NL8006084A - Elektrische smeltveiligheid en werkwijze voor het onderbreken van een elektrische stroom. - Google Patents

Description

* -* -1- 21604/JF/jg

Aanvrager: Kearney-National, Inc., Atlanta, Georgia, Verenigde Staten van

Amerika.

Korte aanduiding: Elektrische smeltveiligheid en werkwijze voor het onderbreken van een elektrische stroom.

5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onderbreken van een elektrische stroom met een vooraf bepaalde grootte in een elektrische hoog-spanningsschakeling, alsmede op een elektrische smeltveiligheid voor gebruik in schakelingen van ten minste 1000 V.

10 De onderhavige uitvinding is gericht op elektrische smeltvei- ligheden, welke kunnen worden gekategorizeerd als zijnde van het hoog-spannings-stroombegrenzingstype voor algemene doeleinden.

Volgens de bekende praktijk wordt voorzien in een smeltveiligheid, die in staat is alle stromen van de nominale maximale onderbrekings-15 stroom tot de nominale minimale onderbrekingsstroom te onderbreken en die in serie is verbonden met een zogenaamde"zwakke-verbindingsuitstotings-smeltveiligheid’1,welke in het bijzonder is ontworpen om onderbreking van stromen beneden de waarde van de minimale onderbrekingsstroom van de stroombegrenzingssmeltveiligheid te effectueren. Het is duidelijk dat het 20 wenselijk is de praktijk van het vereisen van het gebruik van twee smelt-veiligheden te elimineren.

Een ander wijd verspreid gebruikt systeem voor het handhaven van werking bij lage temperatuur van een smeltveiligheid, gebruikmakend van zilveren, smeltbare elementen, maakt gebruik van het zogenaamd Metcalf 25 of M-effect. Bij dit type smeltveiligheid wordt een zilveren band gemodificeerd door het plaatsen van een kleine aanbrenging van tin of een tinlege-ring op één punt van de zilveren band, ten einde een euteotische legering te vormen met het zilver, ten einde het smelten op dat punt van de band te bevorderen wanneer dit een temperatuur van ongeveer 230 °C bereikt. Bij 30 afwezigheid van het M-effect, smelten zilveren elementen bij een temperatuur van ongeveer 960 °C. Het is duidelijk dat smelttemperaturen van een dergelijke hoge orde van grootte zonder het eutectische effect vernietigend voor de smeltveiligheid zijn en op negatieve wijze bijdragen tot de gewenste werking van de smeltveiligheid. Wanneer het' M-effect wordt benut, 35 wordt het smelten van de zilveren band gelocaliseerd op dat punt en de daaruit resulterende boog en voortgaand vloeien van stroom dient de band-temperatuur met een aanvullende 700 °C ongeveer te vergroten. Daarnaast kan het vloeien van een niet-smeltende stroom het vormen van de legering 8006084 i % -2- 2l60VJF/jg veroorzaken op de M-plek, ten einde een permanente verandering in de smelt-karakteristieken van de smeltveiligheid op te wekken.

Bij één modificatie van het eutectisch ontwerp, wordt voorzien in een parallel slaafelement ten einde twee verdere onderbrekingen in het 5 smeltbare element te initiëren, volgend op het aanvankelijk tot stand komen van het smelten bij de M-plek. Een dergelijke structuur beperkt de smeltpunten tot drie en het is duidelijk dat dit in het geheel niet wenselijk is en brengt eveneens een graad van complicatie met zich mee.

In overeenstemming met een andere praktijk wordt voorzien in 10 een kern, waarop de smeltbare elementen worden gewikkeld en is geconstrueerd uit een gasvrijinakend materiaal. Wanneer dit type structuur wordt gebruikt, is het ontluchten van de behuizing vereist. Wanneer de behuizing wordt ontlucht, is de onderbrekingswerking natuurlijk niet geïsoleerd en kan resulteren in het falen van de smeltveiligheid of beschadiging van 15 andere inrichtingen.

Nog een ander type smeltveiligheid maakt gebruik van het zilveren element in serie verbonden met een tinnen element. Het tinnen element is opgesloten in een isolerende buis en wordt uitgedreven uit de buis in het vulelement, ten einde een laagstroomonderbreking te bewerkstelligen.

