Hochspannungssicherung. Es sind Hochspannungssicherungen be kannt, bei welchen der Schmelzleiter in einem pulverförmigen Isoliermittel liegt. Hierbei pflegt man den Schmelzleiter auf einem feuerfesten Träger aus keramischem Material oder Glas aufzuwickeln. Die Löschwirkung einer solchen Sicherung beruht darauf, ,dass die Metalldämpfe sich mit den in der Nähe befindlichen pulverförmigen Teilchen rasch verbinden, so dass .der Raum zwischen den Elektroden entionisiert wird.
Da beim An sprechen der Sicherung bei Überstrom oder im Kurzschlussfalle der Schmelzleiter ent weder seiner ganzen Länge nach oder in Teilen der Länge stets über den ganzen Quer schnitt verdampft, so werden die Metall dämpfe von dem umgebenden Medium ums´ besser aufgenommen, je grösser die mit diesem in Berührung stehende Oberfläche der Leiter im Vergleich zu ihrem Querschnitt ist. Daher wird gemäss der Erfindung ein Schmelzleiter- System, dessen Gesamtoberfläche erheblich grösser ist als diejenige eines kreisförmigen Leiters von gleichem Querschnitt, auf einem Träger aus feuerfestem Isoliermaterial auf gewickelt und vom pulverförmigen Isolier mittel umgeben.
Für das Schmelzleiter system können ziun Beispiel Folien von nicht mehr als 0,1 mm Stärke oder mehrere paral lele dünne Drähte bis etwa 0,3 mm Durch messer mit entsprechendem Gesamtquer schnitt in Frage kommen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt und im folgenden beschrieben. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist a eine Hülse aus Isoliermaterial, zum Beispiel Hartpapier. Sie trägt an den Enden die Anschlusskappen b.
Sie ist mit dem pulver förmigen Isoliermittel c gefüllt und enthält den Sicherungsträger d aus Glas oder kera- mis-chem Material, auf welchen der an die Kappen b angeschlossene :Schmelzleiter e auf gewickelt ist. Dieser besteht aus einer dünnen Folie, deren ;Stärke weniger als 0,1 mm be trägt.
Wenn für grössere Betriebsströme ein: grösserer Leiterquerschnitt erforderlich ist, so wird das Schmelzleitersystem zweck mässigerweise aus zwei oder mehreren pa rallel geschalteten Folien gebildet, die neben einander auf dem Träger liegen, oder aus einer entsprechenden grösseren Anzahl paral leler dünner ,Drähte.
Wenn,die Schmelzleiter mit .ihrer ganzen Länge an dem prismatischen Körper anliegen, so hat dies den Nachteil, dass das Lösch- mittel die Schmelzleiter nicht allseitig be rührt.
Es sind zwar auch Sicherungen be kannt, bei denen der zickzack- oder schrau benlinienförmig angeordnete Schmelzleiter frei im Löschmittel liegt. ' Hierbei entstehen aber hinsichtlich des Zusammenbaues der Si cherung Schwierigkeiten, insbesondere, wenn der Querschnitt bezw. die Stärke des Schmelzleiters und die Ganghöhe der Schrau ben- bezw. Zickzackwicklung klein sind, wie das meistens bei höheren Spannungen der Fall ist.
Ferner besteht die Gefahr, dass der lose im Löschmittel :liegende Schmelzleiter sich im Betriebe unter dem Einfluss von Er schütterungen oder dynamischen Kräften bei Überströmen oder Kurzschluss verschiebt.
Umthese Nachteile zu vermeiden, legt man zweckmässigerweise das @Schmelzleiter- system in Form einer iSchraubenlinie um einen prismatischen Körper aus Isolier material, .der einen solchen Querschnitt be sitzt, dass das @Schmelzleitersystem nur mit Teilen seiner Länge aufliegt, jedoch soweit, dass es unverrückbar festliegt. Dadurch, dass die Schmelzleiter nunmehr fast auf ihrer ganzen Länge allseitig von Löschmitteln um geben und zugleich in ihrer Lage fixiert sind, lässt sich die Abschaltleistung der Sicherung auf hohen Wert steigern.
Gleichzeitig er gibt sich hierdurch die Möglichkeit eines leichteren und- sicheren Zusammenbaues.
In Fig. 2 ist beispielsweise ein Wicklungs träger innerhalb der Sicherungspatrone im Querschnitt gezeigt. Der Schmelzleiter e ist um den aus Isoliermaterial bestehenden Wick lungsträger d von doppelkreuzförmigem Querschnitt gewickelt. Dieser ist in einem Rohr a aus Isoliermaterial untergebracht, das seinerseits mit dem Löschmittel c gefüllt ist. Der Querschnitt des Wicklungsträgers kann natürlich auch die Gestalt eines Einfach kreuzes erhalten. Die Verwendung eines doppelkreuzförmigen Querschnittes des Wick lungsträgers hat jedoch zur Folge, .dass die Sicherungspatrone einen ovalen Querschnitt erhält.
