SE440837B - Strombegrensande sekring - Google Patents

Description

mse;e7t»4 e det släckande materialet. När det ljusbügssläckande materialet är ïiselsand, är denna kornformad och därför totalt :ett gorës.

Hed andra ord innefattar det kornade, lgusbágssläekande materia» let en mängd små mellanrum, utformade mellan kornenl Därfïr ¿on- mer en elektrisk ljusbåge, som bildas vid be3rünsnin¿en av den bestämda överströmmen, att kunna spridas in i mellanrummen i det släckande materialet, så att dess tvšrsnittayta ökar. Där- med ökas ljusbågens tvärsníttsarea, och en stegring av spän- ningen däröver undertryckes, så att en förstklassig strömbe- gränsningsverkan ej kan uppnås. för att förbättra strömbegränsningen har det tidigare föreslagits att förlänga smältorganet. Eftersom emellertid smält- organet omges av sandformat släckmaterial, som e¿ är helt tili- fredsställande med hänsyn till termisk lednin3sförmå¿a, kommer säkringens eget termiska motståndfmåcïet påverkas av det ter- miska motståndet hos tillhörande smältsäkringsorgan. Um sålunda smältorganet förlängas, kommer smältsäkringen att öäa L volym men även i termisk resistans. Denna ö:nin¿ i den termisze re~ sistansen medför en begränsning av strömkapaciteten hos sät- ringen.

Vidare kommer det sandformade, bågsläckande materialet att smälta, när ljusbågen uppstår vid begränsningen och brytan- det av en överström, så att man får småltprodukter. Om flera smältorgan är anordnade nära varandra, kommer smältprodukternu, som uppbyg¿es kring vart och ett av smältor¿anen, att överlap- pas på dem som uppbygges kring intilli¿¿ande or¿an. Elektriska ljusbàgar han därför ej tillräckligt kylas, så att man får en försämring av strömbe¿ränsnin¿s- och brytningsfännågan. Av det~ ta skäl har man vid konventionella strömbe¿ränsunde sïïrin¿ar fått göra det lJusbàgssläc:ande rummet med en tillr;e_ll¿t svor volym för att åstadkomma tillfredsställande strömbe¿rin¿ande och brytande egenskaper, med hdnsynsta¿anle Sven till uyyb;¿§- naden av smältprodukter genom öknin¿en av l¿usbå3ens tvärsnists- area. Detta medför den nackdelen, att strïmbegrïnrande säkringar får -_;-:u1;_:'_:a .írtolrzz di|nen:s.ï.o11er. Dczsugu tom ilndrnu :fïïrïnfïhpira tïfll strömbe¿rünsnin¿ och brytning kraftigt med fyllnads¿raden av slückmaterial, varför fyllnadugraden måste styras nob¿rant.

För att lösa de ovan angivna problemen har nyligen ut- vecklats strömbegrfinsande säkringar av en typ, där ett organ 1 ewa-ute» en, . 7809375-4 \\ bestående av fast, elektriskt isolerande material, har en 'palt utformad dlri, i vilken ett smältorgan lr anordnat för att över- föra elektrisk ström. Exempelvis beskriven i Japanska patent- publikationen 45 752/1976 en strömbegrïnsande säïrin¿, :ot år kännetecknad av ett bandformat, plant smültorgan, Iörsatt i in- tim kontakt mellan plattformade, med hög värmeledningsförmàga försedda, ljusbågstáliga elektriskt isolerande organ från båda sidorna, vilka isolerande organ sträoser sig vinkelrätt mot smält- organet, varvid en strömbegränsande och-brytande spalt, bildad genom att förlägga det elektriskt isolerande materialet mellan ytterkantpartier av de plattformade, isolerande or¿anen, utom vid partier därav, som står i intim kontakt med smültorganet. Vid strömbegränsande säkringar av denna typ kommer en abnormt stor ström att vid passage genom smältorganet förstöra detta och en elektrisk ljusbäge att bildas. Under dessa förhållanden :ommer den elektriska ljusbàgen att kyles av de fasta, elektriskt iso- lerande organen, som omger detta, under det att l¿usbå¿ens tvlr- snittsarea knappast kommer att ökas, eftersom den elentriska ljusbågen är begränsad inom spalten, vars volym är definierad genom de omgivande, elektriskt isolerande organen. Detta leder till att motsvarande bågspänning stiger snabbt och även uppnår högt värde, vilket medför utomordentligt ¿od strömbegrünsnings- karakteristika. Även vid denna i den japanska patentpublixatio- nen beskrivna strömbegränsande säkringen visade det sig att strömbegränsningskarakteristikan e¿ alltid är tillfredsställan- de, beroende på att spaltvidden ej är tagen i betraktande. Vi- dare har problem lämnats olösta med hänsyn till hur strömbe- gränsande säkringar av detta slag skall konstrueras för att kunna motstå höga spänningar och förmå tåla höga strömmar, vil- ket på senare tid upptagits allvarligt.

Vid dylika konventionella säkringar av spalttyp, där ett smältelement och en spalt för dess upptagning båda delvis eller helt är utsatta för omgivningsatmosfären, visar det ni¿ videre att olika problem uppstår, med hänsyn till en ohockl¿udvå¿, som alstras vid smältorganets förstörande, att de vid hög tempera- tur í ljusbågen uppstående gaserna förorenar intilli;¿ande :om- ponenter, att kortslutning uppträder mellan elektrisït laddade partier, som ligger nüravarandra osv. när att lönn du problem som uppstår med h nnyn till ohouïvïqnn, 3onLam1nevin¿~n, 7309375-4 slutningen etc. har det påtänkts att innesluta och försegla bådåsmältorganet och spalten för att upptaga den senare i en säkringslåda av tät struktur. Därigenom har man i vissa fall fått högt tryck i säkringslådan, så att man i många fall måste konstruera denna så att den kan motstå höga tryck, vilket sär- skilt gäller för typer med hög strömkapacitet.

Vidare har upprepade strömflöden genom säkringar av kon- ventionell typ ofta medfört att smältorganet utsättas för upp- repade termiska pákänningar, eftersom det upprepade gånger om- växlande expanderas och sammandrages på grund av de uppvärm- ningscykler som förekommer. Detta kan leda till onormalt avbrott.

