DE102006034404B4 - Overcurrent protection device for use with overvoltage arresters, with an additional mechanical release designed as a firing pin - Google Patents

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Abstract

Überstromschutzeinrichtung für den Einsatz mit Überspannungsschutz- geräten, mit einem zusätzlichen als Schlagbolzen ausgeführten mechanischen Auslöser, wobei eine erste Funktionseinheit (A2; 1), den mechanischen Auslöser enthaltend, einen ersten Schmelzleiter (11) aufweist, eine zweite Funktionseinheit (A1; 2) als Überlastschutz ausgeführt einen zweiten Schmelzleiter (30) aufweist, jede Funktionseinheit (A2; 1, A1; 2) in einem Gehäuse (7; 31) angeordnet ist, weiterhin am jeweiligen Gehäuse (7; 31) seitliche, gegenüberliegende Abschlußkappen (3) befindlich sind und die Schmelzleiter (11; 30) sich jeweils im Gehäuseinneren befinden und an den Abschlußkappen (3) elektrisch angeschlossen sind sowie die erste und die zweite Funktionseinheit elektrisch parallel geschaltet sind und die Funktionseinheiten (A2; 1, A1; 2) einen gemeinsamen mechanischen Verbund bilden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Parallelschaltung mit dem Überspannungsschutzgerät in Reihe geschaltet ist und jedes Gehäuse (7; 31) von einem separaten oder beide Gehäuse (7; 31) von einem gemeinsamen elastischen Mantel (4) umgeben sind.Overcurrent protection device for use with overvoltage protection devices, with an additional mechanical release designed as a firing pin, a first functional unit (A2; 1) containing the mechanical release having a first fuse element (11), a second functional unit (A1; 2) as Overload protection implemented has a second fuse element (30), each functional unit (A2; 1, A1; 2) is arranged in a housing (7; 31), furthermore lateral end caps (3) are located on the respective housing (7; 31) and the fusible conductors (11; 30) are each inside the housing and are electrically connected to the end caps (3), the first and the second functional unit are electrically connected in parallel and the functional units (A2; 1, A1; 2) have a common mechanical connection form, characterized in that this parallel connection is connected in series with the surge protective device and each housing (7; 31) are surrounded by a separate or both housings (7; 31) by a common elastic jacket (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Überstromschutzeinrichtung für den Einsatz mit Überspannungsschutzgeräten, mit einem zusätzlichen als Schlagbolzen ausgeführten mechanischen Auslöser gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an overcurrent protection device for use with surge protection devices, with an additional designed as a firing pin mechanical release according to the preamble of claim 1.

Überspannungsschutzgeräte werden in elektrischen und informationstechnischen Netzen zum Schutz der Anlagen, Verbrauchern und Endgeräten eingesetzt.Overvoltage protection devices are used in electrical and information technology networks to protect equipment, consumers and end devices.

Derartige Überspannungsschutzgeräte begrenzen insbesondere bei transienten Überspannungsereignissen, z. B. Blitzereignissen, die Spannung auf unkritische Werte.Such overvoltage protection devices limit in particular in transient overvoltage events, eg. B. lightning events, the voltage to uncritical values.

Die Begrenzung erfolgt bei Überspannungsereignissen durch die Ableitung von Impulsströmen im Querpfad und damit im allgemeinen parallel zu den Verbraucheranschlüssen.The limitation occurs in case of overvoltage events by the derivation of pulse currents in the transverse path and thus generally parallel to the load terminals.

Als Überspannungsschutzelemente werden unter anderem Funkenstrecken, Varistoren, Suppressordioden, Gasableiter, Kapazitäten und nichtlineare Widerstände sowie deren Kombinationen eingesetzt.As overvoltage protection elements inter alia spark gaps, varistors, suppressor diodes, gas arresters, capacitors and non-linear resistors and their combinations are used.

Die vorstehend erwähnten Elemente besitzen im Allgemeinen ein nichtlineares Ansprechverhalten bzw. eine nichtlineare Kennlinie.The above-mentioned elements generally have a nonlinear response or a non-linear characteristic.

Bei häufigem Ansprechen dieser Elemente bzw. bei Überlast in Folge von zu hohen bzw. zu lange andauernden Überspannungen oder Strömen kann es zur allmählichen Alterung oder zur Zerstörung der Überspannungsschutzgeräte kommen.With frequent response of these elements or overload due to excessively high or too long overvoltages or currents may lead to gradual aging or destruction of the surge protective devices.