Dies ist besonders für eine mehr- phasige Anordnung von Sicherungen von Vorteil. Werden nämlich dann die Sicherungs patronen entsprechend der Fig. 3 so befestigt. dass die grössere Querschnittsachse ganz oder annähernd senkrecht zur Befestigungsfläche steht, dann ergibt sich, wie Fig. 3 zeigt, bei gleichem Isolierabstand eine viel geringere Raumbeanspruchung als bei rundem Quer schnitt der Patrone.
Die mit ovalem Quer schnitt ausgeführten Patronen a der Phasen I, 1I, III sitzen mit ihren metallischen An- s-chlusseuden in den Haltern g, die ihrerseits von den auf der Grundfläche befestigten Stützisolatoren lz getragen werden.
Damit die Erwärmung infolge des durch gehenden Stromes eine starke Widerstands erhöhung herbeiführt, ist es zweckmässig, den Schmelzleiter möglichst lang zu gestalten. Der Kurzschlussstrom wird dann vor seiner Abschaltung stark in seiner Grösse vermin dert.
Da .der Elektrodena'bstand mit Rück sicht auf den Platzbedarf möglichst klein sein soll, kann man .dies dadurch erreichen, .dass .man die Folie oder die parallel geschal- teten .Schmelzdrähte sä eng aufwickelt, dass sich zwei benachbarte Schmelzröhren, die sich vor dem Durchschmelzen um den Schmelzleiter bilden, einander gerade, berüh ren. Als Material .des Schmelzleiters kom men Metalle in Frage, deren Leitfähigkeit bis zum Durchschmelzen stark abnimmt. Hierzu eignen sich gute Leiter, wie zum Bei spiel Silber.
Es ,lassen sich aber auch eigent liche Widerstandsmaterialien, zum Beispiel Eisen und seine Legierungen, mit Vorteil verwenden.
Um das Durchschmelzen der beschrie benen Sicherungen sichtbar zu machen, kann man für Niederspannungssicherungen be kannte Absehmelzkennzeichen vorsehen, die darauf beruhen, dass ein zum eigentlichen Schmelzleiter parallel geschalteter Draht von höherem Widerstand als jener vorgesehen wird und bei dessen Durchschmelzen eine Feder aufspringt, die die Kennmarke aus der Sicherungspatrone hervortreten lässt.
Das Prinzip :des zum Schmelzleiter parallelen Kenndrahtes kann man auch für höhere Spannungen dann anwenden, wenn man vor den Kenndraht einen hochohmigen Widerstand schaltet, der so bemessen ist, .dass der Kenndraht nach dem Durchschmelzen des Hauptleiters durchschmilzt und die auf ihn entfallende Spannung so klein bleibt, dass die Bildung eines Stehlichtbogens an ihm nicht möglich ist. Vorteilhaft ist es, den Kenndraht von einem Löschmittel, vorzugs weise dem gleichen wie den eigentlichen Schmelzleiter, zu umgeben. Praktisch ge nügt es, wenn für den Widerstand der glei che Draht wie für den Kenndraht benutzt wird.
Um zu erreichen, dass der Kenndraht unter allen Umständen auf seiner ganzen Länge durchbrennt, was für ein sicheres An sprechen der Anzeigevorrichtung erforderlich ist, kann der vorgeschaltete Widerstand so gestaltet und bemessen werden, dass seine Erwärmung hinter derjenigen des Kenndrah tes zurückbleibt, was durch geeignete Dimen- sionierung .des Querschnittes bezw. Wahi _ des Widerstandsmaterials geschehen kann. Ist beispielsweise der Widerstandsdraht aus dem gleichen Material wie der Kenndraht hergestellt, dann ist sein Querschnitt min destens gleich gross oder grösser als der jenige des Kenndrahtes zu wählen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 liegen parallel zu dem auf einen festen Iso- lierkörper aufgewickelten Schmelzleiter e in der Patrone in Hintereinanderschaltung der Kenndraht m und der diesem vorgeschaltete Widerstand n. Der letztere besteht aus einem auf den Isolierkörper o aufgebrachten Wickel aus Widerstandsdraht. Das eine Ende des Isolierkörpers o ist mit der. Kappe b fest verbunden. Zwischen dem andern Ende und der Anzeigevorrichtung q ist der unter Feder wirkung stehende Kenndraht m straff aus gespannt.
Bei Überlastung der Sicherung schmilzt zunächst der Schmelzleiter e durch. so dass die volle -Spannung an dem in Serie geschalteten Kenndraht m und Widerstand n erscheint. Der zustandekommende Strom er wärmt dann zunächst den Kenndraht m und den Widerstand n. Durch die damit verbun denen Verdampfungs- und Verbrennungs erscheinungen wird der Gesamtwiderstand so weit erhöht, dass der Strom sich auf einen Wert vermindert, der beim schliesslicheu Durchschmelzen des Leiters m leicht unter brochen wird, ohne dass ein Stehlichtbogen entsteht. Nach dem Durchschmelzen des Kenndrahtes wird die Feder der Anzeige vorrichtung freigegeben.
