DE941803C - Geschlossene Schmelzsicherung mit Fuellmittel und mehrfach querschnittgeschwaechtem Schmelzleiter - Google Patents

Description

CTiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 19. APRIL 1956

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(Ges. v. 15. 7.1951)

Die gebräuchlichen Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen mit Füllmittel sind Rundleiter mit durchgehend gleich großem Querschnitt oder Fachleiter mit einer Querschnittsschwächung in der Schmelzleitermitte. Die bei beiden Leiterarten nach verschiedenen Gesetzmäßigkeiten ablaufenden Unterbrechungsvorgänge entsprechen nur teilweise den technischen Erfordernissen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Schalteigenschaften durch zickzackförmige Verlegungen oder durch mehrfache Abkröpfung der Leiter zu verbessern. Mit anderen bekannten Maßnahmen, wie Querschnittsverminderungen bestimmter Form, unterteilten Schaltkammern, Schmelzleiterwerkstoffen und Füllmitteln mit besonderen Eigenschäften, wurde der gleiche Zweck verfolgt.

Nach einem weiteren Vorschlag werden so viele querschnittgeschwächte Stellen in gleichen Abständen längs des Schmelzleiters angeordnet, daß die Summe der Brennspannungen größer wird als die Betriebsspannung, aber kleiner als die untere Grenze gefährlicher Überspannungen, wobei die geschwächten Stellen gleiche oder von der Schmelzleitermitte aus zunehmende oder abnehmende Querschnitte besitzen können. Für ölgekühlte Sieherungen sind Schmelzleiter mit vielen gleichmäßig über ihre Länge verteilten Kühlflächen zur Sicherstellung eines innigen Wärmeaustausches mit dem

Kühlmittel bekanntgeworden. Bei -anderen Ausführungen mit gasförmigen Kühlmitteln sollen die längs des Schmelzleiters in gleichen Abständen angebrachten Einschnürungen ,das Herausfallen der schwereren ungeschwächten Teile nach dem Zustandekommen der Lichtbogen ermöglichen.

Obwohl der' günstige Einfluß mehrerer in Serie brennender Lichtbogen auf den Abschaltvorgang allgemein bekannt ist, macht die Sicherungstechnik ίο von dieser billigen und wirksamen Methode zur Verbesserung der Abschalteigenschaften kaum Gebrauch. Im allgemeinen begnügt man sich mit zwei hintereinandergeschalteten Quierschnittsschwächungen.

Den Grund hierfür lieferten eingehende Untersuchungen, die ergaben, daß Sicherungen mit den bekannten vielfach querschnittgeschwächiten Schmelzleitern wohl kurzschlußfest, nicht aber überstromsicher sind. Als Ursache für dieses Verhalten im Überstromgebiet wurde die durch thermische und mechanische Einflüsse hervorgerufene Verlagerung der zuerst entstehenden Trennstelle nach einem der äußeren Kontakte zu ermittelt.

Die Verlagerung der zuerst entstehenden Trennstelle wirkt sich besonders nachteilig aus, wenn die Stromdichten in den querschnittgeschwächten Stellen nach dem Zustandekommen des ersten Lichtbogens zur Erzeugung, weiterer Trennstellen nicht mehr ausreichen. Der Lichtbogen brennt dann von der verlagerten Trennstelle aus nach beiden Seiten hin und kann aus dem der Trennstelle nächstgelegenen äußeren Kontakt austreten, weil die zur Verfügung stehende Abbrandlänge bis zu diesem Kontakt zu kurz ist. -. -.

Bei mehrfach geschwächten Schmelzleitern mit von der Mitte aus abnehmenden Restquerschnitten ist die Verlagerung der zuerst entstehenden Brennstelle mit den daraus erwachsenden Nachteilen zwangläufig gegeben.

Schmelzleiter mit von der Mitte aus zunehmenden Restquerschnitten arbeiten im. wesentlichen wie einfach 'qüerschniftgeschwächte Schmelzleiter.

