PL157173B1

PL157173B1 - Fuse insert with strip fuse

Info

Publication number: PL157173B1
Application number: PL27420988A
Authority: PL
Inventors: Jozef Ossowicki; Krzysztof Bialynickibirula; Krzysztof Cwidak; Kazimierz Sienkowski; Jan Folanski; Stanislaw Smolak; Marian Michalski; Zdzislaw Dlutowski; Ryszard Stefanski
Original assignee: Inst Elektrotechniki
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1988-08-12
Publication date: 1992-05-29
Also published as: PL274209A1

Abstract

Fuse with the strip fuse element comprising of ceramic insulating body filled with the arc-quenching medium with the strip fuse element, consisting of one or more parallel strips, depending on the nominated current, whereas each fuse element strip comprises of one or few modules. In their middle, preferably on the crosswise axis, the strips have a thread of zinc-lead solder four times thicker than the fuse strip, and are equipped with six narrowings located along the lengthwise axis of the strip, each of them created by two side excisions; is characterised in that close to the both ends of the fuse strip (2) there are two short-circuit narrowings (9,10, (11,12) with similar shape and cross-section, while between the pairs of the above narrowings there is an overload-short circuit (8) narrowing, with similar profile, but with larger excision area (19,20) and the overload narrowing (7) with larger cross-section and excision area (13, 14) larger than excision area of (19,20), (15,16), (17,18), (21,22), (23,24) forming each of the remaining narrowings (8,9,19,11,12) while the relation of the minimal cross section of each narrowing to the minimal cross-section of the crosswise section of the overload narrowing (7), as well as relation of distance between the crosswise axis of such narrowing, as well as overload-short circuit narrowings (8) and their adjacent short-circuit narrowings (9)and (11) to the distance between crosswise axis of the overload narrowing (7).<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest wkładka bezpiecznikowa niskiego napięcia z topikiem paskowym miedzianym niskostratnym, o charakterystyce czasowo-prądowej zwłocznej, ograniczająca prąd zwarcia, o dużej zwarciowej zdolności wyłączania. Wynalazek znajduje zastosowanie w niskonapięciowych bezpiecznikach topikowych przemysłowych na prądy znamionowe do 1600 A.The subject of the invention is a low-voltage fuse link with a low-loss copper fuse, with a time-delayed time-current characteristic, limiting the short-circuit current, with a high short-circuit breaking capacity. The invention is used in low-voltage industrial fuses for rated currents up to 1600 A.

Znane i stosowane wkładki bezpiecznikowe przemysłowe o charakterystyce zwłocznej na napięcie do 660 V włącznie składają się z korpusu izolacyjnego zwykle ceramicznego wypełnionego piaskiem kwarcowym, w którym umieszczony jest topik zwykle miedziany, którego końce połączone są ze stykami nożowymi wkładki. Topik składa się w zależności od prądu znamionowego z jednego lub kilku równoległych pasków topikowych zwykle symetrycznych względem osi podłużnej i poprzecznej, zawierających co najmniej trzy przewężenia. Topiki mają w pobliżu środka długości umieszczony lut cynowo-ołowiowy w postaci paska lub kropli. W pobliżu tego lutu znajduje się zwykle jedno przewężenie, a na całej długości topika umieszczonych jest kilka przewężeń zwarciowych, utworzonych przez wycięte w topiku otwory, których osie symetrii pokrywają się z osią symetrii podłużnej topika.Known and used industrial fuse links with a delayed characteristic for voltage up to and including 660 V, consist of an insulating body, usually ceramic, filled with quartz sand, in which a usually copper fuse is placed, the ends of which are connected to the cutter contacts of the insert. The fuse link consists, depending on the rated current, of one or more parallel fuse strips, usually symmetrical with respect to the longitudinal and transverse axis, and containing at least three constrictions. The threads have a tin-lead solder in the form of a strip or a drop near the center of their length. In the vicinity of this solder, there is usually one constriction, and along the entire length of the fuse there are several short-circuit constrictions, formed by holes cut in the fuse, the axes of symmetry of which coincide with the longitudinal symmetry axis of the fuse.

