Kurzschlusssichere, elektrische Schmelzsicherung. Kurzsehlusssichere Schmelzsicherungen sind nrundsätzlich so aufgebaut., dass in einem dreckfesten Isolierkörper zwischen Kontakt vermittelnden äussern Metallkappen ein oder mehrere Schmelzleiter in einem liehtbogen- Löschenden Füllmittel verlegt sind.
Die Querschnitte der meisten bandförmi- -en Schmelzleiter werden durch die Nenn stromstärke der Sicherung, den Schmelz leiterwerkstoff, die Wärmeregulierung der Anordnung bei Sicherungen mit flinker Ab sehaltcharakteristik bestimmt. Bei Sicherun- n>en mit überstromträger Charakteristik treten noch Mittel zur Grenzstrombeeinflussung hinzu.
Unter diesen Mitteln zur Grenzstrombeein- llussung nehmen Weichlote, wie Zinn, Blei, \Voodmetall usw. eine bevorzugte Stellung ein. Durch Auftrag von solchen Loten direkt auf den .Schmelzleiter kann man ihn bedeu tend stärker dimensionieren, als es seiner Nennstromstärke nach entspricht. Die Ab- sehmelzung bei den vorgeschriebenen Prüf strömen (maximaler Prüfstrom) tritt hierbei durch Legierungsbildung zwischen Schmelz leiter und Lot bei niedrigeren Temperaturen als dem Schmelzleiter-Schmelzpunkt ein.
Derartige Sicherungen besitzen bei kurzfri stigen unschädlichen Überströmen zwischen dem zwei- bis achtfachen Nennstrom eine Ab sehaltverzögcrung, die es gestattet, z. B. An- Laufströme von Motoren auszuschalten, ohne abzuschmelzen. Man hat auch schon vor geschlagen, an Stelle von Weichloten Salze oder Salzgemische aufzutragen, die bei ber stimmten Temperaturen den Schmelzleiter zerstören.
Auf Legierungsbasis beruhenden Siche- rungstypen haften aber, wie die Praxis ge zeigt hat, erhebliche Mängel an. Man kann sie nur einer beschränkten Anzahl von. hohen Stromstössen aussetzen, da sie bereits bei unerwünschten. Temperaturgraden allmählich die Abschmel'zlegierung bilden und hierdurch stark und schnell altern.
Der einer bestimm- ten Sicherungs-Nennstromstärke zugeordnete Leitungsquerschnitt ist aber bis zu etwa 501/o höher dauerbelastbar, ohne sich unzulässig, zu erwärmen. Man kann daher z.
B. die bis zu 35 Amp. dauerbelastbare 6-mm2-Kupferlei- tung nur mit 25 Amp. dauerbelasten, da die diesem Querschnitt zugeordnete 25-Amp.-Siche- rung nicht höher dauerbelastet werden kann. Der Querschnitt 6 mm9 kann also nicht bis an die Grenze seiner Leistungsfähigkeit ausgenutzt werden.
Man hat für so hohe dauerbelastbare Sicherungen bereits vorge- schlagen, Salzgemische als Schmelzleiterauf- träg anzuwenden, die auch gegenüber dem Schmelzlciterwerkstoff absolut indifferent verhalten und erst bei Erreichen einer bcr stimmten Temperatur Komplexsalze bilden; die die Zerlegung des Schmelzleiters in nicht leitende Salze in ,die Wege leiten.
Die vorliegende Erfindung geht einen neuen Weg. Nach ihr kann man Schmelz- sicherungen daueTnd mit dem minimalen Prüfstrom (dieser untere Grenzstrom ent spricht etwa :dem Dauerstrom, mit dem man die zugeordnete Kupferleitung belasten darf) belasten, ohne :dass die Sicherungen bei dieser Beanspruchung irgendwie altern und damit ihre ursprüngliche Leistungsfähigkeit ein büssen.
Diese Wirkung wird erreicht, wenn man das Belagmaterial (z. B. Reinzinn) nicht. un- mithelibar mit dem Schmelzleitermetall in Be rührung bringt, sondern es. so anordnet-, dass es nur bei vorbestimmten Betriebszuständen mit. dem Schmelzl'eiteranetall Berührung erhält und dann -erst Gelegenheit hat., zu legie ren und die Abschaltung herbeizuführen..
Erfindungsgemäss weist mindestens ein Teil des Absehaltbereiches d er Oberfläche des Schmelzleiters eine Schicht aus Belagmaterial auf, die durch mindestens eine Sperrschicht in einem Abstand von der Schmelzleiterober- fläche gehalten ist, wobei durch eine durch die 'Sehmelzleiterte:
mperatur hervorgerufene Zustandsänderung mindestens in einer der Sperrschichten der Abstand, aufgehoben und die Abschaltung eingeleitet, wird.