För att undvika dylika avbrott har konvenionella säkringar kon- struerats så att de termíska påkänningarna enligt ovan absorbe- ras genom att smältorganet utformas till en spiral eller sick- sackform. Genom den alltför stora höjningen av smältorganet får man emellertid en minskning av tillförlitligheten. Detta är ej 1 praktiskt önskvärt. ' Det är följaktligen ett syfte med föreliggande uppfin- l ning att åstadkomma en förbättrad säkring av det slag som ' inledningsvis ~angivits, med förbättrad strömbe- ! gränsningskarakteristika än vad som tidigare erhållits, genom E att tillräckligt öka ljusbågsspänningen och ljusbågsmotståndet hos den elektriska ljusbåge, som bildas vid vederbörande smält- I organs förstörande. * Ovannämnda och andra, i den fortsatta beskrivningen an- givna fördelar och syften uppnås enligt uppfinningen genom en strömbegränsande säkring av det slag, där ett smältorgan är anordnat i en spalt, vilken företer de i patentkrav l angivna kännetecknen.

För att öka strömkapaciteten och minska den termiska trögheten kan säkringen innefatta flera organ av fast, elektriskt isolerande material, travade på varandra, så att flera spalter ovanför varandra bildas av de isolerande organen, med ett smält- organ anordnat i varje spalt, varvid smältorganen påverkas av en därigenom flytande överström och förstöras, samt varvid alla smältorganen är elektriskt parallellkopplade. Genom denna kon- 1 struktion kan strömbegränsningsförmågan säkert uppnås vid över- strömmar av storleksordningen exempelvis från en och en halv ' till några gånger ett märkvärde för strömmen. J I r Iüflühallflßwwwmmmnmunuunmmmwwwnafqr _~.o M. -7809375--4 \."l För att begränsa och bryta strömmar vid höga spänningar eller höga strömmar vid höga spänningar kan säkringen ifråga innefatta flera isolerande organ av fast material, travade på varandra, så att man får flera spalter däremellan, varvid smält- organen är elektriskt sammankopplade i serie eller i kombination i serie och parallellt.

För att lösa de problem som sammanhänger med den chock- våg som alstras vid smältorganets förstörande, för att ta hän- syn till den höga temperaturen vid förstörandet etc. kan sän- nngen ifråga innefatta ett tätt hölje, anordnat för upptagnin; helt eller delvis av edspalt, utformad i ett däri anordnat organ av fast, elektriskt isolerande material med ett smältorgan i spal- ten.

För att förhindra att den elektriska lJusbåge som uppstår vid smältorganets förstörande fran att öka alltför mycket både trycret och temperaturen kan säkringen ifråga bestå av ett or- gan av fast, elektriskt isolerande material för bildande av spal- ten, ett säkringselement anordnat i spalten och en säxringscy- linder anordnad att upptaga det elektriskt isolerande organet, varvid en män¿d av ett granulerat, elektriskt isolerande mate- rial utfyller ett utrymme, bildat mellan det elektriaæt isole- rande organet och säkringscylindern.

För att lätta en alltför stor ökning av trycket i spal- ten kan säkringen innefatta ett fast, elektriskt isolerande or- gan, en spalt bildad av det fasta, elektriskt isolerande organet och anordnad att vara hermetiskt isolerad från atmosfären, ett smältorgan anordnat i spalten och ett utrymme anordnat i det isolerande organet, kommunicerande med spalten.

Vidare kan säkringen ifråga innefatta ett fast, bag- släckande, elektriskt isolerande organ, ett smältorgan anor”- nat i spalten, och ett par elektroder, kopplade till smälter- ganet, varvid en yta, innefattande spalten, är anordnad att ej vara i jämnhöjd eller i linje med en yta, där elektroden inkopp- las till smältorganet. Den ovan beskrivna säkringen kan reduce- ra de termiska påkänningar som smältorganet utsättes för under dess uppvärmningsoykel, så att man förhindrar avbrottsfel i smältorganet och därmed förbättrar tillförlitligheten.

Uppfinningen framgår klarare av den följande detaljerade beskrivningen i anslutning till ritningarna. Fig. l är en per; E$09~3eV5v°f4 6 spoktivvy, delvis i tvärsnitt, av ett utföringuexempel av en säkring enligt uïpfinningen, där delar bortskurits för att visa innerstrukturen. Fig. 2-4 är perspektivvyer av olika smältorgan, användbara i det i fig. l visade arrangemanget. Fig. j är en kurva, som visar förhållandet mellan bredden på den i fi¿. 1 vi- sade spalten och spänningsgradienten för en i spalten bildad elektrisk ljusbåge. Fig. G är en vy liknande den i fi¿. l visa- de, men visande en modifikation av uppfinningen. Big. 7-3 är perspektivvyer av olika smältorgan, som kan vara användbara vid det i fig. 6 visade arrangemanget. Eig. 10 är en rig. l liknan- de vy, i enlighet med ett modifierat utföringsexempel. Fig. ll visar ett annat utföringsexempel. Fig. 1? visar ett tvärsnitt genom ett annat utföringsexempel av uppfinningen. F'g. 15 visar en schematisk vy i förstorad skala, avsedd för att förklara de mekaniska krafter som utvecklas i det i fig. 12 visade arrange- manget, varvid för ritningens tydlighet vissa delar är uteslutna.

Fig. 14 är en vy liknande fig. 12 men visande ett annat utförings- exempel. Fig. 12 är en vy liknande fig. li, med ett ytterligare utföringsexempel, utgörande en modifikation av det i tig. lg visade utföringsexemplet. Fig. 16 visar ytterligare ett ut- föringsexempel, utgörande en modifikation av det i fig. 15 vi- sade utföringsexemplet. Fig. 17 visar ett tvärsnitt av ett ytterligare utföringsexempel. lig. 1G är ett annat tvärsnitt, enligt linJen XVIII-XVIII i fig. 17. Fig. 19 är en planv¿ av de viktigaste partierna i ett annat utföringsexempel. Fig. S0 är ett tvärsnitt enligt linjen XX-XX i fig. 19. Fig. Il liknar fig. 19 men visar en modifikation av det i íig. 13 och TO visa- de utföringsexemplet. Fig. ET är en tväranittsvy enligt iin¿en XXII-ÅXII i fi¿. 21. Eig. 25 är en vy liknande fig. l men viaan- de ett annat utföringuexempcl. Fig. 14 visar en del av ett tvär- snitt genom det viktigaste i ett utföringsexempel av uppfinningen, med delar bortskurna. Eig. 25 visar en vy liknande fi¿. 34 men avseende ett modifierat utföringsexempel.

