DE3309378A1

DE3309378A1 - Sicherungseinsatz

Info

Publication number: DE3309378A1
Application number: DE19833309378
Authority: DE
Inventors: Hans-Günter Dipl.-Phys. 6902 Sandhausen Rex
Original assignee: EFEN Elektrotechnische Fabrik GmbH
Current assignee: EFEN Elektrotechnische Fabrik GmbH
Priority date: 1983-03-16
Filing date: 1983-03-16
Publication date: 1984-09-27

Description

Sicherungseinsatz

Die Erfindung- betrifft einen Sicherungseinsatz mit einem quarzsandgefüllten Gehäuse und mehreren in den Quarzsand eingebetteten, jeweils mit einem Ende mit einem Kontakt verbundenen, parallel geschalteten Schmelzleiterbändern mit im wesentlichen senkrecht zur Stromflußrichtung angeordneten Engsteilenreihen.

Solche Sicherungseinsätze mit mehreren parallel geschalteten Schmelzleiterbändern werden normalerweise bei hohen Stromstärken verwendet, wobei die größere Anzahl der Schmelzleiterbänd^r bei Überlastung für eine bessere Wärmeübertragung auf den umgebenden Quarzsand sorgt.

Als Schmelzleiterbänder werden bekanntlich solche aus Kupfer, Silber oder ähnlich elektrisch gut leitenden Materialien, vorzugsweise aus Kupfer, verwendet- Durch in Reihen senkrecht zur Stromflußrichtung angeordnete Aussparungen, die man beispielsweise durch Ausstanzen herstellen kann, werden den Kurzschlußstrom bzw. den Überstrom tragende Engstellen geschaffen, die sich bei Überlastung erhitzen und bei Erreichen der Schmelztemperatur des betreffenden Metalles schmelzen. An den geschmolzenen Engstellen treten nunmehr Lichtbogen auf. Die entstehende Stromwärme wird auf den umgebenden Q;jarz-sand übertragen, der teilweise zum Schmelzen gebracht wird.

Bei bekannten Sicherungseinsätzen mit parallel geschalteten Schmelzleiterbändern sind die Schmelzleiterbänder untereinander gleichartig. Damit wird beim Nennstrom eine gleichmäßige Aufteilung des Stromes erreicht.

In zahlreichen Fällen ist es nun erwünscht, die Schaltleistung auf ein oder mehrere vorbestimmte Schmelzleiterbänder zu beschränken. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Schaltleistung auf ein oder mehrere innere Schmelzleiterbän-

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der vorzugeben, die einen' größeren Abstand zum Isoliergehäuse besitzen, so daß man entweder die Schaltleistung vergrößern oder das Quarzsandvolumen und damit die Abmessung des Isoliergehäuses verkleinern kann, ohne die Gefahr einer Zerstörung des.Isolierkörpers einzugehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand also darin, die Schaltleistung bei Sicherungseinsätzen mit mehreren parallel geschalteten Schmelzleiterbändern auf eines oder mehrere vorgegebene Schmelzleiterbänder zu konzentrieren.

Erfindungsgemäß· wird diese Aufgabe bei Sicherungseinsätzen der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Schmelzleiterbänder so ausgebildet sind, daß beim Auftreten der Lichtbogen nach dem Durchschmelzen der Engstellen gegenüber den übrigen Schmelzleiterbändern wenigstens eines der Schmelzleiterbänder einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand besitzt und/oder unterschiedliche Lichtbogenspannung und/oder unterschiedlichen Lichtbogenwiderstand ergibt.

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Tritt in einem Sicherungseinsatz der eingangs geschilderten Art ein Kurzschlußstrom auf, dann wird aufgrund von Materi- al- und Fertigungstoleranzen ein Band zuerst an der schwächsten Stelle einer Engstellenreihe bis zur Schmelztemperatur erwärmt. " Diese Temperaturerhöhung der Engstellen ergibt einen größeren Ohm¹sehen Widerstand des betreffenden Schmelzleiterbandes, so daß der Strom zu einem anderen Band abgedrängt wird. Die Folge hiervon ist, daß alle parallel geschalteten Schmelzleiterbänder gleichzeitig an der schwächsten Stelle schmelzen und den Strom unterbrechen.

Nach dem Durchschmelzen der Engstellen treten, wie oben erwähnt, an allen parallelen Bändern gleichzeitig an mindestens einer Engstellenreihe Lichtbogen auf. Ein für einen Sicherungseinsatz kritischer Strombereich ist der Bereich, in dem die Lichtbogenarbeit einen größten Wert annimmt. COPY

Das Schmelzleiterband mit dem geringsten Widerstand über alle

Einzellichtbögen in Richtung des Stromflusses führt den größten Strom. Damit entsteht in diesem Strompfad die größte Stromwärme. Dies wiederum führt dazu, daß der Widerstand in den Einzellichtbogen kleiner wird, da zwar der Ohm'sche

Widerstand des Metalleiters mit steigender Temperatur zunimmt, der Widerstand der Lichtbogen aber mit steigender Temperatur kleiner wird.

