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La présente invention et'relative aux fusibles électriques et, plus particulièrement,à un fusible à retard nouveau et perfectionné.
Un fusible est un appareil de protection placé dans un circuit électrique pour ouvrir le circuit lors d'un excès de courant dû à un courtcircuit ou une surcharge continue. Un fusible ordinaire supporte un courant déterminé indéfiniment, mais il ouvre le circuit si un courant supérieur à ce courant déterminé le traverse. Pour cette raison, les fusibles ordinaires fondent souvent dans un circuit comprenant un moteur lorsque ce dernier démarre, car un moteur qui, en marche, prend seulement 6 ampères, demande plus de 30 ampères durant quelques secondes, au démarrage. Ce courant de démarrage ne devrait pas provoquer l'ouverture du circuit par l'un ou l'autre fusible car il n'est pas dangereux pour le moteur.
Les conducteurs électriques constituant le circuit peuvent supporter d'une manière continue un courant déterminé, dépendant du diamètre des conducteurs ainsi que de la substance qui les constitue, mais ils seraient sérieusement endommagés et probablement la source d'un feu coûteux si un courant supérieur à ce courant déterminé les traversait continuellement. Ces mêmes conducteurs ne seront pas endommagés si un courant excessif les traverse seulement durant quelques secondes. Pour cette raison, des fusibles à retard sont utilisés pour protéger les circuits des moteurs. Un tel fusible ouvre le circuit, de la même manière qu'un fusible ordinaire, lors d'un petite surcharge continue ou lors d'un court-circuit, mais il supporte une surcharge importants durant quelques secondes.
Un fusible à retard évite l'ouverture inutile du circuit durant le démarrage du moteur.
Il est plus économique d'utiliser un fusible à retard pour la protection des moteurs, qu'un fusible ordinaire. Si un fusible ordinaire est utilisé, il est nécessaire qu'il soit calculé pour que les courants de démarrage élevés du moteur puissent le traverser sans le faire fondre II est
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également nécessaire que:Te.e czxxduceu.s dil 11 interrupteurde, déconnexion des fusibles puissent supporter le courant de démarrage élevé d'une manière continue. Si un fusible à retard est utilisé au lieu d'un fu- sible ordinaire pour le même circuit du moteur, il peut être calculé de manière à pouvoir se laisser traverser sans fondre par un courant de l'ordre de la moitié de celui correspondant à un fusible ordinaire.
De plus, l'interrupteur de déconnexion pour le fusible, ainsi que les conducteurs qui constituent le circuit, peuvent avoir des dimensions plus faibles puisqu'ils doivent seulement supporter le courant plus faible du fusible à retard.Comme les éléments qui constituent le circuit ont des dimensions réduites, ils sont naturellement moins coûteux.
Par exemple, un moteur de 5 CV oqui prend un courant normal de 15,9 amp. requiert un fusible du type ordinaire calibré à 50 amp., tandis qu'un fusible à retard de 25 amp. est satisfaisant. En même temps, les conducteurs du circuit de moteur'doivent être calculés de manière à supporter seulement les 25 amp, du fusible à retard. De plus, tandis qu'avec le fusible ordinaire de 50 amp., un interrupteur de déconnexion de 60 amp, doit être utilisé, un interrupteur moins coûteux de 30 amp, doit être utilisé avec le fusible à retard de 25 amp.
En utilisant un fusible à retard, il est possible de charger un circuit ordinaire avec les appareils aotionnés par le moteur, tout en protégeant de dernier avec un fusible à retard de mêmes dimensions qu'un fusible ordinaire. Le long retard du fusible à retard évite qu'il n'ouvre le circuit lorsqu'il est traversé par les courants de démarrage du moteur ce qui serait le cas pour les fusibles ordinaires de plus grandes dimensions,
Un objet de la présente invention est, par conséquente de présenter un fusible d'interruption combinée des surcharges et des court-circuits,
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nouveau et perfectionné, adapté aux moteurs et pouvant être installé dans des boitiers de remplacement des fusibles.