Znane są również topiki, w których przewężenia utworzone są przez wycięcia boczne o dowolnym kształcie, najczęściej o kształcie prostokątnym, trapezowym lub kołowym, w których stosunek przekroju w miejscu nieprzewężonym do przekroju każdego przewężenia jest większy od 3.There are also fuses in which the narrowings are formed by side cuts of any shape, most often rectangular, trapezoidal or circular, in which the ratio of the non-narrowed section to that of each narrowing is greater than 3.

157 173157 173

Znany jest z polskiego zgłoszenia na patent nr P-269 396 topik paskowy miedziany posiadający cztery przewężenia zwarciowe i jedno przeciążeniowe obok którego znajduje się nałożony pasek lutu cynowo-ołowiowego. T opik według tego wynalazku pomimo, że jest tani i łatwy do wykonania jednak ze względu na duże straty mocy, małą odporność na przeciążenia i niekorzystny przebieg napięcia łuku nie nadaje się do stosowania we wkładkach przemysłowych na prądy znamionowe powyżej 100 A.A copper strip fuse is known from the Polish patent application No. P-269 396 with four short-circuit and one overload constrictions, next to which there is a lead-tin solder strip. The technology according to this invention, although cheap and easy to manufacture, is not suitable for use in industrial inserts for rated currents above 100 A due to high power losses, low overload resistance and unfavorable arc voltage waveform.

Z literatury i z opisów patentowych PRL nr 61 940 i nr 141 823, RFN nr 1 281 538, USA nr 3 386 062 i nr 3 525 064 znane są również konstrukcje topików paskowych niskostratnych zapewniające podczas wyłączania zwarć korzystny przebieg napięcia na łuku, o stosunkowo dużej odporności na impulsowe przeciążenia, gwarantujące uzyskanie dużej zdolności wyłączania przy stosunkowo niskich przepięciach generowanych podczas wyłączania.From the literature and from the Polish People's Republic patents No. 61,940 and No. 141,823, Germany No. 1,281,538, U.S. No. 3,386,062 and No. 3,525,064, low-loss strip fuses are also known to ensure a favorable voltage curve in the arc during short-circuit breaking, with relatively high resistance to impulse overloads, guaranteeing high breaking capacity with relatively low overvoltages generated during switching off.

Topiki według tych wynalazków mają jednak przewężenia utworzone przez wycięcia o skomplikowanych kształtach, bądź zawierają specjalne sprężyny rozrywające lut podczas przetapiania topika (patent PRL nr 61 940). Są to topiki drogie i bardzo trudne do wykonania, gdyż wymagają stosowania skomplikowanych urządzeń technologicznych do produkcji, co bardzo podwyższa koszt produkcji wkładek z takimi topikami.However, the fuses according to these inventions have constrictions formed by notches of complicated shapes, or they contain special springs that break the solder during the melting of the fuse (PRL Patent No. 61,940). These fuses are expensive and very difficult to produce, because they require the use of complicated technological devices for production, which greatly increases the cost of producing inserts with such fuses.