Bei der üblicherweise gestaffelten Anordnung von Überspannungsableitern mit unterschiedlicher Leistungsfähigkeit und/oder unterschiedlichem Überspannungsschutzpegel kann infolge der Alterung oder auch infolge von Änderungen der Anlage die Überlastgefahr selbst bei ursprünglich richtiger Dimensionierung und Koordination der Überspannungsableiter steigen.In the usually staggered arrangement of surge arresters with different performance and / or different levels of surge protection, the risk of overload can increase even with originally correct dimensioning and coordination of the surge arrester due to aging or due to changes in the system.

Eine Überlastung derartiger koordinierter Geräte, häufig mit unterschiedlichen Wirkprinzipien, kann zu ungewollten und teilweise die gesamte Anlage gefährdenden Schäden führen.An overload of such coordinated devices, often with different principles of action, can lead to unwanted and sometimes the entire plant hazardous damage.

Die Ursachen für eine Überlastung sind hierbei vielfältig und spezifisch für das jeweilige Schutzgerät.The causes of overload are manifold and specific to the respective protection device.

Bei einem beispielhaft erwähnten Varistor können bei allmählicher Alterung durch sehr kleine Leckströme über einen längeren Zeitraum Zerstörungen auftreten. Als Schutz gegen derartige Belastungen werden daher in vielen Fällen thermische Abtrennvorrichtungen eingesetzt.In a varistor mentioned by way of example, destruction may occur during gradual aging due to very small leakage currents over a longer period of time. As a protection against such loads therefore thermal separation devices are used in many cases.

Mittels thermischer Abtrennvorrichtungen kann innerhalb ihres Schaltvermögens bei kleinen Leckströmen im Bereich von mA bis einigen A und im Niederspannungsbereich des Varistors üblicherweise ein ausreichender Schutz realisiert werden.By means of thermal cut-off devices, sufficient protection can usually be achieved within their switching capacity at small leakage currents in the range of mA to several A and in the low-voltage range of the varistor.

Wird der Varistor mit Impulsströmen oberhalb seines Leistungsvermögens oder mit extrem hohen Strom- und Spannungssteilheiten belastet, kann der Varistor durch- oder überschlagen werden.If the varistor is loaded with pulse currents above its capacity or with extremely high current and voltage gradients, the varistor can be blown over or over.

Bei der Belastung mit lang andauernden transienten bzw. netzfrequenten Überspannungen kann es hingegen zum thermischen Durchlegierung oder zum Durchschlagen des Varistors nach einem Zeitverlauf von einigen zehn ms kommen.When exposed to long-lasting transient or power-frequency overvoltages, however, thermal breakdown or breakdown of the varistor may occur after a time course of a few tens of ms.

Letztgenannte Fehler können durch bekannte thermische Abtrennvorrichtungen nicht beherrscht werden, da deren Ansprechzeit im Regelfall mehrere Sekunden beträgt.The latter errors can not be controlled by known thermal separation devices, since their response time is usually several seconds.

Aus vorstehend genanntem Grund ist es daher üblich, Varistoren in Reihenschaltung mit einer konventionellen elektrischen Schmelzsicherung oder Schaltgeräten zu betreiben.For the above reason, it is therefore common practice to operate varistors in series with a conventional electrical fuse or switching devices.

Die Hersteller von Varistorscheiben geben für einen ausreichenden Schutz häufig den maximalen Nennstromwert derartiger Vorsicherungen an. Übliche Schmelzsicherungen sprechen bei Impulsstrombelastung im Allgemeinen bereits deutlich unterhalb ihres theoretischen adiabatischen Schmelzintegralwerts an.The manufacturers of varistor discs often give the maximum rated current value of such back-up fuses for sufficient protection. Conventional fuses generally respond well below their theoretical adiabatic melting integral value at momentum load.

Bei kurzen, aber hohen Impulsströmen, mit denen die Varistoren belastet werden, liegt jedoch die Belastungsgrenze der Varistoren bereits deutlich über dem theoretischen Wert der Sicherungen und somit weit über den praktischen Maximalwerten dieser.At short but high pulse currents, with which the varistors are loaded, however, the load limit of the varistors is already well above the theoretical value of the fuses and thus far beyond the practical maximum values of these.

Dies bedeutet, Impulswerte, welche die Varistoren problemlos mehrfach ableiten, können bereits bei einmaliger Belastung zur Zerstörung der Sicherung führen, die zum Schutz der Varistorscheibe nach deren Herstellerangeben maximal zulässig ist.This means that pulse values which the varistors divert several times without problems can lead to the destruction of the fuse even at a single load, which is the maximum permissible for the protection of the varistor disk according to its manufacturer's instructions.