Un autre objet de l'invention est de présenter un fusible muni d'un élément d'interruption en substance élastique présentant une ou plu-sieurs parties rétrécies de telle manière qu'une de ces parties rétrécies fondra avant que l'élément élàstique ne soit endommagé par l'élévation de température jusqu'à la température de recuit, ce qui rendrait l'appareil inutilisable.
Le fusible selon l'invention est constitué de deux parties : une partie élastique pouvant fondre et une partie constituant masse chauffante, reliées entre-elles par un métal fusible à bas point de fusion. Dans le fusible à retard de l'invention, l'élément élastique présente une section fusiblelors d'un court-circuit ; il présente une déformation extérieure de telle sorte qu'il tend à être dévié hors de contact avec la masse emmagasinant la chaleur, à laquelle il est-soudé. Cette soudure va fondre lorsqu'un courant excessif dû à une surcharge prolongée du moteur la traverse et, à ce moment, l'élément élastique sera libéré et ouvrira le circuit. Des éléments élastiques ont déjà été précédemment utilisés dans les fusibles, mais ils n'étaient pas traversés par le courant ou ne fondaient pas.
Dans ce dernier cas, des éléments fusibles séparés étaient requis pour interrompre les courants de court-circuit.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels : - la Fig. 1 est une vue en coupe d'un-assemblage de fusible pour moteur, nouveau et perfectionnée - La Fig. 2 est une vue en plan du fusible de la fig.l, - La Fig. 3 est une vue latérale en élévation d'une seconde varia te de l'assemblage de fusible.
- La Fig. 4 est une vue en plan da fusible de la Fig. 3.
On a représenté aux fig. 1 et 2 un assemblage de fusible comprenant une enveloppe 11 en substance isolante convenable présentant des calottes terminales 12 et 13 qui maintiennent en place les lames de couteau 14 et 15, respectivement. A l'intérieur de l'enveloppe 11, une barre d'espacement en substance isolante 16 est représentée, supportée par une paire de vis espacées 17 et 18. Un fusible 20 est également supporté par-les vis 17 et 18.
L'assemblage représenté est à fusible remplaçable, la calotte terminale 12 pouvant être dévissée de l'enveloppe 11, ce qui permet l'enlèvement en une fois des lames de couteau 14 et 15, de la barre d'espacement 16 et du fusible 20.. Lorsqu'on a procédé à cet enlèvement, le fusible 20 peut être enlevé hors des lames de couteau.
Le fusible 20 comprendun élément élastique 21 et un élément chauffant 22 qui sont reliés par une soudure 23 constituée en un alliage à bas point de fusion, là où les éléments se recouvrent. L'extrémité interne de l'élément chauffant 22 a un plus grande masse que l'extrémité externe de.telle sorte qu'elle agit comme masse 24 absorbant la chaleur. L'élément élastique 21 est de préférence en un alliage béryllium-cuivre et présente une partie rétrécie 26 qui fondra presque instantanément lors d'un court-circuit. L'élément 21 présente en outre une courbure au point 27 adjacent à l'extrémité interne de la lame de couteau 14 pour constituer une déformation qui tend à faire s'élever 1''élément élastique hors de son alignement avec les lames de cou- teau 14 et 15.
C'est une distorsion permanente et c'est seulement lorsque
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l'élément 21 est dévié pour venir toucher la masse 24 à laquelle il est sou- dé, qu'il reste en alignement avec les lames 14 et 15.
L'élément chauffant 22 est en ichrome ou autre substance similai- re et présente au moins une partie de petite section 28 de telle manière que le courant traversant cette partie 28 ainsi que la partie rétrécie 26, crée de la chaleur qui est la force motrice pour interrompre le circuit du moteur par l'intermédiaire du fusible. La chaleur créée dans la partie 28 est pro- portionnelle au courant qui la traverse.
La chaleur créée par le courant nor mal n'a aucun effet sensible sur la température de l'ensemble. Cependant, lors d'une surcharge, le courant traversant la partie 28 crée de la chaleur qui passe dans la borne emmagasinant la chaleur, c'est-à-dire la lame 15*De plus, la chaleur crééepasse dans la masse 24 pour empêcher toute interruption immédiate du;circuit par la fonte de la soudure 23. Evidemment, il faut que la température des masses 15 et 24 absorbant la chaleur soit augmentée avant que la soudure ne commence à fondre. Pour cette raison, l'interruption du circuit ne se fait qu'avec un certain retard ; en fait jusqu'à ce que la tem- pérature de la masse 24 se soit élevée de manière à faire fondre la soudure
23, le courant traverse le fusible.
