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Hochspannungssiclerung.
Es sind Hochspannungssicherungen bekannt, bei denen ein folienartiger Schmelzleiter verwendet wird. Dieser ist in Asbest oder ein anderes hitzebeständiges Papier eingewickelt oder als dünner Metall-
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ganze Metall verdampft werden, um dadurch die Bildung von Schmelzperlen zu verhindern, die brennbares Material in der Nähe der Sicherung zu entzünden und das Innere der Patronenhülse mit geschmolzenem Metall zu verseuchen drohen. Durch die Anordnung des Schmelzleiters in einem Papierwickel wird jedoch leicht eine Sprengwirkung beim Auftreten eines Lichtbogens erzielt, so dass der angestrebte Zweck nicht erreicht werden kann.
Um die Nachteile der bekannten Einrichtung zu vermeiden, wird nach der Erfindung der folienartige Schmelzleiter, dessen Stärke nicht mehr als 0'l mm beträgt, als ein auf Glas oder keramischem
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die gleichzeitige Anwendung eines folienartigen Sehmelzleiters in einem pulverförmigen Medium wird erreicht, dass beim Verdampfen des Metalls die Metalldämpfe sich an den pulverförmigen Teilchen rasch niederschlagen und von dem Pulver fast restlos aufgenommen werden.
Infolgedessen wird im Gegensatz zu den bekannten Sicherungen, bei denen nur ein der Stromstärke angepasster relativ starker Draht als Sehmelzleiter vorgesehen wird, eine sehr wirksame Löschwirkung erzielt und der Lichtbogen in kürzester
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Wenn die Sehmelzleiter mit ihrer ganzen Länge an dem prismatischen Körper anliegen, so hat dies den Nachteil, dass das Löschmittel die Schmelzleiter nicht allseitig berührt. Es sind zwar auch Sicherungen bekannt, bei denen der zickzack- oder schraubenlinienförmig angeordnete Schmelzleiter
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keiten, insbesondere, wenn der Querschnitt bzw. die Stärke des Schmelzleiters und die Ganghöhe der Schrauben-bzw.
Zickzaekwicklung klein sind, wie das meistens bei höheren Spannungen der Fall ist.
Ferner besteht die Gefahr, dass der lose im Lösehlllittel liegende Sehlllelzleiter sieh im Betriebe unter dem Einfluss von Erschütterungen oder dynamischen Kräften bei Überströmen oder Kurzschluss verschiebt.
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linie um einen prismatischen Körper aus Isoliermaterial, der einen solchen Querschnitt besitzt, dass die Schmelzleiter nur mit geringen Teilen ihrer Länge aufliegen. Dadurch, dass die Schmelzleiter nunmehr fast auf ihrer ganzen Länge allseitig von Löschmitteln umgeben und zugleich in ihrer Länge fixiert sind,
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In Fig. 2 ist ein Wicklungsträger innerhalb der Sieherungspatrone im Querschnitt gezeigt. Der Sehmelzleiter e ist um den aus Isoliermaterial bestehenden Wicklungsträger d von doppelkreuzförmigem
Querschnitt gewickelt. Dieser ist in einem Rohr a aus Isoliermaterial untergebracht, das seinerseits mit dem Löschmittel c gefüllt ist. Der Querschnitt des Wicklungsträgers kann natürlich auch die Gestalt eines Einfachkreuzes erhalten. Die Verwendung eines doppelkreuzförmigen Querschnittes des Wicklungsträgers hat jedoch zur Folge, dass die Sicherungspatrone einen ovalen Querschnitt erhält.
Dies ist besonders für eine mehrphasige Anordnung von Vorteil. Wird nämlich dann die Sicherungpatrone entsprechend der Fig. 3 so befestigt, dass die grössere Querschnittsachse ganz oder annähernd senkrecht zur Befestigungsfläche steht, dann ergibt sich bei gleichem Isolierabstand eine viel geringere Raumbeanspruchung als bei rundem Querschnitt der Patrone. Die Gesamtanordnung ist aus Fig. 3 zu ersehen. Die mit ovalem Querschnitt ausgeführten Patronen a der Phasen I, II, III sitzen mit ihren metallischen Anschlussenden in den Haltern g, die ihrerseits von den auf der Grundfläche befestigten Stützisolatoren 11, getragen werden.
