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Überlastungsträge Feinstromsicherung für Fernmeldezwecke mit elektrisch
parallel zum Heizleiter der Schmelzsicherung geschalteter Überspannungsstrecke Die
Erfindung bezieht sich äuf Schmelzsicherungen, insbesondere Feinsicherungen, wie
sie beispielsweise ganz allgemein in Fernmeldeanlagen verwendet werden. Eine ideale
Feinstromsicherung muß insbesondere drei Bedingungen erfüllen: i. muß sie in weniger
als ia Sekunden durchbrennen, wenn sie von einem Strom vorgegebener Stärke durchflossen
wird, 2. darf beim Durchbrennen kein Lichtbogen stehenbleiben, auch wenn an ihren
Enden eine Überspannung liegt, und 3. soll die Sicherung nicht ansprechen, wenn
auftretende Überspannungen zwar einen gewissen Wert überschreiten, aber nicht länger
als eine gewisse Zeit einwirken. Die Überspannungen und die Zeitdauer des Einwirkens
stehen dabei in einem Zusammenhang, und zwar derart, daß die Einwirkungszeit, die
nicht zur Auslösung der Sicherung führen soll, um so kürzer sein muß, je höher die
Überspannung ist.
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Die Bedingungen unter i und 2 lassen sich ohne wesentliche Schwierigkeiten
erfüllen. Dagegen war es bisher nicht möglich, eine Stromsicherung so auszuführen,
daß bei verhältnismäßig geringen Ab-schmelzstromstärken die Bedingungen unter 3
erfüllt werden konnten. Die Betriebserfahrungen, beispielsweise bei der Reichsbahn
oder Reichspost, haben ergeben, daß Sicherungen voll 3 und 5 Amp. bei Gewittern
noch sehr häufig durchbrennen. Man sah sich daher gezwungen, in Leitungen, die im
Maximum mit einer Feinsicherung für i Amp. hätten gesichert werden müssen, Grobstromsicherungen
bis zu 8 Amp. Abschmelzströmstärke einzubauen. Erst diese Sicherungen erfüllten
die Bedingung, daß bei auftretenden kurzzeitigen Überspannungen, etwa hervorgerufen
durch atmosphärische Entladungen, die Sicherungen nicht durchbrannten. Andererseits
mußte aber durch die hohe Abschmelzstromstärke bei Dauerbelastung der zu schützende
Apparat wesentlich kräftiger ausgeführt werden, als es der Be-' trieb erfordert
hätte. Bekanntlich verwendet man für Fernmeldeanlagen meist die Anordnung einer
Fein- und einer Grobschmelzsicherung in Reihe mit dem zu schützenden Apparat; diese
Anordnung genügt aber noch nicht zur Verhinderung der obenerwähnten Mißstände.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, diesen Übelstand zu beseitigen
und eine als Feinsicherung dienende Schmelzsicherung zu schaffen, die größere wegen
ihrer kurzen Dauer noch zulässige Überströme verträgt, ohne daß diese zu einer Zerstörung
der Sicherung führen, die aber bei kleineren länger andauernden und daher nicht
zulässigen Überströmen anspricht. Bei dieser Stromsicherung werden in an sich bekannter
Weise ein Spannungsableiter und ein Heizleiter elektrisch parallel und erfindungsgemäß
beide zusammen in Reihe mit der Schmelztrennstelle angeordnet, und vorzugsweise
werden die gesamte Schmelzsicherung und der Überspannungsableiter baulich so miteinander
vereinigt, daß sie nur zwei gemeinsame
Stromzuführungen fiaberi.
Bei auftretendem höherem Überstrom, der für. die zu schützende Anlage wegen seiner
kurzzeitigen Dauer zulässig ist, leitet die Überspannungsstrecke ansprechend einen
insbesondere überwiegenden Teil des Stromes an dem Heizleiter vorbei; So daß der
Schmelzsicherungsteil nicht anspricht, wohingegen bei niedrigem länger andauerndem
und daher nicht zulässigem Überstrom der Schmelzsicherungsteil die Abtrennung der
gesamten Strorrisicherung bewirkt. Die Ansprechspannung des Überspannungsableiters
ist mit Rücksicht auf den kleinsten Wert der unter die Bedingung 3 fallenden Überspannung
bemessen. Hierzu wird,es unter Umständen notwendig sein, den Widerstandswert der
Sicherung durch Vorschalten eines besonderen Widerstandes zu erhöhen.
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Nach dem weiteren Gegenstand der Erfindung wird dieser mit dem Schmelzleiter
in Reihe liegende Widerstand aus einem Widerstandsmaterial in Stabform hergestellt,
z. B. aus Silit, Hartkohle o. dgl. Die Zerstörung oder Verflüssigung des Schmelzleiters
erfolgt bei dieser Ausführung durch die in dem Widerstandsstab erzeugte Stromwärme.
-Sicherungen der soeben gekennzeichneten `Art sind an sich neu. Sie bieten gegenüber
den bekannten Rücklotsicherungen mit Heizspirale den wesentlichen Vorteil, daß die
Widerstandsstäbe gegenüber auftretenden Überspannungen unempfinälich sind, während
die bekannten Heizspiralen bei auftretenden Überspannungen schnell zerstört wurden.
Die neuen Sicherungen bieten im Zusammenhang mit der Erfindung noch den besonderen
Vorteil, daß, der Spannungsableiter gemäß dem weiteren Gegenstand der Erfindung
derart angeordnet werden kann, daß bei auftretenden Überspannungen der Widerstandsstab
durch einen Entladungsvorgang mehr oder minder entlastet wird. Hierzu kann beispielsweise
der Widerstandsstab selbst als Träger° der Entladungsstrecke dienen.
