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DE1954736A1 - Strombegrenzungselement - Google Patents

Strombegrenzungselement

Info

Publication number
DE1954736A1
DE1954736A1 DE19691954736 DE1954736A DE1954736A1 DE 1954736 A1 DE1954736 A1 DE 1954736A1 DE 19691954736 DE19691954736 DE 19691954736 DE 1954736 A DE1954736 A DE 1954736A DE 1954736 A1 DE1954736 A1 DE 1954736A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current limiting
current
graphite
solid material
limiting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19691954736
Other languages
English (en)
Other versions
DE1954736B2 (de
Inventor
Takeo Inowe
Toshio Miyamoto
Takashi Nishiraku
Takashi Shirasawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to DE19691954736 priority Critical patent/DE1954736B2/de
Publication of DE1954736A1 publication Critical patent/DE1954736A1/de
Publication of DE1954736B2 publication Critical patent/DE1954736B2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05Component parts thereof
    • H01H85/165Casings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H87/00Protective devices in which a current flowing through a liquid or solid is interrupted by the evaporation of the liquid or by the melting and evaporation of the solid when the current becomes excessive, the circuit continuity being reestablished on cooling

Landscapes

  • Fuses (AREA)

Description

  • Strombegrenzungselement Die Erfindung betrifft ein Strombegrenzungselement mit einem Teil aus Strombegrenzungsmaterial, welches auf einen durchfließenden Strom vorbestimmter Größe anspricht und verdampft, wodurch eine Strombegrenzung erreicht wird, und welches nach Beendigung der Strombegrenzung in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, und mit einem druckfesten Gehäuse um das Teil aus Strombegrenzungsmaterial, welches beim Verdampfen des Strombegrenzungsmaterials einem Druck ausgesetzt ist. Sie betrifft insbesondere eine Strombegrenzungssicherung vom selbstregenerierenden Typrmit Natrium, Kalium oder einer festen Mischung aus diesen als Strombegrenzungsmaterial.
  • Der selbtregenerierende Typ von Strombegrenzungselementen, der auch "Dauersicherung" genannt wird und der wiederholt die Strombegrenzung bewirken kann, enthält als Strombegrenzungsmaterial ein Metall in Form einer flüssigen oder festen, bei Raumtemperatur leicht verf lüssigbaren Mischung und arbeitet so, daß er auf einem durch das Strombegrenzungsmaterial fließenden Kurzschlußstrom durch Verdampfen des Materials anspricht. Die Verdampfung des Materials erfolgt durch die Joule'sche Wärme, welche durch den KurzschluDstrom im Material entsteht. Dabei wird ein Plasma mit sehr hohem Dampfdruck gebildet. Das verdampfte Material und das Plasma stellen für den Stromfluß einen viel höheren spezifischen Widerstand als die Kurzschlußimpedanz des zugehörigen Kreises dar und begrenzen so den Kurzschlußstrom auf eine vorbestimmte Größe. Nach Beendigung der Strombegrenzung wird das Material rasch gekühlt oder durch Verwirbelung verflüssigt oder verfestigt, wodurch'es in seinen ursprünglichen, elektrisch gut leitenden Zustand selbtregeneriert ist.
  • Üblicherweise wird als Strombegrenzungsmaterial Natrium (pa)) Kalium (K), eine Mischung aus diesen(NaK)usw.
  • verwendet. In Jedem Fall muß der Dampfdruck des entsprechenden Strombegrenzungsmaterials beim Ansprechen auf das Fließen eines Kurzschlußstromes in der Form von Verdampfen zur Durchführung der Strombegrenzung stark zunehmen.
  • Auch auf ein Gehäuse, in dem ein derartiges Strombegrenzungsmaterial untergebracht ist> wird bei der Verdampfung des Materials ein sehr großer Druck ausgeübt. Das Gehäuse muß daher insbesondere eine mechanische Festigkeit aufweisen, die einem solchen Druck widerstehen kann.
