CH657940A5

CH657940A5 - Schmelzelement und damit gebaute elektrische schmelzsicherung.

Info

Publication number: CH657940A5
Application number: CH5085/82A
Authority: CH
Inventors: Arthur C Westrom; Billy R Livesay; James W Larsen
Original assignee: Kearney National Inc
Priority date: 1981-08-27
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1986-09-30
Also published as: US4413246A; GB2107535A; IT1154323B; ZA826010B; DE3231841A1; GB2107535B; FR2512269A1; JPS5842131A; AU8716182A; AU548864B2; NL8203301A; IT8249028A0; CA1180364A; AR230896A1; FR2512269B1; BR8204996A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schmelzelement und eine damit gebaute elektrische Schmelzsicherung.

Bekannte Schmelzsicherungen, die in der Lage sind, alle Ströme von einer maximalen Nennabschaltleistung bis herunter zu einer minimalen Nennabschaltleistung zu unterbrechen, sind in Reihe zu einer sogenannten Schwachglied-Löschrohrsiche-rung geschaltet, die so konstruiert ist, dass sie Stromunterbrechungen unterhalb der minimalen Abschaltleistung der Strombegrenzungsschmelzsicherung bewirken kann. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, dass zwei Schmelzsicherungen benötigt werden.

Ein anderes bekanntes System einer bei niedrigen Temperaturen arbeitenden Schmelzsicherung mit Sicherungselementen aus Silber bedient sich des sogenannten Metealf- oder M-Ef-fektes. Bei dieser bekannten Schmelzsicherung wird ein Silberband durch die Anbringung einer kleinen Ablagerung von Zinn oder einer Zinnlegierung an einem Punkt des Silberbandes modifiziert, so dass sich eine eutektische Legierung mit dem Silber bildet, derart, dass an diesem Punkt des Bandes ein Schmelzen eintritt, wenn eine Temperatur von etwa 230°C erreicht ist. Ohne diesen M-Effekt schmelzen Silberelemente bei einer Temperatur von etwa 960°C. Es liegt auf der Hand, dass derart hohe Schmelztemperaturen ohne den eutektischen Effekt zerstörend auf die Schmelzsicherung wirken und demzufolge einen wünschenswerten Betrieb der Schmelzsicherung behindern. Wird der M-Effekt ausgenützt, dann ist doch das Schmelzen des Silberbandes auf diesen Punkt beschränkt, das heisst, dass der entsprechende Lichtbogen und der weiterfliessende Strom die Bandtemperatur etwa um zusätzliche 700°C aufheizen müssen. Es kommt noch hinzu, dass Stromflüsse, die kein Schmelzen verursachen, dazu führen können, dass die Legierungsbildung an der M-Stelle eine permanente Veränderung in der Schmelzcharakteristik der Sicherung bewirkt.

Bei einer anderen bekannten eutektischen Sicherung ist ein paralleles Tochterelement vorgesehen, das den Zweck hat, nach dem Beginn des Schmelzens an der M-Stelle zwei weitere Brüche im Sicherungselement zu initiieren. Ein solcher Aufbau begrenzt die Zahl der Schmelzpunkte auf drei, was insgesamt nicht besonders wünschenswert ist. Ausserdem bringt es Komplikationen mit sich.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform sind die Sicherungselemente um einen Kern gewunden, der aus einem Ma5

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terial besteht, das Gas zu entwickeln vermag. Bei dieser Konstruktion ist eine Belüftung des Gehäuses notwendig. Während der Lüftung ist der Unterbrecherbetrieb nicht isoliert und kann zu einem Versagen der Sicherung oder zu Schäden an anderen Apparaten führen.

Bei einer weiteren bekannten Art von Schmelzsicherung ist ein Silberelement mit einem Zinnelement in Reihe geschaltet. Das Zinnelement befindet sich in einem Isolierrohr und wird zur Unterbrechung kleiner Ströme aus dem Rohr in das Füllelement getrieben. Auch diese Konstruktion ist kompliziert und überdies nur für niedrige Ströme geeignet.