Um das Leistungsvermögen der Varistorscheibe möglichst einfach auszunutzen, werden von Herstellern von Überspannungsschutzgeräten daher häufig größere Sicherungen empfohlen. Dies kann jedoch im Fehlerfall aufgrund der höheren I2t-Belastung, welche infolge der zu späten Auslösung auftritt, zu erheblichen Schäden an den Geräten führen.In order to make the most possible use of the performance of the varistor disc, manufacturers of surge protective devices therefore often recommend larger fuses. However, this can lead to significant damage to the equipment in the event of a fault due to the higher I 2 t load that occurs as a result of too late tripping.

Neben der Schutzfunktion des Überspannungsschutzelements wird das Ansprechen der Sicherung häufig als Anzeigekriterium für die Überlastung und die Abtrennung des Überspannungsschutzelements genutzt. In addition to the protective function of the overvoltage protection element, the response of the fuse is often used as a display criterion for the overload and the separation of the overvoltage protection element.

Hierzu wird die Stromunterbrechung bzw. der erhöhte Spannungsabfall über der Sicherung ausgewertet.For this purpose, the power interruption or the increased voltage drop across the fuse is evaluated.

Neben der optischen Anzeige wird das elektrische Signal auch für akustische Anzeigen oder das Öffnen und Schließen von Schaltern zur Fernmeldung verwendet. Die Nutzung der elektrischen Energie zur Signalabgabe besitzt jedoch mehrere Nachteile.In addition to the optical display, the electrical signal is also used for acoustic displays or the opening and closing of switches for remote signaling. However, the use of electrical energy for signal delivery has several disadvantages.

Viele Anzeigen benötigen Energie und verursachen ungewollte Leckströme. Die Abschaltung bei Stoßstrombelastungen von Sicherungen ist häufig undefiniert und ungewollt.Many displays require energy and cause unwanted leakage currents. Shutdown on surge current loads of fuses is often undefined and unwanted.

Der Schmelzleiter von Sicherungen kann nach der Impulsbelastung verschiedenste Schäden aufweisen, welche von der Auftrennung von einzelnen parallelen Engstellen bis hin zur gesamten Zerstörung des Schmelzleiters führen können, ohne daß eine an sich gewünschte hochohmige Unterbrechung eintritt.The fusible link of fuses can have a variety of damage after the pulse load, which can lead from the separation of individual parallel bottlenecks to the complete destruction of the fusible conductor without a desired high-impedance interruption occurs.

Aufgrund vorstehender Erläuterungen sind Ströme im mA- oder auch im A-Bereich noch möglich, ohne daß die Anzeigefunktion den Defekt des Geräts anzeigt. Dies kann bei einem erneuten Überspannungsereignis trotz Kontrolle der Anlage zu erheblichen Schäden führen.Due to the above explanations currents in the mA or in the A range are still possible without the display function indicates the defect of the device. This can lead to considerable damage in the event of a renewed overvoltage event despite the control of the system.

Die Ursache für das geschilderte Verhalten liegt in der unterschiedlichen Funktionsweise der Sicherung bei netzfrequenten Fehlerströmen im Längszweig und bei Impulsströmen im Querzweig.The cause of the described behavior lies in the different functioning of the fuse in the case of mains-frequency fault currents in the longitudinal branch and in the case of pulse currents in the shunt branch.

Bei einer netzfrequenten Stromüberhöhung im Längszweig, welche zum Ansprechen der Sicherung führt, stellt die Schmelzleiterunterbrechung die einigste Unterbrechungsstelle dar und die Spannungsfestigkeit der ausgelösten Sicherung muß höher sein als die Netzspannung.In a mains frequency current increase in the longitudinal branch, which leads to the response of the fuse, the fuse interruption represents the unitary point of interruption and the dielectric strength of the tripped fuse must be higher than the mains voltage.

Dies führt zu einer hochohmigen und recht langen Trennstrecke innerhalb der Sicherung.This leads to a high-impedance and quite long separation distance within the fuse.

Im Querzweig hingegen wird die Netzspannungsfestigkeit im Allgemeinen durch das Überspannungsschutzgerät, selbst noch bei mäßigen Überlasten, übernommen. Das heißt, die Sicherung wird selbst nach ihrem Ansprechen nicht zwangsweise mit der Netzspannung belastet. Dies führt mitunter zu einer undefinierten Trennstrecke innerhalb der Sicherung.In the shunt branch, on the other hand, the mains voltage resistance is generally taken over by the surge protection device, even with moderate overloads. That is, the fuse is not necessarily burdened with the mains voltage even after their response. This sometimes leads to an undefined separation distance within the fuse.

Andererseits führen Impulsströme häufig zu einer erheblichen mechanischen Belastung des Schmelzleiters und zu einer stark unterschiedlichen Stromverteilung in den üblicherweise parallelen Engstellen des Schmelzleiters.On the other hand, pulse currents often lead to a considerable mechanical stress on the fusible conductor and to a very different current distribution in the usually parallel bottlenecks of the fusible conductor.

