NL1019896C2

NL1019896C2 - Vol-bereik hoog-spanning stroomsterkte beperkende zekering.

Info

Publication number: NL1019896C2
Application number: NL1019896A
Authority: NL
Inventors: Harold John Handcock; Mark Paul Judson
Original assignee: Cooper U K Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2003-08-27
Also published as: FR2820879A1; GB2373109B; US6614340B2; GB2373109A; CN1219310C; NO20020705D0; CZ305440B6; SK2122002A3; ES2193868A1; SK287317B6; HU226191B1; HUP0200508A2; CZ2002519A3; HUP0200508A3; US20020109574A1; HU0200508D0; ES2193868B1; BE1014634A3; NO320539B1; CN1371114A

Description

VOL-BEREIK HOOG-SPANNING STROOMSTERKTE BEPERKENDE ZEKERING

Achtergrond van de uitvinding 5 Deze uitvinding heeft hoofdzakelijk betrekking op zekeringelement of zekeringverbindingsamenstellen en meer in het bijzonder op zekeringelementsamenstellen voor algemeen gebruik of vol-bereik zekeringen.

10 Zekeringen worden algemeen gebruikt als overstroominrichtingen om kostbare schade aan elektrische schakelingen te voorkomen. Zekeringaansluitingen vormen gewoonlijk een elektrische verbinding tussen een elektrische stroombron en een elektrisch component of een combinatie van 15 componenten gerangschikt in een elektrische schakeling. Één of meer zekerbare verbindingen of elementen of een zekeringelementsamenstel wordt verbonden tussen de zekeringaansluitingen, zodat wanneer een elektrische stroom door de zekering een vooraf bepaalde grens overschrijdt, dan 20 smelten de zekerbare elementen en openen één of meer circuits door de zekeringen om schade aan de elektrische componenten te voorkomen.

Algemeen gebruik of vol-bereik type hoge-spanning, de 25 stroomsterkte beperkende zekeringen zijn in staat om zowel relatief hoge foute stroomsterktes en relatief lage foute stroomsterktes veilig en met gelijke effectiviteit te onderbreken. Ten minste één type van algemeen gebruik of vol-bereik type zekeringen maakt gebruik van een 30 zekeringsamenstel met twee afzonderlijke delen. Één deel is geconfigureerd voor het openen van een elektrische schakeling onder relatief lage foute stroomsterkteomstandigheden en een tweede deel is geconfigureerd voor het openen van een elektrische schakeling onder relatief hoge foute

10 1 96 9 H

λ I

2 stroomsterkteomstandigheden. Het eerste deel omvat verscheidene zekeringelementen bewaard in hun isolerende hulzen en met een zwakke plek en/of laagsmeltende legeringplek die ongeveer in het centrum of middelpunt van 5 elk van de zekering elementen gelokaliseerd is. Het tweede deel omvat verscheidene zekeringelementen gefabriceerd van een hooggeleidend metaal en parallel met elkaar verbonden. De eerste en tweede zekeringelementdelen zijn serieel gewonden om een isolerende vorm en ingebed in een boogdovend materiaal 10 binnen een zekeringlichaam.

Onder hoge foute stroomsterkteomstandigheden, verdampt het tweede deel van het zekeringelementsamenstel gedeeltelijk en absorbeert het boogdovende materiaal de energie en neemt een 15 hoge elektrische weerstand aan om veilig en effectief de stroomsterkte door de zekering te onderbreken. Onder lage foute stroomsterkteomstandigheden, onderbreekt het eerste deel van het zekeringelementsamenstel de stroomsterkte door het smelten van een zekeringelement binnen één of meer van de 20 geïsoleerde hulzen. De resulterende boog binnen de hulzen genereert een ioniserend gas wat uitgedreven wordt uit de open eindes van de hulzen.

In verhoogde spanning en stroomsterktetoepassingen echter, 25 zoals voor bescherming van in toenemende mate standaard 12 kV omvormers met waarden die tot HOkVA gaan, zijn de vol-bereik zekeringen onvoldoende bevonden. Terwijl stroomsterktewaarden en spanningwaarden van vol-bereik zekeringen worden verhoogd is de zekering gevoelig voor ongewenste inwendige en 30 uitwendige schade van resulterende verhoogde energie van geïoniseerde gasuitbarstingen tijdens werking van de zekering. Terwijl versterking van de isolerende hulzen van het eerste deel van het zekeringelementsamenstel van enig nut j I :· I > 3 is in het produceren van hogere spanningswaarden en hogere stroomsterktewaarden van vol-bereik zekeringen, neigt de versterking van de hulzen de assemblage te compliceren en de productiekosten te verhogen van de zekeringen zonder de 5 problematische en overmatige geïoniseerde gasuitbarstingen en resulterende schade tijdens werking van de zekering weg te nemen.

