保险器部件的制作方法

文档序号:6811011阅读:212来源:国知局
专利名称:保险器部件的制作方法
技术领域
本发明涉及的保险器部件包含多组保险丝,具体地说(尽管并非必须),本发明尤其适用于高电压保险器,在这种高电压保险器中,保险丝绕在管状的绝缘支撑件上。
在需要“全范围”保险器的场合,即必须能够切断引起保险丝熔化的所有电流的保险器,如果对熔断电流要求不很苛刻,EP-0117582中所描述的保险器就能够完全胜任。这些保险器一般由柱状石英玻璃管及螺旋状缠绕在其表面的多组保险丝组成。在正常的工作条件下,保险丝电流平均地在多组保险丝中传导。每个保险丝中都有厚度较小的槽口,这样对于低过载电流,即在额定电流的1到10倍范围内的电流,槽口能单独熔断,而当过载电流维持相当一段时间后,例如超过一秒时,整个保险丝才熔断。为了使保险器能与其它保护设备兼容,以及满足高电压系统的要求,这种逆工作特性是适合的。
EP-0123331-A1中所描述的端帽适合用于EP-0117582-A1中所描述的保险器类型提供电气连接,所设计的保险器能达到所期望的过载电流——熔断时间关系。
在标题为“高压保险器中热流的模拟仿真”一文中提供了预测上面讨论的保险器的工作性能的一个基于计算机的模型,该文由J G J Sloot撰写,发表于《第三届电气保险器及应用国际会议论文集(1987,5,11-5,13)》中。
虽然前面提到的计算机仿真技术有助于优化多保险丝保险器的设计,但要构造出一个时间——电流工作特性符合认证标准要求的保险器仍然是困难的。当配电变压器的低压端区域的故障状态消除非常迅速时,这时,保险器的设计就尤为困难。
本发明的目的正是要克服或至少是减少已有的多保险丝保险器的缺陷。特别地,本发明的目的在于能提供一种具有全范围工作性能的保险器,它所具有的预击穿特性允许低过载电压故障状态的清除情况符合认证标准的要求,比如VDE 0670/402和ESI 12-8。
本发明进一步的目的是提供一种在保险器工作的击穿阶段,具有可预测电弧烧接特性的保险器。
根据本发明的第一个方面,提供一种保险器子部件,它由一个由绝缘材料制成的拉长支撑件和多组可熔断导体组成,可熔断导体由支撑件支撑并缠绕在支撑件上,一个或几个相邻的可熔断导体中的导体沿长度方向至少在一个中间区域处合并,形成一个桥路。
所述的每组导体最好能在沿其长度方向至少两个中间某处合并,如果取两个中间区域更好。
所述的每一组导体最好由至少三个可熔断导体组成,如果取三个可熔断导体更好。
每个桥路的横截面最好是槽口横截面的几倍,此处n是相应导体组中的导体数。
较优选的做法是,在每个可熔断导体的沿其长度方向设置多个槽口,每个槽口占导体上厚度较小的部分,这些槽口被设计成使其在可熔断导体的整体熔断之前先熔断。
较优选的是,采用低熔点金属/金属合金,例如锡或锡—银合金,来实现桥路之间的热和电气连接,更好的做法是,至少有一个桥路与一组可熔断导体连接。
本发明上述的第一个方面中,保险丝子部件的一种优选实施例是,支撑件为坚实的管状(比如一个中空的圆柱体),最好由石英玻璃组成。最好导线能螺旋形地缠绕在管状支撑件的外表面。导线也可以包裹嵌入管状支撑件的外表面里。
根据本发明的第二个方面,提供了一个包含外壳的保险器;一个被包含在外壳内的按照本发明第一个方面所做的保险器子部件;一个被布置于外壳内部并包围着子部件的填充物;以及一对电性接触装置,这对接触装置与多个可熔断导线的相应端部相连,使得外来电力能被连接到保险器上。
为了对本发明有一个更好的了解,以理解本保险器部件是如何起作用的,现通过例子对附图加以说明

图1显示了一个包含多保险丝的保险器子部件的透视图。
图2显示了图1中所展示的子部件的保险丝。
图3显示了图1中子部件的一组保险丝的相对尺寸。
图4显示了图1中保险器子部件的时间—电流运行特性以及一个已知的具有多保险丝的保险器子部件的时间—电流运行特性。
图1中已显示了一个保险器子部件的一部分,这个子部件用来并入一个全范围高压保险器。该子部件包含一个中空的圆柱状石英玻璃管1,在它的外表面螺旋形地缠绕着保险丝2(为清楚起见,仅显示了保险器子部件右半部分的保险丝)。保险丝在石英管的终端区域3和4之间相对延伸。实际上,通过如NL8801355中描述的处理,保险丝被嵌入石英管的外表面。NL8801355中还提供了为了增加电压容量,而通过电镀来增加被嵌保险丝厚度的方法。保险丝2在管1每个端部附近合并入导电物质5、6区域中,该导电物质与保险丝同时被嵌入管中。区域5、6和保险丝2都是可熔断的物质,比如银。
为了构造一个使用图1中子部件的保险器,该子部件被插入一个两端都有端帽的圆柱形外壳中,端帽(图中示显示)与子部件的导电物5、6进行电接触。外部的电通过端帽,接着通过导电区域到达保险丝。
图2是图1中显示的子部件的保险丝2,这使得它们的几何形状能被看得更清楚。
正如图2中所示,保险丝2形成多个组,每组有3根相邻的保险丝2,并且每组在相邻导线相应终端的两处被合并成桥路8。在图2中显示的特定排列中,共15根导线,排成5组。每个桥路的电流强度是由合并导线的数目和桥路的横截面面积决定,但它一般是每个导线中正常电流强度的三倍,并且大约等同于每根导线中规则槽口9处的电流强度。每个桥路的长度比槽口9的长度要长得多,并且从桥路中心通过导体的电传导要比槽口处小得多。