20 Het is duidelijk dat deze structuur een zekere mate van complexiteit met zich meebrengt en bovendien slechts is geschikt voor lage stromen.

Nog een andere praktijk heeft het thermisch isoleren van een zilveren draadgedeelte, in serie aangebracht met een zilveren band met zich meegebracht. De hitteconcentratie bevorderd het eerder smelten van de zil-25 veren draad. Dit draagt wezenlijk bij tot de kosten van een smeltveiligheid.

Nog een andere praktijk heeft het gebruik van een goudlegering met zich meegebracht in een vonkdovingsbuis, in serie verbonden met een zilveren element, ten-einde de onderbreking van lage stromen behulpzaam 30 te zijn.

Uit de hierboven gegeven discussie van de praktijken volgens de stand van de techniek, is het duidelijk dat er problemen zijn bij het onderbreken van lage stroomwaarden. Verder heeft het vereiste voor het onderbreken van lage stromen aanzienlijk bijgedragen tot de complexiteit 35 van de smeltveiligheidontwerpen, de afmetingen ervan en de kosten. Het Λ beperkt eveneens de maximale toelaatbare stromen en de toepassing ervan.

Kernen, waarop smeltbare elementen zijn ontwikkeld zijn bekend, maar zijn bezwaarlijk omdat het contact met het smeltbare element, het ge- 8002034 ir * -3- 21604/JF/jg bied vermindert waarover energie-uitwisseling tussen de bogen en het vulmateriaal kan plaatsvinden. Aangezien het onderbrekingsproces vereist dat het meeste van de boogenergie wordt omgezet in latente hitte van de smelting van het vulmateriaal, is elke vermindering van het contactgebied met 5 het vulmateriaal ongewenst.

Contactgebieden tussen de elementen en de kern kunnen hoge temperaturen in de kern opwekken. Keramische materialen vertonen een opmerkelijke vermindering in een isolerende eigenschappen bij dergelijke verhoogde temperaturen. Deze vermindering in de isolerende eigenschappen 10 van de kern, resulteert in een niet-uniforme spanningsverdeling over de smeltveiligheid in de periode volgend op het boogtrekken.

Onder bepaalde stroomcondities van voorbijgaande aard, kan een aanzienlijke temperatuurstijging in de smeltbare elementen optreden en kan een vervorming van de smeltbare elementen tot gevolg hebben. Herhaalde 15 verhittings- en afkoelkringlopen kunnen een toenemende trekbelasting op de smeltbare elementen opleggen, aangezien deze niet uitgestrekt kunnen zijn, vanwege de samentrekking van het zand. Wanneer beweging van de elementen mogelijk is, kan de spanning worden verlicht. In elementen, gewikkeld op een kern, wordt de gelegenheid voor het'verlichten van spanning 20 aanzienlijk beperkt en mechanisch falen vanwege druk kan optreden, aangezien toeneming in spanning het smeltbare element kan breken, in het bij-' zonder op de punten met een verminderde doorsnede.