Damit die Erwärmung infolge des durchgehenden Stromes eine starke Widerstands erhöhung herbeiführt, ist es zweckmässig, den Schmelzleiter möglichst lang zu gestalten. Der Kurzschlussstrom wird dann vor seiner Abschaltung stark in seiner Grösse vermindert. Da der Elektrodenabstand mit
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dass der Einzelschmelzdraht oder die parallel geschalteten Schmelzdrähte auf einem vorzugsweise flachen unter höherer Wärmewirkung zerspringenden Stab von einer durch den Abstand der äusseren Elektroden gegebenen Länge aus Glas oder keramischer Masse derart aufgewickelt werden, dass bei einem zur Vermeidung von Rückziindungen erforderlichen Mindestabstand der Wicklung die Drahtlänge möglichst gross ist.
Da sich vor dem Durehsehmelzen um den Sehmelzleiter eine Schmelzröhre bildet, die aus dem Material des Schmelzleiterträgers besteht, braucht mit Rücksicht auf die Isolation der Abstand nicht grosser gewählt zu werden, als dass sich gerade die Schmelzröhren bilden können. Man kommt daher im allgemeinen mit einem Mindestabstand von dem etwa 6-10fachen Drahtdurchmesser aus. Bei flachen Drähten ist mit der Breite der Drähte zu rechnen. Wendet man bei grösseren Nennstromstärken zur besseren Wärmeabgabe zwei oder mehrere parallele Schmelzleiter an, so gilt der Gesamtdurchmesser bzw. die Gesamtbreite der Drähte. Als Material des Schmelzleiters kommen Metalle in Frage, deren Leitfähigkeit bis zum Durchschmelzen stark abnimmt. Hiezu eignen sich gute Leiter, wie Silber.
Es lassen sich aber auch eigentliche Widerstandsmaterialien, z. B. Eisen und seine Legierungen, mit Vorteil verwenden.
Um das Durchschmelzen der beschriebenen Sicherungen sichtbar zu machen, kann man für Niederspannungssicherungen bekannte Abschmelzkennzeichen vorsehen, die darauf beruhen, dass ein zum eigentlichen Schmelzleiter parallel geschalteter Draht von höherem Widerstand als jener vorgesehen wird und bei dessen Durchschmelzen eine Feder aufspringt, die die Kennmarke aus der Sicherungspatrone hervortreten lässt.
Das Prinzip des zum Schmelzleiter parallelen Kenndrahtes kann man auch für höhere Spannungen
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so weit erhöht, dass der Strom sich auf einen Wert vermindert, der beim schliesslichen Durchschmelzen des Leiters m leicht unterbrochen wird, ohne dass ein Stehlichtbogen entsteht. Nach dem Durchsc hmelzen des Kenndrahtes wird die Feder der Anzeigevorrichtung freigegeben.
Bei den beschriebenen Sicherungen macht es Schwierigkeiten, die dünnen Metallfolien oder Drähte aus gut leitendem Metall an die Fassungen der Sicherungspatrone anzuschliessen. Weichlöten, Hartlöten, Schweissen oder Klemmen mittels Schrauben bzw. Schellen hat sich als unvorteilhaft erwiesen. Lötverbindungen erscheinen deshalb ungeeignet, weil die Schmelztemperatur des Lotes wesentlich tiefer liegt als die des Schmelzleiters. Klemmverbindungen können anderseits dadurch leicht schadhaft werden,
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und eine nachteilige Wärmestauung.
Zuverlässig erscheint daher allein eine Schweissverbindung. Diese wird bekanntlich meist durch elektrische Punktschweissung ausgeführt. Sie gelingt aber nach den bisher üblichen Methoden nur bei verhältnismässig dicken Schmelzleitern. Versucht man hingegen, Metallfolien von einigen Hundertstelmillimeter Stärke oder dünne Drähte mittels elektrischer Punktschweissung mit den Fassungen oder mit an diese angeschlossenen Zwischenstücken zu verbinden, so zeigt sich, dass die Sehmelzleiter infolge ihrer geringen Wärmekapazität und der geringen Querwärmeleitfähigkeit an der Schweissstelle verbrennen.
Um nun die elektrische Punktschweissung für die Herstellung der Anschlüsse bei Folien oder dünnen Drähten als Schmelzleiter ermöglichen zu können, werden diese zwischen zwei den Anschluss an die Fassung vermittelnde Bleche von einigen Z ? hnte ! nr ! Iimeter Stärke gelegt und mit ihnen durch Punktschweissung verbunden. Alsdann kommen beide Elektroden der Schweissmaschine nur mit den Blechen in Berührung. Dadurch wird eine Überhitzung der Folie oder der dünnen Drähte durch die
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dass der Schmelzleiter nicht zwischen zwei getrennte Anschlussbleche eingelegt, sondern in ein Blech eingefaltet wird.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass ein grosser Teil des Schweissstromes nicht auf geradem Wege von Elektrode zu Elektrode, sondern durch das den Schmelzleiter umhüllende Blech fliesst und dabei nur dieses erhitzt. Die zum Verschweissen nötige Temperatur wird in diesem Falle nur zum geringen Teil durch den die Schweissstelle direkt durchfliessenden Strom erzeugt ; vielmehr wird sie hauptsächlich durch den Wärmeübergang von dem Anschlussblech an den Schmelzleiter erreicht.