Hierdurch kommt es häufig zur partiellen Zerstörung des Schmelzleiters. Reicht der Energieinhalt des Impulses gerade noch aus, um den Schmelzleiter durchgängig in allen Engstellenbereichen zu schmelzen, so führt dies nicht zwangsweise zu einer hochohmigen Trennstelle. Die geschmolzenen Schmelzleiterreste und der umgebende Füllstoff führen häufig zu einer noch leitfähigen Verbindung mit einem Widerstand von einigen wenigen kOhm. Dies kann durchaus zu einer falschen Anzeige einer herkömmlichen, auf elektrischer Energie basierenden Einrichtung führen. Neben einer Fehlanzeige des Ableiterzustands kann dies bei erneuter Impulsbelastung zur Zerstörung des Überspannungsableiters und/oder der Sicherung führen. Darüber hinaus ist der Verbraucher aufgrund eines defekten Überspannungsschutzes gefährdet. Die Gefährdung des Verbrauchers ist insbesondere in den Fällen stark erhöht, in denen sogenannte Kombiableiter eingesetzt werden. Bei diesen Geräten wird der Überspannungsschutz häufig nur in einem Gerät realisiert, d. h. die sonst übliche Staffelung von unterschiedlich leistungsfähigen Überspannungsableitern mit unterschiedlichen Schutzpegeln und gleichzeitig redundanter Wirkung entfällt.This often leads to the partial destruction of the fusible conductor. If the energy content of the pulse is just barely enough to melt the fusible conductor continuously in all bottleneck areas, this does not necessarily lead to a high-impedance separation point. The molten fusible conductor remnants and the surrounding filler often lead to a still conductive connection with a resistance of a few kOhms. This may well lead to a false display of a conventional electrical energy based device. In addition to a false indication of the arrester state, this can lead to the destruction of the surge arrester and / or the fuse at renewed impulse load. In addition, the consumer is at risk because of a defective overvoltage protection. The endangerment of the consumer is greatly increased, in particular in those cases in which so-called combination arresters are used. In these devices, the overvoltage protection is often realized only in one device, d. H. the usual staggering of different-performing surge arresters with different protection levels and at the same time redundant effect is eliminated.

Die DE 199 14 313 A1 zeigt die Absicherung einer sogenannten Zündhilfe einer Funkenstrecke. Hierbei werden Schmelzsicherungen bzw. reversible Sicherungen eingesetzt. Das Schmelzen der Sicherung wird unter Zuhilfenahme elektronischer Schaltungen zur optischen, akustischen und/oder elektronischen Anzeige genutzt.The DE 199 14 313 A1 shows the protection of a so-called ignition aid of a spark gap. In this case, fuses or reversible fuses are used. The melting of the fuse is used with the aid of electronic circuits for optical, acoustic and / or electronic display.

Nach dem Ansprechen der Sicherung soll die Funkenstrecke ohne Zündhilfe eine redundante Schutzfunktion mit einem erhöhten Schutzpegel ausüben können. Die Ableitung einer Anzeigefunktion aus dem Abschaltverhalten von Sicherungen ist darüber hinaus aus der DE 38 31 935 , der DE 197 51 470 oder beispielsweise der DE 32 28 471 vorbekannt.After the fuse has responded, the spark gap should be able to exert a redundant protective function with an increased protection level without an ignition aid. Derivation of a display function from the shutdown behavior of fuses is beyond the DE 38 31 935 , of the DE 197 51 470 or for example the DE 32 28 471 previously known.

Die US-PS 6,157,529 offenbart die Unterbrechung eines Stromkreises mit Hilfe der Abschaltung einer Sicherung und einer Haltespule eines Schalters.The U.S. Patent 6,157,529 discloses the interruption of a circuit by means of the disconnection of a fuse and a holding coil of a switch.

Zündhilfen, wie in der DE 199 14 313 A1 beschrieben, werden auch bei Kombiableitern eingesetzt. Bei diesen Ableitern kann die Zündhilfe selbst als eigenständiges Überspannungsschutzgerät ausgeführt werden, welches erst bei der Gefahr der eigenen Überlastung über eine Triggerfunktion das Kurzschlußelement, im allgemeinen eine Funkenstrecke, aktiviert. Ein Kombiableiter ist beispielsweise in der DE 198 38 776 C2 offenbart.Ignition aids, as in the DE 199 14 313 A1 described, are also used in combination arresters. In these arresters, the starting aid itself can be designed as an independent overvoltage protection device, which only at the risk of its own overload via a trigger function, the short-circuit element, generally a spark gap, activated. A combination arrester is for example in the DE 198 38 776 C2 disclosed.

