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Geschlossene Hoelhspaumungssieherung.
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eingebettet ist, welches nach dem Verdampfen des Schmelzleiters stark stromvermindernd wirkt und dadurch eine Stromunterbrechung in spätestens einer Halbperiode herbeiführt. Diese Einwirkung geschieht entweder durch Abgabe Iichtbogenkühlender Gase seitens des umgebenden Löschmittels oder durch Bildung einer hochohmigen Schmelzraupe aus dem umgebenden Löschmittel in der Weise, dass jene den Strom übernimmt, ihn infolge ihres hohen Widerstandes herabmindert und schliesslich unterbricht. Bei diesen Sicherungen verdampft der Schmelzleiter praktisch gleichzeitig auf seiner ganzen Länge, da er über seine ganze Länge hinweg den gleichen Querschnitt aufweist.
Es gibt zwar Sicherungen, bei denen der Schmelzleiter an einer Stelle - meist in der Mitte.-etwas geschwächt ist : dies verfolgt aber lediglich den Zweck, den Grenzstrom herabzusetzen bzw. den Beginn des Durchschmelzens in die Mitte oder an einen gewünschten Punkt zu legen. Auch solche Sicherungen verhalten sieh bezuglieh des zeitlichen Verlaufs des Unterbrechungsvorganges genau so als wenn der Schmelzleiter über seine ganze Länge hinweg gleichen Querschnitt hätte.
Das gleichzeitige Verdampfen des Schmelzleiters schafft gegenüber dem vorangehenden Betriebszustand schlagartig andere Verhältnisse : In die Strombahn ist plötzlich ein hoher Widerstand
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grösser der erwähnte Widerstand und je grösser der Strom im Augenblicke des Verdampfens des Schmelzleiters ist. Dieser Schmelzstrom ist in der Hauptsache durch den Schmelzleiterquerschnitt festgelegt und somit auch durch den Nennstrom. Der Widerstand des Lichtbogens oder der Schmelzraupe muss aber anderseits einen bestimmten Mindestwert haben, um die Löschung zu ermöglichen. Ex íl daher insbesondere für Patronen mit hohen Nennstromstärken eine erhebliche Überspannung nicht zu vermeiden.
Dies gilt sowohl für Hochspannungssicherungen mit nur einem Hauptsehmelzleiter wie auch für solche mit Haupt-und Nebensehmelzleiter.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, den oder die für die Unterbrechung massgebenden Schmelz- leiter so zu formen, dass sie nicht gleichzeitig auf der ganzen Länge verdampfen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Querschnitt des Schmelzleiters über seine Länge abgestuft wird.
Bei geringen Überströmen besteht bei dieser Anordnung die Gefahr, dass sich der kaskaden- artig verlaufende Abschmelzvorgang viel zu langsam vollzieht. Um dies zu vermeiden, werden erfindungs- gemäss die Sehmelzleiterteile, die in einem pulverförmigen oder sandigen Lösehmittel eingebettet sind, in kurzer Folge abwechselnd derart vergrössert oder verkleinert, dass die Elemente verschiedenen Querschnitts bei geringen Überströmen praktisch gleichzeitig die Schmelztemperatur erreichen und abbrennen. Zweckmässigerweise wird man dabei dem Schmelzleiter an Stellen grösseren Querschnitts eine geringere Oberfläche geben oder durch an sieh bekannte Mittel die Wärmeabgabe an Stellen grösseren Querschnitts herabsetzen.
So kann man bei Verwendung von quergefalteten oder gewundenen Schmelzleitern an den Stellen grösseren Querschnitts die Faltung enger bzw. den Windungsabstand geringer wählen, so dass sich die Teile hier ebenso schnell wie diejenigen mit kleinerem Querschnitt erhitzen und durchsehmelzen. Im Kurzschlussfalle ist hingegen für das Durchschmelzen die Wärmekapazität der einzelnen Elemente massgebend.
Die einzelnen Schmelzleiter kann man auch, wie an sich bekannt, aus verschiedenen Materialien zusammensetzen. Die hintereinandergesehalteten Teile besitzen in diesem Falle verschiedene Ab- schmelzeharakteristiken, welche durch geeignete Auswahl des Schmelzpunktes, der elektrischen Leitfähigkeit, der spezifischen Wärmeabgabeziffer des Querschnitts und der Oberfläche bedingt sein können. Insbesondere lässt sieh durch Aufbringen von Schmelzlot oder ähnlichen Stoffen auf Teilen stärkeren Querschnitts eine bedeutende Herabsetzung des Schmelzpunktes an diesen Stellen bei langsamer Überlastung erzielen.
