DE290560C

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Publication number: DE290560C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Ei findung betrifft geschlossene Schmelzsicherungen (Patronen oder Stöpsel), bei denen die zum Stromdurchlaß bei bestimmtem Polabstand unter Einhaltung eines in zulässigen Grenzen liegenden Spannungsverlustes erforderlichen Schmelzleiter auf mehrere, einander parallelgeschaltete Gruppen verteilt sind, die nacheinander zum Abschmelzen kommen. Durch das stufenweise Abschmelzen soll einerseits demThe egg finding concerns closed fuses (Cartridges or plugs), in which the current passage at a certain pole distance in compliance with a voltage loss lying within permissible limits Fusible conductors are distributed over several groups connected in parallel that come to melt one after the other. Through the gradual melting, on the one hand, the

ίο Zertrümmern des Isolierkörpers der Sicherung vorgebeugt und andererseits die Gefahr beseitigt werden, daß zwischen den durchgeschmolzenen Teilen ein Lichtbogen stehenbleibt, der die Unterbrechungsstelle überbrückt, solange ihm verdampfende Metallteile in der Nähe der Unterbrechungsstelle Nahrung zuführen. Der Lichtbogenbildung wirkt auch die Arbeitsweise der Gruppen insofern entgegen, als sie hindert, daß große Schmelzniassen bei voller Spannung unterbrechen.ίο Breaking the fuse insulator prevented and on the other hand eliminates the risk of being melted between the Split an arc stops that bridges the point of interruption as long as give him food near the point of interruption by vaporizing metal parts. The way in which the groups work also counteracts arcing insofar as as it prevents large melts from breaking at full tension.

Soll der mit der Mehrstufigkeit angestrebte Zweck erreicht werden, so darf die beabsichtigte Reihenfolge beim Abschmelzen der Schmelzleitergruppen unter keinen Umständen durchbrochen werden, es muß jeweils die stärkste der vorhandenen Gruppen vor den noch übrigen Gruppen durchschmelzen. Außerdem ist es wichtig, daß sich im Betriebe die Schmelzstufen bezüglich des Stromdurchganges gegenseitig unterstützen, damit der Spannungsabfall in der Sicherung und die insgesamt zu verwendende Schmelzmasse möglichst klein wird.
Die bekannten mehrstufigen Sicherungen erfüllen diese Forderungen nur sehr unvollkommen ; die vorliegende Erfindung will die vorhandenen Nachteile beseitigen. Den Kern der Erfindung bildet die durch viele Versuche gewonnene Erkenntnis, daß nicht durch feinfühlige Abgleichung der Querschnittsverhältnisse der einzelnen Schmelzleiter, nicht durch ihre verschiedene Länge in den einzelnen Schmelzgruppen, auch nichc durch gruppenweis verschieden gewählte physikalische Eigenschaften der Schmelzleiter — die bisher verwendeten Mittel —, eine erfolgreiche Schmelzsicherung mit mehreren Abschmelzstufen herzustellen ist, sondern einzig und allein durch Wahrung eines unter allen vorkommenden Betriebsurnständen im wesentlichen unveränderlichen und deshalb vorausbestimmbaren Verhältnisses zwischen der Abschmelzträgheit der einzelnen Schmelzleitergruppen. Das hiernach anzustrebende Ziel 'wird erfindungsgemäß erreicht unter Verwendung von Schmelzleitern mit gleichartigem Verhalten bei Temperaturänderungen durch zweistufige Zerlegung der gesamten Schmelzmasse in der Weise, daß die eine Schmelzgruppe nur wenig, die andere dagegen stark unterteilt ist, um so eine möglichst große Verschiedenheit in der Abschmelzträgheit der "beiden Gruppen zu erhalten und damit die Gewähr zu haben, daß die wenig unterteilte Gruppe — die Hauptgruppe I — unbedingt vor der stark unterteilten Gruppe — der Nebengruppe II — durchschmilzt. Mit anderen Worten, es werden nach der ErfindungIf the aim aimed at with the multi-stage structure is to be achieved, the intended sequence must not be broken under any circumstances when the groups of fusible conductors melt; the strongest of the groups present must melt through before the remaining groups. In addition, it is important that the melting stages support each other with regard to the passage of current during operation, so that the voltage drop in the fuse and the overall melting mass to be used are as small as possible.
The known multi-stage fuses meet these requirements only very imperfectly; the present invention seeks to overcome the existing disadvantages. The core of the invention is the knowledge gained through many experiments that not through the sensitive adjustment of the cross-sectional ratios of the individual fusible conductors, not through their different lengths in the individual fusible groups, nor through differently selected physical properties of the fusible conductors in groups - the means previously used -, a successful fuse with several melting stages is to be produced, but solely by maintaining a relationship between the melting inertia of the individual groups of fuse elements that is essentially unchangeable and therefore predictable under all operating circumstances. The aim to be sought afterwards is achieved according to the invention using fusible conductors with similar behavior in the event of temperature changes by two-stage decomposition of the entire molten mass in such a way that one melting group is only slightly subdivided, the other is strongly subdivided, so that the greatest possible difference in melting inertia of the "two groups and thus to have the guarantee that the little subdivided group - the main group I - necessarily melts before the strongly subdivided group - the subgroup II. In other words, according to the invention

