DE2928710C2

DE2928710C2 - Strombegrenzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2928710C2
Application number: DE2928710A
Authority: DE
Inventors: Sadaaki Baba; Shigenori Hotta; Masaru Nagoya Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1978-07-18
Filing date: 1979-07-16
Publication date: 1983-11-10
Also published as: CH647899A5; GB2026247A; US4216456A; IT7924393A0; GB2026247B; NL7905546A; FR2431763B1; DE2928710A1; JPS6210925Y2; SE7906147L; FR2431763A1; JPS5515955U; NL174892C; BR7807581A; IT1122584B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Strombegrenzungsvorrichtung mit einem selbstrückstellenden Strombegrenzer mit einem bei Überstrom seine Phase ändernden Strombegrenzungsmaterial, mit Stromanschlüssen an seinen beiden Enden und mit Kühlrippen aufweisenden Kühlkörpern an seinen beiden Stfomansehlüssen.

Eine solche Strombegrenzungsvorrichtung ist bekannt aus der DE-AS 24 27 472. Bei einer solchen Strombegrenzungsvorrichtung muß zur Herbeiführung des Ansprechvorgangs das Schaltelement auf eine bestimmte Ansprechtemperatur erhitzt werden. Andererseits soll unter Nennstrombedingungen die im Strombegrenzer erzeugte Joule'sche Wärme über Kühlkörper abgeführt werden. Aus diesem Grunde werden die Kühlkörper in einem Abstand vom Schaltelement, jedoch in wärmeleitender Verbindung mit den Anschlüssen angeordnet, und zwar im Gegensatz zur Anordnung von Kühlkörpern bei Leistungsdioden (z. B. DE-OS 23 48 309), bei denen jede Temperaturerhöhung unerwünscht ist Wenn man nun bei solchen Strombegrenzungsvorrichtungen den Nennstrom erhöhen will, so kann man entweier den Innenwiderstand des Strombegrenzers senken, um die Wärmeentwicklung zu verringern oder man kann für eine wirksamere Abstrahlung der entwickelten Wärme sorgen. Bei Wahl der ersteren Maßnahme muß der Innenwiderstand durch Erhöhung des Querschnitts des .Strombegrenzungsmaterials gesenkt werden. Hierdurch steigen die Abmessungen und somit auch die Kosten der Strombegrenzungsvorrichtung. Bei Wahl der zweiten Maßnahme muß die Größe der im Abstand vom Schaltelement angeordneten Kühlkörper erhöht werden. Auch dies bedingt eine Vergrößerung des Raumbedarfs der Strombegrenzungsvorrichtung.

Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strombegrenzungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine Erhöhung des Nennstroms ohne Vergrößerung der Abmessungen der Strombegrenzungsvorrichtung erreicht wird

Diese Aufgabe vird erfindungsgemäß gelöst durch einen zusätzlichen Kühlkörper, welcher auf der Außenfläche des Strombegrenzers rund um dessen Gehäuse (Rohr 17) angeordnet, ist und dessen Außenabmessungen im wesentlichen gleich den Außenabmessungen der Kühlkörper der Stromanschlüsse sind.

Durch diese Maßnahme wird einerseits eine Erhöhung des Raumbedarfs der Strombegrenzungsvorrichtung vermieden. Andererseits wird eine Erhöhung des Nennstroms durch den zusätzlichen Kühlkörper ermöglicht. Dennoch wird hierdurch die Arbeitsfähigkeit des Schaltelementes nicht beeinträchtigt, da der Wärmefluß in einem für die Betriebsbedingungen der Strombegrenzungsvorrichtung zweckentsprechenden Verhältnis auf die Kühlkörper der Stromanschlüss? einerseits und auf den zusätzlichen Kühlkörper andererseits aufgeteilt wird. Die Kühlrippen bzw. -nuten des zusätzlichen Kühlkörpers können mit den Kühlrippen bzw. -nuten der auf den Anschlüssen befestigten Kühlkörper fluchten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Strombegrenzers für die erfindungsgemäße Strombegrenzungsvorrichtung;

Fig.2 eine Draufsicht des zusätzlichen Kühlkörpers der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsvorrichtung;

Fig.3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsvorrichtung;

Fig.4 und 5 Draufsichten weiterer Ausführungsformen des zusätzlichen Kühlkörpers und

F i g. 6 und 7 Ansichten weiterer Ausführungsformen eines Strombegrenzers für die erfindungsgemäße Strombegrenzungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Strembegrenzer 1 mit einem einstückig am unteren Ende eines zylindrischen Rohrs 17 ausgebildeten Anschlagring 18 und (Strom-)Anschlüssen 11 und 12. Im übrigen weist der Strombegrenzer 1 den gleichen Aufbau auf wie ein herkömmlicher Strombegrenzsr. F i g. 2 zeigt eine Draufsicht eines zusätzlichen Kühlkörpers aus Aluminium od. dgl. mit Kühlrippen, welcher auf das zylindrische Rohr 17 des