Die heute allgemein angewandten Auftragsstoffe

zur Beeinflussung der Belastbarkeit der Schmelzleiter vergrößern die geschilderten-Sckwierigkeiten, da die Verlagerung durch die Kühlwirkung dieser Stoffe begünstigt wird.

Da die bekannten, mehrfach im Querschnitt geschwächten Schmelzleiter nur bei kurzschlußartigen Überlastungen ein günstiges Verhalten zeigen, sind sie für Schmelzsicherungen, die im gesamten Stromgebiet abschaltsicher sein müssen, ungeeignet.

Erfindungsgemäß , werden die aufgezeigten Schwierigkeiten, die bisher die Anwendung viel-55' fach querschnittgeschwächter Schmelzleiter für Niederspannungssicherungen verhinderten, dadurch beseitigt, daß sämtliche querschnittgeschwächten Stellen und die sonst noch angewandten Maßnahmen zur Beeinflussung der Belastbarkeit des Schmelzleiters in einer-örtlieh begrenzten Ansprechzone außerhalb der störenden Randgebiete so· angeordnet werden, daß bei allen Stromdichten im Schmelzleiter die erste Trennstelle in den mittleren Bereich der Ansprechzone fällt, so daß stets ausreichende Abbrandlängen zur Lichtbogenlöschung vorhanden sind. Ferner sieht die Erfindung mindestens drei, zweckmäßig jedoch η = Nennspannung zu 100 querschnittgeschwädhte Stellen gleicher Form und gleicher Abmessungen vor. Eine Verkleinerung des Querschnitts der mittleren geschwächten Stelle um etwa 10% ist, zulässig.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen. Die Erfindung ist in den Fig. 1 bis 4 beispielsweise erläutert.

Fig. ι dient der Klärung verschiedener Maßfestlegungen;

Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schmelzleiter.

In Fig. ι verläuft der Schmelzleiter α zwischen den äußeren Kontakten b durch das in den Schmelzkanal des Isolierkörpers d eingerüttelte Füllmittel c. Gemäß der Erfindung müssen alle Maßnahmen am Schmelzleiter in die schraffiert eingezeichnete Ansprechzone f eingeordnet werden, die sich symmetrisch zur Halbierenden der wirksamen Schmelzlänge / über höchstens ⁴Ao / erstreckt.

Fig. 2 stellt einen einfachen, glatt' durchgeführten Schmelzleiter für eine unverzögerte 500 V-Schmelzsicherung dar. In der Ansprechzone sind beispielsweise η = 500 : ioo = 5 querschnittgeschwächte Stellen in Form von Lochungen mit gleich großen Durchmessern und gleichen Abständen angeordnet. Die beiderseits über 1 vorstehenden Enden dienen zur Biefestigung des Schmelzleiters an den Kontakten.

Bei kleinen Stromdichten im Schmelzleiter entsteht nur eine einzige Trennstelle an der Lochung 3, bei hohen Stromdichten sprechen sämtliche 5 Löschungen an.

Fig. 3 veranschaulicht einen Schmelzleiter mit 4 gleich großen und gleich geformten querschnittgeschwächten S teilen und einem grenzstromreduzierenden Mittel, z. B. einem Lotauftrag L in der Mitte der Ansprechzone. Bei kleineren Überlastungen öffnet die Lötstelle L den Stromkreis. Im Gebiet höherer Überströme entsteht die erste Trennstelle in dem geschwächten Querschnitt 1 oder 4, da 2 und 3 durch die Lötstelle gekühlt sind. Bei kurzschlußartigen Überlastungen arbeiten alle vier querschnittgeschwächten Leiterteile.

Fig. 4 zeigt einen Schmelzleiter,, bei dem die gleichen Maßnahmen derart in der Ansprechzone verteilt sind, daß bei allen Stromdichten im Schmelzleiter die zuerst entstehende Trennstelle in die Nähe der Ansprechzonenmitte fällt.

