DE1286621B

DE1286621B - Fusible link for low voltage high performance fuses

Info

Publication number: DE1286621B
Application number: DE1962S0080139
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Hans; Johann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-06-29
Filing date: 1962-06-29
Publication date: 1969-01-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schmelzleiter für Niederspannungs-Hochleistungssicherungen, in dem durch Ausnehmungen gebildete Engstellen für die Kurzschlußabschaltung und Reaktionsstellen, insbe# sondere mit Lotbrücken, für die Überstromabschaltung vorhanden sind, der durch Änderung seiner Breite bei gleichbleibender Dicke und Länge an verschiedene Stromstärken anpaßbar ist.The invention relates to fusible conductors for low-voltage high-performance fuses, in the bottlenecks formed by recesses for the short-circuit disconnection and Reaction points, especially with solder bridges, are available for overcurrent shutdown are that by changing its width with constant thickness and length to different Amperages is adjustable.

Die Schutzeigenschaften von geschlossenen Schmelzsicherungen werden in erster Linie durch ihre Schmelzzeitkennlinien bestimmt. Die Kennlinie ergibt sich aus der Bemessung des Schmelzleiters, für die folgendes beachtlich ist.The protective properties of closed fuses are primarily determined by their melting time characteristics. The characteristic yields from the dimensioning of the fuse element, for which the following is important.

Der'geforderte Gre'nzstrom, der gerade noch ein Abschmelzen des Schmelzleiters herbeiführen kann, steht gewöhnlich in'einem festen Verhältnis zum Nennstrom und ist meist- 1,3- bis 1,6mal höher als dieser. Bei gegebenem Funktionsprinzip, z. B. bei einer Abschmelzstelle mit durch Weichlotanwendung erniedrigter Ansprechtemperatur sowie bei gegebenen äußeren Abmessungen ist für einen bestimmten Grenzstrom eine bestimmte Schmelzleiterstärke erforderlich. Die Erfahrung lehrt, daß innerhalb einer Sicherungsreihe mit verschiedenen Grenzströmen bei gleichartigem Schmelzleiteraufbau die Schinelzleiterstärke etwa proportional zur 1,5ten Potenz der Änderung des Grenzstromes gemacht werden muß, um den sich gleichzeitig verändernden Wärmeabgabeverhältnissen Rechnung zu tragen. Wenn man auf gleichartigen Aufbau der Schmelzleiter verzichtet, kann stattdessen auch der Widerstand der Schmelzleiter auf andere Weise zu reziprokem Maße unter Beachtung der angegebenen Regel geändert werden.The required limit current, which can just cause the fuse element to melt, is usually in a fixed ratio to the rated current and is usually 1.3 to 1.6 times higher than this. With a given functional principle, e.g. B. in the case of a melting point with a lower response temperature due to the application of soft solder and given external dimensions, a certain fusible conductor thickness is required for a certain limit current. Experience shows that within a fuse series with different limit currents with the same type of fusible conductor structure, the pin conductor strength must be made approximately proportional to the 1.5th power of the change in the limit current, in order to take into account the simultaneously changing heat emission ratios. If you do not use the same type of structure of the fusible link, the resistance of the fusible link can be changed in a reciprocal manner in another way, observing the rule given.

Es ist bekannt, den Zeitbedarf zur Abschaltung von Kurzschlußströmen gegebener Höhe durch gesteigerte Stromdichte an Engstellen zu beeinflussen, die z. B. bei bandförmigen Schmelzleitern durch Ausstanzungen an wenigstens einer Stelle des Strompfades erzeugt sind. Benutzt man, wie allgemein üblich, für Sicherungen verschiedenen Grenzstromes das gleiche Schmelzleiterprofil, so ergibt sich nach der angegebenen Be'm'essungsregel für den Grenzstrom, daß die für eine bestimmte Abschmelzzeit erforderliche Stromdichte nicht bei gleichem Vielfachen des Grenzstromes vorhanden sein kann, sondern dieses Vielfaches ebenfalls etwa mit der 1,5ten Potenz des Grenzstromes einhergeht.It is known the time required to switch off short-circuit currents to influence the given height by increased current density at bottlenecks, the z. B. in ribbon-shaped fusible conductors by punching out at least one point of the current path are generated. As usual, it is used for backups different limit current the same fusible link profile, then results from of the specified dimensioning rule for the limit current, that the for a certain The current density required for the melting time is not the same with the same multiple of the limit current can be present, but this multiple also approximately with the power of 1.5 of the limit current.

