe (3a), eine zweite Kappe (3b) und einen Schmelzdraht (3d), welcher zwischen der ersten Kappe (3a) und der zweiten Kappe (3b) innerhalb des Gehäuses verläuft, aufweist,
    • wobei die erste Kappe (3a) zur thermischen und elektrischen verbindung mit der Schutzkomponente (2) ausgelegt ist,
    • wobei der Schmelzdraht (3d) an einer Anschlusselektrode (4) gegenüber der ersten Kappe (3a) befestigt ist,
    • wobei der Schmelzdraht (3d) so ausgelegt ist, dass er bei einer Beaufschlagung mit einem hohen I2t schmilzt, und
    • wobei eine Lötverbindung (3c) so ausgelegt ist, dass sie bei einer äußeren Erwärmung durch das Überspannungsschutzgerät (2) oberhalb einer spezifizierten Temperatur auf Grund der thermischen Verbindung schmilzt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    • der Schmelzdraht (3d) an der ersten Kappe (3a) mittels der Lötverbindung (3c) gehalten wird,
    • die Anschlusselektrode (4) in einer Führung (8) beweglich gegenüber dem Körper der Sicherung (3) gehalten ist und gegenüber dem Körper der Sicherung (3) unter einer mechanischen Vorspannung (6) steht, und
    • der elektrische Kontakt zwischen der ersten Kappe (3a) und der Anschlusselektrode (4) auf Grund der mechanischen Vorspannung (6) bei Schmelzen des Schmelzdrahtes (3d) als auch der Lötverbindung (3c) gelöst wird.
  2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung des elektrischen Kontaktes dadurch bewerkstelligt wird, dass der Schmelzdraht (3d) durch die mechanische Vorspannung (6) von der Lötverbindung (3c) weg ins Gehäuse verbracht wird.
  3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Vorspannung eine Federkraft ist, wobei die Feder entweder im Gehäuse, insbesondere zwischen Kappe (3b) und Anschlusselektrode (4), oder außen am Gehäuse angeordnet ist.
  4. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse zumindest abschnittsweise eine Füllung mit einem lichtbogenlöschenden Material aufweist.
  5. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Schmelzdraht (3d) ein Haltedraht (3e) geführt ist.
  6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltedraht (3e) mit der Anschlusselektrode (4) in elektrischer und mechanischer Verbindung steht, wobei der Schmelzdraht (3d) und der Haltedraht (3e) mit der gegenüberliegenden elektrischen Anschlusskappe (3a) über die Lötverbindung (3c) verbunden sind.
  7. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung weiterhin Anzeigemittel aufweist, um das Auslösen der Sicherung anzuzeigen.
  8. Sicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigemittel das Auslösen der Sicherung bei Aufschmelzen der Lötverbindung als auch bei einem Schmelzen des Schmelzleiters gleichartig anzeigt.
  9. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anschlusselektrode (4) gleichzeitig das Anzeigemittel ist.
  10. Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anschlusselektrode (4) Anschlagsmittel (7) aufweisen, welche im Inneren des Gehäuses liegen und bei Auslösen der Sicherung an der Führung (8) im Inneren des Gehäuses anschlagen.
  11. Sicherung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anschlusselektrode (4) nach Innen in das Gehäuse hinein eine Verlängerung aufweist, wobei das Gehäuse zumindest abschnittsweise eine Füllung mit einem lichtbogenlöschenden Material aufweist.
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