Wkładka bezpiecznikowa według wynalazku ma umieszczone w pobliżu końców topika paskowego po dwa przewężenia zwarciowe o zbliżonym przekroju i kształcie. Pomiędzy parami tych przewężeń znajduje się przewężenie przeciążeniowo-zwarciowe o podobnym przekroju lecz o większej powierzchni wycięć i przewężenie przeciążeniowe o większym przekroju poprzecznym i większej powierzchni wycięć od powierzchni wycięć tworzących każde z pozostałych przewężeń, przy czym stosunek minimalnego przekroju poprzecznego każdego z tych przewężeń do minimalnego przekroju poprzecznego przewężenia przeciążeniowego, jak i stosunek odległości między osiami poprzecznymi tego przewężenia, a także przewężenia przeciążeniowo-zwarciowego i ich najbliższych przewężeń zwarciowych odpowiednio do odległości pomiędzy osiami poprzecznymi przewężenia przeciążeniowego i przewężenia przeciążeniowo-zwarciowego wynosi każde 0,6-0,9. Natomiast stosunek powierzchni obu wycięć tworzących przewężenie przeciążeniowe do powierzchni każdej z par wycięć tworzących każde z przewężeń zwarciowych, jak i stosunek odległości między osiami poprzecznymi przewężenia przeciążeniowego, a także przewężenia przeciążeniowo-zwarciowego i najbliższego im przewężenia zwarciowego odpowiednio do szerokości paska lutu cynowo-ołowiowego, jak również stosunek odległości między osiami poprzecznymi skrajnego przewężenia, a także i drugiego skrajnego przewężenia zwarciowego i sąsiednich im najbliższych przewężeń zwarciowych do odległości między osiami poprzecznymi przewężenia przeciążeniowego, a także przewężenia przeciążeniowo-zwarciowego i najbliższym im przewężeń zwarciowych wynosi 1,6-2,2.The fuse link according to the invention has, near the ends of the strip fuse, two short-circuit constrictions of similar cross-section and shape. Between the pairs of these narrowings there is an overload-short-circuit restriction with a similar cross-section but with a larger area of notches and an overload restriction with a larger cross-section and a larger area of cuts than the surface of the cuts forming each of the other narrowings, the ratio of the minimum cross-section of each of these narrowings to the minimum the cross-section of the narrowing constriction and the ratio of the distance between the transverse axes of the constriction, as well as the short-circuit constriction and their closest short-circuit constrictions, respectively to the distance between the transverse axes of the constriction and short-circuit constriction, is each 0.6-0.9. On the other hand, the ratio of the area of both cuts forming the overload restriction to the area of each pair of cuts forming each of the short-circuit notches, as well as the ratio of the distance between the transverse axes of the overload restriction, as well as the short-circuit restriction and the short-circuit restriction closest to them, corresponding to the width of the lead-tin solder strip, as well as the ratio of the distance between the transverse axes of the extreme narrowing, as well as the second extreme short-circuit restriction and the adjacent short-circuit narrowings to the distance between the transverse axes of the overload restriction, as well as the short-circuit restriction and the short-circuit restriction closest to them, is 1.6-2.2 .

Wkładka bezpiecznikowa o charakterystyce czasowo-prądowej zwłocznej z topikiem paskowym jednorodnym miedzianym zawierającym przewężenia o znanych kształtach lecz o sposobie rozmieszczenia i proporcjach według wynalazku znajduje zastosowanie zwłaszcza w bezpiecznych przemysłowych na większe prądy znamionowe. Dzięki wynalezionym proporcjom wymiarowym topika, a zwłaszcza roli jaką spełniają poszczególne przewężenia i ich usytuowanie względem paska lutu istnieje koordynacja udziału przewężenia przeciążeniowego z przewężeniem przeciążeniowozwarciowym i czterech przewężeń zwarciowych w procesie wyłączania prądów przeciążeniem ch i zwarciowych.The fuse link with a time-delayed time-current characteristic and a homogeneous copper strip fuse containing constrictions of known shapes, but with the arrangement and proportions according to the invention, is used especially in industrial safe for higher rated currents. Due to the invented dimensional proportions of the fuse, and especially the role played by individual constrictions and their location in relation to the solder strip, there is a coordination of the share of the overload constriction with the short-circuit constriction and four short-circuit constrictions in the process of switching off the overload and short-circuit currents.