Als toevoeging, terwijl de spanning en stroomsterkte waarden 10 van vol-bereik zekeringen verhoogd kan worden door gebruik te maken van zekeringelementen en zekeringconstructies die groter zijn van doorsnede en capaciteit, vergroot dit de fysieke omvang van de vol-bereik zekeringen. Zeker wanneer een groot aantal zekeringen wordt gebruikt is het vergroten 15 van de omvang van de zekering problematisch.

Korte samenvatting van de uitvinding

In een voorbeelduitvoeringsvorm van deze uitvinding, omvat 20 een zekeringelementsamenstel een isolerende vorm met twee tegenovergestelde eerste en tweede eindes. Een eerste elektrisch geleidende verbinding is gekoppeld aan het eerste einde van de vorm en een tweede elektrisch geleidende verbinding is gekoppeld aan het tweede einde van de vorm.

25 Tenminste één zekeringelement strekt zich uit tussen de eerste verbinding en de tweede verbinding langs de isolerende vorm. Het zekeringelement omvat een lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel uitstrekkend vanaf de eerste verbinding, een hoge-stroomsterkte begrenzend 30 zekeringelementdeel uitstrekkend vanaf de tweede verbinding, waarbij het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel en het hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelementdeel aan elkaar gekoppeld zijn tussen de .j a 4 eerste en tweede verbinding. Een isolerende huls omsluit het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel en een tweede einde aangrenzend aan de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementdelen. Het lage-stroomsterkte 5 onderbrekend zekeringelementdeel omvat een zwakke plek gelokaliseerd aangrenzend aan, maar binnen het tweede einde van één van de hulzen. Als alternatief is de zwakke plek gelokaliseerd in een bereik van 0 tot 25% van de lengte van de huls, gemeten vanaf het tweede einde van de huls.

10

Door het lokaliseren van de zwakke plek van het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel aan een einde van de isolerende huls tegenover de verbinding vanwaar de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen zich 15 uitstrekken, zijn de geïoniseerde gasuitbarstingen die gegenereerd worden tijdens de werking van een zekering voornamelijk gericht naar een centrum van de zekering in plaats van naar de eindes van de zekering bij de eindkap. Daarom, door het meer efficiënt en effectief uitdrijven van 20 het geïoniseerde gas van de isolerende huls, voorkomt het zekeringelementsamenstel schade aan het zekeringlichaam en eindkappen die waargenomen zijn in conventionele zekeringen en hogere spanning en stroomsterktewaarden worden vergemakkelijkt zonder het vergroten van de omvang van 25 zekeringcomponenten. Dus wordt voorzien in een superieur uitvoerende vol-bereik zekering in een compacte, ruimtebesparende constructie in vergelijking met reeds bekende vol-bereik zekeringen.

30 Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 is een schematische dwarsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een vol-bereik zekering; en 10 1 9·:; 9 6 5

Figuur 2 is een schematische dwarsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een vol-bereik zekering.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding 5

Figuur 1 illustreert een vol-bereik zekering 10 met een isolerend zekeringlichaam 12, een zekeringelementsamenstel 14 binnen lichaam 12, elektrische geleidende eindkappen 16 gekoppeld aan en lichaam 12 omsluitend en elektrisch 10 verbonden aan zekeringelementsamenstel 14 en een boogdovend materiaal 18, dat zekeringelementsamenstel 14 omsluit binnen lichaam 12. Dus, wanneer de eindkappen 16 verbonden zijn met een bekrachtigde elektrische schakeling (niet afgebeeld), wordt een schakeling gecompleteerd door zekering 10 via 15 zekeringelementsamenstel 14. Wanneer de stroomsterkte die door zekering 10 stroomt, onacceptabele niveaus bereikt, afhankelijk van kenmerken van zekeringelementsamenstel 14 en dus de stroomsterktewaarde van zekering 10, treedt zekeringelementsamenstel 14 tenminste gedeeltelijk in 20 werking, smelt, verdampt of opent op andere wijze, zoals hieronder in meer detail zal worden uitgelegd, om de stroomsterkte te beperken en beschadigende stroom door zekering 10 te onderbreken. Dus lijn-zijdige elektrische schakelingen en apparatuur kunnen elektrisch geïsoleerd 25 worden van slecht functionerende belasting-zijdige elektrische schakelingen en apparatuur om kostbare schade aan de belasting- en lijn-zijdige schakelingen en apparatuur te voorkomen.