I figurerna betecknar lika referensaiffror identiska eller mot varandra svarande komponenter.

I fig. l visas en säkring av det slag, där ett smältor¿an är anordnat att påverkas av en därigenom flytande överström och är placerat i en spalt. Det visade arrangemanget innefattar ett -y- »ahr-y- ï *I 7 7809375-4 par av fast, elektriskt isolerande material tillverkade organ 10 i form av rektangulära, plana plattor lOa och lub, utförda av ett porslinsmaterial ooh lagda på varandra, så att man får en rektangulär spalt ll däremellan genom rektangulära urtagnin¿ar av samma form, anordnade på motsatta sidor därav. ett snültor~ gan.lH lr anordnat i spalten 12 på sådant sätt, att det har ett förutbestämt, lika avstånd från botten till båda urtagningarna, och smïltorganet är vidare elektriskt kopplat vid motsatta lndar till ett par metalliska klämskruvar 16 och lå med rektan¿ulärt tvärsnitt, vilka är insatta i hål, bildade på motsatta Ändpar- tier till de hopsatta plattorna lOa och lob med lïn5s¿&ende riktning i förhållande till spalten lä och komplenentüra i for- men till klämskruvarna 16 och 18.

De elektriskt isolerande orbanen lO eller plana plattorna lOa och lOb samt kllmskruvarna 16 och l3 är sanmank pplade till en enhetlig strurtur medelst en bult 20, som sträcker sig genom mitt för varandra anordnade hål i endera av de motsatta ändpar- tierna till de plana plattorna lOa och lUL och ett hål sträckt genom anslutnin¿sklümman 16 eller 13 och avsett att l¿¿;a mitt för hålen i de plana plattorna lüa och 10%, och en flituutter -E, som är pñscruvad på bulten 20 för att ingripa med den undre, plana plattan lOb på sätt som fram¿àr av lig. l.

Det har befunnits, att spalten li bör ha en bredd ~ (se Sig. 1) om 1 mn eller mindre för att det tillfredsställande re- sultatet enligt uppfinningen skall uppnår. ömältorganet 14 har formen av en flat remsa enligt Ii¿.

J. För att ritt sätt välja toppvärdet för begr1nsnin¿sströmmen kan smiltorbanet l4 innefatta ett parti, vars tvïrsnittsarea är minsïad, exempelvis genom att anordna :lera på avstånd från varancra placerade hål i en rad tvärs över enli¿t referensslïf- rorna läa i fig. 5 eller genom att bilda ett par i huvudsak mot- satta, V-formade skåror på båda kanterna, enli¿t reïcrenssifI~ rorna ldb L Elg. H.

I Sig. l märkes att spalten ll och smlltorganet 14 är bermetisrt isolerade från atmosfären genom de elektriskt isole- rande, fasta organen 10, som är sammanbundna i den enhetli¿a strukturen. Hed andra ord bildar de på varandra la5da, isoleraa~ de organen lu tillsammans med anslutningskllmmorna lä och lr ett slutet hölje för bade spalten l¿ och smältorganet lä. J 710931794 tm en onormal ström flyter från den ena till den aairn av anelutnin¿nklQmmorna 16 och lä på grund av ett fel, sïmom en kortslutning uppträdande i en tillhörande elektrisk krets (e¿ visad), då kommer smältorganet ld att uppvärmda, tills det "exploderar" och en elektrisk l¿usbåge tändes. Denna eleïtriaka ljusbåge har sitt tvärsnitt begränsat av spalten ln, samtidigt som bågen kylen, eftersom värme från bågen snabbt ledes till de av fast;roppsmaterial tillverkade, elektriskt iuolerande or- ganen lü och utvecklar ånger. Detta leder till att en därtill svarande bågspünning kraftigt ökas, tills den abnorma strömmen begränsas och brytes.

I allmänhet gäller, att ju högre bâgspänning, Geeto bättre blir strömbegrlnsningsegenekaperna för en säkring. dom ett av kriterierna för strömbo5ränsnin5se¿ens:uperna kan man använda en potentialgradient för den elektriska ljusbáge, som tïnies då de går. Pig. 5 visar förhållandet mellan bredden J för spal- ten 12, enligt fig. l, och potentialgradienten Kör en elektrisx ljusbàge, som uppstår vid säkringsïunktionen, nlr smiltorganet 14 går sönder. Från rig. 5 framgår att Ju mindre bredden W är för spalten li, desto större blir potentialgradienten, samt att potentialgradienten snabbt stiger med en minskning av speltbred- den, när denna understiger omkring l mm. Det är därför tydli¿t att man genom att göra bredden W på spalten lJ liïa med eller mindre än l mm, vid det i fig. 1 visade arran;eman¿et erhåller en ytterligare kraftigt förbättrad be5rlnsnin¿sEarakteristika, jämfört med den spalttyp som är tidigare känd och beskriven i anförda japanska patentpublikationen H;72§/1975.

Han ner även av fig. L, att potentialgradionten li5¿er i ett intervall, definierat av en övre och en lägre kurva. Detta beror på att potentialgradienten har olika storlek, beroende på egenskaperna hos det material, som bildar det isolerande fast- kroppsorganet 10, även med oförändrad apaltbredd.

Eftersom arrangemanget enligt fi¿. l år av sluten typ i ovannämnd mening, kommer en chocïijudva¿, som alstra: vid smültorganets 10 exploderande att förhindras från att propaßeras ut från arrangemanget, och även en högtemperaturbåge kan i mycket stor utsträckning förhindras från att blåsa ut utanför arrangemanget. En dylik explosion för en högtemperaturbâge kan medföra fara för att de resulterande gaserna kontnminernr ut-I 9009375-4 xà rustning, anordnad nära det i fig. l visade arran3eman¿et eller att kortslutning uppstår mellan laddade partier, anordnade där intill. _ I fig. 6 visas ett modifierat utföringsexempel av uppfín» ningen, utformat till en oirkuldrt cylindrisk etruïtur. Vid det visade arrangemanget är ett elektriskt isolerat faetxroppsorgan i form av en massiv cirkulär cylinder lüa insatt i ett elektrislt isolerande fastkroppsorgan i form av en ihålig, cirkulär cylinder lOb, så att ett ringformigt gap eller en spalt l; uypntàr dår- emellan, och smältorganet l4 i form av en ihålig, cirfulür cy- linder enligt fig. 7 är anordnat i den ringformiga sçalten li, så att det ligger pâ lika avstånd från de motsatta cylindrisïa ytorna till de båda elektriskt isolerande organen lOa och län.