W warunkach przeciążeniowych, gdy czas przedłukowy jest większy od kilku s, łuk zapala się zwykle w miejscu nałożenia lutu, gdy zaś czas przedłukowy zawiera się w przedziale od kilkunastu ms do kilku s, to łuk zapala się w przewężeniu przeciążeniowym, gdy natomiast czas przedłukowy jest krótszy od kilkunastu ms, to łuk zapala się we wszystkich przewężeniach zwarciowych prawie jednocześnie, co powoduje pożądany początkowy szybki wzrost napięcia łuku. Jednak w miarę wytapiania się krótkich odcinków topika między paskiem lutu, a najbliższymi dwoma przewężeniami nastąpi w tym przypadku korzystne obniżenie się napięcia na tym odcinku topika. W trakcie procesu wyłączania to obniżenie napięcia jest kompensowane przez wzrost napięcia na łukach palących się między pozostałymi przewężeniami. Współdziałanie wszystkich przewężeń w procesie wyłączania pozwala na uzyskanie stosunkowo niskich wartości przepięć przy wyłączaniu zwarć.In overload conditions, when the pre-arcing time is greater than a few seconds, the arc usually ignites at the point where the solder is applied, and when the pre-arcing time is in the range from several ms to several seconds, the arc ignites in the overload constriction, while the pre-arcing time is shorter than a dozen ms, the arc ignites in all short-circuit narrowings almost simultaneously, which results in the desired initial rapid increase in the arc voltage. However, as the short sections of the fuse melt between the strip of solder and the nearest two constrictions, in this case, a favorable reduction of the voltage on this section of the fuse will occur in this case. During the tripping process, this voltage reduction is compensated by the voltage increase in the arcs burning between the remaining narrowings. The interaction of all the constrictions in the switching-off process allows for relatively low overvoltage values when switching off short-circuits.

157 173157 173

Umożliwia to stosowanie wkładek bezpiecznikowych w instalacjach elektrycznych o napięciu znamionowym począwszy od 1/3 napięcia znamionowego wkładki. Topiki takie są łatwo wykonalne pod względem technologicznym, a badania modelowe i obliczenia wykazały, że wkładki z tymi topikami odznaczają się dużą zwarciową zdolnością wyłączania przy stosunkowo korzystnych wartościach stosunku całki Joule'a wyłączania do całki Joule'a przedłukowej.This enables the use of fuse links in electrical installations with rated voltage starting from 1/3 of the rated voltage of the fuse link. Such fuses are easily feasible in terms of technology, and model tests and calculations have shown that the inserts with these fuses have a high short-circuit breaking capacity with relatively favorable values of the ratio of the Joule integral to the arcing Joule integral.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z boku z widocznym fragmentem przekroju podłużnego wkładki topikowej, fig. 2 - widok z góry paska topikowego o szerokości jednego modułu m.The invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a side view with a visible fragment of the longitudinal section of the fuse link, Fig. 2 - a top view of a fuse strip with a width of one module m.

Wkładka topikowa posiada korpus izolacyjny 1 wypełniony piaskiem kwarcowym 3 i wewnątrz zawiera topik paskowy 2, którego oba końce połączone są ze stykami metalowymi 4 i 5 stanowiącymi zamknięcie korpusu izolacyjnego 1. Topik paskowy 2 o grubości g i szerokości modułu m = 3 mm ma przewężenia rozmieszczone symetrycznie względem swojej osi podłużnej i poprzecznej, z których czetry przewężenia zwarciowe 9, 10, 11 i 12 każde utworzone przez dwa wycięcia boczne 15 i 16, 17 i 18, 21 i 22, 23 i 24 w kształcie prostokąta o szerokości 1 mm zakończonego od strony osi podłużnej topika półkolem o promieniu 0,5 mm, jedno przewężenie przeciążeniowo-zwarciowe 8 utworzone przez dwa wycięcia boczne 19 i 20 w kształcie prostokąta o szerokości 1,2 mm, zakończonego od strony osi podłużnej topika półkolem o promieniu 0,6 mm i jedno przewężenie przeciążeniowe 7 utworzone przez dwa wycięcia boczne w kształcie półkola o promieniu 1,15 mm. Pasek topikowy ma w osi poprzecznej między przewężeniami 7 i 8 nałożony pasek lutu cynowo-ołowiowego 6 o maksymalnej grubości równej 6-ciokrotnej grubości paska topikowego i szerokości 2,8 mm. Przy czym odległość między osiami poprzecznymi przewężeń 7 i 8 wynosi 7 mm, a między osiami poprzecznymi przewężeń 8 i 11 oraz 7 i 9 wynosi 5 mm, zaś odległość między osiami poprzecznymi przewężeń zwarciowych 9 i 10 oraz 11 i 12 wynosi 9 mm.The fuse link has an insulating body 1 filled with quartz sand 3 and inside it contains a strip fuse 2, both ends of which are connected with metal contacts 4 and 5 constituting the closure of the insulating body 1. A strip fuse 2 with a thickness g and module width m = 3 mm has narrowing symmetrically arranged with respect to its longitudinal and transverse axis, of which four occlusal constrictions 9, 10, 11 and 12 each formed by two side cuts 15 and 16, 17 and 18, 21 and 22, 23 and 24 in the shape of a rectangle 1 mm wide, ending on the side on the longitudinal axis of the fuse - a semicircle with a radius of 0.5 mm, one overload-short-circuit restriction 8 formed by two rectangular side cuts 19 and 20 with a width of 1.2 mm, ending on the side of the longitudinal fuse axis with a semicircle with a radius of 0.6 mm and one constriction 7 formed by two semicircular side cuts with a radius of 1.15 mm. In the transverse axis between the constrictions 7 and 8, the fusing strip has a strip of lead-tin solder 6 with a maximum thickness equal to 6 times the thickness of the fusible strip and a width of 2.8 mm. The distance between the transverse axes of the constriction 7 and 8 is 7 mm, and the distance between the transverse axes of the constriction 8 and 11, and 7 and 9 is 5 mm, and the distance between the transverse axes of the constriction 9, 10 and 11 and 12 is 9 mm.