30 In één uitvoeringsvorm is lichaam 12 gefabriceerd van een bekend isolerend, dat is een niet-geleidend materiaal, zoals keramische materialen en strekt zich hoofdzakelijk cilindrisch uit tussen eindkappen 16. Er wordt echter I » 6 beschouwd dat de voordelen van de uitvinding gerealiseerd kunnen worden in zekeringen die niet-cilindrische lichamen gebruiken en gefabriceerd zijn van andere materialen. Als toevoeging in een voorbeelduitvoeringsvorm is het boogdovend 5 medium korrelig puur siliciumdioxide zand of gepoederd kwarts dat het zekeringelementsamenstel 14 compleet omsluit en in hoofdzaak luchtgaten rond zekeringelementsamenstel 14 in lichaam 12 wegneemt. In alternatieve uitvoeringsvormen echter, worden andere bekende boogdovende materialen en media 10 gebruikt in zekering 10 dat geldt als puur siliciumdioxide zand of gepoederd kwarts.

Zekeringelementsamenstel 14 omvat een isolerende vorm 20 met een eerste deel 22 en een tweede deel 24 met een grotere 15 relatieve doorsnede dan het eerste deel 22. Meer in het bijzonder is in de voorbeelduitvoering, de vorm 20 integraal gevormd en strekt in hoofdzaak cilindrisch uit met een stapvergroting 26 in diameter, die het eerste deel 22 van de vorm en het tweede deel 24 van de vorm markeert in 20 respectievelijk relatief nauwe en relatief wijde delen. In alternatieve uitvoeringsvormen echter, worden aparte nauwe en wijde delen 22 en 24 aan elkaar verzekerd tijdens fabricatie van vorm 20. Als toevoeging wordt beschouwd dat de voordelen van deze uitvinding gerealiseerd kunnen worden door gebruik 25 te maken van alternatieve vormen, dat houdt in, niet-cilindrische vormen, van vorm 22 ook omvattend, maar niet begrenzend aan elliptische dwarsdoorsnede vormen, veelhoekige, geribbelde of stervormige dwarsdoorsneden.

Verder zal beneden hieronder duidelijk worden dat de 30 uitvinding gebruikt kan worden op een vorm 22 met een hoofdzakelijk constant of uniform dwarsdoorsnedegebied, hoewel opgemerkt wordt dat een hoofdzakelijk niet-uniforme klaring tussen zekeringelementsamenstel 14 en lichaam 12 kan 7 resulteren, tenzij lichaam 12 op dezelfde wijze wordt aangepast.

Elektrisch geleidende verbindingen 28, 30 worden 5 tegenoverstaand gekoppeld met vorm 20 aan elk einde van de vorm 20, dat houdt in op de eindes van het eerste deel 22 van de vorm en het tweede deel 24 van de vorm en niet gelokaliseerd bij diameterstapvergroting 26. Elke verbinding 28, 30 kan verlengingen 31 omvatten, die een elektrisch 10 contact met de eindkappen 16 tot stand brengen. Dus een elektrische schakeling kan tot stand worden gebracht door zekeringelementen, hieronder verder uitgelegd, die om vorm 20 gewonden zijn en elektrisch zijn gekoppeld aan verbindingen 28, 30.

15

Verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen 32 zijn gewonden om het eerste deel van vorm 22 en strekken in de lengte uit van verbinding 28 naar vormstapvergroting 26 op een spiraalvormige manier. Elk 20 lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel 32 wordt geproduceerd van een legering of metaal met een relatief laag smeltpunt, zoals tin of als alternatief, bijvoorbeeld van een zilver of koperelement met een M-effect laagje (laagsmeltende legeringplek) 24 of M-plek daarop en gelokaliseerd tussen 25 verbinding 28 en vormdiameter stapvergroting 26.

Meer in het bijzonder in een voorbeelduitvoeringsvorm wordt elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 32 tenminste gedeeltelijk gecoat met een laag 34 van een 30 geleidend materiaal, dat anders is van een compositie van zekeringelement 32. In één illustratieve uitvoeringsvorm bijvoorbeeld, zijn de zekeringelementen 32 geproduceerd van koper of zilver, laag 34 wordt verhit tot een 'i ü 1 S 3 3 6 t · 8 smelttemperatuur in een overstroomtoestand voor koperen zekeringelement 32. De gesmolten laag reageert dan met het koperen of zilveren zekeringelement 32 en vormt een tin-koper legering dat een lager smeltpunt heeft dan elk metaal 5 afzonderlijk heeft. In deze toestand wordt de werkingstemperatuur van zekeringelement 32 verlaagd in een overstroomtoestand en wordt van elk zekeringelement 32 voorkomen dat zij de het hogere smeltpunt van zilver of koper bereiken. Dus geleidende kenmerken en voordelen van koper of 10 zilver worden gebruikt terwijl niet wenselijke werkingstemperaturen voorkomen worden. In alternatieve uitvoeringsvormen kunnen andere geleidende materialen gebruikt worden om zekeringelementen 32 en laag 34 te produceren ook omvattend, maar niet begrensd aan, koper en 15 zilverlegeringen en tinlegeringen respectievelijk om gelijke voordelen te bereiken. In verdere alternatieve uitvoeringsvormen, wordt laag 34 geproduceerd van antimoon of indium.

