Elektrische Schmelzsicherung. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek- 1r-ische Schmelzsicherung mit einem auf einem elektrisch isolierenden Träger aufgebrachten metallischen Belag als Schmelzleiter.
Bei diesen elektrischen Schmelzsicherun- nen kann es vorkommen, dass als Folge des "Ceinperaturanstieges und der Zerstörung :des Belages der Isolationswiderstand des Trägers derart, herabgemindert wird, dass eine zuver- );issi"e U nterbreehung des Stromes in Frage gestellt ist.
Insbesondere tritt dieser Nachteil dann auf, wenn der zu unterbrechende Strom l;ingsam ansteigt, so dass genügend Zeit zur t"bertragiing einer gefährlichen Menge von Wärme auf den Träger vorhanden ist.
Diese Schwierigkeit kann, wie sich ge zeigt hat, durch Anbringen eines Spaltes zwi schen zwei Teilen des Belages weitgehend be seitigt werden. Es ist zudem zweckmässig, für den Träger ein Material mit einem nied rigen Widerstands-Temperaturkoeffizienten, z. B. Tonerde oder Glimmer, zu wählen.
Es wurde nun festgestellt, dass die Unter - brecLungsgeschwindigkeit dieser Sicherungen relativ niedrig ist; es ist jedoch wünaehens- @x.ert:, die Unterbrechungsgeschwindigkeit zu erhöhen, insbesondere in Fällen von sehr rasch ansteigendem Strom.
Die Erfindung bezweckt, eine Schmelz- siclierting der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine grössere Unterbre- cliun#s#eschwindiukeit aufweist. Die Siche rung nach .der Erfindung zeichnet sich da- durch aus, .dass zwei Teile des Belages durch einen Spalt getrennt sind, der durch einen Nebenschluss überbrückt ist, das Ganze der art, dass beim Ansteigen des Stromes im Schmelzleiter auf einen vorbestimmten Wert zufolge des Spannungsabfalles im Neben schluss ein Lichtbogen im Spalt auftritt, der den Belag derart zerstört, dass dadurch der Strom unterbrochen wird.
In den Figuren der beiliegenden Zeich nung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Schmelz sicherung, welcher Schnitt den allgemeinen Aufbau zeigt, Fig. 2 ein zugehöriger Grundriss des Schmelzleiters mit dessen Träger, Fig. 3 eine Ansicht in grösserem Massstab desjenigen Teils des Schmelzleiters, an dem der Stromunterbruch erfolgt, Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 einer abgeänderten Ausführung, Fig. 5 eine ähnliche Ansicht.
wie Fig. 3, welche eine weitere abgeänderte Ausführung zeigt, Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. :3 einer weiteren abgeänderten Ausführung, Fig. 7 ein Schnitt desjenigen Teils einer Sicherung, bei dem der Stromunterbruch stattfindet; Fig. 8 bis 10 zeigen Varianten zu Fig. 7.
Gemäss Fig. 1 und 2 besteht der Sehmelz- leiter der Sicherung aus einer dünnen Me- tallschicht 1, welche auf einen elektrisch iso lierenden Träger 2 aufgebracht ist. Die Dicke dieser Schicht kann zwischen 1/10o und 1/"a <B>000</B> mm betragen. Die Schicht 1 und deren Träger 2 sind in einem aus einem Glasrohr 3 bestehenden Behälter eingeschlossen, dessen Enden durch Metallkappen 4 verschlossen sind, durch welche die Verbindungsleiter ge führt sind.
Diese Verbindungsleiter zwischen der genannten Schicht 1 und den Endkappen 4 bestehen aus Drähten 5, die mittels Löt- materials 6 an dickeren Schichten 7 ange schlossen sind, -die auf den Enden der ge nannten Schicht 1 liegen; diese Drähte kön nen auch auf irgendeine andere geeignete Art. an die Endkappen 4 angeschlossen sein. Die genannten Drähte 5 dienen auch dazu, .den Träger 2 festzuhalten, und die Verbindung der Drähte 5 mit dem Träger 2 wird noch durch Lötmaterial 8 verstärkt. Der Behälter 3 ist im übrigen mit Sand 8a gefüllt.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind eine Funkenstrecke sowie der zugehörige Neben- sehluss auf die folgende einfache Weise her gestellt- Der bei bekannten Sicherungen gerade Schmelzleiterteil zwischen den Punkten a-b ist hier bei 9 auf einer Seite aus gebuchtet und verbreitert. Die Ausbuch tung 9 wird dann bei 10 durch Herauskrat zen der Metallschicht mit einer Nadel unter teilt, wobei der so entstehende Spalt 10 die Metallschicht 1 durchquert und sieh bis in die Nähe des Endes der Ausbuchtung 9 fortsetzt.
