Elektrische Überstromsicherung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Überstromsicherung mit einem gekrümmten Schmelzleiter und Löschblechen aus elektrisch leitendem Material.

[0002] Eine ausreichend hohe Lichtbogenspannung kann der Schmelzleiter nach dem Durchschmelzen im allgemeinen nur mit einer entsprechend grossen Länge erzeugen. Dies bedeutet aber einen entsprechend grossen Spannungs- und Leistungsabfall im Nennbetrieb. Um diesen Spannungsabfall zu vermindern, hat man Schmelzleiter mit mehreren Engstellen verwendet. Mit dieser Gestaltung wird jedoch ein weiteres Problem aufgeworfen, nämlich das gleichzeitige Durchschmelzen aller Engstellen (US-A-1 946 553).

[0003] Aber auch mit dieser bekannten Gestaltung beträgt der Spannungsabfall noch jeweils einige Zehntel Volt. In Anlagen mit einer grösseren Anzahl solcher Sicherungen, beispielsweise in Stromrichteranlagen mit Thyristoren, denen jeweils eine Sicherung zugeordnet ist, entsteht somit eine erhebliche Verlustleistung, die als Wärme abgeführt werden muss.

[0004] Es ergibt sich deshalb die Aufgabe, die Sicherung so zu gestalten, dass ihr Spannungsabfall im Nennbetrieb gering und dass sie zugleich in der Lage ist, zur Stromunterbrechung eine grosse Gegenspannung aufzubauen, die als Löschspannung wirkt.

[0005] In einer bekannten Ausführungsform einer Schmelzsicherung sind deshalb Löschbleche aus elektrisch leitendem Material vorgesehen, die mit ihren Flachseiten quer zur Längsrichtung des Schmelzleiters ausgedehnt und in dessen Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Die Löschbleche sind mit Öffnungen versehen, durch die der Schmelzleiter hindurchgeführt ist. Diese Baueinheit ist in einer Kammer angeordnet, die evakuiert sein oder auch ein Löschgas enthalten kann. Mit dem Durchschmelzen des Schmelzleiters entstehen Teillichtbögen zwischen den Löschblechen. Als Löschspannung ist die Summenspannung der einzelnen Teillichtbögen wirksam. Für höhere Schaltspannungen, insbesondere über 1000 Volt, mit einer entsprechend grossen Zahl von Löschblechen ergibt sich deshalb eine verhältnismässig grosse Baulänge der Schmelzsicherung (DE-A-2 349 270).

[0006] Eine weitere bekannte Ausführungsform enthält einen Schmelzleiter in Zickzack-Form, bei dem in den einzelnen Knicken jeweils ein Löschblech angeordnet ist. Nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters werden sich somit die Teillichtbögen zwischen den Löschblechen bilden, deren Abstand kleiner ist als der jeweilige Teilabschnitt des Schmelzleiters. Bei dieser bekannten Ausführungsform wird somit die Summe der Teillichtbögen kleiner sein als der Schmelzleiter. Der Lichtbogen wird somit verkürzt. Ausserdem sind die Löschbleche parallel zueinander angeordnet und man erhält somit eine verhältnismässig grosse Baulänge (US-A-854 724).

[0007] Die erwähnte Aufgabe wird nun erfindungsgemäss gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2.

[0008] Durch die radial zu einem kreisförmigen Schmelzleiter angeordneten Löschbleche erhält man eine Flachbauweise der Sicherung, deren Höhe nicht wesentlich grösser als die Höhe der Löschbleche ist. Der gegenseitige Abstand der Löschbleche wird in der Richtung radial nach aussen grösser. Die nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters erzeugten Teillichtbögen werden somit aufgrund der elektrodynamischen Kräfte nach aussen getrieben. Die Länge der einzelnen Teillichtbögen und die Gesamtlänge des Lichtbogens werden verlängert und die Schaltspannung entsprechend erhöht. Durch diese elektrodynamischen Kräfte wird zugleich der Schmelzleiter im erwärmten Zustand an die Bleche gepresst und dadurch eine erhöhte Kühlung gewährleistet.

[0009] Eine Ausführungsform der Überstromsicherung für höhere Spannung mit einer grossen Anzahl von Löschblechen erhält man dadurch, dass der Schmelzleiter eine Schraubenlinie bildet, zu der mehrere Löschbleche senkrecht angeordnet sind.

