DE959292C - Schmelzsicherung - Google Patents

Description

Um den Wattverbrauch und damit die Eigenerwärmung von Schmelzsicherungen gering zu halten und iihre Überstromträgheit zu vergrößern, verwendet man bei bekannten Ausführungen mehrere parallel geschaltete Schmelzleiteranordnungen und legt in Reihe mit dem stärkeren Schmelzleiter eine Lötstelle mit niedrigem Schmelzpunkt. Bei Überstrom schmilzt nach einiger Zeit das Lot dur.h die Stromwärme und unterbricht die Stromführ» ig an dieser Stelle, so daß der gesamte Strom nunmehr nur noch den dünneren Schmelzleiter durchhieß· unu diesen rasch zum Abschmelzen bringt.

Es ist vorgeschlagen worden, bei Schmelzsicherungen mi* mehreren parallelen im Schmelzraum liegenden Schmelzleitern im Zuge eines dieser Schmelzleiter einen Kontakt anzuordnen, der von einem strombeheizten, außerhalb des Schmelzraumes untergebrachten Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied gesteuert wird. ao

Da der Schmelzpunkt 'des Lots, um die Eigenwärme der Sicherung gering zu halten, im allgemeinen unter ioo° C liegt, ist der Grenzstrom dieser Sicherungen, das ist der Überstrom, bei dem die Sicherung nach längerer Zeit abschmilzt, stark as abhängig von der Umgebungstemperatur. Diese Eigenschaft kann zu lästigen Betriebsstörungen in warmen Räumen oder infolge der erhöhten Innentemperatur in gekapselten Geräten oder auch bei stärkerer Erwärmung der Kontakte zwischen dem

Sicherungsunterteil und dem Schmelzeinsatz führen, weil dann der Grenzstrom unter Umständen sogar unter den Nennstrom sinkt.

Um diesen Mangel zu beheben, wird bei einer Schmelzsicherung mit mehreren parallel geschalteten Schmelzleitern und einem in Reihe mit einem der parallelen Schmelzleiter liegenden, durch Stromerwärmung eines Temperaturgliedes sich öffnenden, zu den anderen Schmelzleitern parallel ίο liegenden Kontakt erfindungsgemäß dieser Kontakt durch ein temperaturempfindliches Ausdehnungsoder Ausbiegungsglied derart gesteuert, daß der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Ansprechstromstärke des temperaturempfmdlichen Gliedes in vorbestimmter Weise verändert, vorzugsweise aufgehoben wird. Durch die Verwendung eines solchen Ausdehnungs- oder Ausbiegungsgliedes wird es also ermöglicht, den Einfluß der Umgebungstemperatur ganz oder teilweise zu kompensieren, was bei einer Lötstelle unmöglich ist. Man kann z. B. gemäß der Erfindung dem strombeheizten Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper ein oder mehrere nicht strombeheizte Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper an der Sicherung so zuordnen, daß diese auf die vom strombeheizten Körper ausgeübte Kraft im Sinne des Temperaturausgleiches einwirken. Als Ausdehnungs- oder Ausbiegungskörper für diesen Zweck sind Bimetallglieder, Hitzdrähte, -stäbe oder -bänder, Bimetallplatten, -scheiben oder -pakete mit stetiger oder schnappender Bewegung beim Ansprechen geeignet. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich beispielsweise, wenn man einen stromdurchflossenen Bimetallstreifen derart mit einem nicht stromdurchflossenen, der Umgebungstemperatur ausgesetzten Kompensationsbimetallstreifen durch eine starre mechanische Kupplung verbindet, daß die vom stromdurchflossenen Streifen ausgeübte Kraft, die den Kontakt zu öffnen bestrebt ist, durch den Kompensationsstreifen bei wachsender Umgebungstemperatur vermindert, bei fallender dagegen vergrößert wird, und zwar jeweils um so viel, daß die unerwünschten Änderungen der Grenzstromstärke ganz oder zürn Teil aufgehoben werden.