20 Laag 34 wordt toegepast op zekeringelementen 32 door gebruik te maken van bekende technieken, inclusief bijvoorbeeld gasvlam en soldeertechnieken. Als alternatief kunnen andere werkwijzen omvattend, maar niet begrensd aan, elektrolytisch galvaniseringsbaden, dunne film afzettingstechnieken en damp 25 afzettingsprocessen gebruikt worden. Door gebruik te maken van deze technieken in verschillende uitvoeringsvormen wordt laag 34 toegepast op sommige of alle zekeringelementen 32. Bijvoorbeeld in één uitvoeringsvorm bevat alleen een centaal deel van een zekeringelement 32 een laag 34, terwijl in een 30 andere uitvoeringsvorm en heel oppervlakgebied van een zekeringelement 32 een laag 34 bevat. In weer een andere uitvoeringsvorm wordt de laag 34 toegepast op maar één kant van zekeringelement 32, terwijl in een verschillende 9 uitvoeringsvorm beide kanten van zekeringelement 32 een M-effect laag 34 omvat.

Elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 32 omvat 5 verder een vernauwd deel, of een zwakke plek 36, van een verminderd dwarsdoorsnedegebied, waarin zekeringelement 32 is ontworpen om open te smelten of op andere wijze een elektrische verbinding te verbreken door zekering 10. Door het gereduceerde dwarsdoorsnedegebied van zwakke plek 36 10 relatief aan het overblijfsel van zekeringelement 32, wordt de zwakke plek 36 verhit tot een hogere temperatuur, omdat de stroom daar doorheen stroomt in plaats van het overige deel van zekeringelement 32 en dus bereikt dat punt eerder het smeltpunt van zekeringelement 32 in plaats van het overige 15 deel van zekeringelement 32. Dus zekeringelement 32 opent voorspelbaar in het gebied van de zwakke plek 36 voordat andere delen van zekeringelement 32 openen. Het zal begrepen worden door diegenen die geschoold zijn in het vakgebied dat de zwakke plekken ook gevormd kunnen worden volgens andere 20 bekende werkwijzen en technieken die bekend zijn in het vakgebied, zoals bijvoorbeeld het vormen van gaten in zekeringelementen 32 in plaats van vernauwde gebieden.

Elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 32 wordt 25 verder bekist in een flexibele warmte-isolerende huls 38 van een iets grotere omvang dan de breedte van elk zekeringelement 32. Geïsoleerde hulzen 38 worden geproduceerd van materialen die in staat zijn om hoge temperaturen te weerstaan, terwijl zekering 10 in werking is en de hulzen 38 30 hebben ook genoeg elektrische weerstand voor isolerende doeleinden. In een voorbeelduitvoeringsvorm worden hulzen 38 geproduceerd van siliciumrubber. In alternatieve uitvoeringsvormen, worden andere bekende materialen gebruikt 10 in plaats van siliciumrubber voor het produceren van hulzen 38. In verdere uitvoeringsvormen worden inplantingen (niet afgebeeld) gebruikt van bijvoorbeeld siliciumsmeersel en worden gepositioneerd aan de eindes van de open hulzen 5 aangrenzend aan verbinding 28 en vormdiameter stapvergroting 26 om te voorkomen dat boogdovend medium 28 toetreedt tot de hulzen 38, terwijl geïoniseerd gas toegestaan wordt om de hulzen 38 te ontsnappen, terwijl zekering 10 in werking is.

10 Opmerkbaar en in tegenstelling tot conventionele vol-bereik zekeringen, is de zwakke plek 36 van elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 32 ongeveer gelokaliseerd bij diameterstapvergroting 26 van zekeringsamenstelvorm 14 of bij het centrum van zekering 10. In andere woorden, zijn in één 15 uitvoeringsvorm de zwakke plekken van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen 32, tot op de hoogte die mogelijk is, zo ver weg gelokaliseerd van de verbinding 18 en eindkap 16 als praktisch haalbaar is, maar nog steeds binnen de hulzen 38. Terwijl zekeringelementen 32 openen bij zwakke 20 plekken 36, wordt een elektrische boog gegenereerd langs de breuk in zwakke plek 36 binnen de hulzen 38. De resulterende uitbarsting van geïoniseerd gas wordt hoofdzakelijk uit huls 38 gedreven door het dichtstbijzijnde einde van huls 38 die tegenover verbinding 28 gelokaliseerd is en nabij het centrum 25 van zekering 10, dat houdt in, dichtbij vormdiameter stapvergroting 26 in de geïllustreerde uitvoeringsvorm.

