-
Hochleistungs-Schmelzsicherung Gegenstand der Erfindung ist eine Sicherung
für niedrige und hohe Spannungen, bei der durch Kurzschluß oder sonstige den Sicherungsbereich
überschreitende Belastung eine auf den betreffenden Überlastbereich abgestimmte
Schmelzstrecke zum Durchbrennen gebracht und der Stromkreis unterbrochen wird. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf Sicherungen dieser Art mit mehreren Schmelzstrecken
für verschiedene überlastbereiche, von denen mindestens eine unmittelbar in den
Stromkreis eingeschaltete Schmelzstrecke im Inneren einer löschmittelgefüllten Sicherungspatrone
liegt.
-
Es sind derartige Patronen mit drei Schmelzstrecken bekannt, von denen
eine unmittelbar in den Stromkreis eingeschaltete und eine parallel dazu geschaltete
zweite Schmelzstrecke im Inneren der mit einem Löschmittel gefüllten Patrone liegen;
während eine dritte, in Reihe zur zweiten geschaltete Schmelzstrecke außerhalb der
Patrone angeordnet ist: Bei dieser bekannten Anordnung kann die dritte Schmelzstrecke
als Lötstelle mit einer Feder derart verbunden sein, daß die Feder die Lötstrecke
von der Patronenkappe löst, sobald das Lot sich zu erweichen beginnt. Diese bekannten
Sicherungen reichen jedoch nicht immer aus, wenn die Netze, was infolge der verschiedensten
Umstände der Fall sein kann, stark schwankenden Belastungen unterliegen. In solchen
Fällen sind die Sicherungen vielfach entweder im Kurzschlußbereich nicht träge genug
oder im überlastbereich zu träge, so daß sie entweder zu schnell durchbrennen oder
Kabel und Apparate nicht wirksam schützen. Bei lang andauernder Überlast entsteht
an diesen Patronen eine
Temperatur bis zu 130 oder i 5o°
C, die zu einer Ermüdung des Kontaktmaterials und bei Nachlassen des Drucks zu ü'bergangswiderständen
und Funkenbildung mit darauifolgenden Bränden des Isoliermaterials führen kann.
-
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß von
mehreren hintereinandergeschalteten Schmelzstrecken der Sicherung außerhalb der
Patrone eine Schmelzstrecke über eine Lötstelle mit einer Abschaltfeder in Verbindung
steht, die aus Bronze, Tombak od. dgl. bestehen kann und so bemessen ist, daß die
Normalbelastung sie fast ohne Wärmeentwicklung durchfließt, daß sich jedoch bei
steigender Überlast auf die Dauer in ihr genügend Wärme entwickelt, um das Lot,
das die Feder mit der außenliegenden Schmelzstrecke oder einer den Kontakt zur innenliegenden
Schmelzstrecke herstellenden Durchführung verbindet, zum Schmelzen zu bringen, worauf
die sich entspannende Feder die in der Lötstelle verbundenen Teile auch räumlich
voneinander trennt.
-
Sofern den hintereinandergeschalteten Schmelzstrecken mindestens eine
weitere, unmittelbar in den zu sichernden Stromkreis eingeschaltete Schmelzstrecke
parallel liegt, erfolgt der durch die Feder bewirkte Abschaltvorgang lichtbogenfrei,
weil im Augenblick des Abschaltens die im Patroneninneren liegende parallel geschaltete
Schmelzstrecke noch voll intakt ist. Durch die Unterbrechung der Verbindung zwischen
der Feder und der mit ihr verbundenen Schmelzstrecke erhält die im Patroneninneren
liegende Strecke erst die vielfache Last und trennt dann den Stromkreis sofort.
Ein Kurzschluß dagegen zerstört sämtliche Schmelzstrecken, ohne daß eine Rückzündung
auftreten kann. Gegenüber der bekannten Anordnung einer an eine Schmelzstrecke angelöteten
Feder unterscheidet sich die Sicherung nach der Erfindung dadurch, daß die Feder
im Stromkreis liegt und so bemessen ist, daß sie als selbständiges Abschaltelement
für einen bestimmten überlastbereich wirkt. Dadurch läßt sich der Wirkungsbereich
der Sicherung ausdehnen und feiner unterteilen, insbesondere hinsichtlich der von
außen wirksam werdenden Wärmeeinflüsse auf die Seite der Sicherung, an der die Feder
angeordnet ist.
-
Sind unerwünschte Wärmeeinflüsse auf die der Abschaltfeder abgekehrte
Seite einer Sicherung der bisher beschriebenen Art zu erwarten, kann zur Vermeidung
von Abschaltverzögerungen an beiden Seiten der die erste Schmelzstrecke, und gegebenenfalls
weitere parallel geschaltete Schmelzstrecken, aufnehmenden Patrone je eine im Stromkreis
liegende Feder an außenliegende Schmelzstrecken angelötet sein.
-
Die Verwendung einer stromdurchflossenen Feder, die gemäß der Erfindung
zusammen mit einer von ihr beheizten Lötstelle ein selbständiges Sicherungselement
bildet, ist schließlich auch nicht nur auf solche Sicherungen beschränkt, bei denen
die Feder mit einem oder mehreren Schmelzleitern in Reihe liegt. Vielmehr lassen
sich in entsprechender `'eise die elektrische Charakteristik und die thermische
Schutzwirkung von Hochleistungs-Schmelzsicherungen auch noch dadurch weiter verbessern,
daß ein solches Sicherungselement zu den im Inneren der löschmittelgefüllten Patrone
angeordneten Schmelzleitern unmittelbar parallel geschaltet wird, d. li. unter Fortfall
besonderer, mit diesem Sicherungselement in Reihe liegender Schmelzleiter. Zu diesem
Zweck sind nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung zwei außerhalb
der Patrone an je eine ihrer Kappen angeschlossene Abschaltfedern über eine ihre
freien Enden verbindende Lötstelle miteinander in Reihe und zu der inneren Schmelzstrecke
parallel geschaltet. Die durch diese Anordnung bedingte zweiseitige Beheizung der
Lötstelle hat gleichzeitig eine wesentlich schnellere und energischere Stromunterbrechung
bei beginnender Erweichung des Lotes zur Folge.