Die Sperrschicht: bzw. die Sperrsehiehten können auch so bemessen sein, dass sie die überall in einem Abstand von der Schmelz leiteroberfläche gehaltene Belagschicht ledig lich teilweise unterstützen.
Als Anwendungsbeispiel ist in der Zeich nung eine zweckentsprechende Anordnung dargestellt Abb.1 stellt einen Schmelzleiter 1 in An sicht. dar. Um :diesen Schmelzleiter 1 mit rechteckigem Querschnitt legt. man einen Iso- liermantel 2, d. h. eine Sperrschicht, aus z. B. Glimmer, Mikanit, oder Fiber usw. Die ser Isoliermantel 2. bestimmter Materialstärke hat Durchbrechungen 6. Um diesen. Isolier mäntel 2 legt man einen weiteren Mantel 3, aus z. B. Reinzinn.
Das Reinzinn steht nun mehr dem Schmelzleiterwerkstoff 1 in einem durch die Materialstärke es Isoliermantels 2 bestimmten Abstand an den, Durchbrechungs- stellen des Isoliermantels gegenüber.
Bei hohen Belastungen (z. B. Maximal prüfstrom, vorschriftsmässiger Absehaltstrom) erweicht das Zinn, tritt durch die Durchbre- ehungen 6 des Isoliermantels 2 und, bildet eine Legierung mit dem Sclrmelzleiterwerk- stoff 1 und schaltet damit ab.
Bei hohen län ger andauernden Überlastungen, :die der Lei- tiuig gefährlich werden können, tritt der gleiche Vorgang ein. Kurzschlussähnliche Überlastungen oder direkte Kurzschlüsse wer den an den querschnittsgeschwächt,en Stellen 7 des Sellmelzleiters unterbrochen.
Bei Belastungen mit z. B. Nennstrom oder Minimalstrom (Kabel-HÖehst#-Laststronl) wird der Schmelzpunkt. des Reinzinnes nicht erreicht. Es bildet sieh also keine Legierung. Die Sicherung kann diese StTÖme führen, ohne irgendwie zu altern. Bei Belastungen mit, hohen kurzfristigen und unschädlichen Überlastungen, z. B. beim Anlassen von Mo toren, ist der Überlastungsvorgang bereits be endet, bevor das Reinzinn schmilzt. Es kann sich also auch hierbei keine die Abschaltung herbeiführende Legierung bilden.
In Abb. 2 (Schnitt: der Abb. 1) ist die Lage des Zinnmantels 4 bei niedrigen Bela- stungsarten, bei denen keine Abschaltung ein tritt, dargestellt. Die Durehbrechungsstellen 6 des Isoliermantels 2 sind frei von Legierungs metall, da dasselbe seinen Schmelzpunkt nicht erreicht.
In Abb. 3 (Schnitt der<B>Ab b.</B> 1) ist die Lage des Zinnmantels 5 bei Belastung mit Maximalprüfstrom oder hohen länger andau ernden schädlichen Überlastungen dargestellt. Der Zinnmantel 5 hat: infolge Aufheizung durch den Schmelzleiter über den Isolier mantel und dessen Durchbrechungen seinen Schmelzpunkt, erreicht und fliesst durch die Durchbrechungsstellen 6 des Isoliermantels 2 an den Schmelzleiter, legiert. sich mit. dem selben und führt damit die Abschaltung herbei.
Bei .den bisherigen Bauarten mit auf dem Schmelzleiterwerkstoff direkt, angebrachten Legierungsmetallen ist- die Anschaltzeit der Sicherung gleich der Legierungszeit der Me talle.
Beider vorgeschlagenen Anordnung da gegen setzt sich die Abschaltzeit zusammen aus der Schmelzzeit des Legierungsmetalls, Zeit für die Zurücklegung des Weges des Le- gierungametalls durch die Durchbreehung,en der Isolierung zum 'Schmelzleiter und der eigentlichen Legierungszeit beider Metalle.
Man kann auf diese Weise Sicherungen her stellen:, deren Überstromzeiten besonders lange sind, Diese Sicherungen sind auch be sonders stromstossfest, da, die kurzfristigen Überlastungen bis zu mehreren: Sekunden Dauer bereits beendet sind, bevor der Schmelz punkt des Legierungsmetalls erreicht: ist, also eine Le;ierungsbildung noch nicht einsetzen konnte. Der Schalthäufigkeit sind damit prak tisch keine Abnutmingsgrenzen gesetzt.