Strombegrenzers 1 aufgesetzt ist. Es sind die Außenabmessungen des zusätzlichen Kühlkörpers 4 und der Kühlkörper 2 (F i g. 3) (z. B. aus Aluminium), welche auf Anschlüssen 11,12 aufgeschraubt sind, im wesentlichen gleich. Eine Durchgangsbohrung 41 des Kühlkörpers 4 weist einen Innendurchmesser auf, welcher nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Rohrs 17 oder im wesentlichen gleich diesem Durchmesser. Diese Bohnmg ist in der Mitte des zusätzlichen Kühlkörpers in Richtung der Kühlrippen ausgebildet Ein Schlitz 42 isi in axialer Richtung der Bohrung ausgebildet

Fig.3 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Strombegrenzungsvorrichtung 1 mit dem zusätzlichen Kühlkörper 4. Die Bohrung 41 des zusätzlichen Kühlkörpers 4 ist mit einem Fett beschichtet, welches metallisches Pulver mit polygonaler Gestalt enthält Der zusätzliche Kühlkörper 4 ist auf das zylindrische Rohr 17 des Strombegrenzers 1 aufgeschoben, liegt am Anschlagring 18 an und ist auf dem zylindrischen Rohr !7 unter Federwirkung befestigt Das zylindrische Rohr

17 steht durch das metallische Pulver in der Fetfuhichi mit dem zusätzlichen Kühlkörper <? in wärmeleitender Verbindung mit erhöhter Wärmek iiiähigkeit

Als Isolierkörper des Strombegrenzers 1 dient ein elektrisch isolierendes Material, wie Berylliumoxid. Dieses hat eine hohe thermische Leitfähigkeit, wie Aluminium. Das zylindrische Rohr 17 besteht aus einer metallischen Substanz, vorzugsweise aus Aluminium. Daher wird die im Strombegrenzer 1 erzeugte Joule'sche Wärme wirksam auf den zusätzlichen Kühlkörper 4 übertragen und der Nennstrom der Strombegrenzungsvorrichtung kann in etwa 30% erhöht werden, obgleich ein Strombegrenzer 1 verwendet wird, der das gleiche Schaltvermögen hat wie ein herkömmlicher Strombegrenzer. Die Nuten der Rippen des zusätzlichen Kühlkörpers 4 sind in axialer Richtung angeordnet, um die Wärmeabstrahlung durch das natürliche Konvektionssystem und die Luftströmung in den Nuten zu verbessern. Auch die Rippen der Kühlkörper 2 erstrecken sich in axialer Richtung. Stromanschlüsse 21 erstrecken sich von den Kühlkörpern 2 nach außen.

Die Fig.4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen des zusätzlichen Kühlkörpers 4 und die Fig. 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen des Anschlagrings

18 des Strombegrenzers 1 mit angewandeltem Anschlagring 18. Bei der Ausführungsform des Kühlkörpers 4 gemäß F i g. 4 ist eine Innengewindebohrung 44 in einer Rippe 43 ausgebildet, während eine Bohrung 45 in einer benachbarten Rippe ausgebildet ist. Diese beiden Rippen begrenzen den Schlitz 42. Nach dem Aufsetzen des zusätzlichen Kühlkörpers 4 auf den Strombegrenzer 1 kann man eine Schraube durch die Bohrung 45 einführen und in die Irinengewindebohrung 44 einschrauben. Hierdurch wird der Kühlkörper 4 fest auf den Strombegrenzer aufgespannt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 weisen die zwei dem Schlitz 42

benachbarten Kühlrippen 43 eine etwas größere Länge auf, so daß die Schrauben leicht eingeführt werden können. Bei dem Aufbau des zusätzlichen Kühlkörpers 4 gemäß den F i g. 4 und 5 mit einer Gewindebohrung 44 kann der Kühlkörper durch Einschrauben eines Bolzens festgelegt werden, nachdem man den Kühlkörper auf den Strombegrenzer 1 aufgesetzt hat Daher kann die Bohrung 41 des zusätzlichen Kühlkörpers 4 einen etwas größeren Durchmesser haben als das zylindrische Rohr 17 des Strombegrenzers 1, und der Strombegrenzer 1 kann leicht in die öffnung 41 des zusätzlichen Kühlkörpers 4 eingesetzt werden, und dennoch kann der Strombegrenzer 1 in einen engen Kontakt mit dem zusätzlichen Kühlkörper 4 kommen, selbst wenn man die Innenflächen der Durchgangsbohrung 41 nicht mit einem metallisches Pulver enthaltenden Fett beschichtet.