Smältorganet 14 är elektriskt kopplat vid ena änden till en cirkulärt cylindrisk anslutningsklämma lOa, och vid andra ln- den till en annan, cirnulärt cylindrisk anslutningsklämma li, som är styvt ansluten till den ände av det elektriskt isolerande organet lOb, som ligger på avstånd från anslutningskläzmman 16.

Anslutningsklämman 18 stöter även emot det elektriskt isolerande organet lOa och anslutningsklämman 16 är anordnad på det dndpar- ti därav, som är fästat vid det elektriskt isolerande or¿anet lOa med en radiellt utàtpekande flüns, som i sin tur är på läm>~ ligt sätt begravd i vidliggande ändparti av det isolerande er- ganet lOb, så att de båda isolerande organen lüa ooh lob samt smältorganet 14 hålles i en enhetlig struktur.

Som vid det i figf l visade arranuemanget bildar de oirkulärt cylindriska organen lOa och lüt ett slutet höl¿e för både ringformiga gapet li och smältorganet l4 med an;lutnin¿ar- na 16 och 15.

Från en jämförelse av arrangemanget i fig. 6 med det i fig. l visade framgår att spaltbredden W, beskriven ovan i sam- band med fig. l, svarar emot den radiella bredden för den ring- formiga spalten l2 i fig. 6. Följaktligen betecknas även denna radiella bredd med referensbokstaven J enligt fig. 5 och bör vara l mm eller mindre enligt vad som beskrivits i samband med fig. l och 5.

För att på riktigt sätt välja toppvärdet rör begränaninßa- strömmen kan det cylindríska smältorganet lä innefatta en omïrets- vis förlagd rad av hål, anordnade med förutbestämda vinkelinter~ 7l09$ï75*4 1,, vall som framgår av referenssiffran lda i fig. Q. ålternat vt 'een det ßíflimïrilska “"“ï1t°1'::;anet 11 innefatta ett om:»-_:«.>:.-~_-.v-=_f.~ förlatgt spår lltb en]..i._;*t Jfig. Ü.

Det i fig. 10 visade arrangemanget skiljer sl¿ från det i fig. l visade endast däri, att i fig. 10 flera spalter l; är anordnade över varandra på förutbestämda lika avstånd från varandra i breddriktningen, och flera smältorgan 14, ett för var¿e spalt 12, är elektriskt sammanxopplade vid båda ändarna till ett par anslutningsklämmor 16 resp. 13, så att de är parallellkopplade.

Det i fig. ll visade arrangemanget skiljer sip från det i fi”. 6 visade endast däri, att i fiß. ll, flera cirkulärt cylindriska smältorgan 14 är anordnade koaxielt på förutbe- stämda, lika radíalintervall och elektriskt sammanïopplade i båda ändarna till ett par anslutningsxlämmor 16 resp. lo. För den skull är flera mellanlig¿ande, elektriskt isolerande or¿an lOc i form av ihåliga, cirkulära cylindrar koaxialt anordnade mellan det innersta och det yttersta elektrislt isolerande or~ ganet lOa resp. lOb, så att mellan intilliggande orban bildas flera ringformiga spalter 12, vilkas båda ändar är slutna me- delst anslntningsklämmorna 16 resp. lö.

De i fig. 10 och ll visade arrangemangen är fördelakt;¿a jämfört med de i fig. 1 och 6 visade i följande avseende. Det antages att summan av tvärsnittsareorna för smältorganen 14 l fig. 10 eller ll är lika med tvürsnittsarean för ett enda smält- organ 14 enligt fig. l eller 6. Under detta antagande kan använd- ningen av flera parallella smältorgan möjliggöra begränsning och brytning av en relativt låg överström, av storleksordnin¿en frdn. en och en halv till några gånger en märkström, och detta med hög tillförlitlighet jämfört med användning av ett onda smält~ organ såsom i det i fig. l eller 6 visade arran¿eman¿ct.

Vid de i rig. 1, 6, 10 och ll visade arran¿emangen kan smïltorganet 14 vara i kontakt med ett inti1li¿;ande, isolerande organ 10.

Fig. lï visar en annan modlfíkation av föreli5¿ande upp- finning. Vid det visade arrangeman¿et är flera av elektriskt isolerande fastkroppsmaterial gjorda organ 10 l form av plana plattor tillverkade av ett porslinsmaterial, exempelvis berylllum- oxid, aluminiunoxid eller liknande, och travade ovanpä,varandra, "--w~'=»us~.»~:ø, area-_. ,. . 7809575-4 ll så att däremellan bildas spalter lt, vardera med en bredd som e¿ överstiger l mm. Vidare är flera smältorgan l4 anordnade i resp. spalter 12 och k ämda mellan intilliggande isolerandåorgan lo, varvid huvuddelen av de motsatta ändpartierna även sträcker ut från de motsatta sidorna till de travade isoleringspartierna, utom vid motsatta ändar, eftersom dessa motsatta sidor av orga- nen lO är spàrupptagna till "U"-form. Den väsentliga delen av det ena av de båda ändpartierna för var¿e smältorgan 14 är klömd mellan och i intim kontakt med ett par motsatta, elektriskt le- dande avståndshållare 24. Avstàndshâlarna 24 har i huvudsak sam- ma tjocklek som de elektriskt isolerande organen lO och samman- faller med ett plan, definierat av de upplinjerade ändarna till smältorganen 14.