thermsich gleichwertige" Schmelzleiter auf zwei Stufen verteilt, bei denen unter geringer Massenzerteilung in Gruppe I und großer Massenzerteilung in Gruppe II der Widerstand der Leiter der Gruppe I zu dem Widerstand der Leiter der Gruppe II im Zusammenhang mit den Abkühlungsmöglichkeiten beider Gruppen derart abgestimmt ist, daß die Gruppe I eine geringere Abschmelzträgheit hat und deshalbThermally equivalent "fusible link distributed on two levels, with low mass distribution in group I and large mass division in group II the resistance of the conductors of group I to the resistance of the Head of group II in connection with the cooling possibilities of both groups is tuned so that group I has a lower melt-off inertia and therefore

ίο früher durchschmilzt als die Gruppe II. Das Massen verhältnis zwischen den beiden Schmelzgruppen wird aber so gewählt, daß die Nebengruppe kurzzeitig imstande ist, den Gesamtstrom allein zu führen. Die Schmelzleiter sollen dabei unter Berücksichtigung der noch folgenden Erläuterungen in lichtbogendämpfende' Füllung eingebettet und mit ihren Anschlußkontakten an beiden Enden fest und gut stromleitend verbunden sein. Die Schmelzgruppen sollen durch feuersichere Zwischenschichten — Trennwände oder auch nur ausreichende Schichten pulverförmigen Füllmaterials — voneinander getrennt liegen.ίο melts through earlier than group II The mass ratio between the two melting groups is chosen so that the subgroup is briefly able to carry the entire current alone. The fusible conductor should take into account the still The following explanations are embedded in arc-damping 'filling and with their connection contacts be connected firmly and conductively at both ends. The melting groups should be made of fireproof intermediate layers - Partitions or just sufficient layers of powdery filler material - are separated from each other.

Die neue Anordnung hat durch Wahl des thermisch gleichartigen Materials für alle Schmelzleiter zunächst den Vorteil, die Reihenfolge des Unterbrechens der Schmelzleitergruppen jedem Zufall zu entziehen, der sich aus den Betriebs Verhältnissen ergeben könnte, weil das Widerstandsverhältnis und in weiterer Folge auch die entwickelte Wärmemenge und das Verhältnis der Abkühlungsmöglichkeiten, kurzum also alle für das richtige Arbeiten der Sicherung irgend in Frage kommenden Faktoren zwischen den Schmelzleitergruppen unter allen Umständen in ein und demselben jederzeit vorausbestimmbaren Größenverhältnis zueinander bleiben.The new arrangement has a thermally similar material for everyone Fusible conductors initially have the advantage of the sequence in which the groups of fusible conductors are interrupted to evade any coincidence that could result from the operating conditions, because the resistance ratio and subsequently also the amount of heat developed and the ratio of the cooling possibilities, in short all for the correct work of the Securing any possible factors between the groups of fuse elements all circumstances in one and the same size ratio to one another, which can be predetermined at any time stay.