Das äusserste Ende wird intakt gelassen, um im Schmelzleiter 1 eine Verengung 11 zu bilden. Wenn der normale, geringe Strom durch die Sicherung fliesst, dann fliesst er durch den Nebenschluss 9, 11. Wenn die Stromstärke zunimmt, wird auch die Potentialdifferenz an diesem Nebenschluss ansteigen, in manchen Fällen sogar bedeutend mehr als die Strom stärke als Folge der Temperaturzunahme des Nebenschlusses. Wenn der Strom bis zum Ab schaltwert zunimmt, so kann oder kann auch nicht genügend Zeit zur Zerstörung des Ne benschlussteils 11 durch die Hitzeentwicklung zur Verfügung stehen.
Falls der Teil 11 durch die Hitze zerstört wird, wird augen blicklich über die durch den Spalt 10 gebil dete Lücke ein Lichtbogen entstehen, und der Film 1 wird am kühlen Teil des Trägers zerstört werden und den Strom unterbrechen. Wenn aber nicht genügend Zeit zur Zerstö rung,des Nebenschlussteils 11 durch die Hitza zur Verfügung steht, wird die Potentialdif-. ferenz trotzdem derart gross, dass ein Über schlag über den Spalt erfolgt und der Film II am kühlen Teil des Trägers 2. zerstört. wird.
Die Verengung 11 ist dann derart dimensio niert, dass sie niemals durch die Hitze zer stört wird, wobei der erste Durchschlag immer im Spalt 10 stattfindet. Auf alle Fälle be-. zv-irkt,der Spalt 10 eine rasche Unterbrechung an einer kühlen Stelle des Trägers.
Man sieht, dass der Durchschlag des Spal tes 10 nicht nur durch den Spannungsabfall im Nebenschluss unterstützt wird, sondern auch durch das natürliche Bestreben eines elektrischen Stromes, einer geraden Bahn zu folgen. Die im Nebenschluss entstehende elek tromagnetische Kraft steigt. mit dem Strom an und unterstützt daher das Abreissen im Spalt, manchmal sogar, wie bereits erwähnt, ohne Zerstörung der Verengung infolge der Hitze. Selbstverständlich beeinflusst die Breite der Verengung 11 die Abschaltleistung. Der Spalt 10 muss schmal genug sein, um von niedrigen Spannungen durchschlagen zu wer den. Man hat z.
B. mit einem Spalt von 0,1 mm (0,004 engl. Zoll) sehr gute Resul- tate erreicht.
Um die Unterbrechung des Stromes zu be schleunigen, könnten zwei weitere Spalte 12 an jedem Ende der Ausbuchtung 9 ange bracht werden, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, welche Spalte sich nahezu bis zum Spalt 10 erstrecken. Diese Spalte 12 können entweder parallel zur Hauptrichtung des Leiters 1, wie in Fig. 4 gezeigt, sein, oder wie in Fig. 5 in einem Winkel zu dieser Rich tung stehen. Dank dieser Spalte 12 geschieht die Unterbrechung des Nebenschlusses rascher. Die beiden zusätzlichen Verengungen 13 soll ten (aber müssen nicht) breiter sein als die bereits bestehende Verengung 11.
Man bemerkt, dass bei den Ausführungen nach Fig. 3 bis 5 die beiden Zweige des Ne- l,enschliisses beidseitig des Spaltes 10 einen Kondensator darstellen. Dieser Kondensator ist durch den von der Verengung 11 gebil deten Widerstand geshuntet; aber trotzdem ird die in diesem Kondensator aufgespei- eherte Energie dazu beitragen, den Spalt zu durchschlagen, speziell nach der thermischen Zerstörung der Verengung 11.
In manchen Fällen ist es jedoch wünschenswert, die Ka pazität dieses Kondensators durch eine spe zielle Ausführung des Nebenschlusses noch zu vergrössern.
Zum Beispiel kann, wie in Fig. 6 gezeigt, die Verbreiterung in einen Mäander 9a auf geteilt sein, und zwar durch die Spalte 10a, 1.1,<B>15</B> und 12a. Der Spalt 14 ist schlangen- linienförmig. Die elektrische Kapazität der Anordnung nach Fig. 6 ist grösser als die- jc-riige nach den Fig. 3 bis 5.