Bei kleineren Überströmen öffnet die Lötstelle L. Die Abschmelzlänge des kürzeren Leiterstückes reicht mit Sicherheit zur Löschung der stromchwachen Lichtbogen aus. Die über dem Schmelzleiter dargestellte grundsätzliche Temperaturverteilung (ohne überlagerte Temperaturspitzen) längs des Schmelzleiters läßt erkennen, daß bei höheren Überströmen die erste Trennstelle an der Querschnittsschwächung 3, also praktisch in der Schmelzeitermitte,-zustande kommt. Große Stromdichten

schmelzen nach der ersten Trennstelle 3 auch die restlichen Querschnittsschwächungen aus, die durch Lichtbogen überbrückt werden.

Weiterhin ist aus der Temperaturkurve ersichtlich, daß zufolge der günstigen Anordnung der kühlend wirkenden Lötstelle L die beabsichtigte Arbeitsweise des Schmelzleiters durch Hinzufügen einer weiteren Lochung 5 links von der Lötstelle L nicht beeinträchtigt würde. Das Anbringen einer weiteren Lochung rechts von der Lötstelle L ist dagegen unzulässig, da hierdurch eine Verlagerung der zuerst entstehenden Trennstelle aus der Mitte der Ansprechzone hervorgerufen würde.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Die Schmelzleiter können Flach- oder Rundleiter sein. An Stelle der Querschnittsschwächungen können auch andere Maßnahmen, die eine lokal begrenzte Überhitzung der behandelten Leiterteile bewirken, treten.

Die Anzahl der Schmelzleiter ist beliebig. Zufolge des höheren Schaltvermögens der erfindungsgemäßen Schmelzleiter ist die bisher übliche weitgehende Aufteilung des einzubauenden Gesamtquerschnittes nicht mehr erforderlich. Dadurch verringern sich die Fehlerquellen und der Aufwand an Einrichtungen und Arbeitsstunden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Geschlossene Schmelzsicherung mit einem einheitlichen Füllmittel, . deren Schmelzleiter mehrere querschnittgeschwächte Stellen und gegebenenfalls weitere Mittel zur Beeinflussung der Kennlinie aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche angewandten Maßnahmen in einer örtlich begrenzten mittleren Ansprechzone angeordnet und so aufeinander abgestimmt sind, daß bei geringen Stromdichten die zuerst entstehende Trennstelle in den mittleren Bereich der Ansprechzone fällt, während bei allen größeren Stromdichten dort mindestens drei in Serie liegende Trennstellen die Unterbrechung einleiten.

2. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei gleichartig geformte und gleichbemessene querschnittgeschwächte Stellen in einer symmetrisch zur Halbierenden der wirksamen Schmelzleiterlänge liegenden Ansprechzone, die sich über höchstens Vio der wirksamen Schmelzleiterlänge erstreckt, angeordnet sind (Fig. 2).

3. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zur Beeinflussung der Belastbarkeit des Schmelzleiters vorgesehenen Mittel in einer symmetrisch zur Halbierenden der wirksamen Schmelzleiterlänge liegenden Ansprechzone, die sich über höchstens ⁴/io der wirksamen Schmelzleiterlänge erstreckt, angeordnet sind (Fig. 3).

4. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlend wirkende Mittel zur Beeinflussung der Belastbarkeit des Schmelzleiters um mindestens ¹Ao der wirksamen Schmelzleiterlänge aus der Mitte versetzt ist, wobei die Ansprechzone in Richtung des versetzt angeordneten Mittels um höchstens ¹ZiO der wirksamen Schmelzleiterlänge verlängert werden kann (Fig. 4).

5. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in der heißesten Zone liegende querschnittgeschwächte Stelle einen um höchstens 10% kleineren Restquerschnitt besitzt als die übrigen querschnittgeschwächten Stellen.

6. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die querschnittgeschwächten Stellen größtmöglich gleiche Abstände gegeneinander aufweisen.

7. Schmelzleiter für geschlossene Schmelzsicherungen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Stelle der Querschnittsschwächungen andere, aber gleichartig wirkende Maßnahmen treten.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 698 649, 727 832, 320.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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