Bei einer anderen bekannten Konstruktion wird ein Stück Silberdraht zusammen mit einem in Reihe geschalteten Silberband thermisch isoliert. Der dadurch auftretende Wärmestau führt zu einem früheren Schmelzen des Silberdrahtes. Diese Konstruktion ist kostenmässig sehr aufwendig.

Zur Unterbrechung niedriger Ströme ist es weiterhin bekannt, in einer Lichtbogenlöschröhre eine Goldlegierung in Reihe mit einem Silberelement zu verwenden.

Aus dieser Schilderung des Standes der Technik geht hervor, dass nach wie vor Schwierigkeiten bestehen, niedrige Stromwerte zu unterbrechen. Dies hat nicht unwesentlich dazu beigetragen, dass eine Vielzahl von Schmelzsicherungen entstanden sind, die sich in Grösse und Kosten stark unterscheiden. Ausserdem sind die maximalen Nennströme und die Anwendungsmöglichkeiten begrenzt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein Sicherungselement für eine elektrische Sicherung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass sein länglicher, aus Cadmium bestehender Körper mit einem metallischen Überzug von einer Dicke zwischen 0,1 und 10 Mikrometer versehen ist, der im wesentlichen die gesamte äussere Oberfläche des länglichen Körpers bedeckt und der aus einem Metall besteht, dessen Schmelztemperatur über der Schmelztemperatur von Cadmium liegt.

Diese Aufgabe wird ferner erfindungsgemäss für Stromkreise mit einer Spannung von mindestens 1000 V gelöst durch eine Strombegrenzungsschmelzsicherung, die gekennzeichnet ist durch ein röhrenförmiges Gehäuse aus Isoliermaterial, das der nach einer Stromkreisunterbrechung durch die Schmelzsicherung wiederkehrenden Spannung standhält, wobei das Gehäuse an seinen beiden Enden durch Abschlusskappen verschlossen und mit einer es im wesentlichen ausfüllenden Quarzsandfüllung versehen ist, eine Mehrzahl schraubenförmiger Schmelzelemente aus Cadmium einer Reinheit von 95% bis 99,999%, die in der Quarzsandfüllung eingebettet sind und von ihr gestützt werden, wobei die Enden der Schmelzelemente mit den beiden Abschlusskappen verbunden sind und dazwischen eine Mehrzahl paralleler Leitungswege bilden, wobei die Schmelzelemente mit einem im wesentlichen nicht-porösen metallischen Überzug von einer Dicke zwischen 0,1 und 10 Mikrometer versehen sind, so dass bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Cadmiums keine Metalldiffusion des Überzugsmetalls in die Cadmiumelemente erfolgt, und die Schmelzelemente in der Lage sind, zu schmelzen und mit einem hohen Strombegrenzungsgrad Ströme zu unterbrechen, die einem Vielfachen des Nennstromes der Schmelzsicherung entsprechen, indem die Schmelzelemente von Strömen niedriger Stärke, aber etwas über dem normalen Nennstrom, auf eine Temperatur nahe deren Schmelztemperatur erhitzt werden, so dass die Schmelzelemente in zufälliger Reihenfolge schmelzen, wonach sich Lichtbögen ausbilden, die in zufälliger Reihenfolge in den Schmelzelementen durch Kommutierung gelöscht werden.

Bei der erfindungsgemässen Schmelzsicherung, die dazu vorgesehen ist, einen elektrischen Strom vorbestimmter Grösse in einem Hochspannungsschaltkreis zu unterbrechen, geht der Strom durch ein Sicherungselement, so dass die Temperatur des

Sicherungselements auf seiner ganzen Länge einer vorbestimmten Zeit auf eine Höhe ansteigt, die der Schmelztemperatur nahekommt, so dass eine Trennung des Elements stattfindet, was zur Ausbildung eines Lichtbogens an irgendeinem Punkt längs des Elements führt. Die übrigen Teile des Sicherungselements schmelzen dann unter der Wirkung des anfänglich entstandenen Lichtbogens und durch thermische Leitung vom Lichtbogen zu den Teilen des Sicherungselements, die vom Lichtbogen entfernt sind. Durch weiterhin stattfindenden Stromfluss durch derart entfernte Teile werden weitere Lichtbogen erzeugt, die letztlich dazu führen, dass in der Schmelzsicherung eine Lücke entsteht, die hinreichend gross ist, um der wiederkehrenden Spannung zu widerstehen.