11 Die Abschmelzcharakteristik einer solchen Anordnung ist. in weiten Grenzen zu beein flussen, da die, Stärke des Isoliermaterials, die Grösse seiner Durchbrechungen und die Stärke bzw. der Schmelzpunkt des Legie rungsmetalls viele Ausgleichsmöglichkeiten zu lassen. Die gleichen Wirkungen lassen sich auch mit. andern Anordnungen erzielen, wenn die Forderung der im Abstand vom Schmelz- Leiter gelagerten Anordnung des Legierungs metalls erfüllt ist.
Man kann beispielsweise auch einen über- dimensionierten Schmelzleiter 1 in Richtung des Stromflusses an der für die Abschaltung vorgesehenen Stelle längssehlitzen, die so ent standenen zueei Schmelzleiter durch Abbiegen voneinander getrennt verlaufen lassen (Fig. 4) und nur eine Schleife 8 mit Lotauftrag 9 unter Zwischenschaltung einer Sperrschicht versehen, während die andere Schleife 10 ohne Logauftrag bleibt.
Man erreicht damit, dass bei erwünschter Abschaltung sich in der Schleife 8 eine Legierungsbildung vollzieht und abschaltet, während der Restquerschnitt 10 durch die in diesem Zweig nunmehr ange- wachsene Stromstärke vernichtet wird. Bei Betriebszuständen, bei denen eine Abschaltung unerwünscht ist, bleibt Zweig 8 so kühl, da ss das Legierungsmetall nicht arbeitet.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit, ergibt sich auch dadurch, dass man die isolierte Lagerung des Lotmetalls auf Werkstoffen vornimmt, .die sich bei vorbestimmten Tempe raturen auflösen, verflüchtigen., oder verga sen und man. auf diese Weise dem Lotmetaall Zutritt zum Schmelzleiterwerkstoff verschafft. Das gleiche Ziel wird auch erreicht, wenn man in Abb. 2, die Durchbrechungen 6 mit einem solchen Stoff ausfüllt.
Die in der Zeich nung dargestellte Ausführungsform ist nur ein Beispiel für den Erfindungsgedanken. An Stelle von legierungsfähigen Metallbelägen kann man auch z. B. Salze oder Salzgemische anordnen.
Man kann auch die Durchbrechungen in der Sperrschicht mit einer Flüssigkeit oder mit; einem Gas ausfüllen.
Man kann auch mehr als eine Sperrschicht vorsehen.
Short-circuit-proof, electrical fuse. Short-circuit-proof fuses are basically constructed in such a way that one or more fusible conductors are laid in a lean-arc extinguishing filler in a dirt-resistant insulating body between the outer metal caps that provide contact.
The cross-sections of most ribbon-shaped fusible conductors are determined by the rated amperage of the fuse, the fusible conductor material, and the heat regulation of the arrangement for fuses with fast shut-off characteristics. In the case of fuses with overcurrent carrier characteristics, there are also means for influencing the limit current.
Soft solders such as tin, lead, vood metal, etc., occupy a preferred position among these means for influencing the limit current. By applying such solders directly to the fusible link, you can dimension it significantly larger than it corresponds to its nominal current strength. The separation with the prescribed test currents (maximum test current) occurs here due to the formation of an alloy between the fusible conductor and solder at lower temperatures than the melting point of the fusible conductor.
Such fuses have a sehaltverzögcrung from short-term harmless overcurrents between two to eight times the rated current, which allows z. B. Switching off the running currents of motors without melting. It has also been suggested that instead of soft solders, salts or salt mixtures should be applied which would destroy the fusible link at certain temperatures.
However, as practice has shown, fuse types based on alloys have considerable defects. You can only get a limited number of them. expose high current surges, as they are already in the case of undesired. Temperature degrees gradually form the melt-off alloy and thereby age rapidly and rapidly.
The cable cross-section assigned to a certain nominal fuse current strength can, however, be continuously loaded up to approx. 501 / o higher without excessive heating. You can therefore z.
For example, the 6 mm2 copper line, which can withstand a continuous load of up to 35 amps, is only subjected to a continuous load of 25 amps, since the 25-amp fuse assigned to this cross-section cannot be subjected to a higher continuous load. The cross-section 6 mm9 cannot therefore be used to the limit of its performance.
It has already been proposed for such high, permanently resilient fuses, to use salt mixtures as fusible conductors, which are also absolutely indifferent to the fusible material and only form complex salts when a certain temperature is reached; which lead to the decomposition of the fusible conductor into non-conductive salts.
The present invention takes a new approach. According to it, fuses can be continuously loaded with the minimum test current (this lower limit current corresponds roughly to: the continuous current with which the assigned copper line can be loaded) without: the fuses somehow aging under this load and thus their original performance to repent.