Die Anwendung eines Weichlotes an den nicht zur Kurzschlußabschaltung bestimmten Stellen bringt rein zeitlich eine meist erwünschte Abschmelzverzögerung, deren Höhe außer durch die Wärmekapazität des mit Weichlot ausgestatteten Schmelzleiterabschnittes in erster Linie durch die Stromdichte in diesen Ab- schnitten gegeben ist. Die Verzögerung ist dadurch in ähnlicher Weise vom Grenzstrom abhängig wie der Zeitbedarf bei kurzschlußartigen Strömen. Die relativen Abschmelzkennlinien verschiedener Nennstromstärken einer Reihe von Sicherungen sind also im allgemeinen ungleich, und zwar sowohl bei kurzschlußartigen Strömen als auch bei überlastströmen.The use of a soft solder to the non-specific for short shutdown places brings pure time a most desirable Abschmelzverzögerung whose height is not only by the heat capacity of the equipped with solder melting conductor section where intersected by the current density in these waste in the first place. The delay is therefore dependent on the limit current in a similar way as the time required for short-circuit-type currents. The relative melting characteristics of different nominal currents of a number of fuses are therefore generally unequal, both in the case of short-circuit currents and in the case of overload currents.

Für manche Anwendungszwecke, z. B. im Bergbau, wird jedoch eine gleichbleibende relative Abschmelzkennlinie (ähnlich geneigte Auslösestrom-Zeitkennlinie), unabhängig von der Nennstromstärke gefordert. Es ist dann notwendig, bei übergang von einem Nennstrom auf den anderen die Verschiedenheit der für Kurzschluß- und Grenzstromabschaltstellen gültigen Bemessungsregeln zu berücksichtigen. Es sind also von Nennstrom zu Nennstrom verschie,-dene Schmelzleiterprofile erforderlich. -Bei Verwendiing einer entsprechenden Anzahl von gleichbleibend dicken Schmelzleiterbänden, die je- weils gleich breite Engstellen für die Kurzschlußabschaltung besitzen, müßte ihre Anzahl proportional dem Nennstrom gewählt werden, um gleiche Abschmelzzeiten bei gleichem Vielfachen des Nennstromes zu erzielen. Um das Verhältnis Grenzstrom zu Nennstrom konstant zu halten, wäre es jedoch erforderlich, die Breite der einzelnen Bänder gemäß der angegebenen Regel proportional zur Wurzel aus dem Nennstrom zu bemessen. Es ist möglich, ein und dasselbe Stanzwerkzeug hierfür so einzurichten, daß es aus verschieden breiten Bändern eine jeweils gleich breite Engstelle freistanzt, um damit kostspielige besondere Stanzwerkzeuge für jeden einzelnen Nennstrom zu vermeiden.For some purposes, e.g. B. in mining, however, a constant relative melting characteristic (similarly inclined tripping current-time characteristic) is required, regardless of the rated amperage. It is then necessary to take into account the difference in the rating rules applicable to short-circuit and limit current switch-off points when changing from one rated current to the other. There are therefore different fuse profiles required from rated current to rated current. -If a corresponding number of fusible conductor strips of constant thickness is used, each of which has narrow passages of the same width for short-circuit disconnection, the number would have to be selected proportionally to the rated current in order to achieve the same melting times with the same multiple of the rated current. In order to keep the ratio of the limit current to the nominal current constant, it would be necessary, however, to dimension the width of the individual bands in accordance with the rule given proportional to the square root of the nominal current. It is possible to set up one and the same punching tool for this purpose in such a way that it punches an equally wide narrow point from strips of different widths, in order to avoid expensive special punching tools for each individual rated current.