Daarom reist maar een klein deel van het geïoniseerde gas door de hulzen 38, naar de eindes die aan verbinding 28 grenzen en wordt overmatige ontsnappingsdruk gegenereerd in 30 de hulzen 38, hoofdzakelijk en onschadelijk afgevoerd in boogdovend medium 18, dat zekeringelementsamenstel 14 omsluit, weg van verbinding 28 en eindkap 16, of grenzend aan vormdiameter stapvergroting 26 in de afgeheelde 101 989 6 11 uitvoeringsvorm. Maar een klein deel van de ontsnappingsdruk reist in de lengte door de hulzen 38 en verlaat huls 38 dat grenst aan verbinding 28 en eindkap 16. Dus in tegenstelling tot bekende vol-bereik zekeringen kunnen verhoogde energie en 5 geïoniseerde gasuitbarstingen van elementen 32 die werken op hoge stroomsterktes, dat is, tot op 100A en hoge spannings, 12 kV tot op 38kV, veilig en effectief afgevoerd worden zonder het zekeringlichaam te breken bij eindkap 16 grenzend aan verbinding 28 en zonder het beschadigen of verplaatsen 10 van eindkap 16.

Gemeend wordt dat de voordelen van de uitvinding verkrijgt kunnen worden in alternatieve uitvoeringsvormen door het plaatsen van zwakke plek 36 van elk lage-stroomsterkte 15 onderbrekende zekeringelement 32 in een bereik van posities bij een centrum van zekering 10 en weg van een centraal gebied van lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32. Meer in het bijzonder hebben sommige of alle van de bovenbeschreven voordelen die toekomen aan de 20 zekeringelementen 32 zwakke plekken 36, die op ongeveer 25% van de totale lengte van een huls 38 gelokaliseerd zijn, gemeten vanaf het einde van de huls tegenover verbinding 28, dat betekent het einde van een huls 38, dat het dichtst bij het centrum van de zekering 10 gelokaliseerd is.

25

In de afgebeelde uitvoeringsvorm, wordt een versterkend medium gebruikt over isolerende hulzen 38 om schade aan de hulzen 38 te voorkomen van ontsnappingsdruk in hulzen 38 wanneer zekering 10 in werking is. In één uitvoeringsvorm, is 30 het versterkend medium een glasfiberband, alhoewel in alternatieve uitvoeringsvormen andere bekende versterkende media die bekend zijn in het vakgebied gebruikt kunnen worden om gelijke doelen te bereiken. Er moet echter begrepen worden r 'v ·· • - V V. 1 12 dat het positioneren van de zwakke plekken 36 van elk lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelement 32 weg van de verbinding 38 en bij een centrum van zekering 10, de behoefte voor versterkende media 40 duidelijk zal maken bij 5 bepaalde zekeringwaarden, door meer efficiënt de ontsnappingsdruk in hulzen 38 weg te voeren van verbinding 28 en eindkap 16, waar zekering 10 minder gevoelig is voor schade, waardoor de productie versimpeld wordt en de productiekosten van zekering 10 verminderd worden.

10

Verscheidene hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 worden gewonden om het tweede deel 24 van de vorm en worden elektrisch gekoppeld aan verbinding 30 aan het einde van vorm 20 en tegenover verbinding 28. Elk 15 hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelement 44 is geproduceerd van een relatief hoogsmeltpunt materiaal, zoals zilver of koper en strekt uit op een spiraalvormige manier van verbinding 30 naar diameterstapvergroting 26 van zekeringelementsamenstelvorm 22. Elk hoge-stroomsterkte 20 begrenzend zekeringelement is parallel verbonden via verbinding 30 en omvat een meerderheid van zwakke plekken 46 of vernauwde gebieden van verminderd dwarsdoorsnedegebied, met tussenruimte geplaatste intervallen tussen verbinding 30 en lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32. Het 25 zal begrepen worden door diegenen die geschoold zijn in het vakgebied dat zwakke plekken 46 ook gevormd kunnen worden volgens andere werkwijzen en technieken die bekend zijn in het vakgebied, zoals bijvoorbeeld het vormen van gaten in zekeringelementen 44 in plaats van vernauwde gebieden.

30

Elk hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelement 44 is gekoppeld aan een van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 om een meerderheid van continue 13 uitbreidende zekeringelementen te vormen die gedeeltelijk hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 24 zijn en gedeeltelijk lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32. De continue uitbreidende 5 zekeringelementen worden gewonden om vorm 22 op een spiraalvormige manier en worden parallel verbonden met elkaar tussen verbindingen 28, 30.

In een alternatieve uitvoeringsvorm worden lage-stroomsterkte 10 onderbrekende zekeringelementen 32 en hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 verbonden met een tussenverbindingslid (niet afgebeeld) gerangschikt tussen de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 en hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 24 in de 15 nabijheid van vormdiameter stapvergroting 26. In deze toestand worden verschillende aantallen van lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 relatief aan de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 gebruikt om de spanning en 20 stroomsterktewaarden te veranderen van zekering 10. Zoals begrepen zal worden door diegenen die in het vakgebied werkzaam zijn kunnen de feitelijke spanning en stroomsterktewaarden van zekering 10 verder gemanipuleerd worden door het veranderen van de omvangkenmerken van 25 lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 en hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44.

