CH206830A - Hochleistungsschmelzsicherung für niedere und mittlere Spannungen. - Google Patents

Hochleistungsschmelzsicherung für niedere und mittlere Spannungen.

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CH206830A
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Electrotech Erzeugnisse Gmbh
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Description


      Hochleistungssehmelzsicherung    für niedere und mittlere Spannungen.         Hochleistungssicherungen    für niedere und  mittlere Spannungen (das heisst     Spannungen     bis zu mag. 3000 Volt) haben die Aufgabe,  besonders grosse     Kurzschlussströme,    beispiels  weise 50 000 A und mehr, mit Sicherheit zu  unterbrechen. Um angeschlossene Apparate  zu schützen und besonders um Selektivität  mit Sicherungen grösserer Nennstromstärke,  die im Strompfad nach der Spannungsquelle  hin liegen, zu erreichen, soll bei allen Kurz  schlussströmen, auch bei schwersten, die  Löschzeit kurz sein.

   Die Löschzeit darf aber  anderseits nicht so kurz werden, dass die bei  der Stromabnahme entstehende Induktions  spannung übermässig gross     -vvird    und zu einer  Gefährdung der Anlage führt.  



  Die Erfindung bezieht sich auf Hoch  leistungsschmelzsicherungen für niedere und  mittlere Spannungen mit in körniges Lösch  mittel eingebettetem, stellenweise     geschwäch-          tem    Schmelzleiter. Erfindungsgemäss sind die  geschwächten Stellen im Schmelzleiter in sol  cher Anzahl vorhanden und derart     bemessen,       dass bei     Verwendung    der Sicherung in induk  tiven Stromkreisen und bei     Abschaltung    von  Überströmen, die den dreifachen Wert des  Nennstromes überschreiten, die Summe der  an den Enden dieser zuerst schmelzenden,

   ge  schwächten Stellen     im    unmittelbaren An  schluss an die     Lichtbogenbildung    auftreten  den Teilspannungen grösser ist als die Nenn  spannung der Sicherung, jedoch     kleiner    als  das Dreifache der     Nennspannung.    Für den  Verlauf des Löschvorganges gelten folgende  Zusammenhänge:  Die     Brennspannung    des     Abschaltlicht-          bogens    einer Schmelzsicherung wird auf  gebracht durch die Summe von Netzspannung  und Gegenspannung, die in den     Induktivi-          täten    des     Kurzschlusskreises    bei der erzwun  genen Stromabnahme erzeugt wird.

   Der     ohm-          sche    Spannungsabfall ist von dieser abzu  ziehen. Der     Abschaltvorgang    in der Siche  rung ist beendet, wenn die benötigte     Brenn-          spannung    am Lichtbogen grösser wird als die  Summe der treibenden     Spannungen,              Aus    diesen Betrachtungen ergibt sich, dass  es bei gegebenem     Kurzschlussstromkreis    einen       bestimmten,    günstigsten Verlauf des Lösch  vorganges gibt. Es ist bekannt, dass der Ab  lauf des Löschvorganges durch die Form  gebung der Schmelzleiter     beeinflusst    werden  kann.

   Dies gilt insbesondere für Sicherun  gen, bei. denen der Schmelzleiter in ein kör  niges Löschmittel eingebettet ist. Auf Grund  von Versuchen hat sich herausgestellt, dass  sich die Eigenschaften des körnigen Lösch  mittels während des Löschvorganges ändern.  Durch diese Veränderung wird wiederum der  Verlauf des Löschvorganges beeinflusst.  



  An Hand von Figuren sollen nun zunächst  die Löschvorgänge bei einigen bekannten       Schmelzleiterformen    näher erläutert werden.  



  In     Fig.    1 ist ein Schmelzleiter von gleich  mässigem Querschnitt dargestellt, der     draht-          oder    bandförmig ausgeführt sein kann. Das  Schmelzband ist mit 11     bezeichnet,    21,     22     sind die     Anschlussfahnen    zur Befestigung an  den Kappen der Sicherung. Beim Auftreten  einer hohen     Kurzschlussstromstärke    schmilzt  dieser Leiter praktisch auf der ganzen Länge  gleichzeitig und der Lichtbogen entsteht. dem  gemäss im gleichen Zeitpunkt auf der ganzen  Strecke L zwischen den beiden durch die An  schlussfahnen 21     u*d    22 gegebenen Elektro  den.