  • Ziel der Erfindung ist es, ein Strombegrensungselement zu schafen, das aus einem neuen verbesserten Gehäuse besteht, welches ein Teil aus Strombegrenzungsmaterial umgibt und welches genügend mechanische Festigkeit aufweist, um dem während des Arbeitens entwickelten hohen Druckzu widerstehen, während gleichzeitig die geforderten elektrischen Eigenschaften leicht eingehalten werden. Weiter ist es ein Ziel der Erfindung, ein Strombegrenzungselement mit einer neuen und verbesserten Zusammensetzung des Strombegrenzungsmaterials zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einem Paar zylindrischer, metallischer Rohrteile besteht, wobei das eine Rohrteil mit einem im Außendurchmesser verringerten Ende lose in ein komplementäres Ende des anderen Rohrteiles unter Bildung eines Spaltes eingerührt ist,und daß ein festes Material den Spalt und das Innere der Rohrteile, mit Ausnahme einer Bohrung für die Aufnahme des Strombegrenz«-3ngsmaterials, zur Verbindung der Rohrteile zu einem einheitlichen Aufbau ausfüllt, wobei das feste Material aus der Gruppe der elektrischen Isoliermaterialien und der elektrischen Widerstandsmaterialien ausgewählt ist.
  • Eine zwecknäßige Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Ende des einen Rohrteils in Richtung zum äußeren Ende allmlich im Außendurchmesser zunimmt, während das benachbarte Ende des anderen Rohrteils eine im wesentlichen komplementäre Form zum Ende des einen Rohrteils aufweist.
  • Das Strombegrenzungselement kann vorteilhaft so aufgebaut sein, daß das feste Material ein elektrisches Widerstandsmaterial ist und daß ein Paar metallischer Elektroden mit den äußeren Enden der Rohrteile elektrisch verbunden sind, um durch die beiden Elektroden das elekvtrische Widerstandsmaterial parallel za dem Teil aus Strombegrenzungsmaterial zwischen Ihnen zu schalten.
  • Das feste Material kann zweckmäßig aus Glimmer mit einer Teilchengröße vorwiegend entsprechend einer Siebfeinheit von 140, aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, welches mit einem Borat angereichert ist und Oxyde aus der Gruppe der Barium und Strontiumoxyde enthält, und aus Graphit mit einer Teilchengröße entsprechend einer Siebfeinheit von 60 bis 140 bestehen, wobei das Graphit zu etwa 20 % des Volumens des festen Materials enthalten ist. Dieses Material wird vorzugsweise für kleine Strombegrenzungselemente verwendet.
  • Alternativ kann das feste Material ein wärmegehärtetes harziges Material sein, welches im wesentlichen aus einem aromatischen Anteil mit hoher Beständigkeit gegen Natrium und Kalium besteht und Fasergraphit enthält, dessen Gehalt etwa 40 ffi des Volumens des festen Materials ausmacht. Dieses MaterialwLrd vorzugsweise für große Strombegrenzungselemente verwendet.
  • Im Zusammenhang mit der Zeichnung wird die Erfindung ausführlich erläutert und im einzelnen beschrieben. Es zeigen: o Fig. 1 eine Längsteilansicht eines erfindungsgemäßen Strombegrenzungselementes im Schnitt, Fig. 2 eine Längsansicht eines nach der Erfindung hergestellten Strombegrenzungselements mit Formvorrichtung im Schnitt, Fig. 3 eine Längsteilansicht einer Modifikation der Erz in dung im Schnitt, Fig. 4 eine Längsteilansicht einer weiteren Modifikation der Erfindung im Schnitt.
  • In der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • In Fi . 1 ist ein erfifldungsgemäßes Strombegrenzungselement dargestellt. Es besteht aus einem Paar verstärkender Rohrteile 10 und 12, die im wesentlichen die gleichen Außen- und Innendurchmesser aufweisen und aneinander anstoßend angeordnet sind.Eines der Rohrteile, z.B. das Rohrteil 10, weist ein Ende 14 mit verringertem Außendurchmesser auf und ist mit diesem Ende lose inkin Ende 16 des anderen Rohrteils 12 eingeführt, das im wesentlichen eine zum Ende 14 komplementäre Form hat, so daß ein Spalt 18 zwischen beiden Enden entsteht. Die Rohrteile können aus jedem geeigneten metallischen Material gefertigt sein, das eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, um dem Preßdruck bei einer vorbestimmten Formtemperatur zu widerstehen,welche beim Formen des Elements auftritt, wie es im folgenden beschrieben wird. In bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten werden an ein derartiges Material keine besonderen Anforderungen gestellt, es muß lediglich bei Raumtemperatur eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Geeignetes Material ist zvB. Eisen, rostfreier Stahl usw.