-
Für die Erfindung der Einschaltung selbständig schaltbarer, geheizter
Federbänder über Lötstellen in mehrere hintereinandergeschaltete Schmelzstrecken
teils außer-, teils innerhalb einer Sicherungspatrone ist es grundsätzlich gleichgültig,
ob im Patroneninneren eine Schmelzstrecke oder mehrere parallel geschaltete Schmelzstrecken
im Löschmittel liegen; ob das Patroneninnere durch Kammerwände oder Glimmerplättchen
in mehrere Kammern unterteilt ist oder ob mehrere voneinander getrennte Patronen
vorgesehen sind.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen
erläutert, und zwar zeigt Abb. i einen Schnitt durch die einfachste Ausführungsform
einer Sicherung gemäß -der Erfindung.
-
Abb. a einen Schnitt durch eine Sicherung mit beiderseitig der Patrone
an außenliegenden Schmelzstrecken angelöteten Schaltfedern und Abb.3 die Außenansicht
einer Sicherung mit beiderseits der Patrone an deren Kappen angeschlossenen und
über eine Lötstelle verbundenen Schaltfedern.
-
Der durch die Stromzuführungen i, 2 zu der Patrone 3 gelangende Strom
fließt durch die Schmelzstrecke:I, die im Löschmittel 5 im Patroneninneren liegt.
Durch die Isolierdurchführung 6 ist die Schmelzstrecke .I derart nach außen geführt,
daß ihre außenliegende Verlängerung 7 infolge der anderen dort wirksamen thermischen
Verhältnisse eine selbständige Schmelzstrecke bildet. An die Schmelzstrecke 7 ist
durch das Lot 8 eine im Stromkreis liegende Feder 9 angelötet, die nach Werkstoff
und Querschnitt höhere Überlasten übertragen kann als die Schmelzstrecke 7. Diese
Schmelzstrecke 7 kann jedoch so verstärkt werden, daß die Abschaltung durch die
thermische Wirkung der Feder 9 und ihre Einwirkung auf die Lötstelle 8 allein erfolgt.
Außerdem ist es möglich, die Strecke 7 zu ihrer im Löschmittel liegenden Verlängerung
4. in einem von den jeweiligen Ansprechbedingungen bestimmten Verhältnis abzustufen.
Von den außenliegenden Sicherungsteilen 7, 8, 9 ist die Lötstelle 8 gegen thermische
Vberlastung am empfindlichsten. Ihr Erweichen bei Llberhitzung
bringt
die Feder 9 zum energischen Abschalten unter Unterbrechung des Stromkreises.
-
Der bei der Ausführung nach Abb. i noch auftretende Nachteil der Lichtbogen-
oder Funkengefahr nach dem Lösen der Feder ist bei der Ausführung nach Abb. 2 unter
gleichzeitiger örtlicher Ausdehnung der überlastbereiche, in denen die Sicherung
anspricht, vermieden, denn hier ist im Löschmittel 5 eine weitere, durch Isolierwände
i i von der Strecke 4 getrennte Schmelzstrecke io parallel zur Schmelzstrecke 4
geschaltet. Außerdem sind die Sicherungsteile 7, 8, 9 doppelt, und zwar an beiden
Seiten der Patrone 3 vorhanden, um die Sicherung gegenüber von beliebiger Seite
herantretender thermischer Überlastung wirksam zu machen.
-
Bei einer Ausführung nach Abb. 3 ist die außenliegende Schmelzstrecke
7 nicht als Verlängerung der Schmelzstrecke 4 ausgebildet, sondern als selbständig
ansprechende Feder, die mit einer Feder 9 über ein Lot verbunden ist und daher derart
arbeitet, daß bei Lösen des Lotes 8 beide Federn gleichzeitig sich entspannen oder
beim Durchbrennen einer Feder die andere sich entspannt. Auch hierbei können Funken
nicht überspringen, nicht nur wegen des größeren Abstandes der Federn 7, 9 voneinander
im entspannten Zustand, sondern auch deshalb, weil nach dem Lösen des Lötkontaktes
8 der Stromkreis zunächst noch durch die Schmelzstrecke io geschlossen bleibt, bis
auch diese infolge der nun auf sie wirkenden Überlast durchbrennt.
-
Die Feder 9 ist so bemessen, daß die -Sicherung in einem Bereich von
vorzugsweise 85 bis 130° C thermisch abschaltet und damit als thermischer Schutz
auch gegenüber äußeren Wärmequellen wirkt. Im überlastgebiet kann die Hochleistungssicherung
so flink gestaltet werden, daß sie beispielsweise die 1,3-fache Last innerhalb von
io Minuten abschaltet; zweckmäßiger wird die Sicherung jedoch so ausgeführt, daß
die i,8-fache Last in io Minuten abgeschaltet wird. Bei Überlast beispielsweise
bis zum 1,5-fachen der Normalbelastung und höher beträgt die Höchsttemperatur des
Sicherungskörpers kurz vor dem Ansprechen der Sicherung etwa 75 bis 8o° C. Ermüdungserscheinungen
des Kontaktmaterials und deren Folgen können bei dieser geringen Erwärmung nicht
auftreten.