   Das körnige     Löschmittel    ist im Augen  blick der Entstehung des     Lichtbogens    in des  sen Umgebung noch überall kalt (im Ver  gleich zur Schmelztemperatur) und frisch  und besitzt an allen Stellen eine gleich gute  hohe     Löschfähigkeit.    Es entsteht infolge  dessen längs des Lichtbogens auf der Strecke  L eine gleichmässige Potentialverteilung. Die       Spannung    verläuft dann beispielsweise nach  der Geraden a in     Fig.    4.

   Die Elektroden  spannung     L';,        n,;"        muss    praktisch<I>sofort</I> vom       Stromkreis    aufgebracht werden; damit ist die  Entstehung einer sehr hohen Überspannung  verbunden. Tritt dagegen ein     Kurzschluss-          strom    geringerer Höhe auf, so schmilzt der  Leiter zunächst an irgend einer Stelle, die  etwa zufällig thermisch etwas höher be  lastet ist als die Umgebung, und breitet sich  von dieser Stelle aus nach beiden Seiten hin    allmählich aus.

   Um zu erreichen, dass der  Lichtbogen an einer vorbestimmten Stelle ent  steht, hat man häufig dem Schmelzleiter die  in     Fig.    2 und 3 beispielsweise dargestellten  Formen gegeben, bei denen der Querschnitt  an einer bestimmten Stelle, meist in der  Mitte,     schwächer    ist als an den übrigen Stel  len.

   Bei diesen Schmelzleitern entsteht also  der Lichtbogen bei Überstrom oder Kurz  schluss in der     Mitte    und gewinnt von hier aus  nach beiden Seiten hin an Ausdehnung, in  dem er die seinen Fusspunkten benachbarten       Schmelzleiterteile    nach und nach weiter weg  schmilzt.     Während    der ganzen Löschzeit ist       das        Löschmittel    in der Nachbarschaft der  Entstehungsstelle des Lichtbogens bereits  hoch erhitzt. Mit     kühlem        undfrischem    Lösch  mittel kommen also nur die     Lichtbogenfuss-          punkte    in Berührung.

   Da nun das     Lösch-          mittel    durch die Erhitzung seine Löschwir  kung zum grossen Teil verliert, so ist das  Spannungsgefälle in der Mitte des Licht  bogens verhältnismässig gering und hat nur  in der Nähe der     Lichtbogenfusspunkte    seine  ursprüngliche Höhe. Daraus ergibt sich ein  Verlauf der Spannung an der Unterbre  chungsstrecke, der in der Kurve b in     Fig.    4  für den Fall dargestellt ist, dass die Licht  bogenfusspnnkte an den Elektroden 21 und  22 angelangt sind.

   Die höchste Spannung       LTu        ",;1,    an den Elektroden des Lichtbogens ist  also hier kleiner als in dem nach     Fig.    1,  Kurve     a    dargestellten Fall, gleichen Leiter  querschnitt an den ungeschwächten Stellen  vorausgesetzt. Die Kurve b besteht aus drei  Teilen verschiedener Steigung. Die beiden  Teile     b1    an den     Lichtbogenfusspunkten    haben  infolge der guter.

   Löschfähigkeit des um  gebenden, noch     nicht    erwärmten     Sandes    ein  hohes     Spannungsgefälle.    Zwischen ihnen liegt  der Teil     b2,    der nur eine flache Steigung be  sitzt, weil das Löschmittel hier infolge der       starken    Erhitzung bereits seine     Löschwir-          kung    zum grossen Teil eingebüsst hat.

   Ver  suche     haben    ergeben, dass bei fortschreitender  Wanderung der     Lichtbogenfusspunkte    von  der Entstehungsstelle aus die Länge der     Teile          b,    an denen das hohe Spannungsgefälle vor-           handen    ist, annähernd konstant bleibt, wäh  rend der mittlere Teil     b2    mit der gesamten  Unterbrechungsstrecke     zwischen    den Licht  bogenfusspunkten zunimmt.