Aus der gattungsbildenden DE 101 32 651 A1 ist ein abgesicherter Trennschalter mit herausziehbarer Sicherungsanordnung vorbekannt. Die dortige Sicherungsbefestigung erfolgt über Federkontakte ohne Führungen der Sicherungen an der Stirnseite. Ein Sicherungsindikator als separates Bauteil vergrößert die dortige Baugröße der Anordnung.From the generic DE 101 32 651 A1 is a secured circuit breaker with retractable fuse arrangement previously known. The securing there is done via spring contacts without guides of the fuses on the front side. A fuse indicator as a separate component increases the local size of the arrangement.

Aus „Überspannungsschutz”, Hauptkatalog 2004, DEHN + SÖHNE, 92036 Neumarkt, 2004, Seite 82 bis 83 sind Überspannungsableiter zum Einsatz in NH-Sicherungsunterteilen vorbekannt, welche eine Defektanzeige besitzen, wobei diesbezüglich auf einen Signalstift zurückgegriffen wird. Neben der Sichtanzeige über Signalstift kann auch eine Betätigung eines im NH-Unterteil eingesetzten Mikroschalters zur Fernsignalisierung vorgenommen werden.From "overvoltage protection", Main Catalog 2004, DEHN + SÖHNE, 92036 Neumarkt, 2004, page 82 to 83 surge arrester for use in NH fuse bases are previously known, which have a defect indicator, in this regard, resorted to a signal pin. In addition to the visual display via signal pin, an actuation of a microswitch for remote signaling, which is inserted in the NH lower part, can also be carried out.

In der Publikation von Wright, A; Newbery, P. G.; Electric Fuses, 3rd Edition, London, The Institution of Electrical Engineers, 2004, Seite 62 und 74 bis 75, werden Überspannungssicherungen nach britischem Standard vorgestellt.In the publication by Wright, A; Newbery, P.G .; Electric Fuses, 3rd Edition, London, The Institution of Electrical Engineers, 2004, pages 62 and 74-75, introduces surge protectors to British standards.

Diese umfassen parallele baugleiche Sicherungen ohne Indikator. Die dortigen Sicherungen verfügen nicht über eine Doppelkappe zur mechanischen Stützung und elektrischen Verbindung, die zu einem erhöhten Schaltvermögen führen, sondern sind lediglich elektrisch parallel geschalten.These include parallel identical fuses without indicator. The fuses there have no double cap for mechanical support and electrical connection, which lead to an increased switching capacity, but are only electrically connected in parallel.

Aus der US 6 771 477 B2 ist eine Parallelschaltung einer Sicherung und eine zugehörige Indikatorsicherung vorbekannt. Die dortigen Sicherungen befinden sich nicht in einem mechanischen Verbund. Der Indikatorsicherung ist ein externer Widerstand in Reihe geschalten. Die baulichen Abmessungen der Sicherungen sind unterschiedlich.From the US Pat. No. 6,771,477 B2 a parallel connection of a fuse and an associated indicator fuse is previously known. The fuses there are not in a mechanical bond. The indicator fuse is an external resistor connected in series. The structural dimensions of the fuses vary.

Zur US 4 593 262 A ist festzuhalten, daß eine Parallelschaltung zweier Sicherungen gleicher Abmessungen zum Stand der Technik gehört, wobei eine der Sicherungen als Indikatorsicherung und die andere Sicherung als übliche Stromsicherung ausgeführt werden. Beide Sicherungen können als Geräteschutzsicherungen eingesetzt werden. Die Sicherungshalter sind jedoch übliche Geräteschutzhalter, wobei insgesamt das Schaltvermögen nur sehr gering ist.to US 4 593 262 A It should be noted that a parallel connection of two fuses of the same dimensions belongs to the prior art, with one of the fuses being designed as an indicator fuse and the other fuse as a conventional current fuse. Both fuses can be used as device protection fuses. However, the fuse holders are common equipment protector, with a total of the switching capacity is very low.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Überstromschutzeinrichtung für den Einsatz in Überspannungsschutzgeräten, mit einem zusätzlichen mechanischen Auslöser, ausgeführt als Schlagbolzen, anzugeben, welche eine hohe alterungsstabile Impulsstromtragfähigkeit, eine mechanische Anzeigefunktion bzw. Unterstützung einer derartigen Anzeige- und Signalfunktion, ein hohes Schaltvermögen sowie eine hohe mechanische Stabilität aufweist.From the above, it is therefore an object of the invention to provide a further developed overcurrent protection device for use in surge protection devices, with an additional mechanical release, designed as a firing pin indicate which a high age-stable momentum current carrying capacity, a mechanical display function or support such a display and signal function, has a high switching capacity and a high mechanical stability.