De uitvinding beoogt de hierboven genoemde nadelen op te heffen en voorziet daartoe in een werkwijze van een in de aanhef genoemde soort, 25 welke is gekenmerkt, doordat de werkwijze de stappen omvat van het doorlaten van de elektrische stroom door een langwerpig smeltbaar element, ten einde de temperatuur van het smeltbare élement binnen een vooraf bepaalde tijd te doen stijgen over in hoofdzaak de totale lengte ervan tot een temperatuur, die het smeltpunt ervan benadert, zodat aanvakelijke schei-30 ding van het element en de opvolgende tot standkoming van een boog optreedt op een punt langs de lengte van het element en het snel smelten van de delen van het smeltbare element aan elke zijde van de boog, onmiddellijk grenzend daaraan door rechtstreeks contact met de boog en de delen op een wezenlijke afstand daarvan door thermische geleiding en door de 35 voortdurende vloeiing van stroom daardoor, ten einde aanvullende serie-bogen tot stand te brengen, alsmede een daaruit resulterende spleet, die voldoend is om de schakelingsherstelspanning te weerstaan> alsmede in een inrichting van een in de aanhef genoemde soort, welke is gekenmerkt, 8306084 i, ï -4- 21604/JF/jg doordat de smeltveiligheid een buisvormige behuizing van isolerend materiaal omvat, welke dusdanig is geconstrueerd, dat deze de schakelingsher-stelspanning, volgend op een schakelingsonderbreking door de smeltveilig-heid,kan weerstaan, een aansluitkap, gemonteerd op elk einde van de buis-5 vormige behuizing, welke aansluitkappen sluitelementen van de buisvormige behuizing vormen, siliciumdioxydezand, aangebracht binnen de behuizing en de behuizing wezenlijk vullend,een aantal schroeflijnvormige smeltbare element en, gevormd uit cadmium met een zuiverheid van tussen 95 en 99,999%, ingebed in en gedragen door het siliciumdioxydezand en met de einden ervan 10 verbonden met de respectieve aansluitelementen, ten einde daartussen een aantal parallelle geleidende banen te vormen, welke smeltbare elementen effectief zijn voor het smelten en voor het onderbreken van stromen, welke vele malen de nominale stroom van de smeltveiligheid zijn met een hoge graad van stroombegrenzing en waarbij de smeltbare elementen worden 15 verhit tot een temperatuur, welke de smelttemperatuur ervan benadert door stromen met een geringe grootte en iets groter dan de normale nominale stroom, waarbij de smeltbare elementen zijn ingericht om in willekeurige volgorde te smelten en waarna bogen tot stand worden gebracht en gedoofd ±n een willekeurige volgorde in de smeltbare elementen middels commuta-20 tiewerking.

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding voorziet in een werkwijze van een in de aanhef genoemde soort, welke is gekenmerkt, doordat de werkwijze de stappen omvat van het doorlaten van de elektrische stroom door een aantal schroeflijnvormig geconfigureerde 25 parallelle smeltbare elementen, ten einde de temperatuur van de smeltbare elementen binnen een vooraf bepaalde tijd te doen stijgen over in hoofdzaak de totale lengte daarvan, tot een temperatuur die de smelttemperatuur daarvan benadert,zodat de aanvankelijke scheiding van de smeltbare elementen optreedt in een willekeurige volgorde, totdat alle smeltbare elementen zijn 30 gescheiden, zodat bogen, die tot stand worden gebracht en gedoofd door commutatiewerking in elk van de smeltbare elementen, opvolgend snel opnieuw tot stand worden gebracht 'op een progressief toenemend aantal punten langs de lengte van elk smeltbaar elementen, ten einde snel de smeltbare elementen voldoend terug te branden, ten einde opnieuw tot stand brengen 35 van een boog door de herstelspanning te voorkomen.

%

Volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, wordt voorzien in een elektrische smeltveiligheid voor het onderbreken van elektrische stroom van een vooraf bepaalde grootte in een elektrische hoog- 8005034 *· » -5- 21604/JF/jg spanningsschakeling, waarin de elektrische stroom wordt doorgelaten door een homogeen smeltbaar element met een schroeflijnvormige configuratie, ten einde de temperatuur van het smeltbare element binnen een vooraf bepaalde tijd te doen stijgen langs in hoofdzaak de gehele lengte ervan tot 5 een temperatuur, die het smeltpunt daarvan benadert, zodat de aanvankelijke scheiding van het element en opvolgende tot stand koming van een boog, optreedt op een punt langs de lengte van het element en het daarna snel smelten van de resterende delen van het smeltbare element, vanwege direct contact met de aanvankelijk tot stand gebrachte boog en door ther-10 mische geleiding van de boog naar delen van Het smeltbare element, op afstand liggend van de boog en door voortgaande vloeiing van stroom door dergelijke op afstand liggende delen, ten einde een aanvullende reeks bogen tot stand te brengen, welke resulteren in een spleet, welke voldoend is om de herstelèpanning te weerstaan. Het element is eveneens in-15 gericht om te werken als een stroombegrenzingsinrichting met een korte tijdsperiode, zoals een fractie van een kringloop in een wisselstroomsys-teem voor stromen van wezenlijke grootte, welke kenmerkend vele malen de nominale belastingsstroom van de smeltveiligheid zijn.