Zekering 10 werkt als volgt. Tijdens lage overstroomtoestanden, bijv minder dan zes keer de 30 stroomsterktewaarden van zekeringelementsamenstel 14, worden de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 gekoeld door boogdovend medium 18 en lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 openen op M-plekken 34 . > 14 binnen de hulzen 38. Lage druk geïoniseerd gas van de resulterende bogen wordt uit de hulzen 38 gedreven aan elk einde van huls 38 zonder het zekeringlichaam 12 te beschadigen of eindkap 16, dat aan verbinding 28 grenst.

5

Op hogere stroomsterktetoestanden net voor het punt waar hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 de taak van foutonderbreking overnemen, openen de zekeringelementen 32 op zwakke plekken 36 binnen de hulzen 38 door de 10 temperatuureifecten van warmte-geïsoleerde hulzen 38 voordat M-effect plekken genoeg tijd hebben gehad om in werking te treden en de stroom door zekeringelementen 32 te onderbreken. De resulterende boog, wanneer zekeringelementen 32 openen op zwakke plekken wordt gedoofd in de hulzen 38 door het 15 hierboven beschreven uitdrijvingsproces van geïoniseerd gas in de hulzen 38. Omdat gas hoofdzakelijk en onschadelijk afgevoerd wordt in boogdovend medium 18 richting het centrum van zekering 10 en weg van verbinding 28 en eindkap 16, worden de beschadigende effecten van hoge ontsnappingsdruk 20 bij verbinding 28 vermeden. Met goede plaatsing van zwakke plekken 36 kan verzekerd worden dat werking van zekeringelementen 32 voorkomt op zwakke plekken 36 voor opening van zekeringelement 32 in de nabijheid van M-plekken op vooraf bepaalde stroomsterkteniveaus die 25 stroomsterktewaarden benaderen die voldoende zijn om hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44 in werking te stellen.

Op zelfs hogere waarden van overbelastende stroomsterkte 30 gebeurt de opening van zekeringelementen 32 op zwakke plek 36 en de opening van zekeringelementen 44 op de zwakke plekken 46 tegelijkertijd. Als gevolg daarvan wordt de boogenergie afgevoerd in elk van de enkele zwakke plekken 36 van 10 1 OP 3 A' 15 zekeringelementen 32. Echter op zo een hoge stroomsterkte kan zelfs een grotere gasuitbarsting gegenereerd worden binnen de hulzen 38. Dus de positionering van zwakke plek 36 van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 5 dichterbij het centrum van de zekering en in de nabijheid van vormdiameter stapvergroting 26 is van groot belang om de beschadigende gasuitbarstingen weg van verbinding 28 en het einde van zekering 10 te richten.

10 Er wordt daarom voorzien in een zekering die de geïoniseerde gasuitbarstingen in hulzen 38 beheerst op een vol bereik van foute stroomsterktes inclusief overneem-stroomsterktewaarden waarbij de stroomsterkte onderbrekende taak wordt overgedragen van de lage-stroomsterkte onderbrekende 15 zekeringelementen 32 naar de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen 44. Daarom is zekering 10 in staat om op hogere spanning en stroomsterktewaarden uit te voeren dan de tot nu toe bekende vol-bereik zekeringen. Een veel breder bereik van toepassingen is daarom beschikbaar voor het 20 gebruiken van zekering 10 door de beheerste geïoniseerde gasuitbarstingen in hulzen 38. Bijvoorbeeld een vol-bereik zekering 10 met een spanningwaarde van 10 kV en een stroomsterktewaarde van 100A kan gebruikt worden om een omvormer te beschermen voor lOOOkVA of groter. Gelijk hieraan 25 kunnen vol-bereik zekeringen 10 met spanningwaarden die zo hoog gaan als 38kV geconstrueerd worden.

Als toevoeging, door het lokaliseren van de zwakke plek 36 van het lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 30 aan een einde van de isolerende hulzen 38 tegenover verbinding 28 en daarom het ioniserende gas voornamelijk richtend naar een centrum van de zekering 10 in plaats van naar de eindes van de zekering 10, is zekering 10 in staat om *S...

16 hogere spanning en stroomsterktewaarden aan te nemen zonder de omvang van de zekeringcomponenten te vergroten. Dus wordt voorzien in een superieur uitvoerende vol-bereik zekering 10 in een compacte, ruimtebesparende constructie in vergelijking 5 met reeds bekende vol-bereik zekeringen.