Die Verhältnisse bleiben auch dann im wesentlichen die gleichen, wenn zur Verbesserung der Lichtbogenlöschung in bekannter Weise einige gleichartige Engstellen in Reihenschaltung vorgesehen sind, die sich gleichmäßig an der Kurzschlußabschaltung beteiligen.The conditions remain essentially the same even if to improve the arc extinguishing in a known way some similar bottlenecks are provided in series, which are evenly connected to the short-circuit shutdown participate.

Es ist nach dem genannten Verfahren nicht möglich, zugleich mit einer gleichbleibenden Stromdichte an den Engstelleh für die Kurzschlußabschaltung auch eine gleichbleibende Stromdichte an den Überlastabschaltstellen zu erreichen, wie es für gleichbleibende relative Kennlinien erforderlich ist.It is not possible to use the above procedure at the same time as a constant current density at the bottlenecks for the short-circuit shutdown too to achieve a constant current density at the overload cut-off points, such as it is necessary for constant relative characteristics.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das an-,geführte -Problem mit einfachen Mitteln zu lösen. Es wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß der geforderte Grenzstrom einer Sicherung bei einer bestimmten Dicke des Schmelzleiterbandes im wesentlichen nicht durch dessen Breite, sondern in erster Linie durch dessen Widerstand gegeben ist, wobei das Material nicht verändert werden darf. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem für die größten Nennstromstärken aufgelegten Schmelzleiterband bei Verwendung für - kleinere Stromstärken zusätzliche Ausnehmungen solcher Gestalt und in derartiger Lage angeordnet sind, daß hierdurch weder eine Beeinflussung der Kurzschlußnoch der Überstromabschaltung, sondern eine Herabsetzung des Grenzstromes eintritt, wobei die durch die zusätzlichen Ausnehmungen gebildeten Engstellen größeren Querschnitt als die Engstellen für die Kurzschlußabschaltung aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Querschnittsabstimiüung der Engstellen wird erreicht, daß sich diese nicht an der Kurzschlußabschaltung beteiligen.-Zwar -ließe sich ein ähnlicher Effekt hinsichtlich der Erzielüng des richtigen Gesamtwiderstandes auch durch eine entsprechendeAnzahl in Reihe liegender sich gleichmäßig an der Kurzschlußabschaltung beteiligender Engstellen erreichen. Eine solche Anordnung hätte jedoch den großen Nachteil, daß die zusätzlichen, für die Kurzschlußabschaltung nicht mehr erforderlichen Engstellen unzulässig hohe Schaltspannungen hervorrufen. Auch würden sich die Engstellen während der Belastung durch die entstehende Stromwärme gegenseitig beeinflussen und dadurch ungleichmäßige Abschmelzzeiten hervorgerufen werden, die hier gerade vermieden werden sollen.The invention is based on the object of solving the above-mentioned problem with simple means. It is based on the knowledge that the required limit current of a fuse for a certain thickness of the fusible strip is essentially not given by its width, but primarily by its resistance, whereby the material must not be changed. The object is achieved according to the invention in that in the fusible conductor strip applied for the largest nominal currents, when used for - smaller currents, additional recesses of such a shape and position are arranged that this does not affect the short circuit or the overcurrent shutdown, but rather a reduction in the limit current. wherein the constrictions formed by the additional recesses have a larger cross section than the constrictions for the short-circuit disconnection. The inventive cross-sectional adjustment of the bottlenecks ensures that they do not take part in the short-circuit shutdown. A similar effect with regard to achieving the correct total resistance could also be achieved by a corresponding number of bottlenecks in a row that evenly participated in the short-circuit shutdown. However, such an arrangement would have the great disadvantage that the additional constrictions that are no longer required for the short-circuit disconnection cause inadmissibly high switching voltages. The bottlenecks would also mutually influence each other during the load from the generated electricity heat and this would cause uneven melting times, which should be avoided here.