Bei Verwendung breiterer Folien oder mehrerer paralleler Drähte als Sohmelzleiter sind mehrere
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meiden, dass sich unter dem Einfluss der bei der ersten Schweissung auftretenden hohen Temperaturen
Oxydhäute auf den dieser Schweissung benachbarten Teilen bilden und die weiteren Schweissungen erschweren, wird ein sonst für Hartlötungen benutztes Flussmittel, wie eine Boraxlösung, in fein verteilter Form auf die zu verschweissenden Flächen aufgebracht und auf diesen mittels vorheriger Benetzung mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, festgehalten.
In Fig. 5 ist die Verschweissung einer als Schmelzleiter dienenden Folie e mit zwei voneinander getrennten Blechstreifen s und t gezeigt, von denen der Blechstreifen s zu dem Anschluss an die Fassung der Patrone dient. Die Punktschweissung ist bei n ausgeführt. In Fig. 6 ist eine Verschweissung der in ein Blech s eingelegten Folie e dargestellt. Das Blech s wird nach dem Verschweissen mit der Folie in die durch Strichlung angedeutete Form gebogen und so an die Fassung der Patrone angeschlossen.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung für die Verbindung einer besonders breiten Folie e mit einem Anschlussblech s, in das es gefaltet ist. Hiebei sind an den Stellen u mehrere Punktschweissungen ausgeführt.
Die in den Fig. 5-7 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich ebenfalls auf Folien als Schmelzleiter. Die Ausführung des Anschlusses bzw. die Art der Punktschweissung bleibt im Prinzip dieselbe, wenn man an Stelle der Folie einen oder mehrere parallele dünne Drähte nimmt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hochspannungssicherung mit folienartigem Schmelzleiter für mittlere und höhere Betriebs-
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High voltage protection.
High-voltage fuses are known in which a foil-like fusible conductor is used. This is wrapped in asbestos or another heat-resistant paper or as a thin metal
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entire metal is vaporized, thereby preventing the formation of melting beads, igniting the combustible material in the vicinity of the fuse and threatening to contaminate the interior of the cartridge case with molten metal. By arranging the fusible conductor in a paper roll, however, an explosive effect is easily achieved when an arc occurs, so that the intended purpose cannot be achieved.
In order to avoid the disadvantages of the known device, according to the invention, the film-like fusible conductor, the thickness of which is not more than 0.1 mm, is used as one on glass or ceramic
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the simultaneous use of a foil-like clay conductor in a powdery medium ensures that when the metal evaporates, the metal vapors are quickly deposited on the powdery particles and are almost completely absorbed by the powder.
As a result, in contrast to the known fuses, in which only a relatively strong wire adapted to the current strength is provided as a floating wire, a very effective extinguishing effect is achieved and the arc in the shortest possible time
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If the whole length of the clay conductors rest on the prismatic body, this has the disadvantage that the extinguishing agent does not touch the fusible conductors on all sides. It is true that fuses are also known in which the fusible conductor arranged in a zigzag or helical shape
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opportunities, especially if the cross-section or the thickness of the fusible conductor and the pitch of the screw or.
Zigzag windings are small, as is usually the case with higher voltages.
Furthermore, there is the risk that the sheath conductor lying loosely in the release agent will move under the influence of vibrations or dynamic forces in the event of overcurrents or short circuits.
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line around a prismatic body made of insulating material, which has such a cross-section that the fusible conductors rest only with small parts of their length. Due to the fact that the fusible conductors are now surrounded by extinguishing agents on almost their entire length and at the same time fixed in their length,
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In Fig. 2, a winding carrier within the safety cartridge is shown in cross section. The clay conductor e is double-crossed around the winding support d made of insulating material
Cross-section wound. This is housed in a tube a made of insulating material, which in turn is filled with the extinguishing agent c. The cross section of the winding carrier can of course also have the shape of a single cross. However, the use of a double-cross-shaped cross-section of the winding carrier has the consequence that the fuse cartridge has an oval cross-section.
This is particularly advantageous for a multiphase arrangement. If the fuse cartridge is then fastened according to FIG. 3 in such a way that the larger cross-sectional axis is wholly or approximately perpendicular to the fastening surface, the result is a much smaller space requirement for the same insulating distance than with a round cross-section of the cartridge. The overall arrangement can be seen from FIG. 3. The cartridges a of phases I, II, III, which have an oval cross-section, sit with their metallic connection ends in the holders g, which in turn are carried by the post insulators 11 attached to the base.