Wenn mit oder ohne thermische Zerstörung der Verengung 11U die Spannung am Spalt 10a zri grob wird, entsteht hier ein Lichtbogen, wobei der Film 1 am kalten Teil des Trägers ra.sche- stens zerstört und der Strom unterbrochen wird.
Es -ibt noch andere Mittel, um eine grö ssere Kapazität zwischen den Zweigen des Ne- lienselilusses zu erreichen.
Die Fig. 7, 8, 9 und 10 zeigen Anordnun- ben, bei denen der Nebenschluss nicht durch- @s et;s aus einer dünnen Metallschicht besteht. In Fig. 7 weist der Nebenschluss einen Widerstand 16 auf. Die Metallschicht 1 ist finit einem Hauptspalt 10b versehen; an bei den Seiten dieses Spaltes ist die Schicht 1 reit nach hinten geneigten fisten 17 versehen.
und die Enden .dieser Äste sind mit den Enden des Widerstandes 16 verbunden, und zwar mit=tels dickerer Schichten 18 und Löt- nia.terials 19, gleich wie in den Fig. 1 und 3 feie Drähte 5 mit den Enden der Schichten 1. #, erbariden sind.
In diesem Falle wird -selbst- iePstiindlirh niemals eine Zerstörung des Stromwiderstandes 16 durch Hitze eintreten; die Zerstörung des Belages wird durch einen I?berschlag am Spalt 10b der Metallschicht 1 bewirkt; der Träger ? bleibt dabei kühl. Wenn es gewünscht wird, kann der Wider stand 16 des Nebenschlusses wie bei 16a in Fig. 8 variabel gemacht werden, und das ge wählte Widerstandsmaterial kann einen grossen Widerstands-Temperaturkoeffizienten haben, um den Überschlag am Spalt zu be günstigen.
In den Fig. 7 und 8 sind die Widerstände <B>16</B> und 16a ausserhalb des Gehäuses 3 der Schmelzsicherung angeordnet. Wenn es ge wünscht wird, kann der Widerstand auch innerhalb des Rohres 3 angeordnet sein wie 16b in Fig. 9. In allen diesen Fig. 7, 8 und 9 sind Nebenspalte 12a entsprechend den Spal ten 12 in Fig. 5 vorhanden.
In Fig. 10 ist eine Anordnung gezeigt, bei der im Nebenschluss ein Kondensator 20 an Stelle des Widerstandes 16 nach Fig. 7 liegt. Ein Kondensator kann selbstverständlich nur dort benutzt werden, wo die Schmelzsiche rung für Wechselstrom Anwendung findet. Im übrigen ist die Arbeitsweise dieselbe wie in Fig. 7, 8 und 9. In .den Fig. 8 bis 10 sind ebenfalls nach rückwärts geneigte Arme 17 vorhanden, welche zwischen sich den Spalt 1llb einschliessen.
Wenn es gewünscht wird, kann eine Mehr zahl von Spalten und Nebenschlüssen an ver schiedenen Stellen entlang der Strombahn an geordnet werden. Dies ermöglicht eine kürzere Abschaltzeit.
Aus Fig. 2 sieht man, dass die Metall schicht 1 einer Zickzacl,:#- oder einer gewun denen Bahn folgt. Dies zu dem Zweck, dass der Widerstand gross genug wird, ohne dass die Schmelzsicherung unzulässig lang wird.
Der Nebenschluss braucht nicht in der selben Ebene zu liegen wie der Schmelzleiter. In den Fig. 1 bis 6 könnte z. B. der Träger ein Zylinder sein.
Wenn der Belag 1 zufällig durch Korro sion oder aus mechanischen Gründen, wie durch Vibrationen oder Schläge, unterbrochen wird, wird jeder Überschlag über einen 6o1- ei en zufälligen Unterbruch sofort die Zer störung des Leiters zur Folge haben. Es ist angezeigt, kein organisches Ma terial mit der Schicht 1 zusammen zu ver wenden. Anderseits wurde gefunden, dass bei den beschriebenen Anordnungen die Schicht 1 mit einem Lack geschützt werden kann. Die Lackschicht kommt dann zwischen den Metallfilm 1 und den ihn umgebenden Sand 8a.
Zwischen dem Film 1 und dem Träger 2 sollte jedoch kein Lack sein, und der Träger selbst sollte vorzugsweise aus anorganischem Material sein.