Figuur 2 is een schematische dwarsdoorsnede van een tweede uitvoeringsvorm van een vol-bereik zekering 60 waarin normale kenmerken (afgebeeld in figuur 1 en hierboven beschreven) 10 aangegeven zijn met gelijke verwijzingskenmerken. Als zekering 10 en zekering 60 vergeleken worden, dan kan gezien worden dat zekering 60 een M-plek omvat, die dicht bij zwakke plak 36 gelokaliseerd is van elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 32, tegengesteld aan M-plek 34 15 (afgebeeld in figuur 1) dat gelokaliseerd is in een centraal deel van elk zekeringelement 32. Daarom, als toevoeging op de voordelen die hierboven beschreven zijn, wanneer zekeringelementen 32 openen op zwakke plekken 36, wordt op de M-plekken 34 geïoniseerd gas gegenereerd door de werking van 20 zekeringelementen 32 en onschadelijk weggevoerd in een boogdovend medium door hulzen 38 naar het centrum van zekering 60. Zekering 60 werkt op andere wijze hoofdzakelijk zoals hierboven is beschreven met betrekking tot zekering 10 en de voordelen die hierboven zijn beschreven met betrekking 25 tot figuur 1 worden ook aangehouden. Het positioneren van M-plek 34 in een centrum van de hulzen 38 (zoals afgebeeld in figuur 1) of dichtbij de zwakke plekken 36 (zoals afgebeeld in figuur 2) wordt bepaald door de warmteparameters van specifieke materialen van de zekeringcomponenten.

30

Gemeend wordt dat de voordelen van de uitvinding op lagere zekeringwaarden gehaald kunnen worden door gebruik te maken van een enkel lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement 17 32 en een enkel hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelement 44. Als toevoeging, kunnen in alternatieve uitvoeringsvormen lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen 32 meer dan één zwakke plek 36 gebruiken, gelokaliseerd bij een 5 centrum van zekering 10 en weg van een centraal gebied van zekeringelementen 32. In weer andere alternatieve uitvoeringsvormen, worden de zekeringen elektrisch verbonden met de eindkappen 16 zonder spiraalvormig om de vorm 20 te worden gewonden, zoals bijvoorbeeld, door het gebruiken van 10 hoofdzakelijk lineaire zekeringelementen tussen eindkappen 16 met of zonder vorm 20.

Terwijl de uitvinding is beschreven in de termen van verschillende specifieke uitvoeringsvormen, zullen diegenen 15 die geschoold zijn in het vakgebied begrijpen dat de uitvinding met aanpassing behandeld kan worden binnen de geest en het toepassingsgebied van de conclusies.

Claims

1. Zekeringelementsamenstel voor een vol-bereik zekering, waarbij dit zekeringelementsamenstel omvat: 5 isolerende vorm, dat tegenovergestelde eerste en tweede eindes omvat; een eerste elektrisch geleidende verbinding gekoppeld 10 aan het eerste einde van de vorm; een tweede elektrisch geleidende verbinding gekoppeld aan het tweede einde van de vorm; 15. tenminste één zekeringelement dat zich uitstrekt tussen de eerste verbinding en de tweede verbinding over de isolerende vorm, waarbij dat tenminste ene zekeringelement een lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel omvat, dat zich uitstrekt van de 20 eerste verbinding, een hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelementdeel, dat zich uitstrekt vanaf de tweede verbinding, waarbij het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel en het hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelementdeel aan 25 elkaar gekoppeld zijn tussen de eerste en tweede verbinding; en een isolerende huls dat het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel omsluit, waarbij de 30 huls een eerste einde heeft dat aan de eerste verbinding grenst en een tweede einde dat aan het hoge-stroomsterkte begrenzend zekeringelementdeel grenst, waarbij het lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel een zwakke plek omvat die aan het tweede einde van de huls grenzend is gelokaliseerd.

2. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 1, waarbij de 5 vorm een eerste deel omvat met een eerste dwarsdoorsnedegebied en een tweede deel met een tweede dwarsdoorsnedegebied, waarbij het tweede dwarsdoorsnedegebied groter is dan het eerste dwarsdoorsnedegebied. 10

3. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 2, waarbij de vorm een stapvergroting omvat in een dwarsdoorsnedegebied tussen het eerste deel van de vorm en het tweede deel van de vorm. 15

4. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 3 waarbij het tenminste ene zekeringelement zich spiraalvormig over de vorm uitstrekt.

5. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 1, voorzien, van verscheidene zekeringelementen, waarbij die verscheidene elementen parallel zijn verbonden.

6. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 1 waarbij het 25 lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel verder een M-effect laag omvat.

7. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 6 , waarbij de M-effect laag aangrenzend aan de zwakke plek van elk 30 lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelementdeel gelokaliseerd is. i<n λ

8. Zekeringelementsamenstel voor een vol-bereik zekering, waarbij dit zekeringelementsamenstel omvat: een isolerende vorm, dat tegenovergestelde eerste en 5 tweede eindes omvat; een eerste elektrisch geleidende verbinding gekoppeld aan het eerste einde van de vorm; 10. een tweede elektrisch geleidende verbinding gekoppeld aan het tweede einde van de vorm; verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen die zich uitstrekken van de eerste 15 verbinding naar de tweede verbinding; waarbij elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen een zwakke plek daarin omvatten; verscheidene hoge-stroomsterkte begrenzende 20 zekeringelementen die zich uitstrekken van de tweede verbinding naar de eerste verbinding, waarbij elk van de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementdeel verscheidene zwakke plekken omvat, waarbij de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen 25 en de hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementdelen aan elkaar gekoppeld zijn tussen de eerste en tweede verbinding; en verscheidene isolerende hulzen die elk één van de 30 lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen omsluiten, waarbij de hulzen elk een eerste einde hebben dat aan de eerste verbinding grenst en een tweede einde tegenover het eerste einde, waarbij het Γ k, · tweede einde van elke huls dichtbij een zwakke plek van één van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementdelen gelokaliseerd is.

9. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 8 waarbij elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen parallel is verbonden.

10. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 9 waarbij 10 elk van de lage-stroomsterkte zonderbrekende zekeringelementen zich spiraalvormig over de vorm uitstrekt.

11. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 8, waarbij 15 de vorm een eerste deel omvat, een tweede deel en een stapvergroting tussen het eerste deel en het tweede deel, waarbij het tweede einde van de huls grenzend aan de stapvergroting is gepositioneerd.

12. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 8 waarbij elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen een M-effect laag omvat.

13. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 12, 25 waarbij de M-effect laag aangrenzend aan de zwakke plek gelokaliseerd is op elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen.

14. Vol-bereik zekering omvattend: 30 een lichaam dat tegenovergestelde eerste en tweede eindes omvat; een eerste eindkap, dat gekoppeld is aan het eerste einde van het lichaam; een tweede eindkap, dat gekoppeld is aan het tweede 5 einde van het lichaam; een zekeringelementsamenstel dat zich uitstrekt tussen de eindkappen, waarbij het zekeringelementsamenstel een eerste isolerende vorm 10 omvat, dat een eerste einde en een tweede einde omvat, verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen die zich uitstrekken van het eerste einde van de vorm naar het tweede einde en verscheidene hoge-stroomsterkte begrenzende 15 zekeringelementen die zich uitstrekken van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen naar het tweede einde van de vorm, waarbij elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen een zwakke plek omvatten die aangrenzend aan de 20 hoge-stroomsterkte begrenzende zekeringelementen gelokaliseerd is.

15. Zekeringelementsamenstel volgens conclusie 14, waarbij het zekeringelementsamenstel verder 25 verscheidene isolerende hulzen omvat, waarbij elke huls elk verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen omvat, waarbij elke huls tegenovergestelde eerste en tweede eindes omvat, waarbij één van de eindes dichtbij de zwakke plek van 30 elk lage-stroomsterkte onderbrekend zekeringelement is gelokaliseerd. i 0 , ü -i 3 6

16. Zekering volgens conclusie 15 waarbij de vorm een eerste deel omvat, een tweede deel en een stapvergroting daartussen, waarbij de zwakke plekken van elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende 5 zekeringelementen aangrenzend aan de stapvergroting zijn gelokaliseerd.

17. Zekering volgens conclusie 14, waarbij de verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende 10 zekeringelementen zijn gewonden om de isolerende vorm.

18. Zekering volgens conclusie 14, waarbij de verscheidene lage-stroomsterkte onderbrekende 15 zekeringelementen parallel verbonden zijn.

19. Zekering volgens conclusie 14, dat verder een boogdovend medium omvat dat het zekeringelementsamenstel binnen het lichaam omsluit. 20

20. Vol-bereik zekering omvattend: een lichaam dat eerste en tweede eindes omvat; 25. eerste en tweede eindkappen die gekoppeld zijn aan de eerste en tweede lichaamseindes; verscheidene van lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen gekoppeld aan één van de eerste 30 en tweede eindkappen en zich uitstrekkend naar de andere van de eerste en tweede eindkappen, waarbij de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen parallel met elkaar verbonden zijn, waarbij elk van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen een zwakke plek omvatten; en 5. verscheidene isolerende hulzen, waarbij elk van de hulzen één van de lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen bevatten en tegenovergestelde eerste en tweede eindes omvatten, waarbij de zwakke plek van alle 10 lage-stroomsterkte onderbrekende zekeringelementen aangrenzend aan de eerste en tweede eindes van de huls gelokaliseerd is, om het geïoniseerde gas weg van de kappen te voeren.