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Hochspannungssicherung Es sind Hochspannungssicherungen bekannt, bei
denen die Unterbrechung großer Kurzs.chlußleitungen dadurch ermöglicht wird, daß
durch entsprechende Maßnahmen der Kurzschlußstrom auf den dem Schmelzstrom des Schmelzleiters
entsprechenden Wert begrenzt wird, so daß die Kurzschlußenergie gering bleibt. Diese
sog. strombegrenzenden oder schnell abschaltenden Hochspannungssicherungen weisen
einen oder mehrere Schmelzleiter auf, bei denen das Verhältnis der wärmeabgebenden
Oberfläche zum Querschnitt sehr groß ist, so daß beim Durchbrennen eine starke Kühlwirkung
durch das die Sicherung ausfüllende, meist sandartige Kühlmittel ausgeübt wird.
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Die ideale Form eines solchen Schmelzleiters ist das Band, das eine
sehr geringe Dicke von einigen hundertstel bis zu einigen zehntel Millimetern und
eine Breite von mehreren Millimetern aufweist. Derartige Bänder sind daher auch
früher vielfach verwendet worden, da sie herstellungstechnische Vorteile, insbesondere
einfache Handhabung und einfachen Einbau, bieten.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß Hoch-Spannungssicherungen, deren Schmelzleiter
aus einem derartigen Bande bestehen, nicht oder vielfach nicht in der Lage sind,
geringe Überströme sicher zu unterbrechen. Dies hat folgenden Grund: Das Abschmelzen
des Schmelzleiters erfolgt bei geringen Überströmen nicht ;gleichzeitig auf der
ganzen Länge, sondern nur an einer oder wenigen kurzen Stellen, deren Wärmeabfuhr
aus Bau- oder Zufallsgründen besonders gering ist. Der beim Abschmelzen entstehende
Lichtbogen wächst wegen der Notwendigkeit, daß von ihm die kälter gebliebenen Teile
des Schmelzleiters zum Teil abgeschmolzen' werden müssen, nur ziemlich langsam auf
eine größere Länge an. Bevor
er die zur Löschung nötige Länge erreicht,
hat er durch Zusammenschmelzen des umgebenden Kühlmittels zu einem halbleibenden
S.chmelzfluß seine Unterbrechungsstrecke g, wissermaßen verdorben, so daß eine L@ö,schune
nicht eintreten kann und der Lichtbogen; stehentleibt.
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Es sind Ausführungen bekanntgeworden, bei denen zur Vermeidung derartiger
Versager mehrere Schmelzleiter parallel geschaltet werden. Hierbei schmilzt einer
nach dem anderen unter dem -bei n parallelen Leitern -relativ n-fachen Überstrom
gab, so daß die Unterbrechung geringer Überströme erleichtert wird. Die Notwendigkeit
jedoch, mehrere - etwa q. bis. i o - genau gleich starke und gleich lange Einzelleiter
parallel zu schalten; bringt eine Reihe von herstellungstechnischen Schwierigkeiten
mit sich. Auch müssen die Einzelleiter gewisse Mindestabstände zur gegenseitigen
Isolation aufweisen, deren Sicherstellung zu besonderen Aufwendungen zwingt, abgesehen
vom größeren Räumbedarf.
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Die Erfindung soll die Verwendung eines einzigen oder nur weniger
Schmelzleiber @ermöglichen, die so gestaltet sind, daß sie auch bei - geringen Überströmen,
wenn das Abschmelzen einmal begonnen hat, sehr rasch auf ihre ganze Länge oder einen
großen Teil derselben abbrennen. Um dies zu erreichen, werden erfindungsgemäß als
Schmelzleiber ein öder mehrere parallel geschaltete Bänder verwendet, welche mäanderförmige
Ge-
| stalt besitzen und bei denen di Zwischen- |
| räume zwischen den Mäanderwi°üngen durch |
mit dem Bande metallisch verbundene Metallblätter ausgefüllt bzw. überbrückt sind,
deren Dicke und/oder Leitfähigkeit so gewählt ist, daß bei Überstrom die Ausfüllung
bzw. Überbrückung zuerst herausschmilzt.
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Bei geringen -Überlastungen schmelzen die Mäanderzwischenräume zuerst
heraus, und es bleibt nur noch das: Mäanderband übrig, das nunmehr plötzlich eine
größere Länge und damit einen erhöhten Widerstand bzw. geringeren Querschnitt als
der ursprüngliche Schmelzleiter besitzt, so daß der Abschmelzvorgäng nunmehr dementsprechend
schneller vor sich geht.
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Hierdurch soll gleichzeitig noch einem anderen bisher bei Sicherungen
allgemein bestehenden Übelstand abgeholfen werden. Wird eine Sicherung bis kurz
vor dem Abschmelzen belastet und geht dann die Last zurück, so hat der Schmelzleiter
vielfach schon eine Veränderung erfahren, die seine Abschmelzcharakteristik beeinflußt.