Das erfindungsgemässe Sicherungselement funktioniert ausserdem während einer kurzen Zeit, wie z.B. während eines Bruchteils einer Periode in Wechselstromsystemen für Ströme beträchtlicher Grösse, die ein Mehrfaches des Nennbelastungs-stromes der Schmelzsicherung ausmachen, als Strombegrenzungseinrichtung.

Die erfindungsgemässen Sicherungselemente bestehen aus Cadmium einer Reinheit zwischen 95% und 99,999%. Erfin-dungsgemsss sind diese Sicherungselemente mit einem Überzug aus einem Metall versehen, das eine höhere Schmelztemperatur hat als Cadmium. Das Metall kann Nickel, Eisen, Aluminium, Chrom, Mangan oder Beryllium sein. Dabei hat der erfindungsgemässe Überzug in erster Linie die Aufgabe, die Tendenz des Cadmiums zur Sublimation weitgehend zurückzudrängen.

Die erfindungsgemässen Sicherungselemente befinden sich in einem aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuse mit Abschlusskappen, mit denen die Enden der Sicherungselemente verbunden sind, die von einem körnigen Füllmaterial umgeben sind, das im wesentlichen das gesamte Gehäuse ausfüllt.

Die Erfindung sei nunmehr anhand einiger schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schmelzsicherung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Schmelzsicherung der Fig. 1, wobei einige Teile weggebrochen sind,

Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt der Einzelheiten des Aufbaus des Sicherungselements der Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrösserte Ansicht des Querschnitts längs der Linie 4-4 in Fig. 3 und

Fig. 5 eine Anzahl von Gewichtsverlustkurven von Cadmi-umsicherungselementen mit und ohne Überzüge und unter verschiedenen Bedingungen.

Mit 1 ist ein rohrförmiges Gehäuse bezeichnet, das aus Isoliermaterial besteht. An den entgegengesetzten Enden des rohr-förmigen Gehäuses befinden sich Endkappen 2 und 3, die aus einem geeigneten leitenden Material bestehen. Die äusseren Kappen 4 und 5 haften an den Endkappen 2 und 3 mittels Presssitz, während die Kappen 2 und 3 am rohrförmigen Gehäuse mittels Zement (6, 7) gehalten werden. In den Endkappen 2 und 3 befinden sich Zentralöffnungen. In diese sind die Abschlussbuchse 8 und die Abschlusskappe 9 eingesetzt. Das Gehäuse 1 ist mit Quarzsand 10 gefüllt, der vorzugsweise in Form kugelförmiger Körner verwendet wird, die innerhalb eines gegebenen Bereichs von willkürlicher Grösse sind.

Innerhalb des Gehäuses der Schmelzsicherung und eingebettet in und gestützt von dem körnigen Füllmaterial 10 befindet sich eine Mehrzahl von schraubenförmigen Sicherungselementen 11 bis 15. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Enden der schraubenförmigen Elemente 11 bis 15 so angeordnet, dass sie mit der Abschlussbuchse 8 und der Abschlusskappe 9 in Verbindung stehen. Die Buchse 8 und die Kappe 9 bilden auf diese Weise Anschlusselemente.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die schmelzbaren schraubenförmigen Elemente 11 bis 15 mit über deren Länge verteil5

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ten Einkerbungen 16 versehen. Jedes der schmelzbaren Sicherungselemente 11 bis 15 kann entweder die Form eines Drahtes mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt oder die Form eines Bandes haben.

Da die Erfindung Schmelzsicherungen für Hochspannungsschaltkreise von 1000 V und darüber betrifft, wird sie in der vorliegenden Anmeldung als Hochspannungsschmelzsicherung bezeichnet.