图3更详细地显示了一组带有尺寸的导线2的一个端区,在图中的尺寸以毫米为单位标记。导线的厚度(考虑到石英管的半径),一般是6到50μm,相邻导线之间的空间至少是与导线的宽度一样宽,例如,1.0mm或更大。
槽口9存在于每个导体2的子部件中,用来改善击穿性能,以及改变子部件的电流—时间特性。槽口9的宽度大约是相关导体2宽度的二分之一到五分之一,例如,在图2中是0.25mm。槽口9的长度在0.5mm到2.5mm之间,每个导体2中的槽口数在2到12之间。
在每组导体2中设有桥路8,这也可以改善子部件的时间—电流特性。对于上面描述的电路,在预击穿阶段,即所有桥路熔断所需的时间,一般不超过1ms,在槽口9和桥路8中会同时发生初始击穿。当预击穿阶段持续的时间在1ms到1s时,桥路8中要早于槽口9发生初始击穿,这是因为在桥路中心处热量散失相对要小于槽口处。随着预击穿时间的增大,桥路8与槽口9发生初始击穿的时间差值也会增大(热量损失随时间增大而增大),这就可以显著地提高子部件的时间—电流特性。
在桥路8中央处使用了锡点10(称为锡点或M效应),在预击穿时间超过1小时时,可以进一步改善预击穿性能,这是因为锡点的熔点要低于纯银导体2,熔化的锡与银形成的合金的熔点低于银的熔点。对于最小熔化状态的预击穿阶段,随着传到保险丝末端热量显著增多,沿导体2的热变化率模式会发生变化,与在保险丝中央设置锡点相比,可以获得更长的预击穿时间,这一点与传统的多导体保险器子部件相同,能得到更大的额定电流值。
与其它方式相比,在保险丝端部设置锡点,使槽口部分在锡点熔化之前能达到更高的温度,这样会减少熔解银所需的击穿能量,有利于电弧烧接过程,这样也就改善了击穿性能。
在图2所示中,在保险器子部件的两端之间,每组导体2的桥路上以不同的方式使用了锡点。
使用多导体桥路,更大的好处在于提高电弧控制能力,当保险器在低电流运行环境下运行时可以做到这一点,即在额定电流的1倍到10倍之间时。使用传统的多导体配置时,所有导体的锡点或槽口都必须在产生电弧之前熔断。在导体之间会随机产生电弧,这种情况一直持续到最终某个导体获得足够的击穿电压,形成电流。采用了多导体桥路配置,当所有导体组的一个桥路熔断时,会发生击穿,然后电弧会继续产生于一个本发明的槽口部分间,直到电弧在不同导体组之间产生为止。这个过程一直持续到最后一个导体组断电为止。
这个两步的过程加强了对本质上是随机的电弧产生过程的控制,并减少了“最后的”导体中所积累的中断电路的击穿能量。
图4显示了在EP-0117582-A2中所描述的多导体保险器(A)和上面所描述的使用多导体桥路的保险器(B)的瞬态特性。很明显,对于过载电流,在低于大约500amps的区域里,使用导体桥路会使瞬态特性曲线呈线性,并可以把预击穿时间最多减少一个数量级。
在本发明范围内,对于上面描述的装置可以做许多改动,例如,支撑物可以是平面状而非管状,还有,锡点也可改为锡银合金点。
权利要求
1.一种保险器子部件,它包括由绝缘材料制成的长直形支撑体和由支撑体支撑着并沿支撑体伸展的多组可熔断导体,其特征在于,为了形成桥路,导体沿其长度方向在至少一个中间区域处合并。
2.如权利要求1中所述的保险器子部件,其特征在于所述的每个导体组中的导体沿其长度方向上在至少两个中间区域处合并。
3.如权利要求1或2中所述的保险器子部件,其特征在于所述的每个导体组由至少三个可熔断导体组成。
4.如上面权利要求中任一条所述的保险器子部件,其特征在于每个桥路的横截面积基本上是槽口横截面积的n倍,n是相应导体组的导体数。
5.如上面权利要求中任一条所述的保险器子部件,其特征在于每个导体在长度方向有多个槽口,每个槽口是导体上宽度变小的一段,其特征在于将槽口的设计成使它们在整个可熔断导体熔断之前先熔断。
6.如上面权利要求中任一条所述的保险器子部件,其特征在于,提供了一个低熔点金属合金点,它至少与一个和每组可熔断导体部相连的桥路保持热和电接触。
7.如上面权利要求中任一条所述的保险器部件,其特征在于支撑体基本上为管状,导体呈螺旋状缠绕在管子的外表面。
8.一种保险器,它包括一个外壳,装在外壳中的如上面权利要求中任何一条所述的保险器子部件,装在外壳中的基本上包围了子部件的填充物,一对与大量可熔断导体的相应端形成电接触的电接触器,以便保险丝能与外部电连接。
9.一种保险器,基本上如上文所述,同时请参考附图。
全文摘要
保险器部件包括一个中空的圆筒状由绝缘材料制成的支撑体1。大量伸长的导体2呈螺旋形缠绕在支撑体1的外表面,它们的每端各自合并在一起,沿支撑体1的圆周上形成导电圈5、6。导体2可易熔材料制成,各组相邻导体2沿其长度方向至少在一个中间区域处合并在一起,形成桥路8,桥路8可以显著地改善保险器部件的全范围性能。
文档编号H01H85/12GK1142676SQ9610040
公开日1997年2月12日 申请日期1996年1月10日 优先权日1995年1月14日
发明者乔·普莱姆 申请人:库珀工业公司
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