Bei einer anderen Ausführungsform kann man das Kompensationsglied -derart auf das strombeheizte Glied einwirken lassen, daß es die durch Änderungen der Umgebungstemperatur verursachten Wegänderungen des strombeheizten Gliedes ausgleicht und unabhängig von der Umgebungstemperatur konstant hält, und zwar entweder mittels einer Drehkompensation oder einer Hubkompensation. Bei der Drehkompensation dreht das Kompensationsglied kraft seiner Durchbiegung unter dem Einfluß· der Umgebungstemperatur die Einspannstelle des Stromgliedes jeweils um so viel im einen .oder anderen Sinne, daß der Weg des Stromgliedes an seinem freien Ende immer derselbe bleibt. Bei der Hubkompensation verlegt das Kompensationsglied durch seine Ausbiegung bei Änderungen der Umgebungstemperatur den Angriffspunkt des Stromgliedes an dessen freien Ende jeweils um so viel vor oder zurück, wie er durch die Umgebungstemperatur zurück- oder vorgerückt war.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. ι bis 3 in grundsätzlicher Anordnung an dem geschlossenen Schmelzeinsatz einer Niederspannungs-Hochleistungssicherung mit Kontaktmessern dargestellt. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist jedoch nicht auf diese Form von Schmelzsicherungen beschränkt; die Erfindung kann vielmehr auch bei anderen Schmelzsicherungen mit Vorteil verwendet werden.

Fig. ι a und 1 b zeigen ein Ausführungsbeispiel mit einer Kraftkompensation zweier Bimetallstreifen,

Fig. 2 a, 2 b, 2 c eine Drehkompensation,

Fig. 3 eine Kraftkompensation zweier Bimetallstreifen, die auf den beiden gegenüberliegenden Stirnseiten eines Schmelzeinsatzes angeordnet sind.

Fig. ι a zeigt die linke Seite eines- Schmelzeinsatzee im Schnitt, von der Seite gesehen, Fig. ib in Draufsicht ohne Abdeckplatte. In einem zylindrischen Isolierkörper α ist eine metallene Abschlußplatte d gut dichtend befestigt, die den Schmelzraum nach links abschließt. Nach rechts ist der Schmelzraum ebenso abgeschlossen. Er ist in bekannter Weise mit einem körnigen oder flüssigen Löschmittel gefüllt. An den beiden Abschlußplatten sind zwei Kontaktmesser f befestigt, die in bekannter Weise in die federnden Cegenkontakte eines Sicherungsteils, eingeschoben werden können. Zwischen der linken und der rechten, nicht dargestellten Abschlußplatte d ist der verhältnismäßig dünne Schmelzleiter e ausgespannt, während der stärkere Schmelzleiter b, der ebenfalls an der rechten Abschlußplatte befestigt ist, durch die linke Abschlußplatte d mittels einer Isolierbuchse c isoliert durchgeführt ist. Der Schmelzleiter b ist an seinem nach links heraus ragenden Ende als Kontaktstück ausgebildet, auf dem normalerweise ein beweglicher Kontakt k_t unter Federdruck aufliegt. Der Kontakt k_t ist über Strombänder i mit einem Bimetallstreifen g_v leitend verbunden. Der Bimetallstreifen ^₁ ist mit seinem oberen Ende leitend an dem Kontaktmesser f befestigt, das den Betriebsstrom zu führen hat.

Auf der anderen Seite ist an dem Kontaktmesser .über ein Isolierstück ein nicht strombeheizter Bimetallstreifen I₁ befestigt. Der strombeheizte Streifen g_± und der Kompensationsstreifen I_x sind an ihren unteren freien Enden durch eine Schub- und Zugstange j miteinander verbunden, die durch eine weite Bohrung des Kontaktmesser.s f gesteckt ist. An dem strombeheizten Streifen ^₁ ist ein Mitnehmerwinkel h befestigt.