Hierdurch wiederum ist weitgehende Unabhängigkeit von der Art des gewählten Schmelzleitermaterials erreicht. Da das Schmelzleitermaterial nach der Erfindung in allen Schmelzgruppen thermisch gleichwertig sein soll, bleibt es ohne jeden Einfluß auf die Güte der netien Sicherungen, ob die Schmelzleiter an sich bei verschiedenen Temperaturen ein und denselben Widerstand behalten oder ihren Widerstand verhältnisgleich mit der Temperatur verändern, oder ob sie schließlich bei Erwärmung und Abkühlung eine nach irgendeiner Kurve verlaufende Widerstandsänderung erfahren, wie das bei den Variationsleitern der Fall ist. .This in turn means that it is largely independent of the type of fusible conductor material selected achieved. Since the fusible conductor material according to the invention in all melting groups should be thermally equivalent, it remains without any influence on the quality of the netien Fuses whether the fusible conductors are one and the same at different temperatures Maintain resistance or change its resistance in proportion to the temperature, or whether it finally follows any curve when heated and cooled Experience a change in resistance, as is the case with the variation ladders. .

Schließlich ist durch die Erfindung die Möglichkeit gegeben, die Hauptschmelzgruppe (Gruppe I) ununterteilt zu lassen, so daß es nur notwendig wird, die Abschmelzträgheit der Nebengruppe (Gruppe II) durch Unterteilung in mehrere Schmelzleiter entsprechend abzustimmen. Hierin liegt eine ganz besondere Eigentümlichkeit der neuen Anordnung, weil nach der bisher geltenden Anschauung zur Erzielung von Explosionssicherheit in geschlossenen Schmelzsicherungen vor allem die Vermeidung größerer Schmelzmassen and also eine möglichst weitgehende Unterteilung in einzelne Schmelzleiter als wünschenswert und unerläßlich galt. Demgegenüber zeigen erfindungsgemäß angeordnete Sicherungen, daß das Durchschmelzen der Hauptgruppe mit um so geringerer Materialverdampfung und mithin um so ungefährlicher erfolgt, je größer die Stromaufnahmefähigkeit der im Nebenschluß liegenden Hüfsgruppe gewählt ist. Theoretisch müßte hiernach das günstigste Aufteilungsverhältnis der gesamten Schmelzleitermasse der Sicherung in der Nähe von ι : ι liegen, und für die Untergruppen wäre die günstigste Wirkung anzunehmen, wenn die Schmelzmasse der Hauptgruppe gar nicht weiter unterteilt würde. Letzteres trifft in der Tat zu, und es ist für die Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung wichtig, für den Fall, daß eine Unterteilung der Schmelzmasse von Gruppe I aus fabrikatorischen Gründen unerläßlich wird, diese Unterteilung so auszuführen, daß sie zum wenigsten thermisch als nicht vorhanden anzusehen ist. Dazu gehört, daß die mechanisch getrennten Teile der Hauptschmelzmasse ohne jede wärme- oder feuersichere Zwischenschicht so nahe aneinandergelegt werden, daß beim Durchschmelzen eines der Hauptschmelzleiter die dabei entstehende Lichtbogenhitze unbedingt die übrigen Hauptschmelzleiter erweicht, anfrißt, zerstört und somit zum Mitdurchschmelzen bringt.Finally, the invention makes it possible to use the main melting group (Group I) to be left undivided, so that it is only necessary to consider the melt-off inertia the subgroup (group II) by subdividing into several fusible conductors accordingly to vote. Herein lies a very special peculiarity of the new arrangement, because according to the previously valid view to achieve explosion safety in closed Fuses, above all, the avoidance of larger melting masses and therefore a subdivision as far as possible into individual fusible conductors were considered desirable and indispensable. In contrast, show according to the invention arranged fuses that melting the main group with around the lower the evaporation of the material and therefore the more harmless, the larger the Current capacity of the shunted Hüfsgruppe is selected. Theoretically would then have to be the most favorable distribution ratio of the entire fusible conductor mass the fuse are close to ι: ι, and for the subgroups the most favorable effect would be assumed if the enamel mass the main group would not be further subdivided. The latter is indeed true, and it does is important for achieving the effect according to the invention, in the event that a subdivision of the molten mass of group I is indispensable for manufacturing reasons, this subdivision is carried out in such a way that it is to be regarded at least thermally as non-existent. This includes that the mechanical separate parts of the main molten mass without any heat or fireproof intermediate layer are placed so close to one another that when one of the main fusible conductors melts through the resulting arc heat necessarily softens the remaining main fusible conductors, corrodes, destroys and thus melts through.