Beim Auftreten eines Fehlerstromes, der so hoch ist, dass er den Belastungsstrom um ein Mehrfaches übertrifft, schmelzen die Sicherungselemente 11 bis 15 praktisch gleichzeitig an allen Einkerbungen 16 und bilden eine Kette von Lichtbögen. Diese Lichtbögen verlängern sich schnell und brennen von ihren Ursprüngen weg.

Die vorliegende Erfindung ist zwar nicht auf eine Schmelzsicherung mit einer Mehrzahl von Sicherungselementen beschränkt, doch ist die Verwendung einer Mehrzahl parallel geschalteter Elemente, die innerhalb der körnigen Füllung 10 liegen, nützlich beim Kühlen der Elemente während des normalen Betriebs. Das heisst, dass der gesamte Querschnitt der Elemente, die für einen gegebenen Nennstrom notwendig sind, um so kleiner werden kann, je wirksamer die Kühlung ist.

Die Verwendung einer Mehrzahl von Elementen erweist sich als ganz besonders nützlich zum Unterbrechen von Strömen niedriger Grösse, die gerade etwas über dem normalen Belastungsstrom der Schmelzsicherung liegen. Unter diesen Bedingungen schmilzt ein Element an einem Punkt, wie z.b. an einer Einkerbung 16, vor den anderen Elementen. Im Unterschied zu der Situation, wo extrem hohe Ströme auftreten, geschieht das Schmelzen nur an einer Stelle und nur in einem Element. Das Ergebnis ist ein kurzer Bruch im geschmolzenen Element. Da dieser Bruch in einem Element passiert, das parallel zu den verbleibenden Elementen liegt, findet an der Bruchstelle keine Lichtbogenbildung statt. Der Strom, der durch das erste gebrochene Element geflossen wäre, wird vielmehr zwischen den verbleibenden Elementen aufgeteilt. Daraufhin schmilzt ein anderes Element unter ähnlichen Bedingungen, wobei sein Strom wiederum zwischen den dann verbleibenden Elementen aufgeteilt wird. In regelmässiger Aufeinanderfolge schmelzen dann alle Elemente, was zur Folge'hat, dass mit dem Schmelzen jedes darauf folgenden Elements in den verbleibenden noch ungeschmolzenen Elementen ein entsprechend höherer Stromfluss und eine entsprechend höhere Stromdichte auftreten.

Sobald das letzte Sicherungselement schmilzt, beginnt die Lichtbogenbildung in der Schmelzsicherung. Beim Vorliegen lediglich kleiner Ströme brennen keine Lichtbögen parallel. Vielmehr wird der gesamte Strom in einem Lichtbogen konzentriert. Die Lichtbogenbildung beginnt in dem Element, das den attraktivsten Weg anbietet. Mit Grösserwerden der Lichtbogenlänge wechselt der Strom auf einen anderen Weg, der attraktiver wird. Die Stromwendung oder Kommutierung des Stromes unter diesen Bedingungen ist ein bekanntes Phänomen, ist aber, soweit bekannt, bisher nie mit Hilfe photographischer oder oszillographischer Mittel in Hochspannungsschmelzsicherungen dargestellt worden. Die Entstehung eines Lichtbogens in einem Sicherungselement erlaubt es dem Lichtbogen, sich schnell zu verlängern, da sich das Sicherungselement über seine ganze Länge im wesentlichen bei seiner Schmelztemperatur befindet. Aus diesem Grunde kann ein Lichtbogen in einem Sicherungselement sehr schnell wesentliche Teile des Elements nach rückwärts wegbrennen und ein Schmelzen nicht nur am eingekerbten Teil 16, sondern auch in den Nachbarteilen der Sicherung bewirken. Dieses Rückbrennen und zusätzliche Abschmelzen des Sicherungselements unter gleichzeitiger Ausbildung neuer Lichtbögen in einem Sicherungselement ist zurückzuführen auf einen direkten Kontakt von dazu benachbarten Teilen des Sicherungselements mit dem Bogen, ebenso wie auf eine Übertragung von Wärme durch Wärmeleitung und durch einen fortgesetzten Stromfluss durch Teile des Sicherungselements, die vom Lichtbogen entfernt sind. Dieser schnelle Verbrauch des Sicherungselements ist besonders wirksam, da das Sicherungselement entsprechend einem Merkmal der Erfindung sich bereits nahe an seinem Schmelzpunkt befindet. Untersuchungen haben eindeutig bewiesen, dass die Lichtbögen nicht nur in einem bestimmten Moment auf einen einzigen Pfad beschränkt sind, sondern dass sie auch ausserordentlich beweglich sind und an jedem Punkt der Stromkurve kommutieren. Nach Beendigung der Kommutierungsphase sind sämtliche Sicherungselemente in wesentlichen Teilen ihrer Länge zerschmolzen. Die dadurch entstandenen Lücken sind hinreichend gross, um der wiederkehrenden Spannung zu widerstehen, so dass der Strom niedriger Grösse wirkungsvoll unterbrochen ist.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist ersichtlich, dass ein wesentliches Merkmal der Erfindung in der Auswahl eines besonders geeigneten Materials für das Sicherungselement besteht. Erfindungsgemäss sollte das Material einen Schmelzpunkt von 350°C oder darunter haben, um eine wirksame Unterbrechung von Strömen niedriger Grösse zu ermöglichen.