Die Wirkungsweise, zunächst ohne Berücksichtigung der Temperaturkompensation, ist folgende:

Der größere Anteil des Betriebsstromes fließt von dem nicht dargestellten Kontaktbock, in den das Messer f eingesteckt ist, über das Messer in den Bimetallstreifen g_v das Strombanci ·;. den Kontakt k_t und den starken Schmelzleiter b in die rechte Abschlußplatte und das rechte Kontakt-

messer; der kleinere Anteil des Stromes fließt vom Kontaktmesser f über die Abschlußplatte d durch den dünnen Schmelzleiter e ebenfalls in die rechte Abschlußplatte und das rechte Messer. Bei Überstrom erwärmt sich der Stromstreifen g_v biegt sich nach links (Fig. ib) aus und wird schließlich bei Erreichen einer bestimmten, dem Grenzstrom entsprechenden Ausbiegung über den Mitnehmerwinkel h den Kontakt k_t von dem festen Kontakt

ίο des Schmelzleiters b abheben. Der Gesamtstrom wird dann gezwungen, über den dünnen Schmelzleiter e zu fließen, der infolgedessen sehr schnell abschmilzt. Bei Kurzschluß werden sofort beide Schmelzleiter e und b durchschmelzen, ehe das Stromglied ^₁ eine zum Öffnen des Kontaktes Jt₁ ausreichende Ausbiegung erfährt. Ohne den Kompensationsstreifen I₁ würde bei einer höheren Umgebungstemperatur der Stromstreifen ^₁ bereits im stromlosen Zustand nach links vorgebogen sein und daher bei einem zu geringen Strom den Kontakt U₁ öffnen; umgekehrt würde er bei tieferen Umgebungstemperaturen nach rechts vorgebogen sein und daher erst bei einem zu hohen Grenzstrom den Kontakt öffnen. Der Kompensationsstreifen I₁ ist nun so angeordnet, daß er sich im umgekehrten Sinne ausbiegt wie der Stromstreifen If₁. Infolgedessen drückt er über die Schub- und Zugstange / bei höheren Umgebungstemperaturen auf den Stromstreifen g_t und macht dadurch dessen nach links gerichtete Ausbiegung, soweit sie von der Umgebungstemperatur herrührt, unwirksam. Bei tiefen Umgebungstemperaturen sind die Ausbiegungen entgegengesetzt gerichtet. Der normale Grenzstrom der Sicherung wird somit nicht mehr oder in viel geringerem Maße als ohne Temperaturkompensation durch wechselnde Umgebungstemperatur beeinflußt.

Es kann zweckmäßig sein, den Raum, in dem sich die temperaturempfindlichen Glieder befinden, zum Schütze gegen Wärmeverluste oder Beschädigung durch eine Platte m od. dgl. abzudecken. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 a, 2 b, 2 c zeigt Fig. 2 b eine Draufsicht auf eine Stirnseite, 2 a eine geschnittene Seitenansicht von rechts, 2 c von links. Der Stromstreifen g₂ und der Kompensationsstreifen I₂ sind an einem gemeinsamen metallischen Drehbolzen η befestigt, der in einer Bohrung des Kontaktmessers / drehbar gelagert ist und zugleich als Stromzuführung von dem Kontaktmesser / zu dem Stromstreifen g₂ dient. An seinem unteren Ende trägt der Stromstreifen g₂ einen Kontakt k₂, der normalerweise unter dem Druck des vorgespannten Stromstreifens g₂ auf dem Gegenkontakt des stärkeren Schmelzleiters b aufliegt. Der Kompensationsstreifen /₂ ist auf der anderen Seite des Messers/ an seinem unteren Ende zwischen an den freien Enden eines U-Bügels q angebrachten Spitzen gelagert, der, z. B. mittels eigner nicht dargestellten Einstellschraube, am Kontaktmesser f elektrisch isoliert so befestigt ist, daß die Nullage der beiden Streifen I₂ und g₂ durch Verschieben dieser Schraube in einem waagerechten Schlitz des Messers eingestellt werden kann. Der Kompensationsstreifen I₂ biegt sich unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur in der Bewegung des Bimetallstreifens entgegengesetzter Richtung aus. Die Stromführuhg und -verteilung ist im übrigen dieselbe wie in Fig. 1. Bei Änderungen der Umgebungstemperatur dreht der bei q gelagerte Kompensationsstreifen I₂ den Drehbolzen η infolge seiner Durchbiegung zwischen seinen Einspannpunkten q und η um so viel vor oder zurück wie der Stromstreifen, ohne vom Strom durchflossen zu sein, den Drehbolzen η zu rück- oder vorgedreht hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Kompensationsstreifen I₃ an der rechten Stirnseite, der Stromstreifen g₃ auf der linken Stirnseite des Schmelzeinsatzes angeordnet. Ihre freien Enden sind durch eine Zug- und Schubstange ρ miteinander verbunden, die in einer Nut oder einem Kanal des Isolierkörpers angeordnet ist. Der Kontakt k₃ liegt unter der Vorspannung des Stromstreifens g₃ auf dem Endkontakt des Schmelzleiters b auf, um diese Vorspannung wird bei wechselnder Umgebungstemperatur durch den Kompensationsstreifen I₃ praktisch konstant gehalten, so daß der Grenzstrom von der Umgebungstemperatur unabhängig derselbe bleibt. Bei dieser Anordnung ist die thermische Beeinflussung des Kompensationsstreifens I₃ durch den Stromstreifen g₃ infolge der räumlichen Trennung besonders gering.