This effect is achieved if the covering material (e.g. pure tin) is not used. un- mithelibar with the fusible metal in contact, but it. so arranged that it only works with predetermined operating conditions. receives contact with the fusible conductor everywhere and then has the first opportunity to alloy and cause the shutdown ..
According to the invention, at least part of the containment area of the surface of the fusible conductor has a layer of covering material which is held at a distance from the surface of the fusible conductor by at least one barrier layer.
Temperature-induced change of state in at least one of the barrier layers the distance is canceled and the shutdown is initiated.
The barrier layer or the barrier lines can also be dimensioned in such a way that they only partially support the covering layer, which is kept at a distance from the fusible conductor surface everywhere.
As an application example, a suitable arrangement is shown in the drawing Fig.1 shows a fuse element 1 in view. To: this fusible conductor 1 with a rectangular cross-section sets. an insulating jacket 2, d. H. a barrier layer, made of e.g. B. mica, mica, or fiber, etc. This insulating jacket 2. certain material thickness has openings 6. To this. Insulating coats 2 put another coat 3, made of z. B. Pure tin.
The pure tin now faces the fusible conductor material 1 at a distance determined by the material thickness of the insulating jacket 2 at the break-through points in the insulating jacket.
At high loads (e.g. maximum test current, statutory cut-off current), the tin softens, passes through the openings 6 in the insulating jacket 2 and forms an alloy with the fusible conductor material 1 and thus switches off.
The same process occurs in the case of high, long-term overloads, which can endanger the line. Short-circuit-like overloads or direct short-circuits who interrupted the cross-section weakened, en points 7 of the Sellmelzleiter.
With loads with z. B. nominal current or minimum current (Kabel-HÖehst # -Laststronl) is the melting point. of pure tin not reached. So it does not form an alloy. The fuse can carry these currents without aging in any way. When exposed to high, short-term and harmless overloads, e.g. B. when starting motors, the overload process is already be ends before the pure tin melts. In this case, too, no alloy causing the shutdown can form.
In Fig. 2 (section: Fig. 1), the position of the tin jacket 4 is shown with low types of load, in which no shutdown occurs. The breakthrough points 6 of the insulating jacket 2 are free of alloy metal, since the same does not reach its melting point.
In Fig. 3 (section of <B> Ab b. </B> 1) the position of the tin jacket 5 is shown under load with the maximum test current or high, long-lasting harmful overloads. The tin jacket 5 has: as a result of heating by the fusible conductor over the insulating jacket and its perforations, it reaches its melting point and flows through the perforations 6 of the insulating jacket 2 to the fusible conductor, alloyed. with. the same and thus causes the shutdown.
In the case of the previous designs with alloy metals attached directly to the fusible conductor material, the switch-on time of the fuse is the same as the alloying time of the metals.
With the proposed arrangement, on the other hand, the switch-off time is made up of the melting time of the alloy metal, time for covering the path of the alloy metal through the breakthrough, insulation to the fusible conductor and the actual alloying time of both metals.
In this way, fuses can be produced: whose overcurrent times are particularly long.These fuses are also particularly resistant to current surges, since the short-term overloads of up to several seconds have already ended before the melting point of the alloy metal is reached, i.e. a le; ation formation could not yet begin. There are practically no wear limits for the switching frequency.
11 The melting characteristic of such an arrangement is. to be influenced within wide limits, as the strength of the insulating material, the size of its openings and the strength or melting point of the alloy metal allow many compensation options. The same effects can also be achieved with. Achieve other arrangements when the requirement of the metal alloy arranged at a distance from the fusible conductor is met.
For example, an oversized fusible conductor 1 can be stranded in the direction of the current flow at the point provided for disconnection, the resulting fusible conductors can be separated from one another by bending (Fig. 4) and only one loop 8 with soldering 9 with the interposition provided a barrier layer, while the other loop 10 remains without a log job.
It is thus achieved that, when the switch-off is desired, an alloy formation takes place in the loop 8 and switches off, while the remaining cross-section 10 is destroyed by the current strength that has now increased in this branch. In operating conditions in which a shutdown is undesirable, branch 8 remains so cool that the alloy metal does not work.
Another possible application arises from the fact that the solder metal is stored in an isolated manner on materials that dissolve, volatilize, or forget at predetermined temperatures. In this way, the solder metal gives access to the fusible conductor material. The same goal is also achieved if the openings 6 in Fig. 2 are filled with such a substance.
The embodiment shown in the drawing is only one example of the inventive concept. Instead of alloyable metal coverings you can also z. B. arrange salts or salt mixtures.
You can also open the openings in the barrier layer with a liquid or with; fill in a gas.
It is also possible to have more than one barrier layer.