In de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de smelt-20 bare elementen gevormd uit cadmium met een zuiverheid tussen 95 en 99,999 % en zijn de smeltbare elementen ingebed binnen en worden deze gedragen door een bolvormig vulmateriaal, aangebrachg binnen en in hoofdzaak vullend een behuizingstructuur, gevormd uit een isolerend materiaal en met aansluitkappen, waaraan de respectieve einden van de smeltbare elementen 25 zijn verbonden.

In een andere uitvoeringsvorm van de- uitvinding zijn een aantal schroeflijnvormige smeltbare elementen gevormd uit cadmium en zijn effectief voor het smelten en het onderbreken van stroom, welke vele malen de nominale stroom van de smeltveiligheid is met een hoge graad 30 van stroombegrenzing en de smeltbare elementen zijn ingericht voor het verhitten tot een temperatuur, die de smelttemperatuur daarvan benadert door stromen van een lage grootte en wezenlijk groter dan de normale nominale stroom, waarbij de smeltbare elementen zijn ingericht voor het in willekeurige volgorde smelten en tot stand brengen van bogen en doven 35 in willekeurige volgorde in'de smeltbare elementen middels oommutatie-werking, zodat de bogen opvolgend opnieuw tot stand gebracht kunnen worden op een progressief toenemend aantal plaatsen langs de lengte van elk smeltbaar element dat tot alle smeltbare elementen in hoofdzaak zijn ge- 3 0 3 3 3 3 4 -6- 21604/JF/jg smolten, ten einde lange spleten tot stand te brengen, welke adequaat zijn voor het weerstaan van de herstelspanning.

Samenvattend vóórziet de uitvinding in een smeltveiligheid, waarin voor het onderbreken van alle waarden van elektrische stroom in 5 een hoog-spanningsschakeling, welke werking van een zekering veroorzaakt binnen één uur, een aantal parallel verbonden schroeflijnvormig geconfi-gureerde smeltbare elementen, bij voorkeur gevormd uit cadmium, zijn ingebed binnen kwartszand in een korrelige vorm, aangebracht binnen een behuizingsstructuur, welke een buisvormig orgaan omvat van een isolerend 10 materiaal en aan de einden waarvan aansluitkappen zijn bevestigd en zijn verbonden met de respectieve einden van de smeltbare elementen, zodat stromen van een hoge grootte-orde worden onderbroken in een fractie van een halve kringloop op een stroombegrenzingswijze, zodat stromen van een orde van grootte en welke lichtelijk groter dan de normale nominale belastings3troom 15 van de smeltveiligheid zijn, de temperatuur van de smeltbare elementen doen stijgen tot ongeveer het smeltpunt, zodat de smeltbare elementen ' smelten in een willekeurige volgorde, volgend op bogen, welke progressief tot stand worden gebracht door de commutatiewerking langs een wezenlijk deel van de lengte van elk smeltelement door direct boogcontact, door 20 thermische geleiding van booghitte en door het vloeien van stroom daardoor, ten einde dit om te zetten in metaaldarap en oxydes daarvan, welke snel worden gedispergeerd in de siliciumdioxydekorrel ten einde een spleet tot stand te brengen, welke voldoend is om de herstelspanning te weerstaan.

De uitvinding zal nu aan de hand van een voorkeursuitvoerings-25 vorm en onder verwijzing naar de tekening· gedetailleerd worden toegelicht, in welke tekening: fig. 1 een perspectivische tekening van een smeltveiligheid, geconstrueerd volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is; fig. 2 een langsdoorsnedetekening is van de structuur, getoond 30 in fig. 1, waarbij gedeelten ervan zijn weggebroken; en fig. 3 een tekening op vergrote schaal is, welke de details weergeeft van de constructie van de smeltbare elementen, getoond in fig.2.