Darüber hinaus soll die anzugebende Überstromschutzeinrichtung über eine geringe Baugröße verfügen, montagefreundlich sein sowie eine hohe Peakstromfestigkeit und eine hohe Schaltspannung besitzen.In addition, the specified overcurrent protection device should have a small size, easy to install and have a high peak current stability and a high switching voltage.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Überstromschutzeinrichtung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The object of the invention is achieved by an overcurrent protection device according to the combination of features according to claim 1, wherein the dependent claims represent expedient refinements and developments.

Es ist demnach eine Kombination von Funktionseinheiten vorgesehen. Diese Kombination umfaßt eine für Impulsströme geeignete Schmelzsicherung mit parallel geschalteter Indikatorsicherung, welche eine Schlagbolzenfunktion übernimmt. Der Schlagbolzen kann zur mechanischen Auslösung einer optischen und/oder elektrischen Anzeige dienen. Der Schlagbolzen und die Signalfunktion können potentialfrei oder potentialbehaftet ausgeführt werden.It is therefore provided a combination of functional units. This combination comprises a fuse suitable for pulse currents with parallel indicator fuse, which assumes a firing pin function. The firing pin can serve for the mechanical triggering of an optical and / or electrical display. The firing pin and the signal function can be carried out floating or floating.

Die Impulsstrombelastbarkeit der eigentlichen Sicherung wird nahe am theoretischen, d. h. dem materialspezifischen Schmelzintegralwert (I2t-Wert) des Schmelzleiters herangeführt. Hierdurch kann eine ansonsten übliche Überdimensionierung der Sicherung vermieden werden. Dies ist beim Stand der Technik notwendig, da die üblichen Schmelzleiter aufgrund der dynamischen Stromkräfte, der unsymmetrischen Stromverteilung und der Alterung bei Impulsströmen bereits deutlich unterhalb des theoretischen I2t-Wertes überlastet werden. Ursache hierfür ist die Geometrie der Schmelzleiter, die Art der Kontaktierung der Schmelzleiter, die Stromführung zum und im Schmelzleiter, die Schmelzleiterfixierung und Zusatzstoffe, welche eine Alterung bzw. vorzeitige Überlastung bewirken.The pulse current carrying capacity of the actual fuse is brought close to the theoretical, ie the material-specific melt integral value (I 2 t value) of the fuse conductor. As a result, an otherwise usual over-dimensioning of the fuse can be avoided. This is necessary in the prior art, since the usual fusible conductors are already overloaded significantly below the theoretical I 2 t value due to the dynamic current forces, the asymmetrical current distribution and the aging at pulse currents. The reason for this is the geometry of the fusible conductor, the type of contacting of the fusible conductor, the current conduction to and in the fusible conductor, the fusible conductor fixation and additives which cause aging or premature overloading.

Die mit der Erfindung geschaffene kleine Bauform liegt im Bereich üblicher Geräteschutzsicherungen von im wesentlichen 5 × 20 mm. Derartig kleine Einrichtungen können in besonders einfacher Weise auf einer Leiterplatte, auch als SMD-Bauteil befestigt werden.The small design created by the invention is in the range of conventional device protection fuses of substantially 5 × 20 mm. Such small devices can be mounted in a particularly simple manner on a circuit board, as an SMD component.

Es besteht die Möglichkeit, die vorgestellte Überstromschutzeinrichtung für den Triggerkreis von Kombiableitern einzusetzen.It is possible to use the presented overcurrent protection device for the trigger circuit of combination arresters.

Die Überstromschutzeinrichtung umfaßt eine erste Funktionseinheit, die den mechanischen Auslöser enthält. Diese erste Funktionseinheit weist ein erstes Schmelzelement auf.The overcurrent protection device comprises a first functional unit containing the mechanical release. This first functional unit has a first melting element.

Eine zweite Funktionseinheit ist als eigentlicher Überlastschutz ausgeführt und besitzt ein zweites Schmelzelement.A second functional unit is designed as actual overload protection and has a second melting element.

Jede der Funktionseinheiten ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei am jeweiligen Gehäuse seitliche, gegenüberliegende Abschlußkappen befindlich sind und die Schmelzleiter jeweils im Gehäuseinneren angeordnet sind und an den Abschlußkappen elektrisch angeschlossen werden.Each of the functional units is arranged in a housing, wherein on the respective housing lateral, opposite end caps are befindlich and the fusible conductors are each arranged inside the housing and are electrically connected to the end caps.

Die erste und die zweite Funktionseinheit sind elektrisch parallel geschaltet. Diese Parallelschaltung liegt mit dem Überspannungsschutzgerät in Reihe.The first and the second functional unit are electrically connected in parallel. This parallel circuit is in series with the surge protection device.

