Hochspannungssicherung.. Gegenstand der Erfindung ist eine Hoah- spannungssielterung, bei der durch eine be- C sondere Ausbildung des Schmelzleiters er reicht werden kann, dass beim Durchbrennen der Sicherung der Energieumsatz in der Si cherung so verläuft,
dass die Sinerungs- patrone keiner hohen mechanischen Bean- spruc'hung unterworfen ist und ni-allt e##plo- sionsartig zerstört wird.
Die Aiisbildung des Sehmielzleiter.,1, ge- schiebt nach der Erfindung derart, dass sein Querschnitt auf einer für die Abschaltun- des Grenzstromes bemessenen Länge gleich mässig ist und im Anschluss an diese Länge zunimmt, damit bei einem Strom, der grösser ist als der Grenzstrom, ein solcher Teil vom Schmelzleiter wegschmilzt,
dass bei dem auf das Wegschmelzen des schwächeren Teils folgenden Stromnulldurchgang eine das Weiterbestellen,des Lielttbogens verhindernde Unterbrecliungsstrecke vorhanden ist.
Der SchmeIz1eiter nach -der Erfindung kann aus chiem Draht oder einem Band be- steh#->i-;. In Fig. <B>1</B> der Zeichnung ist bei spielsweise ein bandföri-,iloer Schmelzleiter <B>10</B> dargestellt, der so, ausgebildet ist, dass er von beiden Enden aus bis auf einen gleich mässig starken mittleren Teil in zunehmen dem Masse geschwächt ist.<B>11</B> und 12 sind die Pole der Sicherung,<B>-</B> zwischen denen der Schmelzleiter<B>10</B> ausgespannt ist.
Ein solcher Sehmelzleiter schmilzt beim Überschreiten des Grenzstromes nicht sofort auf seiner ganzen Länge weg, wie die gleich mässig dünnen Sehmelzleiter der bekannten Hochspannungssicheruno-len. Es schmilzt viel mehr zunächst nur die, für den Grenzstrom bemessene Teillänge.
Darnach schafft der Lichtbogenstrom infolge der besonderen Form des Schmelzleiters durch Wegschmelzen wei terer Teile bis zu dem auf das Wegschmelzen der ersten Teillänge folgenden Stromnull- dureligang die jeweils erforderliche Unter- brechungsstreeke, bei der ein des Lichtbogens nach dem Stromnulldurch- gang nicht mehr stattfindet.
Es sind zwar Niederspannungssicherun gen bekannt geworden, deren Querschnitt im mittleren Teil geschwächt ist und nach den Enden zu zunimmt. Bei den bekannten Nie derspannungssicherungen hatte jedoch diese Formgebung lediglich die Beeinflussung der Erwä,rmuno, bis zum Beginn des Scbmelzens zum Ziele. Mit der blossen Übertragung der gleichen Massnahme auf Hochspannungs sicherungen kann aber die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe nicht gelöst wer den.
Denn Niederspannungssicherungen un# terscheiden sieh nicht nur hinsichtlich der Spannungshöhe, sondern auch hinsichtlich des gegenseitigen Verhältnisses der im Licht bogen auftretenden Teilspannungen wesent lich von Hochspannungssiüllerungen, auf die sieh unsere Erfindung bezieht.
Der an einem Lichtbogen auftretende Spannungsabfall setzt sich bekanntlich aus drei Teilen zusammen, nämlich dem Anoden fall, der sogenannten Säule und dem Ka thodenfall. Der Unterschied zwischen einem Hochspannungslichtbogen und einem Nieder spannungslichtbogen liegt nun in dem An teil der Säule an der gesamten Lichtbogen- spannung. Im Gegensatz zu den Spannungs- verl-lältnissen eines Niederspannungslicht bogens spielt bei einem Hothspannungslicht- bogen von mehreren<B>1000</B> Volt der Span nungsabfall an der Säule die Hauptrolle,
wogegen der Kathodenfall und der noch viel kleinere Anodenfall vernachlässiat werden können. Während aber bei Niederspannungs- sicherungen durch die anden Lichtbogenfuss- punkten, insbesondere an der Kathode auf tretende Energie ein beträchtlicher Teil des Schmelzstreifens zerstört wird, fällt bei einer Hochspannungssicherung der so zerstörte Teil gegenüber der Gesamtlänge nicht ins Ge wicht.
Deshalb muss bei einer Hochspan- nungssicherung auf die richtige Ausbildung der Lichtbogensäule besondere Sorgfalt ver wendet werden. Der Spannungsabfall an der Säule ist nun von der auftretenden Stromstärke abhängig. Der in der Säule auftretende Spannungs gradient, das heisst die Spannung<B>je</B> cm Lichtbogenlänge, ist umso kleiner,<B>je</B> grösser die Stromstärke ist. Infolgedessen kann von ein und derselben Spannung bei hoher Strom stärke ein längerer Lichtbogen aufrecht erhalten werden als bei kleiner Stromstärke.
Umgekehrt kann man sagen, zur Löschung eines Lichtbogens hoher Stromstärke ist eine längere TJnterbrechungsstrecke nötig als zur Löschung eines Liehtbogens kleiner Strom stärke, wenn die treibende Spannung in bei den Fällen gleich ist.