  • In Fig. 1 ist welter zu sehen, daß ein korrosionsbeständiges elektrisches Isoliermaterial 20 mit Ausnahme einer Bohrung 22 sowohl den Spalt 18 als auch einen zylindrischen Innenraum innerhalb der Rohrteile 10 und 12 ausfüllt. Das Isoliermaterial 20 wird im folgenden vollständig beschrieben werden. Die Bohrung 22 wird mit einem Strombegrenzungsmaterial wie oben beschrieben gefüllt.
  • In Fig. 2 ist eine Formvorrichtung gezeigt, welche zweckmäßig zur Herstellung der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Anordnung benutzt werden kann. Die Formvorrichtung enthält einen Formkasten 24 und eine dreiteilige Form 26, welche bündig in den Kasten 24 eingepaßt ist. Die Form 26 ist an ihrem unteren Ende wie in Fig. 2 zu sehen durch einen Stützbock 28 abgeschlossen. In die Form werden die Rohrteile 10 und 12 eines über dem anderen soweit ein gerührt, daß die einander benachbarten Enden der Rohrteile einigen Abstand voneinander halten, wie es in Fig 2 durch fest ausgezogene Linien angedeutet ist. Hierauf wird das elektrische Isoliermaterial 20 in Pulverform in den freibleibenden Raum innerhalb der Form 26 eingefüllt5 wie es mit abwechselnd gestrichelten und durchgehenden Linien schraffiert in Fig. 2 angedeutet ist. Dann wird das obere Ende der Form durch einen Druckblock 30 geschlossen.
  • Die so hergestellte Anordnung wird auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, bei welcher das Isolsrnaterial geformt wird. Hierauf wird die Anordnung in eine geeignete Presse gebracht Während die vorherbestimmte Temperatur erhalten bleibt, wird die Anordnung mit geeignetem Druck solange gepreßt, bis das Rohrteil 10 sich in seiner vorbestimmten, in Fig. 2 durch gestriehelte Linien angedeuteten Lage befindet und das Isoliermaterial ausgeformt ist.
  • Man läßt nun die gepreßte Anordnung zusammen mit der Formvorrichtung unter Druck abkühlen. Dann wird die Formvorrichtung geöffnet und das Formstück aus der Form entfernt. In dem Formstück wird eine zentrale Bohrung 22 hergestellt. Auf diese Weise ist eine druckfeste Buchse entstanden. Es hat sich herausgestellt, daß das verfestigte und mit den benachbarten Endteilen und der inneren Oberfläche der beiden Rohrteile 10 und 12 verbundene Isoliermaterial 20 hohem Druck widerstehen kann. Es stellt weiter sicher, daß die metallischen Rohrteile 10 und 12 elektrisch voneinander Isoliert sind, während sie gleichzeitig zu einem einheitlichen Gebilde zisammengefügt sind.
  • Ein in Fig. 1 nicht gezeigt-s Strombegrenzungsteil, welches in seiner Form komplementär zur Bohrung 22 ist, wird in die Bohrung 26 geschraubt, um ein Strombegrenzungselement zu vervollständigen. Das Strombegrenzungsteil besteht aus Natrium, Kalium oder einer festen Mischung beider.
  • Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Erfindung, bei welcher das Ende 14 des im äußeren Durchmesser verringerten Rohrteils 10 in seinemDurchmesser allmählich zum Ende hin zunimmt, sozusagen in der Form eines umgekehrten Keiles.