20 //i20 // i

/ t / vol J J. — - ε ε

Z22\ 221 J3 \Z15 \ AZ \uZ22 \ 221 J3 \ Z15 \ AZ \ u

J2_ W V8 .7 \jlJ2_ W V8 .7 \ jl

Fig·² Fig ²

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies

Cena 5000 zł.Price PLN 5,000.

Claims

Patent claim

Fuse link with a strip fuse consisting of a ceramic insulating body filled with a gas extinguisher with a strip fuse inside, consisting, depending on the rated current, of one or more parallel strips, each fuse strip consisting of one or more modules and having it near the center, preferably along the transverse axis, an applied strip of tin-lead solder with a thickness greater than four times the thickness of the strip fuse and has six constrictions arranged along the longitudinal axis of the fuse, each formed by two side cuts, characterized in that near the ends of the strip fuse (2) are two short-circuit narrowings (9, 10), (11, 12) with a similar cross-section and shape, and between the pairs of these narrowings there is an overload-short-circuit restriction (8) with a similar cross-section but with a larger area of cuts (19, 20) and a narrowing overload (7) with a larger cross-section and a larger area of cuts (13, 14) than p the surfaces of the cuts (19, 20), (15, 16), (17, 18), (21, 22), (23, 24) making up each of the other notches (8, 9, 10, 11, 12), where the ratio of the minimum cross-section of each of these constrictions to the minimum cross-section of the overload constriction (7), as well as the ratio of the distance between the transverse axes of the constriction, as well as the short-circuit constriction (8) and their closest short-circuit constrictions (9) and (11) to the distance between the transverse axes of the overload restriction (7) and the short-circuit restriction (8) is 0.6-0.9, and the ratio of the area of both notches (13, 14) forming the stress restriction (7) to the area of each pair of notches (15, 16) ), (17, 18), (21, 22), (23, 24) forming each of the short-circuit notches (9, 10, 11, 12), as well as the ratio of the distance between the transverse axes of the overload constriction (7), as well as the constriction overload-short-circuit (8) and the short-circuit narrowing (9) and (11) closest to them to a wide The bones of the lead-tin solder strip (6), as well as the ratio of the distance between the transverse axes of the extreme short-circuit restriction (10), as well as the second extreme short-circuit restriction (12) and the adjacent short-circuit narrowings (9) and (11) to the distance between the transverse axes of the restriction overload-short-circuit (8) and the short-circuit narrowings (9) and (11) closest to them is from 1.6 to 2.2.