In de tekefting geeft het verwijzingscijfer 1 een buisvormige behuizing aan, gevormd uit een isolerend materiaal. Eindkappen 2 en 3 zijn 35 aangebracht op tegenover elkaar liggende einden van de buisvormige behuizing 1 en zijn gevormd uit een geschikt geleidend materiaal. Buitenkappen M en 5 zijn aangebracht rond de eindkappen 2 en 3 door perspassing en de eindkappen 2 en 3 zijn bevestigd aan de buisvormige behuizing 1 door 800*094 -7- 21604/JF/jg middel van bindmiddel 6 en 7. Eindaansluitingshuls 8 en aansluitingskap 9 zijn bevestigd aan de binnenoppervlakken van de binnenkappen 2 en 3 en zijn aangebraeht binnen centrale openingen, gevormd in de eindkappen 2 en 3·

De behuizingsstructuur is gevuld met siliciumdioxydezand 10, welk bij voor-5 keur de vorm heeft van ongeveer bolvormige korrels met willekeurige afmetingen binnen een gegeven bereik. Deze korrels zijn bij voorkeur samengesteld uit ten minste 99$ siliciumdioxyde en ten minste 98$ van de korrels worden gehouden op zeefmaatgrootte 100, terwijl ongeveer 2$ van de korrels worden gehouden op zeefmaatgrootte 30. Ongeveer 30$ van de korrels 10 worden gehouden op zeefmaatgrootte 40, terwijl ongeveer 75$ worden gehouden op zeefmaatgrootte 50. De korrels worden geïdentificeerd als 109 G.S.S.

Aangebracht binnen de behuizing van de smeltveiligheid en ingebed in en gedragen door het korrelvormige vulmateriaal 10 zijn een aantal schroeflijnvormige smeltbare elementen 11-15. Zoals duidelijk uit fig. 2, 15 zijn deze schroeflijnvormige bandelementen 11-15 ingericht met hun einde verbonden met de aansluithuls 8 en aansluitkap 9. Huls 8 en kap 9 vormen dus aansluitelementen. De gedeelten van de smeltbare elementen tussen de einden ervan worden gedragen door het korrelvormige vulmateriaal 10.

Zoals duidelijk is uit fig. 3 zijn de smeltbare schroeflijn-20 vormige elementen 11-15 voorzien van inkepingen 16, welke zijn aangebracht langs de lengte van elke smeltbare elementband.

Aangezien de uitvinding betrekking heeft op hoog-spannings-schakelingen van 1000 V en meer, wordt deze hierna gekategoriseerd als hoog-spanningssmeltveiligheid.

25 In het geval van het optreden van een foutstroom met een grote amplitude, zoals vele malen de nominale belastingstroom, smelten de smeltbare elementen 11-15 praktisch tegelijkertijd bij alle smallere gedeelten 16, ten einde een keten van bogen te vormen. Deze bogen verlengea snel en branden terug van hun wortels.

30 De energie van de boog in de vorm van hitte wordt geabsorbeerd door het vulmateriaal in de korrelige vorm 10. De uitwisseling van energie tussen de bogen en het vulmateriaal wordt beïnvloed door het opper-vlaktegebied van de korrels van het vulmateriaal, welk wordt blootgesteld aan de bogen. Hoe-.groter het oppervlak van deze blootlegging, des te 35 efficiënter is de uitwisseling van energie. Deze factor vereist dat de smeltbare elementen in handvorm zijn en dat deze als meervoudige elementen zijn ingericht in plaats van een enkel element, ofschoon de uitvinding niet is beperkt tot een smeltveiligheid, gebruikmakend van een aantal 8003084 -8- 21604/JF/jg parallel verbonden smeltbare elementen.

Het gebruik van een aantal parallel verbonden elementen, ingebed in het korrelvormige vulmateriaal 10 bevordert eveneens het afkoe-len van de elementen gedurende normale stroom voerende condities, zodat 5 hoe efficiënter de koeling, des te lager de totale dwarsdoorsnede van de elementen, vereist voor een gegeven maximale stroom is.