Die besondere Art der Unterteilung bringt es mit sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Sicherungen infolge der verhältnismäßig großen Trägheit ■ der Schmelzleitergruppe II gegen kurzzeitige Stromstöße sehr unempfindlieh werden. Da kurzzeitige Stromstöße selbst von sehr beträchtlicher Höhe für die Anlagen im allgemeinen ganz ungefährlich sind, wird so eine große Zahl überflüssiger Betriebsunterbrechungen vermieden und damit ein Mißstand beseitigt, der sich bei starker Unterteilung der Schmelzleitermasse oftmals sehr unangenehm bemerkbar macht. Abgesehen von der Vermehrung der Sicherheit im richtigen Ansprechen der Sicherungen wird hiermit zugleich ein weiterer Nachteil der bisher üblichen Unterteilung auch der Hauptschmelzmasse in mehrere feuersicher voneinander isolierte Schmelzfäden beseitigt, der darin liegt, daß dabei häufig der eine oder der andere Teildraht der Hauptgruppe stehenbleibt und erst nach dem Abschmelzen der Nebengruppe unter voller Spannung unterbricht.The special type of subdivision means that the manufactured according to the invention Fuses due to the relatively high inertia ■ of fuse group II become very insensitive to short-term power surges. Since short-term power surges themselves of a very considerable height for the plants are generally completely harmless such a large number of unnecessary business interruptions avoided and thus a grievance which is often very uncomfortable when the fusible conductor mass is heavily subdivided makes noticeable. Apart from the increase in security in the correct response of the fuses, this is at the same time Another disadvantage of the previously common division of the main molten mass eliminated in several fireproof insulated fusible filaments that lie in it, that often the one or the other part wire of the main group stops and interrupted only after the subgroup has melted under full tension.

Das theoretisch nächstliegende Schmelzmassenaufteilungsverhältnis ι : ι wird aus praktischen Gründen, die in der Wärmeaufnahmefähigkeit der Füllmasse, in der inneren Ge-The theoretically closest melt mass division ratio ι: ι is derived from practical Reasons, which are in the heat absorption capacity of the filling compound, in the inner

staltung des Schmelzraumes, in dem •Wärmestrahlungsvermögen des Isolierkörpers und noch in einer großen Zahl anderer unberechenbarer Zufälligkeiten zu suchen sind, zumeist nicht brauchbar sein, da sich die erwähnten Einflüsse durch die Wahl sehr großer Unterschiede in den Abkühlungsverhältnissen der . beiden Schmelzgruppen, also durch sehr kleine Schmelzleiterquerschnitte und damit sehr günstigedesign of the melting area in which • the heat radiation capacity of the insulating body and still are to be looked for in a large number of other unpredictable coincidences, mostly not be useful, since the influences mentioned can be varied by the choice of very large differences in the cooling conditions of the. both melting groups, i.e. through very small melting conductor cross-sections and therefore very cheap