De sidor av de travade isolerande organen 10, vilka si- dor är vinkelräta mot planet i fib. ll, anligger mot lose visa- de laterala plattor, och ett par på avstånd från varandra an- ordnade, U-formade förstärkningar 26 är anordnade på det översta isoleringsorganet och på avstândshâllare lO resp. 24 enli¿t fig. ll, så att båda benen till U-sandwichkonstruktionen de ovannämnda sidoplattorna och en trave av smältorgan 14 alternerar med de uppriktade avstàndshållarna och de elektriskt isolerande orga- nen 24 resp. 10. Likaså är ett annat par av på avstånd från varandra anordnade, U-formade förstärkningar 26 anordnade på det understa isolerande organet och avståndshållare lü resp. L4 pà sätt som framgår av fig. 12, så att båda benen till U-sand- wichkonstruktionen mellan sig har sidoplattorna och den mellan- liggande traven. Sålunda klämmer den övre och undre förztlrl- ningen 26 ihop traven under fasthàllning på plats av sidoplat- torna. Därefter sträcker sig flera bultar ¿O (varav blott två är visade) löst genom avståndshàllarna, de partier av smälter- ganen 14, som är klämda däremellan och förstürkninjnrna nö på båda sidor om traven enligt ovan, så att traven är formad till en enhetlig struktur med fästmuttrar Fr püsxruvade på bultarna .210 för att fästas vid överförstärlcnirr-gen Därefter anordnas den till en enhetlig struktur formade traven på plats i ett slutet hölje P8 av elektriskt isolerande material, medan ett par anslutningar lö och lß är vid ena dnden Kopplade till lämpliga ledande avståndshållare ?4 på båda sidor om traven, i detta fall de resp. mittersta avs;åndshållarna, och sträckes och fogas tätande genom motatillda vä¿¿ar tiLL höl¿nt ¿l, utanför vilka de är utsatta för atmosfären.

Höljet 28 tjänar till att förhindra smältor¿anen från att komma i kontakt med atmosfären och även att förhindra att alstrat ljus, ljud, gaser etc., som alstras vid säkringens utlösning, från att komma ut.

Det noteras att arrangemanget enligt fig. lf svårligen kan.försämras på grund av uppvärmninfiscyklerna genom att alter- nerande ström går genom smältorganen och ström e¿ går genom des- sa. Detta kommer av att smältorganen 14 är inkllmda mellan in- tilliggande, fasta, elektriskt isolerande organ 10 och håller i tryckkontakt med dessa genom uppsättningar av bultar och muttrar SO resp. 22.

Nan inser att arrangemanget i fig. lå till sin funktion är lika det i fig. l visade, men det noteras att den förra har fördelar på grund av sin mekaniska struktur, vilka nu kommer att beskrivas under hänvisning till fig. lš, där schematiskt och i förstorad skala sex elektriskt isolerande organ 10, på varandra anordnade, bildar fem spalter lå mellan sig och är klïmda mellan övre och undre förstärkningar 36.

I fig. LB antages att Pl, PT, 'j, IW-och P5 betccknar_^ tryck inom resp. spalter 12, och att dessa tryck ger upphov till tryck Fla, Flb, Fâa, F2b, Fša, Fjb, F4a, E4b, F)a och Fåb mot resp. isolerande organ 10 i riktningar enligt pilarna i fig. li.

Eftersom smältorganen 14 av samma form änanordnade i respektive spalter 12, kommer trycken Pl till P5 att vara lika med ett tryck P. Följaktligen kommer krafterna Fla till Eßa och Elb till *Eb att vara med en kraft F. Vidare kommer krafterna flb, Eâb, Fšb och Fflb att utbalansera krafterna Fia, Föa, Eda och Fša. Detta medför att de övre och undre förstärkningarna 36 upp- tar krafterna resp. Fla och Fßb, vilka båda krafter är lika stora som kraften F. Å andra sidan antages att traven av sex isolerande organ 10, som alternerar med smältorganen 14 i arrangemanget enli¿u fig. 15, utbytes mot ett enda smältorgan, anordnat mellan ett par av motsatta, elektriskt isolerande organ, och att varje organ har en tvärdimension, som är lika med fem gånger den för motsvarande organ i arrangemanget enligt fig. lj. Då kommer den ovan beskrivna, balanserande effekten ej att visa sig. Då kommer resp. förstärkningar att erhålla en kraft SF. Den travade struk- 1ao9s1s«4 turen enligt rig. 15 medför fölJaktli¿en ett minskande av de krafter som anbringas på dessa förstärkningar. Fördelen därav är att förstärkningarna ej behöver vara sürs¿ilt mekanisït håll- fasta, så att de Ian på motsvarande sätt förminskas.

Arrangemanget enligt fig. 14 skiljer sig från det i fig.- 12 visade endast däri, att i fig. l4 de ledande avståndshàllar- na 24, som alternerar med smältorganen 14 på vardera av sidorna av traven, bildar ett parti av sidoväggarna till höljet Ed och avståndshållarna 24 har för värmeavgivnin¿ anordnade fenor 50, anordnade i kontakt mellan dessa och ändpartierna till intill- liggande smältorgan l4, utom de avstàndshàllare 24, som är di- rekt kopplade till anslutning 16 eller 13 och även är kopplade indirekt till dessa via de därtill passande smältorganen 14.

FölJaktligen sträcker sig dessa värmeavgivningsfenor 50 ut från det slutna höljet 28 för att effektivt avge värme, som alstras i smältorganen l4, så att detta värme kommer utanför höljet Lä.

Det i fig. 15 visade arrangemanget är i huvudsak lika- dant som det i fig. li visade, förutom sättet att elektriszt sammankoppla flera smältorgan. I det visa/de arrangemanget är flera, i detta fall fem, fasta, elektriskt isolerande organ lO i form av plana plattor travade på varandra, så att det bildas fyra spalter lä, inuti vilka plana smältorgan av identisk form är anordnade, så att de är uppriktade vid kanterna i förhållan- de till varandra.

Ett par L-formade tvürsnittsanslutningar 16 och 13 har korta ben på U-formerna, vilka ingriper med ett kantparti för resp. översta och understa smältorgan 14-1 och l4-4 enligt fig. 15 på samma sida och längre ben, som går parallellt med smält- organen och i samma riktning samt sträcker sig något utanför smältorganen och därmed omgriper det översta och understa iso- leringsorganet 10, som framgår av rig. lg.

Den yta till det översta eller understa sm Vidare är det elektriskt isolerande organet 10 kopplat över pa- ren av avståndshållare S4-l och 24-2 resp. L4-4 och 14-5, och det mittplaoerade isoleringsorganet 10 är kopplat till avstånds- hållaren 24-5 för att fullborda traven.