   Für die Errei  chung der Gesamtspannung, die der Licht  bogen zur     Stromunterbrechung    aufnehmen  muss, sind also im wesentlichen die Stellen     b,     massgebend, während der Einfluss der Länge  des mittleren Teils und damit der     Einfluss     der Gesamtlänge des Schmelzstreifens ver  hältnismässig gering ist.  



  Auf dieser Erkenntnis fusst nun die Er  findung. Sie bezweckt nämlich, beim An  sprechen der Sicherung auf Überstrom nicht  nur zwei Stellen     b,    mit hohem Spannungs  gefälle entstehen zu lassen, sondern eine       .Mehrzahl    dieser Stellen hintereinander anzu  ordnen. Wenn bei einem Überstrom die  Summe der     Lichtbogenteilspannungen,    die  sich an den geschwächten Stellen an den An  schlussfahnen 21 und 22 ergeben, grösser wird  als die     Nennspannung    der Sicherung     bezw.     die Betriebsspannung des Netzes, reisst der  Lichtbogen     dann    rasch ab.

   Praktisch wird  man die Sicherung so bauen, dass die für die  sen Vorgang zur Verfügung stehende Zeit,  die von den Grössen des     Kurzschlusskreises          abhängt,    zwischen den Grenzen, die einer  seits durch     Selektivitätsbedingungen    (sehr  kurze Löschzeit) und anderseits durch die  höchstzulässige     Überspannung    (längere     Lösch-          zeit)    gegeben sind, liegt. Entsprechend diesen  Grössen ist die Anzahl der notwendigen Schwä  chungsstellen im Schmelzleiter zu wählen.  



  Es sind zwar bis jetzt Schmelzsicherun  gen bekannt, bei denen der Schmelzleiter ab  wechselnd starken und schwachen Quer  schnitt besitzt. Bei diesen bekannten Siche  rungen entstehen die Lichtbögen ebenfalls an  den geschwächten Stellen. Die Teile grösseren  Querschnittes sollen durch dynamische     Blas-          wirkung    fortgeschleudert werden können. Die  Schmelzstreifen dürfen deshalb nicht     in    ein  körniges Löschmittel eingebettet sein. In  folgedessen fehlt den bekannten Sicherungen  die durch das eigentümliche Verhalten des  körnigen     Löschmittels    begründete Lösch  wirkung.

           Weiterhin    ist es bekannt geworden,  Schmelzleiter mit mehreren Verjüngungen zu  versehen, jedoch lediglich zu dem Zweck,  durch     Schaffung    grosser Kühlflächen lange       Abschmelzzeiten    bei geringen Überströmen  zu bewirken. Da bei diesen     Sicherungen    ein  gasförmiges oder flüssiges Füllmittel ver  wendet werden soll, so fehlt ihnen ebenfalls  die     Wirkung,    wie sie bei der Verwendung  eines körnigen     Löschmittels        auftritt.     



  Die Erfindung unterscheidet sich von den       bekannten    Sicherungen, bei denen die Anzahl  der Schwächungsstellen ganz unbestimmt  bleibt, auch durch die besondere Bemessung  der Zahl der geschwächten Stellen, wodurch  ein sicheres Abschalten in möglichst kurzer  Zeit ermöglicht, jedoch gleichzeitig durch  Vermeidung unzulässiger     Überspannungen     die Gefährdung der Anlage verhindert wird.  



  Die richtige Anzahl der geschwächten  Stellen ist von verschiedenen andern     Grössen     abhängig, z. B. von der Anordnung und von  den     Abmessungen    der geschwächten Stellen,  von der Grösse und Form des Schmelzleiter  querschnittes an den ungeschwächten Stellen,  vom     Schmelzleitermetall,    von den     Anschluss-          fahnen    und ihrer     Anordnung,    von der  Wärmeleitfähigkeit und     Löschfähigkeit    des  Löschmittels, von der     Oberflächengestalt    des  Sicherungskörpers und anderem mehr.