C'est en faisant varier la section de la partie 28 et de la partie rétrécie 26, que les caractéristiques de, fusible peuvent être variées entre certaines limites.
En fonctionnement, lors d'une surcharge du moteur, la température de la partie 28 de la masse chauffante 22 augmente et cette partie 28 transmet de la chaleur aux masses adjacentes telles que la lame 15 et la masse 24.
Si ce courant de surcharge est prolongé, la température de la soudure 23 est élevée jusqu'à la température de fusion, libérant ainsi l'élément élastique 21 qui prend la position représentée en traits pointillés à la fig, 1 pour ouvrir le circuit. Par suite du temps nécessaire à l'échauffement des masses, le courant de démarrage du moteur ne provoquera pas en général la fonte de la soudure. Lors d'un court-circuit, cependant, la partie rétrécie 26 de l'élément élastique beryllium-cuivre, fondra presque instantanément, provoquant l'ouverture du circuit.
Il est d'usage courant, dans l'art des fusibles, d'utiliser une bande de substance élastique déformée à une extrémité et soudée à un élément conducteur de la chaleur à l'autre extrémité de telle manière que lorsque les éléments sont surchauffés, la soudure fond et la bande élastique se déplace hors de sa position. La présente invention représente plus que la simple substitution d'une bande élastique à la place d'un des éléments du fusible à retard. Si cette simple substitution était réalisée dans un assemblage à fusible conforme à l'invention et si un courant traversait le fusible, lequel est légèrement inférieur ou dure moins longtemps que celui associé à une aurcharge ou un court-circuit, la chaleur excessive engendrée pourrait détruire la qualité essentielle du ressort, rendant le fusible inopérant.
Dans la présen- te invention, cette condition indésirable est évitée en prévoyant une ou plusieurs parties rétrécies dans l'élément élastique, de telle manière qu'une partie rétrécie fondra avant que la température de recuit ne soit atteinte dans la partie déformée de l'élément élastique.
A la fig. 2, l'élément élastique 21 comporte une seule partie rétrécie 26 destinée à fondre lors d'un court-circuit. La partie rétréoie 28 est plus proche de la masse 24 et de la partie 28 que de la déformation dans l'élément élastique. Il en résulte que lors des surcharges relativement fortes approchant les courants de court-circuit, la partie rétrécie 26 fondra avant que la température de recuit du ressort ne soit atteinte pour détruire l'action du ressort. La présente invention est donc caractérisée par la combinaison de cet élément élastique et section fusible avec l'élément chauffant.
Une variante perfectionnée du fusible 20 est représentée aux fig.
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3 et 4, en 30. Le fusible 30 comporte un élément élastique 31 et un élément chauffant 32 qui sont joints par une soudure 33 à bas point de fusion, là où les éléments se recouvrent. Une masse 34 absorbant la chaleur est soudée sur une face de l'extrémité interne de-l'élément chauffant 32. Un trou rectangulaire 35 est prévu dans la partie centrale de l'élément chauffant 32, formant des parties rétrécies espacées 36 et 37, le courant traversant ces
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parties rétrécies créant de la kfileúr;:.qui .co:hsti imer51:â. forcéterruption'du oir9ùit'l rs -d.funë'surcharge du moteur. L'élément élastique = .
31 est également en béryllium-cuivre, mais il est prévu ici une partie rétrécie extérieure 38 et une partie rétrécie intérieure 39, relativement plus étroite, près de la surface où la soudure 33 maintient les éléments ensem- ble. Par suite de la différence entre les dimensions de ces parties rétrécies, la partie rétrécie extérieure 38 a une résistance plus faible que la ' partie rétrécie intérieure 39. De plus, l'élément élastique 31 est de dimensions prgressivement décroissantes, de son extrémité extérieure vers son extrémité intérieure, ce qui accroit la différence de résistance entre les extrémités interne et externe du ressort.
