DE808854C

DE808854C - Cavity melters for electrical fuses in high and low voltage systems

Info

Publication number: DE808854C
Application number: DEP47013A
Authority: DE
Inventors: Erich Siemoneit
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-06-26
Filing date: 1949-06-26
Publication date: 1951-07-19

Description

Hohlraumschmelzkörper für elektrische Schmelzsicherungen in Hoch- und Niederspannungsanlagen Zum Schutz von Hoch- und Niederspannungsanlagen und Leitungen gegen Kurzschluß und unzulässig hohe Belastung werden in erster Linie Schmelzsicherungen eingebaut, in welchen ein aus Silber oder aus Silber-Kupfer-Legierung bestehender massiver Schmelzdraht in Abhängigkeit vom Strom I und von der Zeit t zum Abschmelzen kommt, wodurch eine elektrische Abtrennung des gefährdeten Anlageteils von der Spannungsquelle bewirkt wird. Der Schmelzpunkt für Silber liegt bei 96o° C, bei einer Legierung mit Kupfer zwischen 96o und 1083° C.Cavity fusible bodies for electrical fuses in high and low voltage systems To protect high and low voltage systems and lines against short circuits and impermissibly high loads, fuses are primarily installed in which a solid fuse wire made of silver or a silver-copper alloy depending on the current I and melts away from time t , causing an electrical separation of the endangered part of the system from the voltage source. The melting point for silver is 96o ° C, for an alloy with copper between 96o and 1083 ° C.

Beim Erreichen des Schmelzpunktes unterliegt der Abschmelzvorgang selbst keiner weiteren mechanischen, magnetischen oder elektrischen Beeinflussung. Das Metall fließt lediglich unter dem Einfluß der Schwerkraft ab oder zerstäubt durch den Lichtbogen, bis etwa vorhandenes Füll- oder Isoliermittel wie Quarzsand und 01 die Strombahn unterbricht. Das Temperaturgefälle zwischen Schmelzleiter und Halte- oder Kontaktteilen ist sehr hoch, über goo° C. Dadurch wird sehr schnell Wärme vom Schmelzleiter zu den Halte- und Kontaktteilen abgeleitet, da der Schmelzleiter ein sehr guter Wärmeleiter ist. Bei Abschmelzzeiten über o,i Sek. gilt daher die Meyersche Formel nicht mehr (C = Materialkonstante, q = Querschnitt in cmE, l = Strom in Amp.). Unter dem Einfluß dieses flohen Wärmegefälles ergeben vielmehr die Messungen an Sicherungen der gleichen Größe wesentliche Streuungswerte für die It-Kurve. Da man nun bestrebt ist, eine möglichst gleichlaufende; sich der Jt-Kurve der Leitung anpassende Jt-Kurve der Schmelzsicherungen zu erreichen, kann es leicht vorkommen, daß bei den erwähnten Streuungen und bei voller Ausnutzung der höchstzulässigen Strombelastung die Auslösewerre der Sicherungen die zulässigen Werte für die Leitungen überschreiten und dadurch die Isolation Schaden nehmen kann.When the melting point is reached, the melting process itself is not subject to any further mechanical, magnetic or electrical influences. The metal flows only under the influence of gravity from or atomized by the arc, to about existing filling or insulating means such as silica sand and 01 interrupts the current path. The temperature gradient between the fusible conductor and the holding or contact parts is very high, over goo ° C. This means that heat is dissipated very quickly from the fusible conductor to the holding and contact parts, since the fusible conductor is a very good heat conductor. Meyer's formula therefore applies to melting times over 0.1 seconds no longer (C = material constant, q = cross section in cmE, l = current in amp.). Rather, under the influence of this fledged thermal gradient, the measurements on fuses of the same size yield significant scatter values for the It curve. Since one is now striving to achieve a synchronous as possible; To achieve the Jt curve of the fuses that adapts to the Jt curve of the line, it can easily happen that with the above-mentioned spreads and with full utilization of the maximum permissible current load, the tripping value of the fuses exceeds the permissible values for the lines and the insulation is damaged as a result can.