   Der  Einfluss aller dieser Grössen auf die Wärme  verhältnisse der Sicherung im Normalbetrieb  sowie beim Ansprechen ist an sich bekannt.  Bei gegebener Sicherungsbauart kann die  richtige Anzahl der geschwächten Stellen  durch Versuch leicht gefunden werden. In       Fig.    5 ist beispielsweise ein derartiger  Schmelzleiter mit vier Schwächungsstellen  abgebildet.     In        Fig.    6 ist ein     bestimmter    Au  genblick während der Löschzeit nach dem  Ansprechen der     Sicherung        herausgegriffen.     Die an den geschwächten Stellen entstan  denen Lichtbögen     brennen    zwischen den  stehengebliebenen Stellen 14, 15, 16, 17, 18  des Schmelzleiters.

   Von dem     Löschmittel    19  sind die die     Mitte    der Lichtbögen umgeben  den Teilmengen bereits zu Schmelzraupen 23,  24, 25 und 26     zusammengesintert.    Die Span-      nun-- an dem Schmelzstreifen verläuft in  folgedessen beispielsweise nach     der    ausge  zogenen Kurve in     Fig.    7. Der     Massstab    dieser  Figur ist sowohl senkrecht     wie    auch waag  recht von dem der     Fib.    1 verschieden.

   Die  Kurve nach     Fig.    7 hat in     cler    gezeichneten  schematischen     Darstellung    eine     Ireppenfiir-          mibe    Gestalt. Die flachen Stellen entsprechen  den stehengebliebenen Teilen 11 bis     l8        bezw.     hocherhitzten     Sehmelzräumen    ?3 bis     ?(;.        Zwi-          sehen    den flachen     Teilen    liegen die Teile  hohen     Spannungsgefälles.    welche den     Li.cht-          bogenfusspunkten    entsprechen.

   Die Licht  bögen besitzen     insgesamt    die     Suminenspa.n-          nung    Z', die nach der     Erfindun-,    in unmittel  barem     Anschluss    an die     Lichtbogenbildiiiig     höher ansteigen soll als die Netzspannung in  der     Anla;g-e    beträgt, in der die     Sicherung    ein  gebaut ist.     Werin    dagegen die     Sicherung,    wie  es bekannt ist, nur     ezj@e)z    Einschnitt     orle,r        ;iucli     nur eine infolge von     @abril;;

  ationsur@genauig-          keiten    besonders schwach     ausgefallene    Stelle       gehabt    hätte, so     würde    nur ein     einzi-ei-          Lichtbogen    entstanden sein, dessen Fuss  punkte von der Entstehungsstelle nach bei  den Seiten     weitergewandert    wären.

       )Vene     diese     Fusspunkte    dann die gleiche Entfer  nung erreicht hätten, wie die äussersten Licht  bogenfusspunkte     gemäss        Fig.    G, so würde der       Spannungsverlauf    an dem Schmelzstreifen       etwa    der gestrichelten Kurve in     Fig.    7 ent  sprechen, wobei eine bedeutend     geringere        Gc-          samtspannung        L',    erreicht worden wäre.

   Eine  derartige     Sicherung    müsste also für     gleiche     Betriebsspannung länger gebaut sein als die  Sicherung nach der     Erfindung,    bei     welcber     durch     Schwächung    des Schmelzleiters an  mehreren Stellen die U     nterbrechungsspan-          riung    Z' erreicht     wird.     



  Will man bei einem bestimmten Beispiel  einer     Hochleistungssicherung    für niedere und  mittlere Spannungen, deren Schmelzleiter in  ein körniges     Löschmittel        eingebettet    und     sIel-          lenweise        geschwächt    ist, das Vorhandensein  der Erfindungsmerkmale feststellen, so     kann     man folgendermassen vorgehen:

       lIan    baut die       Sicherung        in    einen Prüfstromkreis ein, wel  cher praktisch den     Verhältnissen    des Be-    entspricht, und beschickt       die    Sicherung mit einem     Überstrom,    der     min-          desten3    den. dreifachen Wert des Nennstro  mes     ausmacht.    Man nimmt dabei den Ab  schaltvorgang     oszillographisch    auf, und zwar  misst man     insbesondere    den Verlauf der sich       an    der Sicherung ausbildenden Spannung.