  • Das Ende 14 des Rohrteiles 10 ist lose in das benachbarte Ende 16 des anderen Rohrteils 12 eingeführt, welches im wesentlichen komplementär zur Form des Endes 14 ausgebildet ist. Sonst ist die Anordnung identisch mit der in Fig. 1 gezeigten. Sie kann einer axialen Zugbeanspruchung gut widerstehen.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Modifikation der Erfindung, in welcher die metallischen Rohrteile 10 und 12 zusätzlich als Elektroden für ein Sicherungselement dienen. Die Anordnung ist identisch mit der in Fig. 3 gezeigten, mit Ausnahme von zwei Elektrodenklemmen 32 und 34, die mit den freien Enden der Rohrteile 10 und 12 etwa durch Verbolzen oder Verlöten verbunden sind. Falls gewünscht, kann Sede der Elektrodenklemmen 32 und 34 einen Pufferspeicher zur Verminderung des Druckes, welcher durch Verdampfung des Strombegrenzungsmaterials in den Rohrteilen entsteht, sowie ein Ventil aufweisen, durch welches die Rohrteile mit strombegrenzendem Material beschickt werden.
  • Pufferspeicher und Ventil sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
  • Entsprechend der Erfindung kann für das korrosionsbeständige elektrische Isoliermaterial, wie es oben beschrieben wurde, vorzugsweise von einer anorganischen Mischung in Pulverform ausgegangen werden, welche aus natürlichem oder synthetischem Glimmer, einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt und Graphit, oder einer organischen Mischung in Pulverform aus einem durch Wärme härtbaren harzigen Material und Graphit besteht.
  • Wenn gewünscht wird, ein korrosionsbeständiges elektrisches Isoliermaterial des anorganischen Typs.;herzustellen, wird eine Mischung aus pulvrigem Glimmer, Glas mit niedrigem Schmelzpunkt und Graphit in eine geignete Formvorrichtung gefüllt und in einem geeigneten elektrischen Ofen 30 Minuten bei 5000C erhitzt, worauf sie unter einem Druck von 1500 kg/cm2 unter Aufrechterhaltung der genannten Temperatur geformt wird. Das geformte Material wird dann fein gemahlen und kann im Zusammenhang mit der Erfindung benutzt werden.
  • Die Art und Zusammensetzung des Ausgangsmaterial beeinflußt weitgehend die Korrosionsbeständigkeit des Endmaterials und wird im folgenden beschrieben.
  • Es wurde früher Glimmerpulver mit verhältnismäßig großer Teilchengröße, z.B. Siebfeinheiten 60 bis 140, benutzt, um einGlimmerformteil herzustellen. Als Binder, welcher hohe mechanische Festigkeit aufweist, wurde Glas mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet. Auch wurde in vielen Fällen Bleiboratglas verwendet, welches ausgezeichnete mechanische Eigenschaften hat. Wenn efn derart hergestelltes Glimmerformteil als druckfeste Innenwand oder Zylinder benutzt wird, korrodiert es aus verschiedenen Gründen in einem beträchtlichen Ausmaß. Einer der wichtigsten Gründe ist die Anwesenheit von Bleioxyd im verwendeten Glas. Es ist bekannt, daß sich an jedem Bleioxyd enthaltenden Glas Alkalimetalle wie die Elemente Natrium, K lium usw. ansetzen.
  • Dieser Angriff auf das Glas läßt sich gut bei Glasgefäßen für Natriumdampflampen beobachten.
  • Um die Widerstandsfestigkeit eines bestimmten Glases gegen Alkalimetalle zu vergrößern, ist es daher erforderlich, dem Glas als wesentliche Grundkomponente Oxyde von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen beizumischen. Es ist jedoch festzustellen, daß unter den Erdalkalimetallen nur Barium und Strontium verwendbar sind, weil die übrigenErdalkalimetalle wie Kalzium und Magnesium einen hohen Schmelzpunkt haben und leicht entglast werden. In bezug auf die Säureanteile im Glas ist es erforderlich, im wesentlichen Borsäure zu verwenden, während der Gehalt an Kieselsäure so niedrig wie möglich zu halten ist. Außer diesenAnforderungen an die Glaszusammensetzung ist es ß erforderlich, daß das 0 Glas einelsolche Viskosität hat, daß es bei 500°G fließt und daß gleichzeitig eine Entglasung bei der Abkühlung von 0 500 C auf Zimmertemperatur nicht auftritt. Ein bestimmtes Glas, welches die letztgenanhten Forderungen erfüllt, kann selbst auf Feuchtigkeit oder Kohlendioxyd in der Luft so reagieren, daß es im Oberflächenwiderstand pitzlich abnimmt.