ίο AbkühlungsVerhältnisse in der Nebengruppe und sehr geringe oder gar keine Unterteilung in der Hauptgruppa, nicht mehr abgleichen lassen. Es muß vielmehr durch anderwate Verteilung der Schmelzmasse auf die beiden Gruppen der Einfluß des verschiedenen elektrischen Widerstandes und der dadurch bedingten Stromverteilung zum Ausgleich der Nebeneinflüsse herbeigezogen werden, und zwar muß der Widerstand der Hauptgruppe ver-Ideinert werden. Wegen des gegebenen Polabstandes und der gegebenen Leitfähigkeit des verwendeten Schmelzmaterials will das sagen, daß der Hauptgruppe eine größere Menge der Schmelzmasse zuzuweisen ist, als sie dem theoretischen Verhältnis 1:1 entspricht. Die Schmelzmassenaufteilungswerte von 2 : ι und 6:1 — wobei die größeren Zahlen die Masse der Gruppe I bedeuten — können ungefähr als die Grenzen gelten, zwisehen denen die erfindungsgemäße Wirkung stets deutlich erkennbar ist. Die günstigsten Werte liegen zwischen 3 : 1 und 4:1. Bei einem Schmelzmassenverhältnis von etwa 2 : 1 pflegt sich die erfindungsgemäße Wirkung nur dann noch in nennenswertem Maße zu zeigen, wenn die Schmelzmasse der Gruppe I nur einem einzigen Leiter zugewiesen, also nicht . unterteilt ist. Bei Schmelzmassen Verhältnissen von mehr als etwa 6 : 1 erhält die Gruppe II nicht mehr Trägheit genug, um die erfindungsgemäße Wirkung in Erscheinung treten zu lassen. Ihr Anteil an der Schmelzmasse ist dann bereits zu gering, als daß sie nach dem Durchschmelzen der Hauptgruppe den Uberlastungsstrom auch nur für Augenblicke allein führen könnte. Sie wird deshalb so schnell· zerstört, daß ihr Vorhandensein ohne jeden merkbaren Einfluß auf das Gesamtverhalten der Sicherung bleibt. Nebengruppen schließlich mit nur etwa einem Zehntel der gesamten Schmelzmasse oder weniger liegen bereits außerhalb der für elektrische Schmelzsicherungen einzuhaltenden Genauigkeitsgrenzen, d. h. ihr Vorhandensein oder NichtVorhandensein bleibt genau wie bei den hochohmigen, in Parallelschaltung zu den eigentlichen Schmelzdrähten verwendeten Kenndrähten ohne jeden Einfluß auf das Arbeiten und die Zuverlässigkeit der Sicherung.ίο Cooling conditions in the subgroup and very little or no subdivision in the main group, no longer align permit. Rather, it must be done by other distribution of the enamel between the two Groups the influence of the various electrical resistance and the resulting Current distribution can be used to compensate for the side effects, namely the resistance of the main group must be reduced. Because of the given pole spacing and the given conductivity of the melting material used wants that say that the main group has a larger amount of enamel than it corresponds to the theoretical ratio of 1: 1. The melt mass distribution values from 2: ι and 6: 1 - where the larger numbers mean the mass of group I - can roughly be regarded as the limits between which the inventive effect is always clearly visible. The best values are between 3: 1 and 4: 1. at the effect according to the invention is only maintained with a molten mass ratio of about 2: 1 then to show to a significant extent if the group I only melt assigned to a single leader, so not. is divided. For enamel ratios of more than about 6: 1, Group II does not receive more inertia enough to perform the inventive To make the effect appear. Your share in the enamel mass is then already too low to pass the overload current after the main group has melted could even lead for moments alone. It is therefore destroyed so quickly, that their presence has no noticeable influence on the overall behavior of the fuse remain. Subgroups finally with only about a tenth of the total enamel mass or fewer are already outside the accuracy limits to be observed for electrical fuses, d. H. their presence or absence remains exactly as with the high-resistance identification wires used in parallel to the actual fuse wires without any influence on the operation and reliability of the fuse.

Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 eine Anwendung der Erfindung bei geschlossenen Sicherungspatronen mit zwei Stirnkontakten.The drawing illustrates in Fig. 1 an application of the invention when closed Fuse cartridges with two front contacts.