Die Ursache ist in erster Linie in dem großen Wärmegefälle zwischen Schmelzleiter und Halterung. zu suchen, andererseits aber auch durch den unbestimmten Zustand des Schmelzleiters zwischen 500 und 96o' C bedingt.The cause is primarily in the large heat gradient between the fuse element and the holder. to look for, but on the other hand also due to the indeterminate state of the fusible conductor between 500 and 96o'C.

Die Erfindung basiert auf diese Erkenntnisse und verlegt den Abschmelzvorgang auf eine wesentlich niedrigere Temperatur. Dadurch wird das Wärmegefälle zwischen Schmelzleiter und Halte- und Kontaktteilen wesentlich herabgesetzt, etwa auf 50o° C. Es ist bekannt, daß fast sämtliche Metalle bei höheren Temperaturen ihre Festigkeit verlieren. Diese Temperaturgrenze liegt bei Silber und Kupfer um 500° C. Durch Legierung mit anderen Metallen kann diese noch weiter herabgesetzt werden.The invention is based on these findings and relocates the melting process to a much lower temperature. This will reduce the heat gradient between Fusible conductor and holding and contact parts significantly reduced, to around 50o ° C. It is known that almost all metals lose their strength at elevated temperatures lose. This temperature limit is around 500 ° C for silver and copper. By alloy with other metals this can be further reduced.

Unterwirft man nun den Schmelzleiter einer zusätzlichen mechanischen Belastung durch Einhau einer Feder beliebiger Form, so wird er sich bei Erreichen dieser kritischen Temperatur leicht ausziehen lassen. Dadurch wird der Querschnitt wesentlich vermindert und zum Abschmelzen kommen. Diese Lösung erfordert jedoch einen großen technischen Aufwand in der Konstruktion und verteuert sie sehr.If you now subject the fuse element to an additional mechanical one Load by hammering in a spring of any shape, it will increase when it is reached at this critical temperature can be easily removed. This will make the cross section significantly reduced and melt away. However, this solution requires a great technical effort in the construction and makes it very expensive.

Gibt man jedoch dem Schmelzleiter eine rohrförmige oder auch beliebig ausgebildete Hohlraumform und sorgt maikonstruktiv für einen absolut sicheren Abschluß dieses mit Luft oder Gas gefüllten Hohlraumes, so wird diese eingeschlossene Luft oder das Gas in gleichem Maße wie der Schmelzleiter erwärmt. Nach dem auch für Luft gültigen Gasgesetz ist PXh=RXT Da V und R konstant sind, ist l eine Funktion der absoluten Temperatur T. Bei 500° C ist somit Psoac) in der Annahme von P.,° = i atü Der Hohlraum steht also bei 500° C unter einem inneren Druck von 2,64 atü. Da bei dieser Temperatur die Festigkeit des Schmelzleiters gleich Null ist, reißt der Hohlraumkörper auf. Er wird gesprengt. Verbleibt noch ein Rest der Wandung infolge des nun erfolgten Druckausgleichs, so schmilzt er infolge der sehr großen Querschnittsverminderung sofort ab. Eine Gefährdung des Sicherungskörpers kann durch den Druckausgleich nicht erfolgen, da das Volumen des Hohlraumes im Verhältnis zum Sicherungskörperinhalt sehr klein ist und der Druckanstieg nicht größer als bei den bisherigen Ausführungen 'wird. Außerdem wird das unmittelbar anlagernde Füll- oder Isoliermittel durchwirhelt und in den aufgerissenen Schmelzleiterraum einströmen. Sicherungen mit solchen ILohlraumsohmelzkörpern haben flinken Auslösecharakter. Füllt man in den Hohlraum eine nichtleitende Flüssigkeit, wie destilliertes Wasser öder Isolieröl, so arbeitet die Sicherung mit trägem Auslösecharakter, da die Füllflüssigkeit bei länger andauernder Überlastung größere Wärmemengen aufnehmen kann, bei kurzer Auslösezeit durch Kurzschluß jedoch flink arbeitet durch Verdampfung der unmittelbar dem Schmelzkörper anlagernden Flüssigkeit.If, however, the fusible conductor is given a tubular or any other hollow space shape and if this air or gas-filled cavity is completely sealed, this enclosed air or gas is heated to the same extent as the fusible conductor. According to the gas law that is also valid for air, PXh = RXT Since V and R are constant, l is a function of the absolute temperature T. At 500 ° C, Psoac) in the assumption of P., ° = i atü The cavity is therefore under an internal pressure of 2.64 atm at 500 ° C. Since the strength of the fusible conductor is zero at this temperature, the cavity body tears open. He is being blown up. If a remainder of the wall remains as a result of the pressure equalization that has now taken place, it melts immediately as a result of the very large reduction in cross-section. The pressure equalization cannot put the fuse body at risk, since the volume of the cavity is very small in relation to the contents of the fuse body and the pressure increase is not greater than in the previous versions. In addition, the directly adhering filler or insulating agent is swirled through and flows into the torn open fusible conductor space. Fuses with such I-cavity ohms have a nimble triggering character. If a non-conductive liquid, such as distilled water or insulating oil, is filled into the cavity, the fuse works with a slow release character, since the filling liquid can absorb larger amounts of heat in the event of prolonged overloading, but works quickly with a short release time due to a short circuit by evaporation of those directly attached to the melting body Liquid.