Traven är förenad till en enhetlig struktur genom minut en bult 20, som sträcker sig genom alla organen l det kantpart; av traven, som innefattar de kortare benen till de L-formade anslutningarna 16 och 18 och motsatta kantparti därav, och en fästmutter 28 är inskruvad på bulten. För att elektriskt isolera bultarna 20 och muttrarna 23 från traven sträcker si¿ resp. bult 20 genom en elektriskt isolerande hylsa šu, och huvudet ingriper med den undre anslutningen 18 via en elektriskt isolerande bricka 54, medan resp. mutter 22 ingriper med den övre anslutningen 16 via en annan elektriskt isolerande bricka 54, såsom ïram¿år av ng. 15. ' I det i fig. 15 visade arrangemanget är smältorganen 14-1 och 14-2 kopplade parallellt till varandra via de ledande av- stàndshållarna 24-1 och 24-2 och vidare i serie till en parallell- kombination av smältorgan 14-5 och 14-4 via den ledande avstånds- hàllaren 34-5. Avstàndshållarna 24-4 och J4-5 tjänar till att sammankoppla smältorganet 14-5 parallellt med smältor¿anet 14-4.

Av det föreg.ende framgår att paret av smältorgan 14-1 och 14-2 eller 14-5 och 14-4 är parallellkopplat, varigenom man får en ökning av strömkapaciteten. Likaså är en parallellkombí- nation av två smältorgan seriekopplad till den andra parallell- kombinationen av två smältorgan, varför arrangemanget enligt fig. 15 kan kopplas till en krets med högre spänning. Vidare är den ledande avståndshållaren verksam för snabb bortledning av virme, som alstras i tillhörande smältorgan.

Genom att följaktligen klämma ändpartiet till var¿e smältorgan mellan två ledande avståndshållare eller mellan det kortare benet i den U-formade anslutningen och den ledande av- stàndshàllaren kommer värme, som alstras i smältorganen, att snabbare kunna avledas.

Eftersom vidare smültorganet kan konstrueras med ökad längd för att den resulterande säkringen skall kunna motstå högre spänning, kan man konstruera strömbegrünsande s1;ríngar¿ hàllarna, anordnad med smältorganen 14-; ooh 14-5 klämde mellan l 'ffi www,- - ». 780937544 för högre spänning genom seriekoppling av flera smältorgan på sätt som framgår av tig. 16.

I det i fig. 16 visade arrangemanget är flera elektriskt isolerande organ 10, liknande det mittplacerade isolerín5sorga~ net lO enligt fig. 15, alternerar med smältorgan 14, så att man får en trave med ett par av med L~format tvärsnitt gjorda an- slutningar lß och 18, med kortare ben ingripande med intilll¿¿en- de smältcrgan 14 på motsatta kanter och längre ben, riktade åt motsatt håll. Isoleringsorganen 10 utskjuter varannat åt ena hållet och varannat åt andra hållet, och alternerande kommer de att ha en ände som når den ena kanten av traven, medan de mellanliggande organen har en ände som när den andra änden av traven. Smältorganen 10 har andra änden kopplad till en elektriskt ledande avstàndshållare 24, slutande på var sin kant av traven eller vid det kortare benet till resp. L-formad anslutninr. Var och en av de ledande avståndshållarna ¿4 är klimd mellan intill- liggande smältorgan 14, så att samtliga smältorgan l4 är serie- kopplade serpentinvis mellan anslutningarna 16 och 15.

Vart och ett av smältorganen lü har sina båda ändpartier sträckta utanför båda motsatta sidorna till traven för att bil- da värmeavgivande fenor. Därmed erhålles snabb avgivning av värme, som alstras i smältorganen, så att man får en öïnin¿ av strömkapaciteten. Särskilt må nämnas att när ström kontinuerligt flyter genom smältorganen, temperaturïördelningen på smältorganen blir fördelaktigare.

När vidare varandra intilliggande smältorgan exploderar och elektriska ljusbågar bildas, kommer de resulterande trycken att kompensera varandra, ftersom smöltorganen är hopïopplade på serpentinvis. Ett hölje för inneslutning av det i fig. 16 visade arrangemanget behöver därför e; vara särskilt hållïast konstruerat.

I en ytterligare modifikation av uppfinningen, visad i rig. 17 och lö, är ett fast, elektriskt isolerande organ lü av rektangulärt tvärsnitt anordnat i mitten av ett lâdformat, slu- tet hölje 38, i detta fall en smältsäkringscylinder, och ett remsformat smältorgan 14 sträcker sig genom en spalt li, som är utbildad i mitten av isoleringsorganet lO och har en bredd av l mm eller mindre, tills båda ändarna utsticker något utan- för de motsatta sidorna till isoleringsorganet lO. ätt par reky ___... ._.-.-..-_..__._......., _ .

V5M$317f$e4 tangulära, plattrormade anslutningar 16 ooh lä är uttagna under tätning genom motsatta sidoväggar till höljet fd L spaltens l längdriktning för elektrisk koppling vid motsatta ändar till 2 smältorganet 14.

Vidare är ett utrymme lämnat i höljet 23 utfyllt med en viss mängd kornformigt, elektriskt isolerande material 56, så- som kiselsand, med en mångfald små mellanrum utbildade mellan kornen. oàlunda har materialet 36 den funktionen, att det skall bilda dylika and mellanrum.

Vid uppträdandet av en elektrisk ljusbåge på vnšltor¿anet l4 på grund av alltför stor ström :ommer den elektriska l3usb&gen att vara begränsad i spalten lä utbildad i isolerin5sor¿anet 10, varför dess tvärsnittsarea är begränsad. Jamtidifit kyles ljusbà- gen av det isolerande or¿anet 10, varigenom bàgmotstàndet ökar mycket. Följaktligen erhåller man mycket god strömbegränsnings- , förmåga. Ånger, som utbildas genom den elektriska ljuobågen, kom~ mer att fylla spalten i isoleringsorganet, så att man får ett högt tryck vid spalten. Dessa högtrycksàngor utpressas i pilar~ nas riktning enligt fig. 17 genom spalten och sprides sedan in i de små mellanrummen i isoleringsmaterialet 56 och ïyles av detta, tills de Londenseras. Detta medför en minskning i det tryck, som erhålles på innterytan till nöl¿et PE och även i en minskning av temperaturen på denna yta. ; Han kan lägga märke till att det :ornade isoleringama- 1 terial 96, som utfyller höljet 28, ej direkt bidrar till ström- begränsningsförmågan och i stort sett helt har funktionen att lätta både temperaturen och trycket på innerytan till höl¿et 25.