So that the heating due to the continuous current causes a strong increase in resistance, it is advisable to make the fuse element as long as possible. The short-circuit current is then greatly reduced in size before it is switched off. Since the electrode gap with
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that the single fusible wire or the fusible wires connected in parallel are wound up on a preferably flat rod which cracks under higher heat effects and has a length made of glass or ceramic material given by the distance between the outer electrodes, in such a way that the wire length is as long as possible with a minimum distance of the winding necessary to avoid recoil is big.
Since a melting tube is formed around the melting conductor, which consists of the material of the melting conductor carrier, prior to the permanent melting, the distance does not need to be chosen larger than that just for the melting tubes to be able to form. A minimum distance of about 6-10 times the wire diameter is therefore generally sufficient. With flat wires, the width of the wires should be taken into account. If two or more parallel fusible conductors are used for higher rated currents for better heat dissipation, the total diameter or the total width of the wires applies. Metals can be used as the material of the fusible conductor, the conductivity of which decreases sharply until it melts. Good conductors such as silver are suitable for this.
But it can also be actual resistance materials such. B. iron and its alloys, use with advantage.
In order to make the melting of the described fuses visible, known melting marks can be provided for low-voltage fuses, which are based on the fact that a wire with a higher resistance than that connected in parallel to the actual fusible conductor is provided and when it melts, a spring pops open which pulls the identification mark out of the Can protrude fuse cartridge.
The principle of the characteristic wire parallel to the fusible link can also be used for higher voltages
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increased to such an extent that the current is reduced to a value which is easily interrupted when the conductor m finally melts through, without a stuck arc occurring. After the identification wire has melted, the spring of the indicator is released.
With the fuses described, it is difficult to connect the thin metal foils or wires made of highly conductive metal to the sockets of the fuse cartridge. Soft soldering, hard soldering, welding or clamping by means of screws or clamps has proven to be disadvantageous. Soldered connections appear unsuitable because the melting temperature of the solder is significantly lower than that of the fusible conductor. On the other hand, clamping connections can easily become damaged as a result,
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and adverse heat build-up.
Only a welded connection therefore appears reliable. As is well known, this is usually carried out by electrical spot welding. However, according to the methods customary up to now, it only works with relatively thick fusible conductors. If, on the other hand, you try to connect metal foils with a thickness of a few hundredths of a millimeter or thin wires by means of electrical spot welding to the mounts or to connecting pieces connected to them, it turns out that the clay conductors burn at the welding point due to their low thermal capacity and low transverse thermal conductivity.
In order to be able to enable electrical spot welding for the production of the connections with foils or thin wires as fusible conductors, these are made of a few Z? Between two metal sheets that provide the connection to the socket. knew! No ! Iimeter thick and connected to them by spot welding. Then both electrodes of the welding machine only come into contact with the metal sheets. This will cause overheating of the foil or the thin wires through the
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that the fusible conductor is not inserted between two separate connection plates, but rather folded into a plate.
This arrangement ensures that a large part of the welding current does not flow in a straight line from electrode to electrode, but through the sheet metal enclosing the fusible conductor and only heats this. In this case, the temperature required for welding is only generated to a small extent by the current flowing directly through the welding point; rather, it is mainly achieved through the heat transfer from the connecting plate to the fusible conductor.
If wider foils or several parallel wires are used as Sohmeltleiter several
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avoid that under the influence of the high temperatures occurring during the first welding
Oxyd skins form on the parts adjacent to this weld and make the further welds more difficult, a flux otherwise used for brazing, such as a borax solution, is applied in finely divided form to the surfaces to be welded and on this by means of prior wetting with a suitable liquid, such as. B. water held.
5 shows the welding of a foil e serving as a fusible conductor with two sheet metal strips s and t separated from one another, of which sheet metal strip s is used to connect to the socket of the cartridge. The spot welding is carried out at n. 6 shows a weld of the foil e inserted into a sheet metal s. After being welded to the foil, the sheet metal is bent into the shape indicated by broken lines and thus connected to the socket of the cartridge.
Fig. 7 shows an arrangement for the connection of a particularly wide film e with a connecting plate s, in which it is folded. Several spot welds are carried out at the points u.
The exemplary embodiments shown in FIGS. 5-7 also relate to foils as fusible conductors. The execution of the connection or the type of spot welding remains in principle the same if one or more parallel thin wires are used instead of the foil.
PATENT CLAIMS:
1.High-voltage fuse with foil-like fusible link for medium and high operating
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