Bei den beschriebenen :Sicherungen macht es Schwierigkeiten, die dünnen Metallfolien oder die parallelen dünnen Drähte aus gut leitendem Metall an die Fassungen der Si cherungspatrone anzuschliessen. Weichlöten, Hartlöten, Schweissen oder Klemmen mittelst Schrauben bezw. Schellen hat -sich als un vorteilhaft erwiesen. Lötverbindungen er scheinen deshalb ungeeignet, weil die Schmelztemperatur des Lotes wesentlich tiefer liegt als die des Schmelzleiters.
Klemm verbindungen können anderseits dadurch leicht schadhaft werden, dass sich bei höherer Erwärmung ungleiche oder bleibende Deh nungen einstellen; durch die sich alsdann bildenden Ogydhäute an den aufeinander liegenden Flächen ergibt sich ein grösserer Übergangswiderstand und eine nachteilige Wärmestauung.
Zuverlässig erscheint daher allein eine Schweissverbindung. Diese wird bekanntlich meist durch elektrische Punktschweissung ausgeführt. Sie gelingt aber nach den bisher üblichen Methoden nur bei verhältnismässig dicken Schmelzleitern.
Versucht man hin g o egen Metallfolien von einigen hundertstel Millimeter Stärke oder die parallelen dünnen Drähte mittelst elektrischer Punktschwei- ssung mit den Fassungen oder mit an .diese angeehlossene Zwischenstücke zu verbinden, so zeigt sich, dass die .Schmelzleiter infolge ihrer geringen Wärmekapazität und der ge ringen Querwärmeleitfähigkeit an der Schweissstelle verbrennen.
Um nun die elektrische Punktschweissung für die Herstellung der Anschlüsse bei Folien oder parallelen dünnen Drähten als Schmelz leiter ermöglichen zu können, werden diese zwischen zwei den Anschluss an die Fassung vermittelnde Bleche von einigen Zehntel Millimeter Stärke gelebt und mit ihnen durch Punktschweissung verbunden. Alsdann kom men beide Elektroden der Schweissmaschine nur mit .den Blechen in Berührung. Dadurch wird eine Überhitzung der Folie oder der parallelen .dünnen Drähte durch die Schweiss elektroden und durch den Stromübergang von den Elektroden zum Schweissobjekt ver mieden.
Man kann auch den Schmelzleiter nicht zwischen zwei getrennte Anschlussbleche -ein legen, sondern in ein einziges Blech einfaIten. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass ein jrosser Teil des Schweissstromes nicht auf geradem Wege von Elektrode zu Elektrode, sondern -durch das den Schmelzleiter umhül lende Blech fliesst und dabei nur dieses er hitzt. Die zum Verschweissen nötige Tem peratur wird in diesem Falle nur zum ge ringen Teil durch den die Schweissstelle direkt durchfliessenden Strom erzeugt; viel mehr wird sie hauptsächlieh durch den Wärmeübergang von dem Anschlussblech an den Schmelzleiter erreicht.
Bei Verwendung breiterer Folien oder mehrerer paralleler dünner Drähte als Schmelzleiter sind mehrere Punktschweissun- gen räumlich nebeneinander und zeitlich nacheinander auszuführen.
Um dabei zu ver meiden, dass sich unter dem E.influss der bei der ersten Schweissung auftretenden hohen Temperaturen xydhäute auf den dieser Schweissung benachbarten Teilen bilden und die weiteren Schweissungen erschweren, wird ein sonst für Hartlötungen benutztes Fluss mittel, wie eine Boraxlösung, in fein verteilter Form auf die zu verschweissendenFlächen auf- gebracht und auf diesen mittelst vorherigerBe- netzung mit einer geeigneten Flüssigkeit,
wie zum Beispiel Wasser, festbehalten.
In Fig. 5 ist die Verschweissung einer als Schmelzleiter dienenden Folie e mit zwei voneinander getrennten Blechstreifen s und t gezeigt, von denen der Blechstreifen s dem Anschluss an die Fassung der Patrone .dient. Die Punktschweissung ist bei n ausgeführt. In Fig. 6 ist eine Verschweissung der in ein Blech s eingelegten Folie e dargestellt. Das Blech s wird nach dem Verschweissen mit der Folie in die durch Strichdung ange deutete Form gebogen und so an die Fassung der Patrone angeschlossen.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung für die Ver bindung einer besonders breiten Folie e mit einem Anschlussblech s, in das es gefaltet ist. Hierbei sind an den Steilen u mehrere Punkt schweissungen ausgeführt.
Die in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Fo lien als Schmelzleiter. Die Ausführung des Anschlusses bezw. die Art der Punktschwei- ssung bleibt im Prinzip -dieselbe, wenn man an Stelle der Folie mehrere parallele dünne Drähte nimmt.