Een aantal elementen verdient in het tijzonder de voorkeur voor het effectueren van de onderbreking van stromen met een kleine amplitude,welke 10 dergelijke lage stroomcondities, smelt één element op een punt, zoals een inkeping 16, voordat de andere elementen smelten. In tegenstelling tot de situatie, welke uitermate hoge stroom met zich meebrengt, treedt smelten eerst slechts op één plaats op en in slechts één element. Het resultaat is een korte onderbreking in het gesmolten element. Aangezien 15 deze korte onderbreking parallel is aan de resterende elementen, vindt geen boogtrekken plaats, ter plaatse van deze aanvankelijke onderbreking en het stromen van het eerste element tot de onderbreking wordt dan gedeeld tussen de resterende elementen. Opvolgend smelt een ander element onder gelijksoortige condities en de stroom welke daardoor vloeit wordt 20 dan gedeeld tussen de resterende elementen. Alle elementen smelten in volgorde en bij het smelten van elk opvolgend element, vloeit een overeenkomstig hogere stroom en dichting treedt op in de resterende niet-gesmolten elementen of het resterende gesmolten element.

Wanneer het laatste resterende element smelt, begint de smelt-25 veiligheid boog te trekken. Onder lage stroomcondities branden de bogen niet parallel en alle stromen worden geconcentreerd in één boogbaan.Een dergelijk boogtrekken begint in het element, welk de meest attractieve baan biedt en naarmate een grotere booglengte wordt bereikt, verandert de stroom naar een andere baan, welk attractiever wordt. De commutatie 30 van stroom onder deze conditie is een bekend verschijnsel, maar zover als bekend is dit nooit eerder gedemonstreerd door fotografische en oscillo-grafische middelen in boogspanningssmeltveiligheden. Tot stand brënging van een boog in één smeltbaar element, maakt het raogelijk de boog snel te verlengen, omdat het smeltbare element in hoofdzaak op de smelttempera-35 tuur ervan is over de totale lengte in overeenstemming met een belangrijk facet van de onderhavige uitvinding. Een boog in een smeltbaar element kan dus snel wezenlijke delen van de lengte van het element terugbranden en smelten niet alleen veroorzaken ter plaatse van het ingekeepte 8 0 0 S 0 8 4 ·* * -9- 21604/JF/jg deel 16, maar eveneens op de plaatsen tussen deze inkepingen. Dit snelle terugbranden en aanvullend elementsmelten met nieuw boogtEekken van een aanvankelijke boog in een smeltbaar element is het gevolg van rechtstreeks contact met de boog van de delen van het smeltbare element, welke daaraan 5 grenzen, alsmede aan de overdracht van hitte door thermische geleiding en door het voortgaand vloeien van stroom door de delen van het smeltbare element, welk op afstand ligt van de boog. Dit snelle elementverbruik is in het bijzonder effectief, omdat het smeltbare element reeds zeer dicht * nabij het smeltpunt is in overeenstemming met een facet van de onderhavige 10 uitvinding. Testen hebben duidelijk gedemonstreerd dat niet alleen de bogen zijn beperkt tot een baan op een bepaald ogenblik, maar dat deze zeer mobiel zijn en op elk willekeurig punt van de stroomgolf commuteren.

Zodra de commutatiefase is gecompleteerd en alle smeltbare elementen over wezenlijke gedeelten van hun lengten zijn gesmolten zijn de resulterende 15 spleten voldoend om de herstelspanning te weerstaan en de schakelings-stroom van zeer lage grootte wordt effectief onderbroken. Aan de hand van de hierboven gegeven beschrijving is het duidelijk dat een essentieel kenmerk van de uitvinding betrekking heeft op het bepaalde materiaal, welk wordt gekozen voor de smeltbare elementen. Het gekozen materiaal dient 20 een laag smeltpunt van 350 °C of minder te hebben, ten einde een effectieve onderbreking van stromen van een lage grootte-orde te bereiken. Het gevormde oxyde dient een hoge weerstand te hebben, ten einde behulpzaam te zijn bij het tot stand brengen van een goede diè’lektrische sterkte na het doven van de boog.

25 Hoewel de uitvinding niet is beperkt tot een bepaald materiaal voor het gebruik voor het vormen van de smeltbare elementen, hebben beproevingen aangegeven dat cadmium een gewenst materiaal is. De zuiverheid van het cadmium kan tussen 95/6 en 99,999% zijn. Cadmium heeft een relatief laag smeltpunt en eveneens een relatief lage verdam-30 pingstemperatuur van ongeveer 750 °C. Bovendien, wanneer cadmiumdamp wordt geoxydeerd en gekoeld door het korrelvormige vulmateriaal, resulteert dit in een goede isolator. De weerstand van het cadmiumoxyde is 10 3 10 Ohm per cm bij 1000 K en vanwege deze reden is cadmium wenselijk voor dielektrische werking ervan volgend op een schakelingsonderbreking.