Bei Anordnung mehrerer paralleler Schmelzleiter mit stetig oder stufenweise über ihre Länge hinweg veränderlichem Querschnitt wird im Überlastungsfall der Absehmelzvorgang im allgemeinen so verlaufen, dass ein Leiter nach dem andern auf die notwendige Länge abschmilzt, da stets nur in einem der parallelen Zweige ein etwaiger Lichtbogen entstehen kann, dessen Löschung infolge der begrenzten Höhe des Stromes keine Schwierigkeiten macht. Bei Kurzschluss wird jedoch alsdann infolge der fallenden Charakteristik der parallelen Lichtbögen von Anfang an eine ungleichmässige Stromverteilung auf die parallelen Zweige eintreten und dazu führen, dass einer der Schmelzleiter die ganze Belastung an sich zieht. Eine Löschung des Lichtbogens ist in diesem Falle kaum noch möglich.
Um diese Schwierigkeit zu vermeiden und zugleich einen optimalen Wert der Absehaltleistung zu erreichen, ist es notwendig, jegliehe Liehtbogenbildung von Anfang an zu unterdrücken. Dies
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geschieht dadurch, dass vorzugsweise in der Nähe der Stellen, an denen das Abschmelzen beginnt, eine gestreckte Ausbildung der Sehmelzleiter in Richtung des elektrischen Feldes auf eine grössere Länge vermieden wird, indem mindestens alle 2 eiit eine Änderung der Schmelzleiterrichtung vorgesehen ist. Dies kann z. B. durch die an sich bekannte zickzack-, wellen- oder mäanderförmige Ausbildung oder Windung der Sehmelzleiter erreicht werden.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Anordnung eine Lichtbogenbildung sicher unterdrückt und eine gleichmässige Stromverteilung auf die parallelgeschalteten Schmelzleiter bzw. die nachher entstehenden Sehmelzraupen erreicht wird.
Die Unterdrückung der Lichtbogenbildung ist darauf zurückzuführen, dass die vorzugsweise in Richtung des elektrischen Feldes beschleunigten Metalldampfionen zum grossen Teil gegen die quer oder schräg zum Feld stehenden Wände des Schmelzkanales fliegen und hier absorbiert werden, so dass die zum Zünden eines Lichtbogens oder einer lichtbogenähnliehen Entladung notwendige Spannung grösser wird als die zur Durchtreibung des an den Schmelzstrom sich anschliessenden Nachstromes durch die halbleitende Schmelzraupe erforderliche Spannung.
In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für einen Schmelzleiter nach der Erfindung dargestellt. Bei dem bandförmigen Leiter wechseln die Teile grösserer oder kleinerer Breite in kurzer Folge miteinander ab. Bei grossen Überströmen (Kurzschlüsse), bei denen das Schmelzen in so kurzer Zeit vor sich geht, dass noch keine merkliche Wärmeableitung stattfindet, erfolgt das Abschmelzen staffelweise, u. zw. zuerst an den Teilen a mit kleinerem Querschnitt und greift dann auf diejenigen b mit grösserem Querschnitt über. Bei geringen Überlastungen werden aber die stärkeren Teile b von den schwächeren a aus aufgeheizt, so dass beide praktisch zur gleichen Zeit die gleiche Temperatur erreichen und infolgedessen der Schmelzleiter fast gleichzeitig an allen Stellen zum Abschmelzen gelangt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Geschlossene Hochspannungssicherung, bei welcher der Schmelzleiter in einem pulverförmigen oder sandigen Löschmittel eingebettet ist und beim Durchschmelzen auf der ganzen oder nahezu ganzen Länge so verdampft, dass infolge verschiedener Abschmelzcharakteristik der Leiterteile ihr Durchschmelzen bei Kurzschluss nicht gleichzeitig erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Leiterteile stetig oder stufenweise in kurzer Folge abwechselnd derart vergrössert und verkleinert sind, dass sie bei geringen Überströmen praktisch gleichzeitig die Schmelztemperatur erreichen und abbrennen.