Fig.6 zeigt eine weitere Ausführungsfcrm des Strombegrenzers 1, wobei ein gesonderter Anschlagring 18 am zylindrischen Rohr 17 befehligt ist Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des .Strombegrenzers 1, wobei ein Anschlagring 18 einstückig mit dem Isolierkörper 13 verbunden ist. Zu diesem Zweck weist das untere Ende des Isolierkörpers 13 einen größeren Durchmesser auf als das zylindrische Rohr 17. Der Isolierkörper 13 weist wie üblich einen zentralen Durchgang auf. In beiden Fällen kann der Strombegrenzer leicht hergestellt werden. Der Anschlagring 18 am zylindrischen Körper 17 kann auch durch einen oder mehrere Vorsprünge ersetzt sein.

Der Anschlagring 18 definiert die Position des zusätzlichen Kühlkörpers 4, welcher auf den Strombegrenzer 1 aufgesetzt ist und verhindert eine Verschiebung des zusätzlichen Kühlkörpers 4 aus der vorbestimmten Position relativ zum Strombegrenzer 1, auch wenn sich die Klemmschraube während des Gebrauchs der Stroipbegrenzungsvorrichtung löst. Auf diese Weise wird ein Kurzschluß zwischen dem Anschluß 11 und dem Anschluß 12 durch eine Verschiebung des zusätzlichen Kühlkörpers 4 mit Sicherheit vermieden. Ferner reigt F i g. 7 die Anordnung des Strombegrenzungsmaterials 14 (z. B. Natrium). Ferner ist ein Kolben 15 gezeigt, welcher verschiebbar angeordnet ist und eine Innendruck-Pufferfunktion hat. Der Raum lfc über dem Kolben 15 ist mit einem Gas gefüllt, weljhes durch die Aufwärtsverschiebung des Kolbens 15 komprimiert wird und eine Federwirkung ausübt. Das zylindrische Rohr 17 besteht aus nicht-magnetischem Metall.

Zur Herstellung der Strombegrenzungsvorrichtung ist es lediglich erforderlich, den zusätzlichen Kühlkörper auf den herkömmliche»! Strombegrenzer aufzusetzen. Dies kann in Massenfertigung geschehen. Die erfindungsgemäße Strombegrenzungsvorrichtung mit erhöhtem Nennstrom kann auf einfache Weise hergestellt werden, indem man die standardisierten Bauteile der herkömmlichen Strombegrenzungsvorrichtung verwendet, sowie einige zusätzliche Bauteile. Hierdurch können die Mehrkosten relativ gering gehalten werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strombegrenzungsvorrichtung mit einem selbstrückstellenden SbOmbegrenzer mit einem bei Oberstrom seine Phase ändernden Strombegrenzungsmaterial, mit Slxomanschlüssen an seinen beiden Enden und mit Kühlrippen aufweisenden Kühlkörpern an seinen beiden Stromanschlüssen, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Kühlkörper (4), welcher auf der Außenfläche des "> Strombegrenzers (1) rund um dessen Gehäuse (Rohr 17) angeordnet ist und dessen Außenabmessungen im wesentlichen gleich den Außenabmessungen der Kühlkörper (2) der Stromanschlüsse (11,12) sind.

2. Strombegrenzungsvorrichtung nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Kühlkörper (4) eine Durchgangsbohrung (41), deren Durchmesser das Aufsetzen auf die Außenwandung des Strombegrenzers (1) erlaubt, sowie einen Schlitz (42) in Richtung der Durchgangsbohrung(41)auiiweist

3. Strombegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durchgangsbohrung (41) des zusätzlichen Kühlkörpers (41) geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Außenwandung des Strombegrenzers (1) und daß der zusätzlich;.· Kühlkörper (4) unter seiner eigenen Federkraft am Strombegrenzer (1) anliegt.

4. Strombegrenzungsvorrichtung nach An- *> spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Schlitz (42) benachbarten Kühlrippenpaar (Rippe 43) des Kühlkörpers (4) eis ι Klemmvorrichtung vorgesehen ist.

5. Strombegrenzungsvorrisr"- tung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umfangsbereich (Anschlagring 18) des Strombegrenzers (1) an seinem einen Ende insgesamt oder in Teilbereichen größer ist als der Umfangsbereich des Strombegrenzers (1) an seinem anderen Ende. *o

6. Strombegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Strombegrenzers (1) und/oder die Innenfläche der Durchgangsbohrung (41) des zusätzlichen Kühlkörpers (4) mit einem metallisches Pulver <5 enthaltenden Fett beschichtet ist.

7. Strombegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil eines Isolierkörpers (13) des Strombegrenzers (1) an dessen einem Ende den größeren Umfangsbereich (Anschlagring 18) bildet.