[0010] In einer Ausführungsform der Schmelzsicherung können die Löschbleche unmittelbar am Schmelzleiter anliegen. Der Schmelzleiter wird durch die Bleche gekühlt und kann einen Strom führen, der wesentlich höher ist als die Stromstärke, die sich aus dem Querschnitt des ungekühlten Schmelzleiters ergibt. Der Schmelzleiter kann zweckmässig auf dem Mantel eines hohlzylindrischen Kerns angeordnet werden. Die vom _Schmelzleiter abgewandten-Enden- der _Löschble- che können vorzugsweise in Nuten der Innenwand eines hohlzylindrischen Gehäuses aus Isolierstoff angeordnet werden. In diesem Falle können die Masstoleranzen der Löschbleche entsprechend grösser sein.

[0011] Unter Umständen kann es zweckmässig sein die Löschbleche so zu gestalten und um den Schmelzleiter anzuordnen, dass ihre Enden in einem vorbestimmten Abstand dem Schmelzleiter gegenüberstehen. Die kühlende Wirkung der Löschbleche setzt dann erst bei einer vorbestimmten Stromstärke ein.

[0012] In einer besonderen Ausführungsform der Überstromsicherung können die dem Schmelzleiter zugewandten Enden der Löschbleche mit einem Überzug mit geringer elektrischer Leitfähigkeit versehen werden, der gegebenenfalls eine gute Wärmeleitfähigkeit haben kann. Anstelle der Löschbleche kann auch der Schmelzleiter mit einem derartigen Überzug versehen werden.

[0013] Teile des hohlzylindrischen Gehäuses, vorzugsweise das Aussenrohr, können aus gasdurchlässigem Material, insbesondere Siebkeramik, bestehen, damit ein auftretender Überdruck abgebaut werden kann.

[0014] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schmelzsicherung nach der Erfindung im Querschnitt schematisch veranschaulicht ist. Die

Fig. 2 und 3 zeigen jeweils einen Teil einer besonderen Ausführungsform der Schmelzsicherung, während in den

Fig. 4 und 5 jeweils ein Teil einer besonderen Ausführungsform der Löschbleche und in

Fig. 6 eine besondere Ausführung des Schmelzleiters dargestellt ist.

[0015] In der Ausführungsform nach Figur 1 ist ein Schmelzleiter 2 als Ringteil oder als Teil eines Hohlzylinders ausgeführt, und an seinen beiden Enden jeweils mit einem Leiteranschluss versehen, die in der Figur mit 3 und 4 bezeichnet sind. Radial zum Schmelzleiter 2 sind Löschbleche 6 vorgesehen, von denen in der Figur lediglich einige dargestellt und die Lage der übrigen lediglich gestrichelt angedeutet ist. Der Schmelzleiter ist auf dem Aussenmantel eines Kerns 8 aus Isolierstoff angeordnet, der vorzugsweise hohlzylindrisch gestaltet sein kann. Diese Baueinheit ist in einem Gehäuse 10 angeordnet, das vorzugsweise aus Isolierstoff, insbesondere Keramik, bestehen kann.

[0016] Nach Figur 2 liegt ein Ende der Löschbleche 6 an einem als Ringzylinder gestalteten Schmelzleiter 2 an. Die äusseren Enden der Löschbleche ragen in Nuten 12 des Gehäuses 10 hinein. In gleicher Weise können auch die unteren und oberen Stirnkanten der Löschbleche 6 jeweils in einer Nut einer Grundplatte 14 bzw. einer Deckplatte 16 angeordnet sein.

[0017] Das Gehäuse 10 und gegebenenfalls auch wenigstens der äussere Teil der Grundplatte 14 und der Deckplatte 16 können zweckmässig aus einem gasdurchlässigen Material, insbesondere einer sogenannten Siebkeramik, bestehen. Ein Wiederzünden des Lichtbogens am Aussenmantel der Schmelzsicherung kann dadurch verhindert werden, dass die Löcher der Bohrungen nicht wesentlich grösser als 1 mm, insbesondere kleiner als 1 mm, gewählt werden.