Detta betyder att typ, kornstorlek, fyllhastighet etc. för det granulerade, elektriskt isolerande materialet 56 kan väljas över extremt breda intervall med stor frihet och utan nödvändighet att följa de kritiska krav, som erfordras vid Eonventionella strömhegrjnsande säkringar, där sm1ltor¿anet år uppspünt i kiselsand. Exempelvis kan kornstorleken variera från en extremt fin partimelstorlek, såsom partikelstorleken för mycket finpulvrinerade pulver, till en grov kornstorleL, motsvarande "mesh nr ;". Granulerat, elektriskt isolerande material be- stående av grova korn är effektivt för att sänka temperatur -7809375-'4 F) ~s och tryck på innerytan till hölJet, eftersom de har god ¿enom- trängningsförmåga och utomordentliaa egenskaper både för sprid- ning och kylning av ånger.

Lämpliga exempel på granulerat, elektriskt isolerande material utgör, förutom kiselsand, magnesia, aluminia och bland- ning av dessa. Av det föregående inser man att man genom att an- ordna ett smältorgan i en spalt, bildad i ett elektriskt isole- rande organ och förlägga en mängd av ett granulerat, elektriskt isolerande material runt det elektriskt isolerande organet, sl att man får en mängd små mellanrum kring detta, erhåller den för- delen att ângor som bildas i en elektrisk ljusbåge, bildad vid smältorganets förstörande, kan spridas in i de små mellanrummen i det granulerade isoleringsmaterialet för kylning. Detta bety- der att ett tillhörande hölje får minskade påkänningar både med hänsyn till trycket och temperaturen på sin inneryta, utan att strömbegränsningsförmágan försämras. Följaktligen kan man er- hålla smältsäkringar, som är anordnade i ett hölje, som ej be- höver ha en struktur, möjliggörande höga tryck.

I rig. 19 och ?O visas en annan modifikation av förelig- gande uppfinning. Vid det visade arrangemanget innefattar ett elektriskt isolerande organ lO i form av en rektangulär remsa en längsgående spalt 12 med en bredd, som ej överstiger l mm, och ett utrymme 35, som står i förbindelse med spalten l_ vid vardera änden och sträcker sig i det isolerande organets lu längdriktning. som framgår av rig. 19 och 20 har utrymmet 3, i huvudsar lika tvärdimension och en större bredd eller höjd än spalten lå. I spalten lä är anordnat ett smdltorgen Le, som 4 fig. 19 är visat såsom innefattande ett par motsatta skåror lüb.

Vidare är ett par anslutningar 16 och 13 uppta¿na i det isolerande organet lO, så att de är kopplade till var sin ände av smältorganet 14 och löper i det isolerande organots 10 tvär- riktning, tills deras motsatta ändpartier sticker ut från det isolerande organet 10.

Sålunda bildar det isolerande organet i sig ett hölje för hermetisk inkapsling av spalten 12.

Såsom i det i fig. 1? och lå visade arrangemanget kommer en elektrisk ljusbåge på grund av smültorganets lt förstöring att vara inneslutet i spalten 12, så att man får en be¿ränsnšn¿ ~ sense av dess tvärsnittsarea. áamtidigt rvles l¿usbå5en av det isole- rande organet 10, så att man får mycket god strömbe¿ränsnin¿sför- måga. c Netallàngor, som bildas vid uppkomsten av den elektriska ljusbågen, utfyller spalten 12, så att trycket däri önar. Emeller- tid kommer dessa ångor att under ökat tryck utspridas i de båda utrymmena äß, som framgår av pilarna i fig. 20, och kylen och kondenseras i dessa utrymmen 55. sålunda lätta: trycket i spalten lä.

Det i fig. Cl och 22 visade arrangemanget skiljer si¿ från det i fig. 19 och 20 visade endast däri, att i íig. il och flera utrymmen 38 är anordnade på i huvudsak liïa intervall i en riktning, i huvudsak vinkelrät mot smëltorflanets 14 längs- gående axel och korsar spalten ll. Vidare är anslutningarna lo och lS elektrisk kopplade vid motsatta ändar av smältcr¿anet lt och utsticker från motsatta ändytor till det isolerande organet 10. _ Man kan inse att antalet och läget för utrymmena gp kan väljas godtyckligt. Likaså kan det parti av det isolerande or- ganet lO, där utrymmena 58 är upptagna, delvis vara minszat till mekanisk hållfasthet. Därvid kommer det parti av det ino- lerande organet 10, som är förminshat till mekanisk hâllfast- het, att brytas sönder vid uppkomsten av tryck i utrymmcna je, när trycket uppnår ett förutbestämt värde. Detta medför att ut- rymmena 53 iommer i förbindelse med atmosfären. FölJa&tli¿cn kan trycket i spalten på ett mera positivt sätt minsras.

Det i rig. 25 visade arrangemanget skil¿er si¿ från det i fig. 19 och 30 visade endast däri, att i fig. L; flera upp- sättningar av kombinationer av sammanbundna spalter och ut- rymmen l“ och BU är anordnade på förutbestämda, lika inter- vall i samma riktning som spaltens 1? bredd inom det isoleran- de organet 10, så att de ligger ovanför varandra. Anslutnin¿ar- na 16 och 18 är då elektriskt Fopplade till var sina ändar till samtliga smältorßan 14, vilka är anordnade inom var sin av spalterna lL.