35 Proeven hebben aangetoond dat smeltbare elementen gevormd uit zilver in het algemeen niet volledig smelten na onderbreking bij lage stromen en het wezenlijke gedeelte van de smeltbare.elementen in tact blijven nadat het boogtrekken ophoudt. Vanwege deze en andere redenen 8005034 -10- 2l60VJF/jg verschaft zilver niet een volledig bevredigend materiaal voor hoge-spani-Mngstoepassing, aangezien de niet gesmolten delen het opnieuw vonktrekken door de herstelspanning neigen te vergemakkelijken.

Wat betreft de industriële toepasbaarheid is een zekering, 5 geconstrueerd volgens de onderhavige uitvinding, uitermate geschikt voor gebruik bij het beschermen van met vloeistof gevulde inrichtingen, zoals transformatoren, condensatoren, schakel- en verdeeltoestellen en dergelijke. Volgens de uitvinding wordt voorzien in een smeltveiligheid, welke in staat is op effectieve wijze snel een stroom begrenzende werking uit 10 te voeren voor stromen met een grote amplitude en welke eveneens betrouwbaar werken voor lage stromen, welke slechts iets boven de normale nominale stroom van de smeltveiligheid liggen, gedeeltelijk vanwege het feit dat smeltbare elementen in temperatuur kunnen stijgen door relatief lage foutstremen tot temperatuurniveau's welke het smeltpunt benaderen, zonder 15 het tot stand brengen van een excessieve hoge totale smeltveiligheidstem-peratuur, welke vernietigend kan zijn voor de zekering zelf of beschadigingen voor de isolerende componenten grenzend aan de smeltveiligheid.

-CONCLUSIES- 3002034

Claims (15)

1. Werkwijze voor het onderbreken van een elektrische stroom met een vooraf bepaalde grootte in een elektrische hoog-spanningsschake- 5 ling, met het kenmerk, dat de werkwijze de stappen omvat van het doorlaten van de elektrische stroom door een langwerpig smeltbaar element, ten einde de temperatuur van het smeltbare élement binnen een vooraf bepaalde tijd te doen stijgen over in hoofdzaak de totale lengte ervan tot een temperatuur, die het smeltpunt ervan benadert, zodat aanvankelijke schei- 10 ding van het element en de opvolgende tot standkoming van een boog optreedt op een punt langs de lengte van het element en het snel smelten van de delen van het smeltbare element aan elke zijde van de boog, onmiddellijk grenzend daaraan door rechtstreeks contact met de boog en de delen op een wezenlijke afstand daarvan door thermische geleiding en door de 15 voortdurende vloeiing van stroom daardoor, ten einde aanvullende serie-bogen tot stand te brengen, alsmede een daaruit resulterende spleet, die voldoend is om de schakelingsherstelspanning te weerstaan.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de te onderbreken stroom van een grootte is, welke minder is dan tweemaal de 20 grootte van de normale nominale stroom van de smeltveiligheid.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de scha-kelingsspanning meer dan 1000 V is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de smelt-temperatuur van het element minder dan 350 °C is.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het punt van aanvankelijke scheiding van het smeltbare element optreedt op een willekeurig punt langs de lengte ervan.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een aantal punten met verminderde dwarsdoorsnede van het smeltbare element zijn 30 gevormd langs de lengte daarvan, ten einde het progressieve tot stand komen van een aantal bogen in serie te vergemakkelijken.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxyde gevormd van het smeltbare element wordt gekarakteriseerd door een 10 3 * weerstandswaarde van ten minste 10 Ohm per cnr bij 1000 K.