L'élément élastique 31 est courbé au point 40 adjacent à l'extrémité intérieure de la lame de couteau 14, ce qui réalise une déformation qui provoque l'élévation normale du ressort par rapport à l'axe'longitudinal des lames de couteau. C'est une distorsion permanente et s'est seulement lorsque l'élément élastique 31 est dévié pour venir toucher et être soudé à l'extrémité interne de l'élément chauffant 32 que le ressort est sensiblement en alignement avec les lames de couteau.
En fonctionnement, le courant traversant l'assemblage de fusible produit de la chaleur aux parties rétrécies 36 et 37 de l'élément chauffant 32 qui, lors d'une surcharge, tend à chauffer la masse 34 pour réaliser l'ouverture retardée du circuit par le fusible. La masse 34 doit être chauffée avant que la soudure 33 ne fonde. De cette manière, le courant de surcharge normal résultant du démarrage du moteur, ne provoquera pas l'ouverture du circuit tandis qu'une surcharge prolongée va:'chauffer la masse 34 et fondre la soudure pour libérer l'élément élastique 31 qui prendra la position d'ouverture du circuit, représenté en traits pointillés à la fig. 3. Lorsque l'augmentation du courant résulte d'un court-circuit, les parties rétrécies 38 et 39 fondent presque instantanément, provoquant l'ouverture du circuit.
Si l'augmentation de courant est inférieure à celle nécessaire pour fondre la soudure 33, la température dans'l'élément élastique 31 va s'élever, mais la partie rétrécie 39, de grande résistance, qui est adjacente à la conne=' Bien soudée entre les éléments, fondra avant que la température de recuit du ressort, n'ait atteint la déformation 40.
Plus d'une section fusible est prévue dans l'élément élastique 31 de manière à ce qu'elles fondent toutes deux pour que la partie du fusible les séparant se détanche complètement, ce qui donne au fusible une capacité d'interruption de courants élévés.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données'à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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The present invention relates to electrical fuses and, more particularly, to a new and improved delay fuse.
A fuse is a protective device placed in an electrical circuit to open the circuit during excess current due to a short circuit or continuous overload. An ordinary fuse carries a determined current indefinitely, but it opens the circuit if a current greater than this determined current flows through it. For this reason, ordinary fuses often blow in a circuit that includes an engine when the engine starts, because an engine that, when running, takes only 6 amps, draws more than 30 amps for a few seconds when starting. This starting current should not cause the circuit to open by either fuse as it is not dangerous for the motor.
The electrical conductors constituting the circuit can withstand in a continuous manner a determined current, depending on the diameter of the conductors as well as on the substance which constitutes them, but they would be seriously damaged and probably the source of an expensive fire if a current greater than this determined current flowed through them continuously. These same conductors will not be damaged if excessive current flows through them for only a few seconds. For this reason, delay fuses are used to protect the circuits of the motors. Such a fuse opens the circuit, in the same way as an ordinary fuse, during a small continuous overload or during a short circuit, but it supports a large overload for a few seconds.
A delay fuse prevents unnecessary opening of the circuit during engine starting.
It is more economical to use a time delay fuse for motor protection than a regular fuse. If an ordinary fuse is used, it is necessary that it be calculated so that the high starting currents of the motor can pass through it without melting it.It is
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also necessary that: Te.e czxxduceu.s dil 11 switch, disconnection of fuses can withstand the high starting current continuously. If a delay fuse is used instead of an ordinary fuse for the same motor circuit, it can be calculated in such a way that it can be passed through without melting by a current of the order of half of that corresponding to a regular fuse.
In addition, the disconnect switch for the fuse, as well as the conductors that make up the circuit, may have smaller dimensions since they only need to withstand the lower current of the delay fuse. As the elements that make up the circuit have of reduced dimensions, they are naturally less expensive.
For example, a 5 hp motor which draws a normal current of 15.9 amps. requires a regular type 50 amp fuse, while a 25 amp time delay fuse. is satisfactory. At the same time, the conductors of the motor circuit should be designed so as to withstand only the 25 amps of the delay fuse. In addition, while with the regular 50 amp fuse a 60 amp disconnect switch should be used, a less expensive 30 amp switch should be used with the 25 amp delay fuse.