Das dabei gebildete Oxid sollte einen hohen elektrischen Widerstand besitzen, damit nach dem Verlöschen des Lichtbogens gute dielektrische Verhältnisse geschaffen werden. Untersuchungen haben ergeben, dass Cadmium ein sehr geeignetes Material ist. Die Reinheit des Cadmiums kann zwischen 95% und 99,999%% liegen. Cadmium hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von etwa 321 °C und überdies eine relativ niedrige Verdampfungstemperatur von etwa 750°C. Es kommt hinzu, dass oxidierter und von dem körnigen Füllmaterial gekühlter Cadmiumdampf einen guten Isolator abgibt. Bei kleinen Strömen schmelzen die erfindungsgemässen Cadmiumsicherungsele-mente im allgemeinen im wesentlichen über ihre ganze Länge und verhindern damit wirkungsvoll eine Rückzündung durch die wiederkehrende Spannung.

Unter typischen Schmelzbedingungen wurden bei reinem Cadmiummetall vier primäre Abbaumechanismen beobachtet:

1. Sublimation

2. Korrosion

3. mechanische Ermüdung

4. Abrieb.

Diese Mechanismen werden verschärft durch ständig wechselnde Temperaturbedingungen bei den Sicherungselementen, die auf wechselnde Strombelastungen und darauf zurückzuführende geringfügige Bewegungen der Elemente in dem sie umgebenden Sand zurückgehen.

Da Cadmium beim Bau von Hochspannungsschmelzsicherungen nicht verwendet wurde, war es wünschenswert, das Langzeitverhalten des Materials unter erhöhten Temperaturbedingungen zu untersuchen. Diese Untersuchungen wurden unter definierten Atmosphären vorgenommen, und es stellte sich heraus, dass Cadmium im Vakuum bei erhöhten Temperaturen sehr rasch sublimiert. Der Sublimationsgrad wurde ausserdem in Sauerstoff und Stickstoff und Mischungen derselben bestimmt. Dabei wurde gefunden, dass die Lebensdauer des reinen Metalls unter den Bedingungen, die in einer Hochspannungsschmelzsicherung existieren, unbefriedigend sein würde.

Aufgrund von Untersuchungen wurden dann als Überzugsmaterialien sechs Metalle ausgewählt, um die Sublimation zu mildern.

Die ausgewählten Überzugsmaterialien waren Metalle, von denen zu erwarten war, dass sie nicht übermässig in das Cadmium diffundieren würden. Der Überzug wurde nach der Einkerbung der Sicherungselemente aufgebracht, um überall einen Schutz zu gewährleisten. Die folgende Tabelle, die der Fig. 5 entspricht, gibt die Ergebnisse der Untersuchungen des Sublimationsgrades wieder, die gewonnen wurden unter Verwendung

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einer automatischen Mikrowaage mit einer Genauigkeit von 10-7 g und unter vollständiger Kontrolle der umgebenden Atmosphäre:

