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Hochleistungssicherung für hohe Nennstromstärken und hohe Spannungen
Die Erfindung betrifft eine ohne ,äußeres Schaltfeuer arbeitende Hochspannum,gspatronensicherung
für hohe Nennstromstärken.
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Hochspannungssicherungen sind bisher nur für verhältnismäßig niedrige
Nennströme bekanntgeworden, und zwar als Rohrsicherungen. Infolge der großen Baulänge
solcher Rohrsicherungen wird für größere Nennströme der Spannungsverlust in den
Schmelzleitern zu groß. Man muß daher die Sicherungen kürzer bauen. Kurzbauende
Sicherungen für hohe Nennströme sind bisher nur als Patronensicherungen für Niederspannung
bekannt. Dabei ist der Schmelzleiter in eine Anzahl parallel geschalteter Schmelzleiter
von untereimnnder gleicher Leitfähigkeit unterteilt und in ein Löschmittel, meistens
Quarzsand, eingebettet. Derartige Patronensicherungen sind jedoch für Hochspannung
von etwa iooo Volt und darüber nicht geeignet, weil sich beim Abschmelzen der verhältnismäßig
kurzen Schmelzleiter in dem infolge der großen Hitze sinternden Quarzsand leitende
Pfade bilden, über welche bei höherer Spannung ein Reststrom fließt. Infolgedessen
schmilzt der Schmelzleiter von der anfänglichen. Unterbrechungsstelle gegen die
Enden weiter ab, schließlich bis an die leitenden Kappen der Sicherung, wodurch
ein Stehlichtbogen entsteht, der die Sicherung zerstört. Nach der Erfindung wird
dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß die Schmelzleiter am einem oder beiden Enden
auf einen Teil ,der Unterbrechungsstrecke in hitzebeständigen Kitt eingebettet sind.
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Es sind zwar Niederspannungssicherungen für kleine Ströme bekannt,
bei denen sich unterhalb der Kappe ein Kittpfropfen befindet, durch den die Schmelz,drähtchen
hindurchgeführt sind. Der Kittpfropfen dient aber bei der bekannten Sicherung lediglich
dazu, die Befestigung der Kappe zu ermöglichen, indem er dabei die Drähte in der
vorbestimmten Lage festhält, während die Kappe aufgebracht wird. Eine Kühlwirkung
für einen etwa auftretenden Lichtbogen ist wegen der geringen Leistung, für welche
diese Sicherungen ausdrücklich bestimmt sind, nicht beabsichtigt. Der Kittpfropfen
könnte diesen Zweck bei Auftreten einer höheren Abschaltleistun.g auch gar nicht
erfüllen, weil die Kontaktkappe der bekannten Sicherung nach innen in die Bohrung
des Sicherungskörpers hineingezogen ist und so nahe an die frei liegenden Teile
der Sicherungsdrähte herantritt, daß gegebenenfalls der Lichtbogen von da aus auf
den Kappenrand überspringen und da stehenbleiben würde, ohne überhaupt in den Kitt
einzudringen.
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Bei der erfindungsgemäßen Sicherung dagegen verhindert der Kitt das
Fortschreiten
des Schmelzprozesses eines jeden der Schmelzleiter
über die .eingekitteten Stellen hinaus. Der Fußpunkt eines dort ansetzenden Lichtbogens
wird durch den Kitt so stark gekühJtf,y daß der Lichtbogen an dieser Stelle unterer;
brocken wird.
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Als hitzebeständiger Kitt kommt ein solcher in Betracht, der bei der
unter der höhen Nennstromstärke herrschenden Temperatur in der Patrone seine mechanische
Festigkeit nicht verliert, z. B. Zinkchloridkitt.
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Die erfindungsgemäße Patronensicherung kann daher zur sicheren Unterbrechung
von Hochspannungsstromkreisen mit Spannungen von etwa i bis 3 kV angewendet werden.
Die Patronen können dabei kurz und daher auch bei sehr hohen Nennströmen mit geringer
Verlustleistung .ausgeführt werden. Sie kommen beispielsweise für Gleichstrombahnanlagen
in Frage.