By using a delay fuse, it is possible to charge an ordinary circuit with motor-powered devices, while protecting the latter with a delay fuse of the same size as a regular fuse. The long delay of the delay fuse prevents it from opening the circuit when it is crossed by the starting currents of the motor, which would be the case for ordinary fuses of larger dimensions,
An object of the present invention is, therefore, to present a combined interrupting fuse for overloads and short circuits,
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new and improved, suitable for motors and suitable for installation in replacement fuse boxes.
Another object of the invention is to present a fuse provided with a substantially elastic interrupting element having one or more narrowed parts such that one of these narrowed parts will melt before the elastic element is damaged by raising the temperature to the annealing temperature, rendering the device unusable.
The fuse according to the invention consists of two parts: an elastic part which can melt and a part constituting the heating mass, connected together by a low-melting point fusible metal. In the delay fuse of the invention, the elastic element has a fusible section during a short circuit; it exhibits an external deformation such that it tends to be deflected out of contact with the mass storing the heat, to which it is welded. This solder will melt when excessive current due to prolonged motor overload is passed through it, and at that time the elastic element will be released and open the circuit. Elastic elements were previously used in fuses, but they were not current or melted.
In the latter case, separate fuses were required to interrupt the short circuit currents.
The advantages and new characteristics of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given simply by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a sectional view of a new and improved engine fuse assembly - FIG. 2 is a plan view of the fuse of fig.l, - Fig. 3 is a side elevational view of a second variant of the fuse assembly.
- Fig. 4 is a plan view of the fuse of FIG. 3.
There is shown in FIGS. 1 and 2 a fuse assembly comprising a casing 11 of suitable insulating substance having end caps 12 and 13 which hold the knife blades 14 and 15 in place, respectively. Inside the casing 11, a spacer bar of insulating substance 16 is shown, supported by a pair of spaced screws 17 and 18. A fuse 20 is also supported by the screws 17 and 18.
The assembly shown has a replaceable fuse, the end cap 12 being unscrewable from the casing 11, allowing the one-time removal of the knife blades 14 and 15, the spacer bar 16 and the fuse 20. When this removal has been made, the fuse 20 can be removed from the knife blades.
The fuse 20 comprises an elastic element 21 and a heating element 22 which are connected by a solder 23 made of a low melting point alloy, where the elements overlap. The inner end of the heating element 22 has a greater mass than the outer end of so that it acts as the heat absorbing mass 24. The resilient member 21 is preferably made of a beryllium-copper alloy and has a tapered portion 26 which will melt almost instantaneously upon a short circuit. Element 21 further has a curvature at point 27 adjacent to the inner end of knife blade 14 to provide a deformation which tends to cause the resilient element to rise out of alignment with the cutting blades. teau 14 and 15.
It's a permanent distortion and it's only when
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the element 21 is deflected to come into contact with the mass 24 to which it is welded, which it remains in alignment with the blades 14 and 15.
The heating element 22 is made of ichrome or other similar substance and has at least a portion of small cross section 28 so that the current passing through this portion 28 as well as the constricted portion 26 creates heat which is the driving force. to interrupt the motor circuit via the fuse. The heat created in part 28 is proportional to the current passing through it.
The heat created by the normal current has no appreciable effect on the temperature of the assembly. However, during an overload, the current flowing through part 28 creates heat which passes through the heat-storing terminal, i.e. blade 15 * In addition, the heat created passes through mass 24 to prevent any immediate interruption of the circuit by the melting of the solder 23. Obviously, the temperature of the heat-absorbing masses 15 and 24 must be increased before the solder begins to melt. For this reason, the interruption of the circuit occurs only with a certain delay; in fact until the temperature of the mass 24 has risen so as to melt the solder
23, current flows through the fuse.
It is by varying the section of the part 28 and of the narrowed part 26, that the characteristics of the fuse can be varied between certain limits.
In operation, during an overload of the engine, the temperature of part 28 of the heating mass 22 increases and this part 28 transmits heat to the adjacent masses such as the blade 15 and the mass 24.