Auch durch eine an sich bekannte Einstellung des Nennstromes auf die gewünschten Verhältnisse durch Ändern der Dicke eines in der Breite gleichbleibenden, mit Schmelzstreifen verbundenen Lötbandes erbringt nicht die Lösung des erfindungsgemäßen Problems.Also by setting the nominal current to the known per se desired proportions by changing the thickness of a constant width, with Fusible strip connected solder tape does not provide the solution of the invention Problem.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird durch eine besondere Gestaltung des Stanzwerkzeuges erreicht, daß es zur Herstellung von Schmelzleiterbändern für verschiedene Nennströme benutzt werden kann. Hiernach werden von den insgesamt zur Widerstandserhöhung vorgesehenen Stanzstempeln, jeweils nur so viele verwendet, wie im Einzelfall für die Anpassung erforderlich sind.According to a further development of the invention, a special Design of the punching tool achieves that it is used for the production of fusible conductors can be used for different nominal currents. According to this, the total punching dies intended to increase resistance, only used as many in each case as are required in individual cases for the adjustment.

Schließlich gibt ein Stanzwerkzeug mit einsetzbaren Stempeln die Möglichkeit, über die Breite eines Schmelzleiterbandes mehrere, mit anderen parallelgeschaltete Engstellen anzuordnen und dadurch im Gegensatz zu dem angedeuteten Verfahren den notwendigen Gesamtquerschnitt bei beliebiger Dicke und beliebiger Anzahl der Einzelbänder mittels entsprechender Breite zu erreichen. Man kann daher ein für die Löschung des Lichtbogens in geschlossenen, löschmittelgefüllten Sicherungen möglichst günstiges Verhältnis von Dicke zu Breite wählen und das Stanzwerkzeug so einrichten, daß es z. B. ein fortlaufendes, profiliertes Band liefert, dessen Breite gleich der erforderlichen Schmelzleiterlänge ist. Aus diesem wird die erforderliche Schmelzleiterbreite durch Abschneiden passender Längen gewonnen.Finally, a punching tool with insertable punches enables Over the width of a fusible link several, connected in parallel with others To arrange bottlenecks and thereby in contrast to the indicated method the necessary overall cross-section with any thickness and any number of individual strips to achieve by means of the appropriate width. One can therefore choose one for deletion of the arc in closed, extinguishing agent-filled fuses as inexpensive as possible Select the ratio of thickness to width and set up the punch tool so that it z. B. supplies a continuous, profiled band, the width of which is equal to the required Fusible link length is. This is used to determine the required fusible link width Cut off suitable lengths.

An Hand der Zeichnung werden Beispiele für Schmelzleiter nach der Erfindung beschrieben.The drawing shows examples of fusible conductors after Invention described.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen Schmelzleiterbänder, die für verschiedene Nennstromstärken in Parallelschaltung mit gleichen Bändern eingesetzt werden, so daß sich ein der Nennstromstärke proportionaler Gesamtquerschnitt ergibt. Das Schmelzleiterband weist lediglich die Weichlotbrücke 1 und Ausnehmungen 2 zur Erzielung von Querschnittsengstellen 3 für die Kurzschlußabschaltung auf. Der Schmelzleiter ist beispielsweise in Parallelschaltung mit drei weiteren für einen bestimmten maximalen Nennstrom ausgelegt. Soll nun ein Schmelzleiter für 50 1/o dieses maximalen Nennstromes geschaffen werden, so werden zwei Schmelzleiter nach F i g. 2 parallelgeschaltet, wobei zusätzlich Ausnehmungen 4 zur Anpassung des Querschnittes eingeformt sind. Für 25 % des maximalen Nennstromes wird in die Patrone nur ein Schmelzleiter nach F i g. 2 eingesetzt, der mit entsprechend mehr zusätzlichen Ausnehmungen 4 versehen ist.The F i g. 1 to 3 show fusible conductors that are used for different nominal currents in parallel with the same tapes, so that the overall cross-section is proportional to the nominal current. The fusible strip has only the soft solder bridge 1 and recesses 2 to achieve cross-sectional constrictions 3 for the short-circuit disconnection. The fusible link is designed, for example, in parallel with three others for a certain maximum rated current. If a fuse element is to be created for 50 1 / o of this maximum rated current, two fuse elements according to FIG . 2 connected in parallel, with additional recesses 4 being formed to adapt the cross section. For 25 % of the maximum rated current, only one fusible link as shown in FIG. 2 is used, which is provided with correspondingly more additional recesses 4.