Damit, dass erfindungs gemäss der Querschnitt des Schmelzleiters einer Hochspannungssicherung auf einer für die Abschaltung des Grenzstromes bemes senen Länge gleichmässig gemacht wird, wird erreicht, dass bei Auftreten des Grenzstromes durch das Wegschmelzen des Leiterstückes mit gleichmässigem Querschnitt eine Unter brechungsstrecke geschaffen wird, die nicht grösser ist, als zur Löschung des mit der Grenzstromstärke brennenden Lichtbogens er forderlich ist.
Bei grösseren Stromstärken stellt sich die richtige Länge der Unterbrechungs- streche durch unmittelbar nachfolgendes Wegschmelzen benachbarter Schmelzleiter- teile von grösserem Querschnitt von selbst ein.
Würde dagegen durch gleichzeitiges Weg schmelzen eines grösseren Schmelzleiterteils eine längere Unterbrechungsstrecke entstehen als notwendig, so würde eine plötzliche Ver minderung der Stromstärke stattfinden und infolgedessen die zwischen den Enden der Unterbrechungsstrecke vorhandene Spannung über die Netzspannung hinaus anwachsen, und zwar etwa in demselben Masse, wie die tatsächliche Unterbrechungsstrecke grösser ist als die notwendige.
Es tritt also eine Über spannung auf<B>.</B> Erzeugt -wird diese Über spannung durch die rasche Stromänderung in den im Stromkreis befindlichen Induktivi- täten. Werden, wie es bisher üblich war, die Schmelzleiter mit über ihre ganze Länge die ja nach dem maximal auftretenden Strom be messen sein muss, der um ein Vielfaches grö- sser ist als der Grenzstrom) gleichmässigem Querschnitt ausgeführt, so besteht die Ge fahr, dass schon bei Strömen, die nur um einen geringen Betrag oberhalb des Grenz- stromes lie-en,
der Leiter sofort auf der gan zen Län-,e absehmilzt, so dass die sich infolge el der Länge der Unterbrechungsstrecke ein stellende, Überspannung ein Vielfaches der Netzspannung beträgt. Es tritt dann eine <B>n</B> sehr -rosse Leistung ganz plötzlich auf, wo- Zn durch eine explosionsartige Wirkung hervor- ,o,erufen wird.
Dem wird nach der Erfindun- dadurch vorgebeugt, dass die Länge des mit (yleichmässigem Querschnitt ausgeführten e, t' Leiterteils gerade nur für die Abschaltung des Grenzstromes bemessen wird, und dass der Querschnitt im Anschluss an diese Länge zu nimmt.
Der Querschnitt kann sich über die Länge des Sehmelzleiters stufenförmig ändern. Da durch ergeben sieh bedeutend einfachere Her- stellungsmöglichkeiten für den Schmelzstrei- fen, während die auftretenden Spannungs spitzen infolge der stufenweise erfolgenden Stromverminderung durchaus noch in erträg lichen Grenzen bleiben.
Die Hauptsache bleibt, dass nicht der ganze Leiter mit einem Schlage in seiner ganzen Länge wegschmilzt. Wie Versuche gezeigt haben, genügt schon eine Unterteilung des Schmelzvorganges in nur zwei Abschnitte in vielen Fällen zur Her- eine un- absetzung der Spannungsspitzen auf gefährliche Höhe. Daher wird der Quer schnitt des Schmelzleiters in diesen Fällen mit Vorteil nur ein einziges Mal abgestuft.
Die Abstufung kann durch elektrolytische Verstärkung bezw. Schwächung eines Stückes Draht oder Band erzielt werden oder aueli durch mechanische Anlagerung von weiterem Material an das Halbfabrikat (Draht, Band), welches das Ausgangsmaterial bildet.
In den Fig. 2 und<B>3</B> sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dar- e, frestellt; Fig. 2 zeigt einen bandförmigen, einmal abgestuften Schmelzleiter<B>10,</B> Fig. <B>3</B> einen Schmelzleiter<B>10</B> aus Draht, bei dem ein Teil durch Umwicklung mit Draht<B>13</B> (oder Band) verstärkt ist.
Die Ausbildung des Schmelzleiters nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, dass sich die Sicherung bei Strömen, die kurz unterhalb des Grenzstromes liegen, weniger stark erwärmt als die mit einem gleichmässig dünnen Schmelzleiter. Bei dem Schmelz leiter nach der Erfindung ist die in dem schwachen Teil erzeugte Wärme nämlich klein, da dieser Teil nur so lang ist, wie es die Absehaltung des Grenzstromes erfordert, während die Länge eines gleichmässig dünnen Schmelzleiters für den grössten auftretenden Abschaltstrom bemessen sein muss. Die Teile grösseren Querschnittes erwärmen sich infolge ihres kleineren Widerstandes weniger stark und sind infolge ihrer grösseren Oberfläche wesentlich besser gekühlt.
Daher kann die in dem schwachen Teil des Schmelzleiters entstehende Wärme nicht nur durch die ihm unmittelbar benachbarten Teile der Siche rung, sondern auch durch die Umgebung der verstärkten Teile des Schmelzleiters hindurch zur Oberfläche der Sicherung abfliessen.