Arrangemanget i fig. 25 kan kraftigt öra strömlapacite- ten, eftersom samtliga smältorgan lfl år sammankopplade paral- lellt till anslutningarna 16 och 13. 780-9375-4 13 Vid en annan modifikation av uppfinningen, visad i rig. 24, är flera ljusbàgsslåckande, elektriskt isolerande organ 10 lagda på varandra, så att spalter 12 erhålles mellan par av intill varandra liggande isolerande organ 10, och i varje spalt 12 är lagt ett plant smältorgan l4, så att man får en trave innefattande de isolerande organen, alternerande i kontakt med smältorganen 14. Varje emöltorgan 14 har sina båda ändpartier utstickande utanför motsatta sidor av traven. Flera uppsätt- ningar bultar 20 och muttrar 22 (varav endast ett par är visat) användes för att binda ihop traven till en enhetlig struktur, som är fast monterad vid en bärplatta 40 av elektriskt isoleran- de material. Till varje bult 20 hör vidare en ytterligare mutter 22, som fasthåller ett par anslutningsblock eller elektroder 16 och 18 mellan bärplattan 40 och en liknande platta 41, som i huvudsak är parallell med plattan 40, så att anslutníngsblocïen 16 och 18 är varandra motsatta och li¿5er på avstånd :rån varand- ra och på lika avstånd från intilliggande sidor till traven 10- 14 .

Vidare är ändarna till smältorganen 14 kopplade till var sitt anslutningsblock 16 och 14, så att inkopplingen av snålt- organens ändar till resp. anslutningcblock ej är genumstruken och heller ej i linje med ett virtuellt plan, innefattande tillhörande spalt 12. I det visade exemplet är vardera smälter- ßanet 14 kopplat mellan anslutningsblockcn 16 och 15 vid par- tier, som ligger högre än vederbörande spalt lr, medan ändpar- tier till smältorganet 15, anordnade mellan anulutningsbloeäun och traven, är nedàtböjda i enlighet med heldragna linjer, be- tecknade l4 i fig. 3-.

För att åstadkomma detta är anslutningeblocken 15 och 13 anordnade på de ytor, som är vända mot traven med par av mot- satta spâr eller konkava partier 44 och 46, som lig¿er på högre nivådän tillhörande spalter lä med förutbestämda avstånd, och varav/finns ett par för varje spalt ll. Varje spår 44 eller 46 är divergent och riktat mot den öppna änden till resp. spalt lF.

De båda ändarna till varje smältorgan 14 år sedan kopplade till tillhörande par av divergenta spår 44 och 46 så nära resp. bot- ten 48 och SO som möjligt, i enlighet med de heldre¿na linjer som är betecknade med referenssíffran 14. ansvara-fal: ,., Alternativt kan de divergenta spåren 44 och då ernßttan med runda utskott eller konvexa partier J; eller på med nina toppar till läget svarande mot botten 43 eller LO till spåren 44 eller 46, såsom framgår av fig. 25. De båda ändarna till vardera smältorganet 14 är kopplade till topparna på respekti- ve motsatta utskott 52 och 54.

I de arrangemang som visas i fig. 34 och 35 kommer en elektrisk ljusbàge på grund av överströmsflöde genom smältor- ganet att erhålla en begränsad tvärsnittsarea, lifisom i de ovan beskrivna arrangemangen, medan det ljusbàgssläckande, iso- lerande organet 10 utsättas för den elektriska ljusbàgen och utvecklar gaser, vilka utför bàgslickningen. Detta medför att en mycket hög bågspänning kan alstras, så att man ytterligare förbättrar strömbegränsningen.

Det är även så att när ström flyter genom smlltorganet 14, detta får ökad längd på grund av termisk utvidgning, såsom framgår av den streckade linjen beteoknad l4'. Detta medför minskning av den termiska pàkänningen på smältorganet L4. Ge- nom dessa arrangemang kan man följaktligen kraftigt öka till- förlitligbeten med hänsyn till uppvïrmningscymeln.

Ehuru uppfinningen beskrivits och íllustrerats i samband med flera föredragna utföringsexempel, inses att en màngfabi ändringar och modifikationer är möjliga utan att för den skull frângà uppfinningstanken. Exempelvis har uppfinningen beskri- vits i samband med ett smältorgan i form av en flat remsa, utom vid specialfall, och med en innesluten spalt för smältor¿anet, men man inser att uppfíningen är lika tillämpbar för trüdforma- de och spårförsedda smältorgan och spalter, som lr delvis öppna mot atmosfären. Vidare kan värmeavgivande fenor anordnas separat från smältorganen.

Claims (11)

1' 78,093? 5- 4 Patentkrav

1. Strömbegränsande säkring, bestående av en massiv, elektriskt iafleunfle kom;rænt(10), i vilken en spalt (12) för upptagning av ett bandformigt smältelement (14) är så utförd, att vid i spalten anordnat smältelement (14) åtminstone vid en sida av detta finns ett hâlrum, k ä n n e t e c k n a d av att hål- rummet i den slits (12), som upptar smältelementet (14) är förbundet med minst ett expansionsrum (36;38), anordnat an- tingen i den massiva, elektriskt isolerande komponenten (10) eller utanför denna, och att smältelementets (14) ändar är förbundna med kylflänsar, vilka består av smältelementets änd- avsnitt.

2. Säkring enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att spal- tent bredd är högst 1 mm.

3. Säkring enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att smältelementet (14) har formen av en ihålig cylinder.

4. Säkring enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att smältelementets (14) båda ändar är kopplade till kylflänsar.

5. Säkring enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att en säkringscylinder (28) är anordnad för upptagning av den elekt- riskt isolerande komponenten (10) och att en mängd av ett elektriskt isolerande granulat utfyller det rum som är bildat mellan den massiva, elektriskt isolerande komponenten (10) och säkringscylindern (28).

6. Säkring enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det små mellanrum bildande granulatet består av kiselsand, magne- sia, aluminia eller en blandning av tvâ eller flera av dessa.

7. Säkring enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den massiva elektriskt isolerande komponenten är anordnad i ett hermetiskt tätt hölje.

8. Säkring enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att det nämnda rummet står i förbindelse med spalten via en ände av denna. vaosavs-4 22

9. Säkring enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att expan- sionsrummet eller åtminstone ett dylikt i den massiva, elekt- riskt isolerande komponenten är sträckt väsentligen vinkelrätt mot smältelementets längdaxel och står strömningsmässigt i för- bindelse med flera med smältelement försedda spalter.

10. Säkring enligt krav 1, 5 eller 9, k ä n n e t e c k n a d av att expansionsrummet kommer i strömningsförbindelse med om- givande atmosfär då i rummet uppstår ett tryck av förutbestämd storlek.

11. Säkring enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att expansionsrummen efter uppträdande av ett tryck i resp. rum resp. efter uppnående av ett förutbestämt tryckvärde kommer delvis i utströmningsförbindelse med omgivande atmosfär.