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Als Löschmittel kann ein Gemisch aus Quarzsand und Marmorgrieß verwendet
werden. Der Quarzsand hat sehr gute lichtbogenlöschende Eigenschaften, dagegen ist
er nicht geeignet, im Schmelzpfad gegen hohe Spannungen zu isolieren, da er sintert
und im glühenden Zustand halbleitend ist. Marmorgrieß entwickelt dagegen große Gasmengen
und übt daher in geschlossenen Patronen, eine Sprengwirkung .aus, welche seine alleinige
Verwendung in Sicherungspatronen ausschließt. Er bildet aber eine gute Isolierung
nach dem: Durchschmelzen des Leiters. Es empfiehlt sich eine Mischung von etwa 22/8
Raumteilen Quarzsand mit etwa 1/g Raumteilen Marmorgrieß. Es hat sich gezeigt, daß
`diese Mischung lichtbogenlöschende und isolierende Eigenschaften in dem erforderlichen
Maße besitzt, um sie mit Vorteil in kurzen Hochspannungspatronensicherungen anzuwenden.
. -Für die Herstellung der Höchspannwngspatronensicherußg bedient man sich vorteilhaft
folgenden Verfahrens; Der Schmelzeinsatz wird durch Ausspannen des Schmelzdrahtes
in einer Länge zwischen zwei sternförmig ausgebildeten Haltern außerhalb der, Patrone
hergestellt, nach Entfernen der Montagevorrichtung iii .die Patrone eingesetzt und
mittels der Halter an den- Endkappen befestigt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
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Fig. i zeigt die Patrone im Längsschnitt, Fig.2 ist die Ansicht eines
sternförmigen Blechhalters für den Draht, und Fig. 3 zeigt die Halterung des Drahtes
für die Herstellung des Schmelzeinsatzes außerhalb der Patrone.
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_ In Fig. i ist ro das Porzellanrohr der ,Sicherungspatrone, i i ist
die Außenkappe der Sicherung, 12 Asbestpappe und 13 eine `' Zwischenkappe. 14 ist
der in Fig. 2 in Ansicht dargestellte Träger des Schmelzeiters, dessen lange Lappen
i 5 aufwärts gebogen und mit der Zwischenklappe 13 verlötet oder verschweißt sind.
Die dünndrahtigen parallel geschalteten Schmelzleiter sind aus einem einzigen langen
dünnen Draht, z. B. aus Silber, hergestellt, der über die Zacken 17 des Halters
gewickelt ist, wie aus Abb. 2 ersichtlich: Diese Zacken sind dann nach oben. umgebogen
und mit der Halterplatte und den Schmelzdrähten verlötet. 25 ist eine Auskleidung
aus Asbestpappe, und 26 ist gegossener Zinkchloridkitt, in welchem somit die ganzen
unteren Enden der Schmelzleiter eingebettet sind. Der Löschraum@27 ist mit dem Löschmittel,
Quarzsand und Marmorgrieß, gefüllt.
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In Fig. 3 sind 18 und i g die Schmelzleiterträger, welche gemäß Fig.2
ausgebildet sind. 2o, 21 ist :ein zweiteiliges Rohr, durch welches ein Bolzen
22 hindurchgesteckt ist, der-an seinen beiden Enden mit Gewinde versehen ist. Durch
die Schraubenmuttern 23, 24 werden die Blechhalter 18, i g mit den Rohren 20, 21
zu einem Drahthalter vereinigt, auf welchem der Schmelzleiterdraht 16 gespannt aufgewickelt
wird. Nach dem Aufwickeln und Verlöten des Drahtes an den Haltern 18; i9 werden
die Muttern 23, 2¢ gelöst, der Bolzen 22 herausgenommen, und die Rohre 20, 21 können
nach Zusammenstauchen des Drahtbündels seitlich heraus gezogen werden: Hierauf wird
der fertige Schmelzeinsatz in die Patrone eingesetzt und mit den Kappen verlötet.
Man kann auf diese Weise die ,gleichmäßige Länge und Lage der Leiter innerhalb des
Schmelzraumes der Patrone mit der nötigen Sorgfalt einhalten.