    Den sich hierbei ergebenden Höchstwert, der  der Summe der Teilspannungen entspricht,  vergleicht man     finit    der Nennspannung. Dar  aus ergibt sich unmittelbar, ob dieser Wert  zwischen     dein    Einfachen und dem Dreifachen  des Wertes der     Neinispannung    liegt     bezw.    ob  die     Sicherung    den Merkmalen der Erfindung  entspricht.  



  Eine besonders einfache     Bauart    ergibt  sich,     wenn    die geschwächten     Stellen    des  Schmelzleiters alle die gleiche Gestalt und die  gleichen Abmessungen haben und in gleich  mässigen Abständen über die Schmelzleiter  länge verteilt sind. Der Schmelzleiter kann  dann in Form eines endlosen Bandes herge  stellt sein und für verschiedene Spannungen  einfach auf passende Länge abgeschnitten  werden.     Derartige    Schmelzleiter sind bei  spielsweise in     Fig.    5 und 8 bis 10 abgebildet.

    Es ergibt sich bei dieser     Sclimelzleiterform          hei    Auftreten -von Kurzschlüssen geringerer       Stromstiirl@e    noch der besondere Vorteil, dass       wegen    des     Wärmegefälles    von der Mitte des  Schmelzleiters nach den Enden hin nicht       simtliche        geschwächten    Stellen     schlagartig          gleichzeitig    durchschmelzen, sondern in.

    - allerdings ausserordentlich     geringen      Zeitabständen     nacheinander.    Der gleiche Vor  gang gestaffelter     Abschmelzzeiten    tritt bei  allen vorkommenden     Xiirzschlussströmen     immer dann auf, wenn der Schmelzleiter  durch den Betriebsstrom vorbelastet ist und       infolgedessen    in der Mitte eine höhere Dauer  temperatur als an den Enden aufweist.

   Die  Staffelung der     Abschrnelzvorgänge    in sehr  kurzen Zeitintervallen ist ein     ausserordentlich     wirksames Mittel, um den zeitlichen Verlauf  der Unterbrechung     de.s        Kurzschlussstromes    so  zu steuern, dass die entstehenden Überspan  nungen am ungefährlichsten werden.  



  Ist es     umgelkehrt        erwünscht,    gerade bei           Berücksichtigung    betriebsmässiger Vorbela  stung der Sicherung möglichst schlagartiges  Einsetzen des Löschvorganges an allen Lei  terstellen zu     erzwingen,    etwa um bei schwer  sten Kurzschlüssen mit kürzesten Löschzeiten  auszukommen, so muss man den     Querschnitt     des Schmelzleiters von der Mitte nach den  Enden zu allmählich schwächen, wie es bei  spielsweise     in    der     Fig.    11 dargestellt ist.  Oder man muss dafür sorgen, dass die Wärme  abfuhr in radialer     Richtung    von der Mitte  des Schmelzleiters aus besser als von den En  den aus wird.  



  Die     Querschnittsschwächung    kann vorteil  haft durch Aussparungen in Form von Lang  löchern bewirkt werden, wie es     Fig.    10 an  einem Beispiel zeigt. Es ergibt sich dann eine       besonders.    grosse     Abschaltleistung    aus folgen  dem Grunde. Der Lichtbogen soll zum Bei  spiel gemäss     Fig.    12 aus einem Schmelzleiter  27 mit einer Aussparung 28 eine Strecke L       herausgebrannt    haben. Der Durchmesser der  ausgestanzten Stelle 28 sei klein gegen L.

    Die     Spannungsverteilung    ist über der Figur  aufgetragen, und zwar werde die     Spannung          U3    als     Elektrodenspannung    erreicht.     Fig.    13  gibt die Verhältnisse bei gleichem Strom,  gleichem     Leiterquerschnitt    usw. wieder, nur  soll statt der kreisförmigen Aussparung 28  ein Langloch 29 verhältnismässig grosser     ach-          sialer    Länge vorhanden sein.