Durch Füllung mit einer leicht verdampfbaren, aber nicht brennbaren und nicht leitenden Flüssigkeit oder Paste kann der Hohlraum schon bei wesentlich niedrigeren Temperaturen gesprengt werden, ohne daß die Schmelztemperatur und der vorher geschilderte kritische Punkt der Festigkeit erreicht . werden. Der Sprengpunkt liegt hierbei genau fest, da.er im Schnittpunkt der Festigkeitskurve.mit der Druckkurve liegt.By filling with an easily evaporable, but non-flammable and non-conductive liquid or paste can cause the cavity to come off significantly lower temperatures can be blown without affecting the melting temperature and the previously described critical point of strength reached. will. The detonation point is precisely determined that it is at the intersection of the strength curve and the pressure curve lies.

Eine Ausführung des Schmelzkörpers als dünnwandiges Rohr zeigt die Abbildung in vergrößertem '-#,Iaßstab. Die Halterung ist dabei durch Zusammendrücken der Rohrenden und festes Einspannen durchgeführt. Gegebenenfalls kann Verlöten erforderlich werden, um absolut sicheren Abschluß des Hohlraums zu erhalten. Der Schmelzkörper kann gegossen, gezogen oder aus Folienstreifen mit Falzung oder Lotung hergestellt werden. Dabei können auch andere Materialien wie Kupfer, Messing o. dgl. verwendet werden; wodurch eine wesentliche Verbilligung erreicht wird.An embodiment of the melting body as a thin-walled tube shows Image in enlarged '- #, scale. The bracket is by squeezing it the pipe ends and firmly clamped. If necessary, soldering may be required in order to obtain absolutely secure closure of the cavity. The melting body can be cast, drawn or made from foil strips with folds or plumbing will. Other materials such as copper, brass or the like can also be used will; whereby a substantial reduction in price is achieved.

Claims

PATENT APPLICATIONS: i. Cavity fusible body for electrical fuses in high and low voltage systems, characterized in that the fusible conductor forms a tubular or otherwise arbitrarily shaped cavity which is closed off with air or gas, that the filling is heated by the fusible conductor material and when the limit temperature for the strength of the Shell tears open the fusible conductor sheath due to the increase in pressure in the cavity, so that the endangered system parts are separated at significantly lower fusible conductor temperatures than with conventional single-metal fusible conductors made of the same metal.

2. cavity fusible body according to claim i, characterized in that that the filling of the fusible conductor cavity from distilled water or insulating oil consists.

3. cavity fusible body according to claim t, characterized in that the Filling of the fusible conductor cavity from an easily vaporizable, non-combustible and non-conductive liquid or paste is made up of the cavity by the excess pressure of the steam that is formed bursts before the melting body melts.