Probenmaterial

Atmosphäre

Temperatur geschätzte Zeit bis maximale Verlustrate und Vorbehandlung

zum Auftreten von 5% Verlust pro 1%

A) gereinigtes Cd

Vakuum

150°C

10 Sekunden

< 2 Sekunden

B) Cd in N2

Vakuum

150°C

1 Stunde

< 2 Sekunden

C) Cd in Luft

Vakuum

150°C

6 Stunden

< 2 Sekunden

D) gereinigtes Cd

Luft 0,5 at

150°C

1 Tag

< 1 Minute

E) Cd in Luft

Luft 1 at

150°C

50 Tage

< 4 Minuten

F) Cd mit Ni überzogen

Vakuum

150°C

200 Tage

< 40 Tage

G) Cd mit Ni überzogen

Luft 1 at

150°C

> 100 Jahre

> 20 Jahre

H) Cd mit AI überzogen

Vakuum

150°C, 180°C

keine messbare Veränderung

I) Cd mit AI überzogen

Luft 1 at

150°C, 180°C

keine messbare Veränderung

Erfindungsgemäss muss das Überzugsmetall eine Schmelztemperatur haben, die über der Schmelztemperatur des Cadmiums liegt. Unter diesen Bedingungen kann keine irgendwie bedeutende intermetallische Diffusion des Überzugsmaterials in den Kern des Cadmiumelements stattfinden, so dass in den geforderten Eigenschaften des Cadmiums keine Änderungen eintreten. Der Überzug muss im wesentlichen nicht-porös sein. Ausserdem muss er im wesentlichen eine einheitliche Dicke haben, die zwischen 0,1 und 10 Mikrometer liegen sollte. Ausserdem darf das Überzugsmaterial bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Cadmiums nicht sublimieren.

Erfindungsgemäss können als Überzugsmetalle Nickel, Eisen, Aluminium, Chrom, Mangen oder Beryllium gewählt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass Nickel, Chrom und Aluminium besonders effektiv sind, wenn es darum geht, die Sublimation eines aus Cadmium bestehenden Sicherungselements, das mit diesen Metallen überzogen ist, zu verhindern. Diese Überzüge haben ausserdem die Eigenschaft, vor Korrosionen zu schützen, die mechanische Festigkeit zu stärken und den Abriebswiderstand zu erhöhen.

Der Überzug kann durch Elektroplattierung, durch Vakuumablagerung oder durch einen Eltrolyseprozess aufgebracht

2o werden. In Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 17 das Cadmium und die Bezugsziffer 18 den Überzug.

Eine Schmelzsicherung entsprechend der Erfindung ist geeignet zum Schutz mit Flüssigkeit gefüllter Apparate, wie Transformatoren, Kondensatoren, Schaltgeräten und derglei-25 chen. Eine erfindungsgemässe Schmelzsicherung ist in der Lage, in sehr kurzer Zeit Ströme grosser Höhe zu unterbrechen. Sie arbeitet ausserdem zuverlässig bei der Unterbrechung niedriger Ströme, die nur leicht über dem Nennstrom der Schmelzsicherung liegen. Zum Teil liegt dies sicherlich daran, dass die Siche-30 rungselemente durch relativ niedrige Fehlströme auf Temperaturen gebracht werden, die nahe an der Schmelztemperatur liegen, ohne dass deshalb die Schmelztemperatur allgemein überschritten wird, was entweder schädlich für die Schmelzsicherung selbst oder für die an die Schmelzsicherung angrenzenden 35 Isoliermaterialien wäre. Durch den entsprechend der Erfindung auf das Sicherungselement aufgebrachten Überzug wird die Lebensdauer erhöht. Unter den normalen Bedingungen der Volllast übersteigt die Temperatur eines Sicherungselements nicht wesentlich 150°C. Während der normalen Lebensdauer eines 40 erfindungsgemässen Sicherungselements behält dieses bei Temperaturen, die nicht wesentlich 150°C übersteigen, mindestens 95% seines Anfangsgewichts und -volumens.