   Wenn der Licht  bogen die gleiche Strecke L ausgebrannt hat  wie in     Fig.    12, so ist die erreichte höchste       Brennspannung        U4    grösser als     U3    in     Fig.    12.  Diese Erscheinung ist dadurch begründet,  dass der Lichtbogen im Fall der     Fig.    13 in  zwei parallelen Zweigen brennt, also in in  nigerer Berührung mit dem Löschmittel steht,  ferner weil die Stromdichte in den Teillicht  bögen ausserdem infolge der endlichen Breite  und- der grossen Länge der     Aussparung    stark  erhöht ist.

   Mit der dadurch erhöhten Span  nung an den Teillichtbögen ist aber eine Er  höhung der     Abschaltleistung    der     Sicherung     verbunden. Es können auch mehrere Lang  löcher     nebeneinander    so angeordnet werden,  dass mehr als zwei Lichtbögen parallel bren  nen. Man wird ferner die Form der Lang-    löcher     zweckmässigerweise    so gestalten, dass  mit Rücksicht auf Vermeidung von schäd  lichen     Spannungsüberhöhungen    ein allmäh  licher Übergang von der     Potentialverteilung     nach     Fig.    13 in diejenige nach     Fig.    12 statt  findet.  



  Besonders vorteilhaft ist eine solche Aus  bildung, dass der Schmelzleiter durch Aus  sparungen, vorzugsweise in Form von einem  <U>Langl</U>och, auf     jeweils    so     grossen    Längen im  Querschnitt verjüngt ist, dass die Länge der  parallel     brennenden    Lichtbögen während der  Löschzeit .die Längen der verjüngten Schmelz  leiterteile nicht überschreitet.  



  Eine     Ausbildung    der Aussparungen in  Form von Langlöchern senkrecht zur       Schmelzleiterachse,    wie sie     Fig.    9 darstellt       bezw.    in Form von     Einschnitten    nach     Fig.    9a,  kann vorteilhaft angewandt werden, wenn  eine hohe     Überlastungsträgheit    der Sicherung  bei     Überströmen    erwünscht ist.

   Da bei dieser  Ausführungsart ein sehr kurzer Weg für die  Abfuhr der Wärme von den. geschwächten  nach den Stellen normalen Querschnittes hin  zur Verfügung steht, wird dieser Schmelz  streifen erst bei sehr hohen Kurzschluss  strömen in einer so kurzen Zeit durchschmel  zen,     wie    sie rechnungsmässig dem kleinsten  Querschnitt entspricht.

   Es hat sich gezeigt,  dass vorteilhafte Anordnungen getroffen  werden, wenn gemäss     Fig.    9b die Länge der  wirksamen     Querschnittsverjüngung    l klein  gegen die     Streifenbreite        b3    ist und wenn der  wirksame elektrische Widerstand des ver  jüngten     Teils    um ein Vielfaches bis um mehr  als     eine    Grössenordnung, mindestens um ein  Vierfaches grösser als der des urverjüngten  Teils gleicher Länge ist. Dies wird entweder  dadurch erreicht, dass die Breite des verjüng-.

         ten    Teils     br    gleich oder kleiner als die Länge  der     Querschnittsverjüngung    l ist, oder da  durch, dass ein schmaler Einschnitt     bezw:     eine schmale schlitzartige Aussparung gemäss       Fig.    9c nur soviel     Querschnitt    bestehen lädt,  dass allein die Zusammendrängung der Strom  linien in diesem Querschnitt zu der gewünsch  ten Widerstandserhöhung führt. Man kann  diese     Sicherung    also so bemessen, dass sie bei      schweren Kurzschlüssen ausserordentlich flink  anspricht.  



  Eine weitere Ausführungsform gibt die       Fig.    14 an. Nach dieser Figur besteht der  Schmelzleiter aus einer Anzahl einzelner  Stücke 33 bis 38, welche an ihren Enden       Aussparungen    besitzen und mit den stehen  gebliebenen geschwächten Stellen aneinander  gelötet sind. Durch diese Mittel wird der  Grenzstrom des Schmelzleiters herabgesetzt  zum Zwecke einer Erniedrigung der Betriebs  nenntemperatur der Sicherung und zur Er  zielung einer grossen Trägheit bei sonst glei  chem     Schmelzleiterquerschnitt.    Hierbei ist  eine besonders genaue Vorherbestimmung des       Grenzstromes    und der L:     nterbreeliungskenn-          linie    möglich.