8. Werkwijze voor het onderbreken van een elektrische stroom met een vooraf bepaalde grootte in een elektrische hoog-spanningsschakeling, met het kenmerk, dat de werkwijze de stappen omvat van het doorlaten van de elektrische stroom door een aantal schroeflijnvormig geconfigureerde 8 0 ö S i) 8 4 -12- 21604/JF/jg parallelle smeltbare elementen, ten einde de temperatuur van de smeltbare elementen binnen een vooraf bepaalde tijd te doen stijgen over in hoofdzaak de totale lengte daarvan,tot een temperatuur,die de smelttemperatuur daarvan benadert,zodat de aanvankelijke scheiding van de smeltbare elementen op-5 treedt in een willekeurige volgorde, totdat alle smeltbare elementen zijn gescheiden, zodat bogen, die tot stand worden gebracht en gedoofd door commutatiewerking in elk van de smeltbare elementen, opvolgend snel opnieuw tot stand worden gebracht op een progressief toenemend aantal punten langs de lengte van elk smeltbaar elementen, ten einde snel de smeltbare 10 elementen voldoend terug te branden, ten einde opnieuw tot stand brengen van een boog door de herstelspanning te voorkomen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de smeltbare elementen zijn gevormd uit cadmium en dat de hitte opgewekt door de bogen wordt geabsorbeerd door in hoofdzaak bolvormige siliciumdioxydekor- 15 reis, waarin de smeltbare elementen zijn ingebed, welke korrels een wezenlijke diëlektrische barrière bieden voor het voorkomen van het opnieuw tot stand brengen van een boog.

10. Elektrische smeltveiligheid voor gebruik in schakelingen van ten minste 1000 V, met het kenmerk, dat de smeltveiligheid een buis- 20 vormige behuizing van isolerend materiaal' omvat, welke dusdanig is geconstrueerd, dat deze de schakelingsherstelspanning, volgend op een schake-lingsonderbreking door de smeltveiligheid>kan weerstaan, een aansluitkap, gemonteerd op elk einde van de buisvormige behuizing, welke aansluitkappen sluitelementen van de buisvormige behuizing vormen, siliciumdioxydezand 25 aangebracht binnen de behuizing en de behuizing wezenlijk vullend,een aantal schroeflijnvormige smeltbare elementen gevormd uit cadmium met een zuiverheid van tussen 95 en 99,99955,ingebed in en gedragen door het siliciumdioxydezand en met de einden ervan verbonden met de respectieve aansluit-elementen, ten einde daartussen een aantal parallelle geleidende banen 30 te vormen, welke smeltbare elementen effectief zijn voor het smelten en voor het onderbreken van stromen, welke vele malen de nominale stroom van de smeltveiligheid zijn met een hoge graad van stroombegrenzing en waarbij de smeltbare elementen worden verhit tot een temperatuur, welke de smelttemperatuur ervan benadert door stromen met een geringe grootte en 35 iets groter dan de normale nominale stroom, waarbij de smeltbare elementen zijn ingericht om in willekeurige volgorde te smelten en waarna bogen tot stand worden gebracht en gedoofd in een willekeurige volgorde in de smeltbare elementen middels commutatiewerking. 800?034 -13- 21604/JF/jg

11. Smeltveiligheid volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het siliciumdioxydezand in hoofdzaak bolvormige korrels met willekeurige afmetingen omvat.

12. Smeltveiligheid volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat 5 de korrels zijn gevormd uit siliciumoxyde van ten minste 99$.

13· Smeltveiligheid volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat elk van de smeltbare elementen is geconstrueerd met een aantal gebieden met een verminderde dwarsdoorsnede, aangebracht langs de lengte daarvan.

14. Smeltveiligheid volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat 10 de bogen, tot stand gebracht en gedoofd door commutatiewerking in elk smeltbaar element, opvolgend opnieuw tot stand worden gebracht op een progressief toenemend aantal punten langs de lengte van elk smeltbaar element, totdat alle smeltbare elementen in hoofdzaak volledig zijn teruggebrand, voldoend voor het tot stand brengen van spleten, welke adequaat 15 zijn om de herstelspanning te weerstaan.

15. Smeltveiligheid volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de gedeelten van de smeltbare elementen, welke tussen de einden ervan liggen in het geheel door het siliciumdioxydezand worden gedragen. Eindhoven, november 1980. 8 0 0 S 0 3 4