[0018] In der Ausführungsform nach Figur 3, die einen Teil des Querschnitts nach Figur 1 darstellt, ist der Schmelzleiter 2 zwischen dem Kern 8 und dem Gehäuse 10 derart angeordnet, dass sich die Löschbleche 6 sowohl radial nach aussen als auch radial nach innen erstrecken.

[0019] Ist der Schmelzleiter 2 mit den Löschblechen 6 formschlüssig verbunden, so heizen sich alle Teile der Sicherung bei Überstrom langsam auf und nach einer vorbestimmten Zeit schmilzt der Schmelzleiter 2 zwischen den Löschblechen 6. Die zwischen den einzelnen Löschblechen erzeugten Teillichtbögen werden aufgrund der elektrodynamischen Kräfte radial nach aussen getrieben; die Bogenlänge steigt mit dem zunehmenden Abstand der Löschbleche 6 und die Schaltspannung wird entsprechend erhöht. Durch die gleichen elektrodynamischen Kräfte wird der Schmelzleiter 2 im erwärmten Zustand an die Löschbleche 6 gepresst und eine entsprechend erhöhte Kühlung gewährleistet.

[0020] In der Ausführungsform nach Figur 3 mit sowohl radial nach aussen als auch radial nach innen gerichteten Löschblechen 6 wird die Wärmeabführung aus den Zwischenräumen der Löschbleche 6 erleichtert. Um parallele Entladungskanäle zu vermeiden, können auch in dieser Ausführungsform die Löschbleche sowohl in Nuten des Gehäuses 10 als auch in Nuten am Aussenmantel des Kerns 8 gehalten werden. Man erhält dann eine erhöhte Spannungsfestigkeit aufgrund der meanderförmigen Verlängerung der Kriechstromwege.

[0021] In der Ausführungsform nach Figur 4 sind die Löschbleche 6 derart gestaltet und um den Schmelzleiter 2 angeordnet, dass zwischen ihnen und dem Schmelzleiter 2 ein Spalt 18 entsteht. Die Grösse des Spalts wird so gewählt, dass der nach dem Durchschmelzen an einer Stelle des Schmelzleiters 2 entstehende Lichtbogen den Schmelzleiter 2 weiterschmelzen lässt und seine Grösse wird im allgemeinen 1 mm nicht wesentlich unterschritten.

[0022] Unter Umständen können die dem Schmelzleiter 2 zugewandten Enden der Löschbleche 6 jeweils mit einem Überzug 20 versehen sein, der aus einem Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit besteht wie es in Figur 5 angedeutet ist. Durch diesen Überzug 20 wird beim Durchschmelzen und beim Weiterschmelzen des Schmelzleiters 2 ein Verschmelzen mit einem oder mehreren Löschblechen 6 verhindert. Der Überzug 20 kann beispielsweise aus einem temperaturfesten Kunststoff oder einem glasartigen sowie emailleartigen Material bestehen.

[0023] In der Ausführungsform nach Figur 6 ist der Schmelzleiter 2 wenigstens teilweise mit einem Überzug 22 versehen, der in gleicher Weise das erwähnte Verschmelzen verhindert. Bei Verwendung eines flachen, bandartigen Schmelzleiters 2 kann dieser auf seiner den Löschblechen 6 zugewandten Flachseite mit einem derartigen Überzug versehen sein. Unter Umständen kann es ausreichen, wenn zwischen dem Schmelzleiter 2 und den Löschblechen eine mit Öffnungen versehene Zwischenlage angeordnet wird, dessen Öffnungen ein Hindurchtreten des Lichtbogens nach dem Schmelzen des Schmelzleiters 2 ermöglichen.

Ansprüche

1. Elektrische Überstromsicherung mit einem gekrümmten Schmelzleiter (2) und Löschblechen (6) aus elektrisch leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (2) einen einzigen Teilkreis bildet, zu dem mehrere Löschbleche (6) radial angeordnet sind.

2. Überstromsicherung mit einem gekrümmten Schmelzleiter (2) und Löschblechen (6) aus elektrisch leitendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (2) eine Schraubenlinie bildet, zu der mehrere Löschbleche (6) senkrecht angeordnet sind.

3. Überstromsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (2) auf dem Mantel eines hohlzylindrischen Kerns (8) angeordnet ist.

4. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Löschbleche (6) mit dem Schmelzleiter (2) einen Spalt (18) bilden.

5. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schmelzleiter (2) zugewandten Enden der Löschbleche (6) mit einem Überzug (20) mit geringer elektrischer Leitfähigkeit versehen sind.

6. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter (2) wenigstens teilweise mit einem Überzug (22) mit geringer elektrischer Leitfähigkeit versehen ist.

7. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schmelzleiter (2) und den Löschblechen (6) eine Zwischenlage mit geringer elektrischer Leitfähigkeit vorgesehen ist, die mit Durchtrittsöffnungen für den Lichtbogen versehen ist.

8. Überstromsicherung nach einem derAnsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschbleche (6) in Nuten (12) der Innenwand eines hohlzylindrischen Gehäuses (10) aus Isolierstoff hineinragen.

9. Überstromsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Gehäuses aus gasdurchlässigem Material besteht.

10. Überstromsicherung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als gasdurchlässiges Material Siebkeramik vorgesehen ist.

Claims

1. An electrical overcurrent fuse having a curved fusible conductor (2) and quenching plates (6) of an electrically conductive material, characterised in that the fusible conductor (2) forms a single part circle, to which a plurality of quenching plates (6) are radially arranged.

2. An overcurrent fuse having a curved fusible conductor (2) and quenching plates (6) of an electrically conductive material, characterised in that the fusible conductor (2) forms a helix, to which a plurality of quenching plates (6) are arranged at right angles.

3. An overcurrent fuse as claimed in Claim 1 or Claim 2, characterised in that the fusible conductor (2) is arranged on the casing of a hollow cylindrical core (8).

4. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 3, characterised in that a gap (18) is formed between the ends of the quenching plates (6) and the fusible conductor (2).

5. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 4, characterised in that the ends of the quenching plates (6) which face towards the fusible conductor (2) are provided with a coating (20) of negligible electrical conductivity.

6. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 4, characterised in that the fusible conductor (2) is at least partially provided with a coating (22) of negligible electrical conductivity.

7. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 4, characterised in that between the fusible conductor (2) and the quenching plates (6) an intermediate layer of negligible electrical conductivity is arranged, which is provided with openings for the arc.

8. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 7, characterised in that the quenching plates (6) project into grooves (12) on the inside wall of a hollow cylindrical housing (10) of insulating material.

9. An overcurrent fuse as claimed in one of Claims 1 to 8, characterised in that at least a part of the housing consists of a gas-permeable material.

10. An overcurrent fuse as claimed in Claim 9, characterised in that porous ceramic is provided as gas-permeable material.

Revendications

1. Coupe-circuit électrique à fusible de surintensité comprenant un conducteur fusible (2) courbe et des ailettes d'extinction (6) en matériau plat conducteur électrique, caractérisé en ce que le conducteur fusible (2) forme un seul cercle partiel, par rapport auquel plusieurs ailettes d'extinction (6) sont disposées radialement.

2. Coupe-circuit électrique à fusible de surintensité comprenant un conducteur fusible (2) courbe et des ailettes d'extinction (6) en matériau plat conducteur électrique, caractérisé en ce que le conducteur fusible (2) forme une hélice, par rapport à laquelle plusieurs ailettes d'extinction (6) sont disposées perpendiculairement.

3. Coupe-circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conducteur fusible (2) est disposé sur la surface latérale d'un noyau cylindrique creux (8).

4. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les extrémités des ailettes d'extinction (6) forment une fente (18) avec le conducteur fusible (2).

5. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les extrémités des ailettes (6) dirigées vers le conducteur fusible (2) sont pourvues d'un revêtement (20) de faible conductivité électrique.

6. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conducteur fusible (2) est pourvu, au moins en partie, d'un revêtement (22) de faible conductivité électrique.

7. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une couche intermédiaire de faible conductivité électrique et pourvue d'ouvertures de passage pour l'arc est disposée entre le conducteur fusible (2) et les ailettes d'extinction (6).

8. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ailettes d'extinction (6) pénètrent dans des rainures (12) de la paroi interne d'un corps cylindrique creux (10) en matériau isolant.

9. Coupe-circuit selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une partie au moins du corps est en matériau perméable au gaz.

10. Coupe-circuit selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau perméable au gaz est de la céramique à tamis.

Zeichnung