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3 Blätter Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Schmelzelement für eine elektrische Sicherung, dadurch gekennzeichnet, dass sein länglicher, aus Cadmium bestehender Körper mit einem metallischen Überzug von einer Dicke zwischen 0,1 und 10 Mikrometer versehen ist, der im wesentlichen die gesamte äussere Oberfläche des länglichen Körpers bedeckt und der aus einem Metall besteht, dessen Schmelztemperatur über der Schmelztemperatur von Cadmium liegt.
2. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Nickel besteht.
3. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Eisen besteht.
4. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Aluminium besteht.
5. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Chrom besteht.
6. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Mangan besteht.
7. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus Beryllium besteht.
8. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Körper über seine Länge mit einer Mehrzahl von Zonen reduzierten Querschnitts versehen ist, wobei der metallische Überzug die gesamte äussere Oberfläche des länglichen Körpers einschliesslich der Zonen reduzierten Querschnitts bedeckt.
9. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug eine im wesentlichen einheitliche Dicke hat.
10. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug im wesentlichen nicht porös ist.
11. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Überzug bei Atmosphärendruck und bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur von Cadmium nicht unter Zerstörung des Sicherungselements subli-miert.
12. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es während seiner normalen Lebensdauer bei Temperaturen, die 150°C nicht wesentlich übersteigen, mindestens 95% seines Anfangsgewichts und -volumens behält.
13. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein länglicher Körper aus Cadmium einer Reinheit von 95% bis 99,999% besteht und die Grenzfläche zwischen dem Cadmiumkörper und dem metallischen Überzug so beschaffen ist, dass bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Cadmiums keine Metalldiffusion des Überzugselements in den Cadmiumkörper erfolgt.
14. Schmelzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein länglicher, aus Cadmium bestehender Körper mit einem im wesentlichen nicht-porösen metallischen Überzug von einer Dicke zwischen 0,1 und 10 Mikrometer versehen ist, wobei bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Cadmiums keine Metalldiffusion des Überzugsmetalls in dem Cadmiumkörper erfolgt.
15. Verwendung eines Schmelzelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Strombegrenzungsschmelzsicherung für Stromkreise mit einer Spannung von mindestens 1000 V.
16. Strombegrenzungsschmelzsicherung für Stromkreise mit einer Spannung von mindestens 1000 V, gekennzeichnet durch ein röhrenförmiges Gehäuse aus Isoliermaterial, das der nach einer Stromkreisunterbrechung durch die Schmelzsicherung wiederkehrenden Spannung standhält, wobei das Gehäuse an seinen beiden Enden durch Abschlusskappen verschlossen und mit einer es im wesentlichen ausfüllenden Quarzsandfüllung versehen ist, eine Mehrzahl schraubenförmiger Schmelzelemente nach Anspruch 1 aus Cadmium einer Reinheit von 95% bis 99,999%, die in der Quarzsandfüllung eingebettet sind und von ihr gestützt werden, wobei die Enden der Schmelzelemente mit den beiden Abschlusskappen verbunden sind und dazwischen eine Mehrzahl paralleler Leitungswege bilden, wobei die Schmelzelemente mit einem im wesentlichen nicht-porösen metallischen Überzug von einer Dicke zwischen 0,1 und 10 Mikrometer versehen sind, so dass bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des Cadmiums keine Metalldiffusion des Überzugsmetalls in die Cadmiumelemente erfolgt, und die Schmelzelemente in der Lage sind, zu schmelzen und mit einem hohen Strombegrenzungsgrad Ströme zu unterbrechen, die einem Vielfachen des Nennstromes der Schmelzsicherung entsprechen, indem die Schmelzelemente von Strömen niedriger Stärke, aber etwas über dem normalen Nennstrom, auf eine Temperatur nahe der Schmelztemperatur erhitzt werden, so dass die Schmelzelemente in zufälliger Reihenfolge schmelzen, wonach sich Lichtbögen ausbilden, die in zufälliger Reihenfolge in den Schmelzelementen durch Kommutierung gelöscht werden.
17. Schmelzsicherung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Cadmiumschmelzelemente über seine Länge mit einer Mehrzahl von Einkerbungen reduzierten Querschnitts versehen ist, wobei die Teile reduzierten Querschnitts ebenfalls überzogen sind.