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In den Fig. i bis 4 ist die Erfindung in Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
In einem Glasrohr i, das an beiden Enden mit Kontaktansätzen 2 versehen ist, befindet
sich ein Widerstandsstab 3, an dessen beiden Enden Kappen .4 und 5 aufgepreßt sind.
In der Kappe 5 ist etwas Woodmetall 6 mit eingepreßt, das in bekannter Weise eine
Feder 7 hält. Die beiden Kappen 4 und 5 sind mit zwei Elektroden 8 und 9 versehen,
welche an dem Widerstandsstab 3 vorzugsweise lose anliegen und in der Mitte einen
Abstand von etwa 2 mm besitzen. Bei Dauerstrom genügender Stärke wird der Stab 3
das Woodmetall 6 schmelzen und damit eine Auslösung der Feder 7 bewirken. Treten
-an den- Enden der Sicherung höhere Spannungen< auf; so wird der Stab 3 durch
die Funkenstrecke teilweise entlastet, so daß das Ansprechen der Sicherung verzögert
oder ganz verhindert «:ird.
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:# .;Der Widerstandsstab muß aus einem Nlat&ial bestehen, das
einerseits keine allzu 'starke Erhöhung des Widerstandes der Sicherung bewirkt;
andererseits muß es gegenüber den bei der Entladung auftretenden Gleitfunken mechanisch
widerstandsfähig sein. Als geeignet haben sich Silitstäbe erwiesen. Es können auch
andere Materialien, wie Hartkohle o-. dgl., verwendet werden. Bei der Herstellung
ist darauf zu achten, daß nach der 'Erfindung die Kappen fest aufsitzen.
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Diese Feinstromsicherung nach der Erfindung soll normal mit der obenerwähnten
bekannten Grobstromsicherung und dem zu schützenden Apparat in Reihe verwendet werden.
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Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. i
dadurch, daß zwischen Feder io und Kappe i i des Widerstandsstabes 12 ein weiterer
Schmelzleiter 13 (Grobsicherung) angeordnet ist. Es sind somit zwei Schmelzleiter
vorhanden, einerseits das Woodmetall6 unter der Anschlußkappe i i des Widerstandsstabes
"i2, andererseits der Schmelzleiter 13. Während die in der Kammer A befindliche
Sicherung die Aufgabe hat, bei Dauerstrom die oben unter i aufgeführte Bedingung
zu erfüllen, bei auftretenden Überspannungeridagegen nur die unter 3 genannte Bedingung,
hat der in der Kammer B befindliche Schmelzleiter 13 die Aufgabe, bei länger anhaltenden
Überspannungen in Tätigkeit zu treten. Er muß also so bemessen sein, daß er von
den Überspannungen, die, in bezug auf die Sicherung in Kammer A die Bedingungen
unter 3 erfüllen sollen, nicht zerstört wird. Sobald aber die Überspannungen einen
gewissen Wert überschreiten oder zu lange andauern, soll die Sicherung in Kammer
B in Tätigkeit treten. Es läßt sich zwar durch eine entsprechende Anordnung der
Elektroden der Entladungsstrecke auf dem Widerstandsstab 12 erreichen, daß bei Überspannungen
das Woodmetall 6 nur teilweise entlastet wird, j edoch ist die Wärmeträgheit dieses
Systems ziemlich groß und kann durch Anordnung des Schmelzleiters 13 heruntergesetzt
werden. Zur Beseitigung der Lichtbogenbildung ist die Widerstandskammer B mit Asche
oder einem anderen geeigneten Material gefüllt.
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In Fig. 3 ist eine rücklotbare Sicherung dargestellt. In dem Woodmetall
6 ist das vordere Ende des Bolzens 16 eingelötet. Gegen die an dem Bolzen 16 befestigte
Scheibe 17 legt sich das eine Ende der Feder 15, deren anderes Ende gegen eine an
der Sicherung anliegende- Scheibe 171 abgestützt ist. Sobald
das
Woodmetall schmilzt, springt der Bolzen 16 unter Wirkung der Feder 15
vor und zeigt an, daß die Sicherung durchgebrannt ist. Der Bolzen kann nach Bedarf
mehrmals eingelötet werden. Die Stromzuführung erfolgt über, den Bolzen 16, so daß
im Gegensatz zu den ; Ausführungen nach Fig. i und 2 die Feder nicht stromführend
ist.
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In Fig. 4, ist eine Sicherung dargestellt,-die sich durch besonders
hohe Lichtbogensicherheit auszeichnet. Auf einem Sockel 24 ist zwischen den beiden
Haltern 18 und r9 die Sicherungspatrone 2o angeordnet. Der Lötstift 21 ist an seinem
rechten Ende an einem beweglichen Teil 22. befestigt, der unter der Wirkung der
Feder 23 beim Auslösen der Sicherung schnell nach rechts bewegt wird und so eine
lichtbogenfreie Abschaltung bewirkt.
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Versuche, die mit der neuen Sicherung angestellt wurden, haben die
Überlegenheit gegenüber den bisher verwendeten erwiesen. Nach Fig. 2 hergestellte
Ausführungen hatten eine Abschmelzstromstärke bei Dauerstrom zwischen o,5 und i
Amp. Diese Sicherungen erwiesen sich kurzzeitigen Belastungen gegenüber wesentlich
widerstandsfähiger als die bisher verwendeten mit einer Auslösestromstärke bei Dauerstrom
von 8 Amp. Eine solche Sicherung erfüllt also die eingangs für eine ideale Sicherung
beschriebenen Bedingungen schon sehr weitgehend.