  • Es ist festgestellt worden, daß diese Erscheinung bei derartigen Glasformteilen im wesentlichen vernachläßigbar ist,-weil sie mit einer stark verkleinerten Berührungsoberfläche mit der Luft in Berührung kommen. Es hat sich weiter herausgestellt, daß die Erscheinung wesentlich durch die Teilchengröße des Glimmerpulvers beeinflußt wird und um so weniger auftritt, je kleiner diese Teilchengröße ist. Es ist daher zweckmäßig, Glimmerpulver mit einer Teilchengröße entsprechend einer Siebfeinheit von 140 oder weniger zu verwenden.
  • Derartiges Glimmerpulver kann mit 70 bis 30 Vol-% bei 20 bis 50 vol-8 Glas enthalten sein.
  • Es hat sich herausgestellt, daß durch die Auswahl der Glaszusammensetzung, der Teilchengröße des Glimmerpulvers und/oder das Verhältnis von Glas zu Glimmer eine Mischung hergestellt werden kann, welche nur aus Glas und Glimmer besteht und mit deren Hilfe eine druckGeste Hülse herstellbar ist, die zufriedenstellend praktisch benutzt werden kann. Eine derartige Hülse ist jedoch noch nicht zufriedenstellend im Korrosionswiderstand. Der Zusatz von Graphitpulver zu einer solchen Mischung spielt eine nützliche Rolle bei der einfachen und wesentlichen Vergrößerung des Korrosionswiderstandes des Endmaterials. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung von Graphitpulver mit einer Teilchengröße entsprechend einer Siebfeinheit von 60 bis 140 und einem Gehalt von etwa 20 ffi des Gesamtvolumens der Mischung sehr vorteilhaft in der Beziehung ist, daß die Korrosionsverluste um den Faktor 2 abnehmen, ohne daß die Formbarkeit, die mechanische Festigkeit usw.
  • geändert werden. Der Anteil des Graphitpulvers kann mit zufriedenstellendem Ergebnis bis zu 40 Vol.- betragen.
  • Mit zunehmendem Graphitgehalt nimmt der elektrische Widerstand des Endmaterials ab. Da der Zusatz von 70 Vol.-Graphit einen elektrischen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 109 Je cm ergibt, kann ein Material mit einem Gehalt bes zu 30 Vol.- Graphit als elektrisches Isoliermaterial betrachtet werden. Der Zusatz von Graphit in einem Gehalt von 30 bis 40 Vol.- bewirkt eine weitere Abnahme des elektrischen Widerstandes und ergibt das sog.
  • elektrische Widerstandsmaterial. Es hat sich ergeben, daß die mechanische Festigkeit des Endmaterials zu stark abnimmt, und daß das Material praktisch nicht mehr brauchbar ist, wenn der Gehalt an Graphit 40 Vol übersteigt.
  • Der organische Typ des korroslonsbeständigesß elektrischen Isoliermaterials kann aus durch Wärme härtbarem harzigen Material und Graphit hergestellt werden. Eine Mischung aus einem ausgewählten, mit Wärme härtbarem harzigen Material in Pulverform und aus Graphitpulver wird in eine geeignete Formvarrichtung gefüllt und in einem geeigneten elektrischen Ofen 30 Minuten lang bei 5000C erhitzt, 2 worauf sie unter einem Druck von 500 kg/cm2 unter Aufrechterhaltung der Temperatur geformt wird. Das geformte Material wird dann fein gemahlen und kann im Zusammenhang der Erfindung verwendet werden.
  • Wie bei dem anorganischen Typ des korrosionsbeständigen elektrischen Isoliermaterials kann die Korrosionsbeständigkeit des organischen Typs von Material sehr stark durch die Art und Zusammensetzung des Ausgangsmaterials beeinflußt werden. Als erstes.ist es wichtig, daß die durch Wärme härtbaren harzigen Materialien selbst ausgezeichnet gegenüber Natrium und Kalium beständig sind. Wie bekannt, sind die gegenüber Natrium und Kalium sehr beständigen durch Wärme härtbaren harzigen Materialien solche, die im wesentlichen aromatische Bestandteile enthalten. Es hat sich-z.B. gezeigt, daß die Verwendung von Polymethylendiphenyloxy sehr zufriedenstellende Ergebnisse ergab.