Um die Erschütterungssicherheit zu erhöhen und den Kontaktdruck bis zur Kontaktöffnung konstant zu halten, kann es zweckmäßig sein, die Kontakte k nicht unmittelbar an den Stromstreifen anzuordnen, sondern an einem Zwischenhebel oder einer Zwischenfeder, die normalerweise, durch den Stromstreifen gesperrt sind und die Kontakte so lange geschlossen halten, bis sie durch die Bewegung der Stromstreifen freigegeben werden und dann die Kontakte unter Federkraft öffnen.

Die Temperaturkompensation nach der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Ansprechtemperatur des Stromstreifens oder sonstiger Ausdehnungsglieder geringer gehalten werden kann als bei den bekannten Lotsicherungen dieser Art, bei denen mit Rücksicht auf unerwünschte Änderungen des Grenzstromes durch die wechselnde Umgebungstemperatur eine gewisse Ansprechtemperatür nicht unterschritten werden darf. Dadurch kann der Wattverbrauch und die Eigenwärme der Sicherung weiter herabgesetzt werden.

Es ist ferner mit der Anordnung nach der Erfindung möglich, die Überstromzeitkennlinie von Sicherungen in Abhängigkeit von der Raumtemperatur in bestimmter Weise zu beeinflussen, z. B. durch eine -derartige Ausbildung des Kompensationsgliedes, daß der Einfluß der Raumtemperatur unter- oder überkompensiert wird.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schmelzsicherung mit mehreren parallelen Schmelzleitern im Schmelzraum der Sieherungspatrone und einem im Zuge eines der par-

   allelen Schmelzleiter außerhalb der Patrone angeordneten, von einem strombeheizten Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied gesteuerten Kontakt, gekennzeichnet durch ein den Kontakt (k) beeinflussendes temperaturempfindliches Ausdehnungs- oder Ausbiegungsglied (T), durch welches der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Ansprechstromstärke des strombeheizten Gliedes (g) in vorbestimmter Weise verändert, vorzugsweise aufgehoben wird.
2. 2. Schmelzsicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einem strombeheizten Ausbiegungskörper (g) ein nicht strombeheizter Ausbiegungskörper (/) so zugeordnet ist, daß die durch Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkten Änderungen der Grenzstromstärke durch die von dem nicht strombeheizt in Körper auf den strombeheizten ausgeübte Kraft mindestens teilweise ausgeglichen werden.
3. 3. Schmelzsicherung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß einem strombeheizten Ausbiegungskörper (g)· ein nicht strombeheizter Ausbiegungskörper (I) so zugeordnet ist, daß die durch Änderungen der Umgebungstemperatur bewirkten Änderungen der Grenzstromstärke durch die von dem nicht strombeheizten Körper auf den strombeheizten ausgeübte Beeinflussung des Weges oder Drehwinkels mindestens teilweise ausgeglichen werden.
4. 4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das strombeheizte und das nicht strombeheizte Glied je auf einer Seite einer Kontaktfahne angeordnet ist.
5. 5. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das strombeheizte und das Kompensationsglied je auf einer der beiden Stirnseiten des Schmelzeinsatzes und die mechanischen Übertragungsglieder in Nuten oder Kanälen des Sicherungskörpers angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 605 590, 625 121, 629013, 906241;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 625 625.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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