If this overload current is prolonged, the temperature of the solder 23 is raised to the melting temperature, thus freeing the elastic element 21 which takes the position shown in dotted lines in FIG, 1 to open the circuit. Due to the time required for the masses to heat up, the motor starting current will generally not cause the weld to melt. On a short circuit, however, the constricted portion 26 of the beryllium-copper elastic element will melt almost instantly, causing the circuit to open.
It is common practice in the art of fuses to use a strip of elastic substance deformed at one end and welded to a heat conducting member at the other end in such a way that when the elements are overheated, the weld melts and the elastic band moves out of position. The present invention represents more than the simple substitution of an elastic band in place of one of the elements of the delay fuse. If this simple substitution were carried out in a fuse assembly according to the invention and if a current flowed through the fuse, which is slightly less or lasts less than that associated with an overload or a short circuit, the excessive heat generated could destroy the essential quality of the spring, rendering the fuse inoperative.
In the present invention, this undesirable condition is avoided by providing one or more constricted portions in the elastic member, so that a constricted portion will melt before the annealing temperature is reached in the deformed portion of the tube. elastic element.
In fig. 2, the elastic element 21 comprises a single narrowed part 26 intended to melt during a short circuit. The retracted part 28 is closer to the mass 24 and to the part 28 than to the deformation in the elastic element. As a result, during relatively large overloads approaching short circuit currents, the constricted portion 26 will melt before the spring annealing temperature is reached to destroy the action of the spring. The present invention is therefore characterized by the combination of this elastic element and fusible section with the heating element.
An improved variant of fuse 20 is shown in FIGS.
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3 and 4, at 30. The fuse 30 has an elastic element 31 and a heating element 32 which are joined by a low-melting point solder 33, where the elements overlap. A heat absorbing mass 34 is welded to one face of the inner end of heater 32. A rectangular hole 35 is provided in the central portion of heater 32, forming spaced constricted portions 36 and 37, the current flowing through these
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narrowed parts creating kfileúr;:. qui .co: hsti imer51: â. forceerruption'oir9ùit'l rs -d.funë overloading the engine. The elastic element =.
31 is also beryllium-copper, but there is provided here an outer tapered portion 38 and an inner tapered portion 39, relatively narrower, near the surface where the solder 33 holds the elements together. As a result of the difference between the dimensions of these constricted parts, the outer constricted part 38 has a lower strength than the inner constricted part 39. In addition, the elastic member 31 is of gradually decreasing dimensions, from its outer end towards. its inner end, which increases the difference in resistance between the inner and outer ends of the spring.
The resilient member 31 is bent at point 40 adjacent the inner end of the knife blade 14, which causes a deformation which causes the spring to rise normally with respect to the longitudinal axis of the knife blades. This is a permanent distortion and only occurs when the resilient member 31 is deflected to contact and be welded to the inner end of the heater 32 that the spring is substantially in alignment with the knife blades.
In operation, current through the fuse assembly generates heat at the constricted portions 36 and 37 of heater 32 which, upon overload, tends to heat ground 34 to effect delayed opening of the circuit by. the fuse. The mass 34 must be heated before the solder 33 melts. In this way, the normal overload current resulting from the starting of the motor, will not cause the opening of the circuit while a prolonged overload will: heat the mass 34 and melt the solder to release the elastic element 31 which will take the load. opening position of the circuit, shown in dotted lines in FIG. 3. When the increase in current results from a short circuit, the constricted portions 38 and 39 melt almost instantly, causing the circuit to open.
If the increase in current is less than that required to melt solder 33, the temperature in the elastic member 31 will rise, but the constricted portion 39, of great resistance, which is adjacent to the conne = 'Well welded between the elements, will melt before the annealing temperature of the spring, has reached the deformation 40.
More than one fuse section is provided in the resilient member 31 so that they both melt so that the part of the fuse separating them completely shuts off, giving the fuse a high current interrupt capability.
Although several embodiments of the invention have been described and shown, it is obvious that one does not wish to limit oneself to these particular forms given by way of examples and without any restrictive character and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would also come within the scope of the invention.