  • Mit einem entsprechenden durch Wärme härtbaren harzigen Material wird aus dem gleichen Grunde wie oben bei dem Material des anorganischen Typs beschrieben, Graphit gemischt.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verwendung von Fasergraphit große Verbesserungen in der Formbarkeit und der mechanischen Festigkeit zur Folge hat. Das Verhältnis von Graphit zum jeweiligen durch Wärme härtbaren harzigen Material steht im engen Zusammenhang mit der Formbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit des Endmaterials. Es wurde feste gestellt, daß ein größerer Zusatz von Graphit zu einem durch Wärme härtbaren harzigen Material die Korrosionsbeständigkeit verbessert, die Formbarkeit des Endmaterials jedoch entgegengesetzt beeinflußt. In anderen Worten bestimmt der Gehalt an Graphit die Einheitlichkeit der Dichteverteilung des Formteils. So hat es sich gezeigt, daß die Mischung wie bei dem Material des oben beschriebenen anorganischen Typs einen Graphitgehalt bis etwa 40 Vol.- der Ausgangsmischung aufweisen sollte, obwohl der Gehalt an Graphit nicht sehr hoch sein darf.
  • Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß jedes korrosionsbeständige, elektrische Isoliermaterial, gleichgültig ob vom anorganischen oder organischen Typ, welches auf die oben beschriebene Art hergestellt wurde, weitgehend nicht nur in bezug auf seine Eigenschaften bei statischer Beanspruchung, wie die Biegefestigkeit, sondern auch bei Schlagbeanspruchungen im Vergleich zu dem früher benutzten Porzellanmaterial wesentlich verbessert wurde. Das kommt daher, daß die Verwendung von Graphit als Füllmaterial eine Vergrößerung des Elastizitätskoeffizienten bewirkt. Die korrosionsbeständigen, elektrischen Isoliermaterialien entsprechend der Erfindung können daher kaum infolge eines thermischen Schocks zerstört werden. Zusätzlich kann bei einem Gehäuse, welches aus einem Paar metallischer Rohrteile wie vorher beschrieben zusammengesetzt ist und zur Aufnahme von in ihm entstehenden Dampfdruck infolge der Verdampfung eines Strombegrenzungsmaterials bestimmt ist, jede Zerstörung des Isoliermaterials dadurch ziemlich vermieden werden, daß die Abmessungen der metallischen Rohrteile richtig bestimmt werden.
  • Weiter sind die vorliegenden Isoliermaterialien in bezug auf die Korrosionsbeständigkeit den üblichen Porzellanmaterialien, welche einen großen Anteil von gegenüber Alkalimetallen schlecht beständigen Silikaten enthalten, deshalb überlegen, weil sie Graphit enthalten, welches sowohl gegenüber Natrium als auch gegenüber Kalium völlig beständig ist.
  • Die Materialien des anorganischen Typs werden vorteilhaft im Zusammenhang mit kleinen Elementen benutzt, um die Herstellungskosten zu verringern, während die Benutzung von Materialien des organischen Typs bei großen Elementen vorteilhaft ist, da hierdurch das Problem der dielektrischen Festigkeit leicht gelöst werden kann. Es hängt daher vom jeweiligen Anwendungsfall ab, ob Material des anorganischen oder organischen Typs benutzt wird.
  • Während die Erfindung im Zusammenhang mit korrosionsbeständigem, elektrischem Isoliermaterial zur elektrischen Isolierung eines Paars metallischer Rohrteile voneinander beschrieben wurde, versteht es sich, daß das Isoliermaterial durch ein elektrisches Widerstandsmaterial ersetzt werden kann, welches eine geeignete Widerstandsgröße aufweist.