   Das ist besonders wertvoll für  den Aufbau eines     Selektivschutzsystems,    bei  welchem eine Abstufung der Löschzeiten ver  langt wird.  



  Es ist ferner erwünscht, die bekannten       Silberschmelzstreifen    für Sicherungen, insbe  sondere     Niederspannungs-Hochleistungssiche-          rungen    für sehr hohe     Abschaltleistungen,     etwa Stromstärken bis 50 000     Amp.    und  Spannungen von einigen hundert bis einigen  tausend (etwa 3000) Volt durch andere zu er  setzen, deren Rohstoffe für gleiche Betriebs  daten billiger und leichter zu beschaffen sind.  



  Die bekannten     Kupferschmelzleiter    sind  dazu nicht ohne weiteres geeignet. Blanke.  Kupferleiter haben die Eigenschaft, bei hö  heren Temperaturen zu oxydieren, wobei die  Stärke der Oxydationsschicht mit fortschrei  tender Zeit allmählich zunimmt. Infolge  dessen tritt bei Kupferleitungen, die durch  Belastung mit einem Dauerstrom in der Nähe  des Grenzstromes, also     etwa    einem Betriebs  strom zwischen Nennstrom und Grenzstrom,  längere Zeit einer Dauertemperatur von bei  spielsweise 500   und mehr ausgesetzt sind,  eine allmähliche Verminderung des strom  führenden Querschnittes ein.

   Das bedeutet  aber eine Herabsetzung des     Grenzstromes.     Die genannten Betriebsbedingungen von     Si-          cherungssehmelzleitern    erschweren den Oxy  dationsschutz von Kupferbändern ganz ausser  ordentlich; so versagen infolge der hohen    Temperaturen sonst Übliche Oxydations  schutzmittel wie Verzinnen, Versilbern usw.  als Schutz von     Sicherungsschmelzstreifen.     



  Eine vorteilhafte weitere Ausbildung be  steht nun in der Anwendung eines     Öxy-          dationssehutzmittels,    welches den hohen  Anforderungen bei Schmelzleitern gewachsen  ist und insofern eine Ausnahme von den       übrigen    bekannten Schutzmitteln bildet. Ein  solches Schutzmittel     ist.    Chrom.  



  Die Anwendung dieses     Seutzmittels    setzt  bei der Herstellung eine besondere, metallur  gisch bedingte     Vorbehandlung    voraus, damit  der     Chromiiberzug    auf der Oberfläche des       Schmelzleiters    haftet. Zu diesem     Zweck.    kann  der im wesentlichen aus Kupfer bestehende  Schmelzleiter zuerst mit einem Überzug aus  Nickel und darüber mit einem Überzug aus  Chrom versehen werden. Die     Schutzüberzüge     aus Nickel und Chrom können in einfachster  Weise galvanisch auf den Kupferschmelz  leitern aufgebracht werden.

   Die Herstellung  des galvanischen Überzuges geschieht zweck  mässig bei bandförmigen Schmelzleitern am  laufenden Kupferband, aus dem darnach die  Schmelzleiter ausgestanzt werden. Einen noch  wirksameren Oxydationsschutz erhält man,       wenn    man die Schmelzleiter zuerst aus dem  blanken Kupferblech ausstanzt und die fer  tigen Schmelzleiter hinterher galvanisch ver  nickelt und verchromt. In diesem Fall wer  den auch die schmalen Randseiten des  Schmelzleiters gegen Oxydation geschützt.  



  Da Chrom     auch    gegen den Angriff durch       Koronaerscheinungen    widerstandsfähig ist,  so bietet die Anwendung dieses Vorschlages  gerade auch bei     Hoehspannungs    - Schmelz  sicherungen merkliche Vorteile.  