Dies wird durch einen Schmelzleiter, der die erfindungsgemäße Eigenschaft und damit
.die Fähigkeit der besonders raschen Durchführung des einmal begonnenen Abschmelzvorgänges
besitzt, vermieden, zumindest aber auf wenige ganz besonders unglückliche Fälle
beschränkt.
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In Abb.: r ist ein Schmelzleiter nach der Erfindung dargestellt.
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Er besteht aus einem mä:anderförmig gestalteten Bande r, dessen durch
die Mäanderform gebildete Zwischenräume mit Blättern 2 aus einem bei niedriger Temperatur
schmelzenden Metall oder mit solchen :aus :einem dem eigentlichen Schmelzleiterm@etall
gleichen oder ähnlichen Metall, aber geringerer Dicke ausgefüllt sind. Bei geringen
Überlastungen schmelzen die M.äanderzwischenräume heraus, und es. bleibt das Mäanderband
übrig, das nunmehr plötzlich einen viel größeren Widerstand bzw. geringeren Querschnitt
besitzt :als der ursprüngliche Schmelzleiter, so daß der Abschmelzvorgang nunmehr
dementsprechend rascher vor sich geht.
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Hierdurch wird eine wesentliche Erleichterung der überlas.tunterbrechung
und eine scharfe Abschmelzgrenze erreicht.
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Die erfindungsgemäße Schmelzleiterbauart bringt noch einen weiteren
Vorteil mit sich, der sich auf den übrigen Aufbau der Patrone sehr =günstig auswirkt.
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Dadurch, daß die zum Schmelzen notwendige Temperatur nur an wenigen
Stellen auf kurze Strecken im langsamen Anstieg erreicht wird, sind die gesamten
während der bis zum Beginn des Abschmelzens verfließ-enden Zeit abzuführenden Verluste
viel geringer als bei einem Schmelzleiber, der auf seiner ganzen Länge den gleichen
Querschnitt aufweist. Dies ermöglicht eine viel knappere Bemessung der Wärmeisolation
und der Schutzvorkehrungen für das gegen den Durchgang größerer Wärmemengen sehr
empfindliche keramische Patronenrohr.
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Um eine einfache Herstellung eines derartigen Schmelzleiters zu erreichen,
kann er aus zwei Metallbändern gleicher Gesamtbreite zusammengewalzt werden, nötigenfalls
unter gleichzeitiger Erwärmung zwecks Lötung oder Schweißung. Von diesen besitzt
das eine, welches größere Dicke bzw. größere Leitfähigkeit aufweisen kann, -entsprechende,
die Mäanderform herstellende Aussparungen, während das andere- diese Aussparungen
nicht, also rechteckige Form ,aufweist.
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Insbesondere können zwei Bänder gleicher oder ungefähr gleicher Dicke
und Leitfähigkeit, von denen das eine Mäanderform, das ändere Rechteckform besitzt,
unter Zwischenlegung eines aus Lot bestehenden rechteckigen Bandes zusammengewalzt
und dabei ge-1ötet werden.
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Vorzugsweise finden Silberbänder als Hauptteile und die eutektische
Zinn-Blei-Legierung (.7o0/'o Sn; 3o% Pb) als Lot Verwendung:
Die
Form des Schmelzleiters bzw. des Mäanderteiles kann auch nach Abb. 2 oder ähnlich
gewählt werden.
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Eine solche Form hat den Vorteil, daß die Mäanderwindungen nach Abschmelzen
der Zwischenstücke 2 besser gegeneinander isoliert sind, insbesondere in Anbetracht
dessen, daß die Punkte 3 gegeneinander größere Spannung aufweisen als beispielsweise
die Punkte q..
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Es ist noch zu erwähnen, daß bei Betriebsbelastung die an sich schwächeren
Teile 2 durch die stärkeren, i, gekühlt werden, was besonders durch ihre (Teile
2) sehr geringe Längenerstreckung begünstigt wird. Es ist also mit Rücksicht auf
den Nennstrom keine oder nur eine unwesentliche Erhöhung des Schmelzleiterquerschnitts
gegenüber einem gewöhnlichen Schmelzleiter notwendig.
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Durch geeignete Wahl der Verhältnisse kann erreicht werden, daß auch
bei der Unterbrechung von Kurzschlüssen das Wegschmelzen der Teile 2 so viel früher
als das der Teile i erfolgt, daß der Kurzschlußstrom gezwungen ist, der Mäanderbahn
2u folgen. Hierdurch wird die Unterbrechungslänge vervielfacht und damit die Kurzschlußunterbrechung
erleichtert; oder vielmehr: es ist möglich, einen kürzeren Schmelzleiber mit geringeren
Verlusten zu verwenden.
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Der oder die Schmelzleiter können in an sich bekannter Weise in Schraubenlinienform
auf keramische Träger gewickelt werden oder, von einem geeignet geformten Träger
gestützt, in Zickzackform gebogen bzw. gefaltet werden.