  • Genauer gesagt, kann ein Material des anorganischen oder des organischen Typs wie oben beschrieben, eine geeignete Widerstandsgröße dadurch aufweisen, daß entweder das entsprechende Glimmerpulver und Glas oder das entsprechende durch Wärme härtbare harzige Material mit Graphit entsprechendt augeWälterMenge und Teilchengröße wie vorher beschrieben gemischt wird. D.h., Graphit kann in einem Gehalt von 30 bis 40 Vol.- benutzt werden. Das derart hergestellte elektrische Widerstandsmaterial wird dann zwischen und innerhalb einem Paar entsprechender metallischer Rohrteile in der oben beschriebenen Weise angeordnet. Hierdurch wird zwischen den metallischen Rohrteilen parallel zu einem Teil aus Strombegrenzungsmaterial zwischen einem Paar Elektroden, wie die Elektroden 32 und 34 in Fig. 4, infolge des elektrischen Widerstandsmaterials ein elektrischer Widerstand eingeschaltet. Diese Maßnahme ist wirksam zur Unterdrückung von Uberspannungen, welche bei der Begrenzung eines Kurzschlußstromes zwischen den Elektroden entstehen.

Claims (5)

Patentansprüche
1. Strombegrenzungselement mit einem Teil aus Strombegrenzungsmaterial, welches auf einen durchfließenden Strom vorbestimmter Größe anspricht und verdampft, wodurch eine Strombegrenzung erreicht wird, und welches nach Beendigung der Strombegrenzung in seinen ursprünglichen Zustand zuickkehrt, und mit einem druckfesten Gehäuse um das Teil aus Strombegrenzungsmaterial, welches beim Verdampfen des Strombegrenzungsmaterials einem Druck ausgesetzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gehäuse aus einem Paar zylindrischer, metallischer Rohrteile (10, 12) besteht, wobei das eine Rohrteil (10) mit einem im Außendurchmesser verringerten Ende (14) lose in ein komplementäres Ende (16) des anderen Rohrteiles (12) unter Bildung eines Spaltes (18) eingeführt ist, und daß ein festes Material (20) den-Spalt (18) und das Innere der Rohrteile (10, 12) zu einem einheitlichen Aufbau ausfüllt, wobei das feste Material (20) aus der Gruppe der elektrischen Isoliermaterialien und der elektrischen Widerstandsmaterialien ausgewählt ist.
2. Strombegrenzungselement nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Ende (14) des einen Rohrteils (10) in Richtung zum äußeren Ende allmählich im Außendurchmesser zunimmt, während das benachbarte Ende (16) des anderen Rohrteils (12) eine im wesentlichen komplementäre Form zum Ende (14) des einen Rohrteils (íO) aufweist.
3. Strombegrenzungselement nach Anspruch 1, dadurch ge -k e n n z e i c h n e t, daß das feste Material (20) ein elektrisches Widerstandsmaterial ist und daß ein Paar metallischer Elektroden (32, 34) mit den äußeren Enden der Rohrteile (10, 12) elektrisch verbunden sind, um durch die beiden Elektroden (32, 34) das elektrische Widerstandsmaterial (20) parallel zu dem Teil aus Strombegrenzungsmaterial zwischen ihnen zu schalten.
4. Strombegrenzungselement nach Anspruch 1, dadurch gek e n n z e i c h ne t, daß das feste Material (20) aus Glimmer mit einer Teilchengröe vorwiegend entsprechend einer Siebfeinheit von 140, aus Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, welches mit einem Borat angereichert ist, und Oxyde aus der Gruppe der Barium und Strontiumoxyde enthält, und aus Graphit mit einer Teilchengröße entsprechend einer Siebfeinheit von 60 bis 140 besteht, wobei das Graphit zu etwa 20 % des Volumens des festen Materials (S0) enthalten ist.
5. Strombegrenzungselement nach Anspruch 1, dadurch g e -Ice n n z e i c h n e t, daß das feste Material (20) ein wärmegehärtetes harziges Material ist, welcms im wesentlichen aus einem aromatischen Anteil mit hoher Beständigkeit gegen Natrium und Kalium besteht und Fasergraphit enthält, dessen Gehalt etwa 40 ffi des Volumens des festen Materials (20) ausmacht.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10351766B4 (de) * 2002-11-06 2011-04-07 Mitsubishi Denki K.K. Metallgekapselte Schaltvorrichtung

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DE10351766B4 (de) * 2002-11-06 2011-04-07 Mitsubishi Denki K.K. Metallgekapselte Schaltvorrichtung

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