  Es wurde weiterhin gefunden, dass ein  Chromüberzug bei den hohen Betriebstem  peraturen, denen ein     Sicherungsschmelzleiter     unterworfen ist, auch sehr widerstandsfähig  ist gegen chemische Reaktionen mit einem  pulverförmigen oder körnigem Löschmittel,  z. B. Quarzsand, in das die Schmelzleiter bei  geschlossenen Patronensicherungen zur Er  höhung der     Abschaltleistung    eingebettet wer  den. Bei vielen anderen Metallen, z. B. Kup-           fer,    sogar auch bei Silber, tritt eine chemische  ]Reaktion mit dem Quarzsand ein, wenn - die  Berührungsfläche und ihre Umgebung auf  hohe Temperaturen von beispielsweise 500    und mehr längere Zeit erhitzt sind.

   Die Zer  setzung des     Schmelzleitermetalles    würde auch  in diesem Falle infolge     Querschnittsschwä-          chung    zu einer     Herabsetzung    des     Grenz-          stromes    führen. Durch Anwendung der     Ver-          chromung    der     Kupferschmelzleiter    wird der  Gefahr der Oberflächenzersetzung vorgebeugt.  



  In     Fig.    15 ist ein Ausführungsbeispiel  eines derartigen Schmelzleiters im Quer  schnitt stark vergrössert dargestellt. Darin ist  111 der Kupferleiter, 112 der Nickelüberzug  und 113 der Chromüberzug. 114 bedeutet ein       körniges    Löschmittel, in das der Schmelz  leiter eingebettet ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Hochleistungsschmelzsicherung für nie dere und mittlere Spannungen mit in ein kör niges Löschmittel eingebettetem, stellenweise geschwächtem Schmelzleiter, dadurch ge kennzeichnet, dass die geschwächten Stellen des Schmelzleiters in solcher Anzahl vorhan den und so bemessen sind, dass bei Verwen dung der Sicherung in induktiven Strom kreisen und bei Abschaltung von Überströ- Dien, die den dreifachen Wert des Nennstro mes überschreiten, die Summe der an den Enden dieser zuerst schmelzenden,
    ge schwächten Stellen im unmittelbaren An schluss an die Lichtbogenbildung auftreten den Teilspannungen grösser ist als die Nenn spannung der Sicherung, jedoch kleiner als das Dreifache der Nennspannung. UNTERANSPRüCHE 1. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass alle geschwächten Stellen gleiche Gestalt, gleiche Abmessungen und glei che Abstände voneinander haben.
    2. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächten Stellen von der Schmelzleitermitte nach den Anschluss enden zu abnehmenden Querschnitt be sitzen. B. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwächten Stellen von der Schmelzleitermitte nach den Anschluss enden zu zunehmenden Querschnitt be sitzen.
    4. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter durch Aussparun gen auf jeweils so grossen Längen im Querschnitt verjüngt ist, dass die Länge der parallel brennenden Lichtbögen bis zu ihrem Erlöschen die Längen der ver jüngten Schmelzleiterteile nicht über schreitet. 5. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter durch Aussparun gen auf einer im Verhältnis zu seiner Breite geringen Länge so verjüngt wird, dass der wirksame elektrische Wider stand des verjüngten Teils mindestens um ein Vierfaches vergrössert wird, ver glichen mit dem unverjüngten gleich langen Teil .des Schmelzleiters.
    6. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter aus mehreren Tei-. len besteht, die an den geschwächten Stellen zusammengelötet sind. 7. Hochleistungsschmelzsicherung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter im wesentlichen aus Kupfer besteht und zuerst mit einem Überzug aus Nickel und darüber mit einem Überzug aus Chrom versehen ist. B. Hochleistungsschmelzsicherung nach Un teranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überzüge aus Nickel und Chrom galvanisch aufgebracht worden sind.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE930399C (de) * 1952-03-14 1955-07-14 Siemens Ag Schmelzeinsatz mit mehreren Querschnittsschwaechungen am Schmelzleiter
DE1141015B (de) * 1955-12-10 1962-12-13 Calor Emag Elektrizitaets Ag Einrichtung zur Schnellunterbrechung von Kurzschlussstroemen
DE1259449B (de) * 1958-09-16 1968-01-25 Siemens Ag Extrem flinke elektrische Sicherung
CN118448231A (zh) * 2024-07-05 2024-08-06 杭州宇诺电子科技有限公司 一种具有北斗定位功能的户外熔断器

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