Die F i g. 4 zeigt einen Schmelzleiter im Querschnitt mit der Weichlotbrücke 1. The F i g. 4 shows a fusible conductor in cross section with the soft solder bridge 1.

Durch Ausnehmungen 2 gleicher Abmessungen werden Engstellen 3 erzeugt, deren Gesamtquerschnitt zwar verkleinert, aber ebenfalls der Nennstromstärke proportional ist. Durch diese Maßnahmen entstehen an den für Kurzschlußabschaltung bestimmten Engstellen 3 bei bestimmten relativen Kurzschlußströmen gleiche Stromdichten, ebenso andere aber bei bestimmten relativen überströmen unter sich gleiche Stromdichten in den für überlastabschaltung bestimmten Abschnitten an der Weichlotbrücke 1, also gleiche Kennlinien. Die Anpassung an den Grenzstrom geschieht durch die zusätzlichen mit der Neunstromhöhe variablen Ausnehmungen 4, mit deren Hilfe der Widerstand des Schmelzleiters an den, im allgemeinen nicht zum primären Abschmelzen bestimmten Stellen beeinflußt wird, indem dort Ab- schnitte verringerten Querschnittes mit verschiedener Länge erzeugt werden. Bei den höchsten Nennstromstärken der Reihe können die Ausnehmungen 4 ganz entfallen, bei den niedrigsten muß am meisten weggestanzt werden, um den Grenzstrom genügend herabzudrücken.Through recesses 2 of the same dimensions, bottlenecks 3 are created, the overall cross-section of which, although reduced, is also proportional to the nominal current strength. As a result of these measures, the same current densities arise at the bottlenecks 3 intended for short-circuit disconnection with certain relative short-circuit currents, but also others, but with certain relative overcurrents, the same current densities in the sections on the soft solder bridge 1 intended for overload disconnection, i.e. the same characteristics. The adaptation to the limiting current is achieved by the additional variable to the nine current level recesses 4, by which the resistance of the fusible conductor to the, is influenced in general not intended for primary melting points by there exhaust sections of reduced cross-section are produced with different lengths. In the case of the highest nominal currents in the series, the recesses 4 can be omitted entirely, in the case of the lowest, most must be punched away in order to sufficiently reduce the limit current.

Claims

Claims: 1. Fusible conductor for low-voltage high-performance fuses, in which there are bottlenecks formed by recesses for the short-circuit disconnection and reaction points, in particular with solder bridges, for the overcurrent disconnection, which can be adapted to different currents by changing its width while maintaining the same thickness and length, characterized that in the fusible conductor strip designed for the largest nominal currents when used for smaller currents, additional recesses (4) are arranged in such a shape and in such a position that this neither influences the short circuit nor the overcurrent shutdown, but rather a reduction in the limit current, with the additional Recesses (4) formed bottlenecks have a larger cross-section than the bottlenecks (3) for the short-circuit shutdown.

2. Fusible conductor according to claim 1, characterized in that the additional recesses (4) are formed in the area between the connections and the bottlenecks (3, 1) which are effective in the event of a short circuit and overcurrent shutdown. 3. Device for the production of fusible conductors according to claim 1 and 2, characterized in that the punching tool is provided with exchangeable punches for punching the additional recesses (4).