Das Schmelzleiterband, das beim Beginn der Lichtbogen den größten Strom führt, entlastet die anderen Bänder und übernimmt praktisch die gesamte Schaltarbeit. Diese wiederum wird durch Schmelzen eines entsprechenden Volumens an Quarzsand aufgefangen, wobei das Volumen des Quarzsandes und damit das Volumen des Gehäuses groß genug sein muß, um zwisehen dem heißen geschmolzenen Sand und dem Isoliergehäuse noch Raum für nicht geschmolzenen Quarzsand zu bieten, da dieser verhindern muß, daß die Wärme aus der Quarzsandschmelze zu schnell den Isolierkörper erreicht und ihn zerstört.

Durch die Erfindung ist es nunmehr nicht dem Zufall überlassen, welches der parallel geschalteten Schmelzleiterbänder die maximale Schaltleistung übernimmt, sondern es läßt sich vorbestimmen, weches oder welche der Schmelzleiterbänder die maximale Schaltleistung übernehmen sollen. Diese maximale Schaltleistung kann beispielsweise auf das oder die inneren Schmelzleiterbänder konzentriert werden, die den größten Abstand von dem Isoliergehäuse haben, was zur Folge hat, daß die Gefahr einer Zerstörung des Isolierkörpers vermindert wird und damit entweder die Schaltleistung vergrößert oder das Volumen an ungeschmolzenem Quarzsand zwischen dem geschmolzenen Anteil des Quarzsandes und dem Isoliergehäuse, d.h. also das Gesamtvolumen des Quarzsandes und damit die Abmessung des Gehäuses verkleinert werden kann. Selbstverständlich ist der Erfindungsgedanke nicht darauf beschränkt, die maximale Schaltleistung auf die inneren Schmelzleitorbänder zu konzentrieren, sondern in anderen Fällen kann es auch erwünscht sein, eine maximale Schaltleistung auf ein

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1 oder mehrere beliebige andere 5chmelzleiterbänder zu konzentrieren.

Erfindungsgemäß werden die Sc-»elzleiterbänder so ausgebildet, daß diejenigen, die av.-^ewählt werden, die maximale Schaltleistung zu übernehmen,. '?£i einem vorgegebenen Lichtbogenstromwert einen kleinere Ohm'sehen Widerstand haben oder an den geschmolzenen Erstellen Lichtbögen mit kleinerem Lichtbogenwiderstand oder kleinere Lichtbogenspannung ergeben. Diese ausgewählten S.-hmelzleiterbänder führen dann den größten Strom, so daß an -hnen die maximale Wärme auftritt und auf den umgebenco-i Quarzsand übertragen wird.

Unterschiedliche LichtbogensF-^:-^:inun9 und/oder unterschiedlieher Lichtbogenwiderstand uno. oder unterschiedlicher elektrischer Widerstand des Mate; '-als können auf verschiedene Weise erhalten werden.

Eine Möglichkeit besteht darin, die Anzahl der Engstellenreihen auf den parallel geschalteten Schmelzleiterbändern verschieden zu machen. Dies N-deutet, daß in dem Strompfad eines oder mehrere der SchmeI-leiterbänder die Anzahl der Engstellen und nach dem Durch;;chmelzen der Engstellen die Anzahl der Lichtbögen unterschiedlich ist. Auf diese Weise bekommt man eine unterschiedliche Lichtbogenspannung in den verschiedenen parallel geschalteten Schmelzleiterbändern.

Eine andere Möglichkeit der Realisierung des E rf indungsgedankens besteht darin, die Foim der Engstellen auf den parallel geschalteten Schmelz 1 c:iterbändern unterschiedlich zu gestalten. Hierdurch bekommt man eine unterschiedliche Kühlung der Lichtbögen und dnmit unterschiedliche Lichtbogenwiderstände. Wie oben ausgeführt, haben heißere Lichtbögen einen geringeren Widerstand, so daß ein Strompfad mit geringer gekühlten Lichtbögen größeren Strom führt.

Noch eine andere Realisierung des Erfindungsgegenstandes besteht darin, entweder ein/.e.lne Schmelzleiterbänder mit

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Sicken parallel zu den Engstellenreihen und andere parallel geschaltete Schmelzleiterbänder ohne solche Säcken vorzusehen oder aber in den verschiedenen parallel geschalteten Schmelzleiterbändern die Anzahl der Sicken unterschiedlich zu halten. Die Sacken ändern durch Induktion den Widerstand des Bandmaterials, wobei die maximale Schaltleistung auf solche Schmelzleiterbänder konzentriert wird, die den geringsten Materialwiderstand haben.

Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit der Realisierung des Erfindungsgedankens darin, daß man die Dicke der parallel geschalteten Schmelzleiterbänder unterschiedlich hält. Hierdurch wird die Kühlwirkung bei den verschiedener Schmelzleiterbändern unterschiedlich sein, da der Strom ir einem Schmelzleiterband umso größer ist, je dicker dieses 'Band ist, so daß in einem solchen Band umso mehr Wärme erzeugt wird.

Selbstverständlich können die vier Realisierungsmöglichkeiten des Erfindungsgegenstandes auch willkürzlich miteinander kombiniert werden, indem man beispielsweise unterschiedlich dicke Bänder mit unterschiedlicher Sickenzahl oder Bänder mit unterschiedlicher Anzahl der Engstellenreihen und unterschiedlicher Engstellenform oder dergleichen verwendet.
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Durch die Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. In dieser bedeutet -""'-' -

Fig. 1 einen waagerechten Schnitt durch eine Ausführungsform eines Sicherungseinsatzes der erfindungsgemäßen Gattung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei erfindungsgemäß miteinander zu kombinierende Schmelzleiterbänder nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei miteinander zu kombinierende . Schmelzleiterbänder nach einer anderen Ausführungs-

form der Erfindung und
Fig. 4 eine Seitenansicht dreier miteinander zu kombinieren-

-δι der Schmelzleiterbander nach noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Der in Fig. 1 in waagerechtem Schnitt dargestellte NH-Sicherungseinsatz besteht aus einem Gehäuse 1, das an seinen beiden Enden über jeweils eine Isolationsscheibe 3 durch eine Abschlußplatte 2 verschlossen ist. Durch diese ragt jeweils ein Messerkontakt 4 hindurch, der auf der Innenseite der Isolationsscheiben mit einem Anschlußteil 5 verbunden ist, 2Q an diesem sind in dem dargestellten Beispiel vier Schmelzleiterbander 6 angeschweißt. Der Innenraum des Gehäuses 1 um die Schmelzleiterbander und zwischen den Schmelzleiterbändern ist mit Quarzsand 7 gefüllt.

In Fig. 2 sind zwei erfindungsgemäß parallel zu schaltende Schmelzleiterbänder 6 gezeigt, die in Richtung des Stromflusses eine unterschiedliche Anzahl von Engstellenreihen 8 haben. Mit 9 ist ein Lotauftrag bezeichnet.

In Fig. 3 sind zwei andere Schmelzleiterbänder 6 dargstellt, die erfindungsgemä'ß parallel geschaltet werden können. In diesen "ist die Form der Engstellen in den Engstellenreihen 8 durch Ausstanzung unterschiedlich geformter Ausnehmungen verschieden.

Schließlich ist in Fig. 4 anhand dreier erfindungsgemäß parallel zu schaltender Schmelzleiterbänder 8 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die beiden äußeren Schmelzleiterbänder besitzen jeweils eine Sicke 10, die parallel zu den Engstellenreihen verläuft und den induktiven Widerstand dieser Bänder erhöht. Außerdem ist die Dicke des mittleren Schmelzleiterbandes 6 größer als die Dicke der beiden äußeren Schmelzleiterbänder^

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Claims

Patentansprüche

V^ y

Sicherungseinsatz mit einem guarzsandgefüllten Gehäuse

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und mehreren in den Quarzsand eingebetteten, jeweils mit einem Ende mit einem Kontakt verbundenen, parallel geschalteten Schmelzleiterbändern mit im wesentlich senkrecht zur Stromflußrichtung angeordneten Engstellenreihen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzleiterbänder so ausgebildet sind, daß beim Auftreten der Lichtbogen nach dem Durchschmelzen der Engstellen (11) gegenüber den übrigen Schmelzleiterbändern (6) wenigstens eines der Schmelzleiterbänder einen unterschiedlichen elektrischen Widerstand besitzt und/oder unterschiedliche Lichtbogenspannung und/oder unterschiedlichen Lichtbogenwiderstand ergibt.

²· Sicherungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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net, daß wenigstens ein Schmelzleiterband (6) sich von den übrigen bezüglich der Anzahl der Engstellenreihen (8) unterscheidet.

3. Sicherungseinsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schmelzleiterband (6) sich von den übrigen bezüglich der Form der Engstellen (11) unterscheidet.

4. Sicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Schmelzleiterband (6) sich von den übrigen bezüglich der Banddicke unterscheitet.

5. Sicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens eines der Schmelzleiterbänder (6) von den übrigen durch das Vorhandensein oder die Anzahl von Sicken (10) im wesentlichen parallel zu den Engstellenreihen (8) unterscheidet.

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