a¹ «² sind die Stirnkontakte, b ist die isolierende Hülle der Patrone, c der Schmelzleiter der Hauptgruppe, hier ein einziger dicker Draht von 5,. rundem Querschnitt, d sind die ihm parallelgeschalteten Nebenschmelzleiter; e deutet die lichtbogendämpfende Füllmasse an. a ¹ « ² are the front contacts, b is the insulating shell of the cartridge, c the fusible link of the main group, here a single thick wire of 5 ,. round cross-section, d are the secondary fusible conductors connected in parallel; e indicates the arc-absorbing filler.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der dem Hauptschmelzleiter die Form eines breiten Blechstreifens C₁ gegeben ist. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, weil durch sie die Durchschmelzflamme . in die Breite gezogen und die bei rundem Schmelzleiterquerschnitt unvermeidliche Konzentration der Schmelzflamme auf nahezu einen Punkt vermieden wird. Infolgedessen erlischt die Flamme ganz erheblich schneller und sicherer als bei rundem Querschnitt der Schmelzleiter.Fig. 2 shows an embodiment in which the main fusible conductor is given _{the shape of a wide sheet metal strip C 1.} This arrangement is particularly advantageous because it allows the melting flame. drawn in width and the unavoidable concentration of the melt flame on almost one point with a round fusible conductor cross-section is avoided. As a result, the flame goes out much faster and more safely than with a round cross-section of the fuse element.

Fig. 3 zeigt die Anordnung bei Unterteilung der Schmelzmasse von Gruppe I in zwei Leiter C₁ C₂. Die beiden Leiter liegen so nahe aneinander, daß sie praktisch als nur ein einziger Leiter gelten können.Fig. 3 shows the arrangement with the division of the molten mass of group I into two conductors C ₁ C ₂ . The two conductors are so close to each other that they can practically be considered as a single conductor.

Auch eine Verkürzung des dicken Hauptschmelzleiters, also verschiedene Länge der Leiter in den einzelnen Schmelzgruppen, ist bei Einhaltung aller übrigen für die Erfindung als wesentlich angegebenen Bedingungen ohne weiteres zulässig.Also a shortening of the thick main fusible conductor, i.e. different lengths of the Head in the individual melting groups, is in compliance with all others for the invention conditions specified as essential are admissible without further ado.

Bei größeren Sicherungen wird es unter Umständen vorteilhaft sein, die Schmelzmasse der Nebengruppe nach den für die Erfindung geltenden Gesichtspunkten ebenfalls in zwei Gruppen zu zerlegen. Auch kann man diese Zweiteilung in den erhaltenen Nebengruppen noch ein oder mehreremal fortsetzen, so daß eine staffeiförmig zweigestufte Sicherung entsteht.In the case of larger fuses, it may be advantageous to use the melting mass of the Subgroup according to the aspects applicable to the invention also in two groups disassemble. One can also still see this dichotomy in the subgroups that have been preserved continue one or more times, so that a staggered two-stage fuse is created.

Claims

Patent Claims:

I. Closed fuse for electrical systems with several one another fusible conductor groups connected in parallel, characterized in that the with their Connection contacts at both ends firmly and with good electrical conductivity connected fusible link with similar behavior in the event of temperature changes on two fireproof each other separate groups embedded in arc-absorbing filling, one main group I and a subgroup II, are distributed, and with low mass division into groups; I and large mass division in Group II the resistance of the head of group I to the resistance of the head of Group II in connection with the cooling possibilities of both groups like that it is agreed that group I has a lower melt-off inertia and therefore melts through earlier than Group II, the mass ratio between the two

Melting groups is chosen so that the subgroup is briefly able to to conduct the entire current alone.

2. embodiment of the fuse according to claim i, characterized in that if the two melting groups are separated from one another in a fire-proof manner, the main group practically forms a uniform molten mass by placing its individual conductors next to one another when subdivided in such a way that that the melting of a single conductor is the melting of all the remaining individual conductors of the group has the immediate consequence, while the enamel mass of the subgroup into a large number of thin fusible conductors separated from one another by filling compound is disassembled.

3.- embodiment of the fuse according to claim ι or 2, characterized by Subdivision of the enamel masses within the limits of about 6: 1 to 2: i, where the larger number means the mass of group I.

4. embodiment of the fuse according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the main fusible conductor is designed in a manner known per se as a wide sheet metal strip.

5. embodiment of the fuse according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized by a gradual continuation of the subdivision of the in the sense of claims 1 to 3 Group II melt in two or more melt groups.

1 sheet of drawings.