Die Funktionseinheiten bilden erfindungsgemäß einen gemeinsamen mechanischen Verbund, wobei jedes Gehäuse von einem separaten oder beide Gehäuse von einem gemeinsamen elastischen Mantel umgeben sind.The functional units according to the invention form a common mechanical composite, each housing being surrounded by a separate or both housing by a common elastic jacket.

Die Abschlußkappen jeder Seite der jeweiligen Funktionseinheit gehen elektrisch und mechanisch verbunden in einen Anschlußfortsatz über, welcher die bereits erwähnte Leiterplattenmontage der Gesamteinrichtung ermöglicht bzw. erleichtert.The end caps of each side of the respective functional unit are connected electrically and mechanically connected in a terminal extension, which allows or facilitates the already mentioned PCB assembly of the entire device.

Claims (19)

Überstromschutzeinrichtung für den Einsatz mit Überspannungsschutz- geräten, mit einem zusätzlichen als Schlagbolzen ausgeführten mechanischen Auslöser, wobei eine erste Funktionseinheit (A2; 1), den mechanischen Auslöser enthaltend, einen ersten Schmelzleiter (11) aufweist, eine zweite Funktionseinheit (A1; 2) als Überlastschutz ausgeführt einen zweiten Schmelzleiter (30) aufweist, jede Funktionseinheit (A2; 1, A1; 2) in einem Gehäuse (7; 31) angeordnet ist, weiterhin am jeweiligen Gehäuse (7; 31) seitliche, gegenüberliegende Abschlußkappen (3) befindlich sind und die Schmelzleiter (11; 30) sich jeweils im Gehäuseinneren befinden und an den Abschlußkappen (3) elektrisch angeschlossen sind sowie die erste und die zweite Funktionseinheit elektrisch parallel geschaltet sind und die Funktionseinheiten (A2; 1, A1; 2) einen gemeinsamen mechanischen Verbund bilden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Parallelschaltung mit dem Überspannungsschutzgerät in Reihe geschaltet ist und jedes Gehäuse (7; 31) von einem separaten oder beide Gehäuse (7; 31) von einem gemeinsamen elastischen Mantel (4) umgeben sind.Overcurrent protection device for use with overvoltage arresters, with an additional mechanical release designed as a firing pin, whereby a first functional unit (A2; 1 ), containing the mechanical trigger, a first fusible conductor ( 11 ), a second functional unit (A1; 2 ) designed as overload protection a second fusible conductor ( 30 ), each functional unit (A2; 1 , A1; 2 ) in a housing ( 7 ; 31 ) is arranged on the respective housing ( 7 ; 31 ) side, opposite end caps ( 3 ) and the fusible conductors ( 11 ; 30 ) are located inside the housing and on the end caps ( 3 ) are electrically connected and the first and the second functional unit are electrically connected in parallel and the functional units (A2; 1 , A1; 2 ) form a common mechanical composite, characterized in that this parallel circuit is connected in series with the overvoltage protection device and each housing ( 7 ; 31 ) from a separate or both housing ( 7 ; 31 ) of a common elastic sheath ( 4 ) are surrounded. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschlußkappen (3) jeder Seite der jeweiligen Funktionseinheit (A2; 1, A1; 2) elektrisch und mechanisch verbunden in einen Anschlußfortsatz (6) übergehen, welcher eine Leiterplattenmontage der Einrichtung ermöglicht.Protective device according to claim 1, characterized in that the end caps ( 3 ) each side of the respective functional unit (A2; 1 , A1; 2 ) electrically and mechanically connected in a terminal extension ( 6 ), which allows for PCB mounting of the device. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Abschlußkappe (3) der ersten Funktionseinheit (A2; 1) eine Kammer zur Aufnahme eines federvorgespannten Schlagbolzens (5) angeordnet ist, wobei der Schlagbolzen (5) vom ersten Schmelzleiter (11) in seiner Ruhestellung gehalten ist.Protective device according to claim 1 or 2, characterized in that on an end cap ( 3 ) of the first functional unit (A2; 1 ) a chamber for receiving a spring-biased firing pin ( 5 ), wherein the firing pin ( 5 ) from the first fusible conductor ( 11 ) is held in its rest position. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schmelzleiter (11) aus einem Draht besteht, welcher eine hohe Zugfestigkeit und einen I2t-Wert besitzt, welcher deutlich kleiner als derjenige des Materials des zweiten Schmelzleiters (30) ist.Protective device according to Claim 3, characterized in that the first fusible conductor ( 11 ) consists of a wire which has a high tensile strength and an I 2 t value, which is significantly smaller than that of the material of the second fusible conductor ( 30 ). Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) einen Lichtbogenschaltraum (17) bildet, welcher aus einem rohrförmigen Körper besteht, dem sich seitlich ein Hohlraum (16) anschließt, welcher die Kammer zur Aufnahme des Schlagbolzens (5) bildet.Protective device according to one of Claims 3 or 4, characterized in that the housing ( 7 ) an arc switch room ( 17 ), which consists of a tubular body, which laterally a cavity ( 16 ) connecting the chamber for receiving the firing pin ( 5 ). Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Lichtbogenschaltraum (17) und Hohlraum (16) ein isolierendes Plättchen (10) angeordnet wird, durch welches der erste Schmelzleiter (11) hindurchgeführt ist.Protective device according to Claim 5, characterized in that between the arc switching chamber ( 17 ) and cavity ( 16 ) an insulating plate ( 10 ) is arranged, through which the first fusible conductor ( 11 ) is passed. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenschaltraum (17) mit einem Löschmittel gefüllt ist.Protective device according to Claim 5 or 6, characterized in that the arc switch chamber ( 17 ) is filled with an extinguishing agent. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum von einer Stülpkappe (9) begrenzt ist, wobei die vom Lichtbogenschaltraum (17) abgewandte Seite der Stülpkappe (9) einen Anschlag für eine Schlagplatte des Schlagbolzens (5) bildet.Protective device according to one of claims 5, 6 or 7, characterized in that the cavity of a Stülpkappe ( 9 ) is limited, wherein the of the arc switch room ( 17 ) facing away from the Stülpkappe ( 9 ) a stop for a striking plate of the firing pin ( 5 ). Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagplatte von einer Isolierkappe (13) umgeben ist.Protective device according to claim 8, characterized in that the impact plate is protected by an insulating cap ( 13 ) is surrounded. Schutzeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagplatte als Schlagdorn oder Schlagstift ausgeführt ist, wobei der Verschiebeweg durch einen Anschlag und eine Ausnehmung innerhalb einer Haubenkappe (21) begrenzt ist.Protective device according to claim 8, characterized in that the striking plate is designed as a punch or striking pin, wherein the displacement by a stop and a recess within a hood cap ( 21 ) is limited. Schutzeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schmelzleiter (11) aus einem zusammengesetzten Material besteht und mindestens eine Engstelle und/oder einen Abschnitt mit unterschiedlicher Impedanz oder unterschiedlichem Widerstand besitzt. Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the first fusible conductor ( 11 ) consists of a composite material and has at least one constriction and / or a section with different impedance or resistance. Schutzeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Funktionseinheit (A1; 2) ein hohlzylindrisches Gehäuse (31) mit seitlichen Abschlußkappen (3) aufweist, wobei der zweite Schmelzleiter (30) als Band, Draht oder in Hohlzylinderform von Kappe zu Kappe geführt ist.Protective device according to one of the preceding claims, characterized in that the second functional unit (A1; 2 ) a hollow cylindrical housing ( 31 ) with lateral end caps ( 3 ), wherein the second fusible conductor ( 30 ) is performed as a band, wire or in a hollow cylinder shape from cap to cap. Schutzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der draht- oder hohlzylindrische zweite Schmelzleiter (30) durch Kraft- und/oder Formschluß mit den Kappen (3) verbunden ist.Protective device according to Claim 12, characterized in that the wire-shaped or hollow-cylindrical second fusible conductor ( 30 ) by force and / or positive engagement with the caps ( 3 ) connected is. Schutzeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder des zweiten Schmelzleiters (30) Engstellen und/oder Verjüngungen aufweist.Protective device according to claim 12 or 13, characterized in that the hollow cylinder of the second fusible conductor ( 30 ) Has bottlenecks and / or rejuvenations. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7; 31) eine Füllung (33) enthält.Protective device according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the housing ( 7 ; 31 ) a filling ( 33 ) contains. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (33) aus einem hochverdichtbaren Schüttmaterial besteht.Protective device according to claim 15, characterized in that the filling ( 33 ) consists of a high-density bulk material. Schutzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (33) kompressible Materialien enthält.Protective device according to claim 15, characterized in that the filling ( 33 ) contains compressible materials. Schutzeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band als Flachdraht mit einem Verhältnis Breite zur Höhe < 4:1 ausgeführt ist.Protective device according to claim 12, characterized in that the band is designed as a flat wire with a ratio width to height <4: 1. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schmelzleiter von im Gehäuse (31) befindlichen Führungsstegen (34) gehalten ist.Protective device according to one of Claims 12 to 18, characterized in that the second fuse element of the housing ( 31 ) guide webs ( 34 ) is held.
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