DE657625C - UEberstromtraege Schmelzsicherung fuer hohe Spannung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REiCH

AUSGEGEBEN AM 9. MÄRZ 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 15. August 1934 ab

ist in Anspruch genommen.

Es sind Schmelzsicherungen bekannt, bei welchen die Elektroden nach dem Durchschmelzen eines Schmelzelementes durch eine äußere Kraft auseinandergezogen werden. Hierbei wird die im Schmelzleiter selbst erzeugte Wärme zum Durchschmelzen benutzt. Das Durchschrnelzen erfolgt dann, wenn die in einer z. B. verengten Stelle des Schmelzleiters erzeugte Wärmemenge so groß ist, daß bei der begrenzten Wärmeabgabe an die Umgebung die Schmelztemperatur des Schmelzleitermetalles erreicht wird.

Bei Sicherungen, welche in Stromkreisen von hoher Spannung und niedriger Stromstärke benutzt werden, insbesondere bei Spannungswandlersicherungen, fällt der Schmelzleiter sehr dünn aus. Die die Elektroden auseinanderziehende Kraft muß jedoch sehr stark sein, weil die Elektroden nach dem Durchschmelzen des Schmelzleiters schnell voneinander entfernt werden müssen, damit das Löschen des Lichtbogens innerhalb weniger Halbwellen erreicht wird. Ein dünner Schmelzleiter besitzt nun nicht diejenige mechanische Festigkeit, welche erforderlich ist, um den auftretenden Zug aufzunehmen. Es ist bekannt, die Aufgabe, einerseits eine Sicherung für Stromkreise von hoher Spannung und niedriger Stromstärke zu schaffen, andererseits Sicherungen mit träger Charakteristik zu bauen, dadurch zu lösen, daß das Schmelzelement der Sicherung gut wärmeleitend mit einem im Stromkreis liegenden Heizelement verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird die Schmelzwärme im wesentliehen im Heizelement erzeugt und ist daher vom Querschnitt des Schmelzleiters unabhängig. Man kann daher den Schmelzleiter genügend stark bemessen, um den Zug -einer starken Feder aufzunehmen, was nebst der .dadurch erzielten raschen Abschaltung noch zwei weitere Vorteile hat. Infolge der größeren Abmessungen kann man Korona-Erscheinungen am Schmelzleiter verhindern, durch die er der Zerstörung ausgesetzt wäre. Weiter kann die Sicherung ein verhältnismäßig großes Wärmefassungsvermögen erhalten, so daß große, jedoch nur sehr kurz andauernde Überströme nicht zum Ansprechen der Sicherung führen. Dagegen kann durch entsprechende Bemessung von Heizelement und Schmelzelement ein genaues Ansprechen der Sicherung bei Auftreten eines bestimmten, eine gewisse Zeitspanne andauernden Überstromes erzielt werden. Eine solche Sieherung arbeitet zuverlässig bei Überströmen in der Größenordnung von ¹J₁₀ Amp.

Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Sicherung und besteht darin, daß der Heizwiderstand die Form einer Scheibe hat,

die von einem mit dem Schmelzelement in gut wärmeleitender Verbindung stehenden Metallteil durchsetzt wird, der gleichzeitig zur Befestigung des Heizwiderstandes dient·:· Dadurch wird der Aufbau der Sicherung vfeh, einfacht" und ein leichter Zusammenbau^ möglicht, weil zur Befestigung des Heiz--Widerstandes keine besonderen Maßnahmen, wie Schrauben oder Löten o. dgl., erforderlich ίο sind. Der Heizwiderstand selbst ist in Scheibenform leicht herstellbar. Er wird vorteilhaft aus pulverförmigem Widerstandsstoff gepreßt und erhält dadurch eine genügend große mechanische Festigkeit, insbesondere auch für sehr kleine Stromstärken. Die Ausbildung nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, daß die dem Schmelzstreifen zuzuführende Wärme dem Heizelement an der heißesten Stelle entnommen wird, da an der Stelle, wo der Metallteil die Scheibe durchsetzt, die größte Stromdichte herrscht und somit auch die stärkste Wärmequelle liegt. Der von ■ der übertragenen Wärme bis zur Schmelzstelle durchlaufene Weg ist infolgedessen kurz. Das kommt der Ansprechgenauigkeit zugute.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

Fig. ι zeigt die Gesamtanordnung der Sicherung. Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Sicherungseinsatzes, welcher den Schmelzleiter und das Heizelement enthält und nach jeder Abschaltung erneuert wird. Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Heizeinrichtung.

In Fig. ι ist 1 ein Rohr aus Fiber oder anderem Isoliermaterial. 2 und 3 sind Metall-, z. B. Kiupferrohre, die auf die beiden Enden des Rohres 1 aufgeschraubt sind und die in die Kontaktstücke des Sicherungshalters eingesetzt werden. 4 ist der in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Sicherungseinsatz. Dieser wird durch den Metallring S festgehalten, welcher in das untere Ende des Kontaktrohres 3 eingeschraubt wird. 6 ist die Betätigungsfeder der Sicherung. Am unteren Ende dieser Feder ist der Kolben 7 befestigt, in welchem der in Fig. 2 dargestellte zylindrische Kupferstab 8 eingeschraubt ist. Das obere Ende der Feder ist an dem Halter 9 befestigt, welcher in die Kappe 10 eingeschraubt wird und durch diese am oberen Ende des Kontaktrohres 2 festgehalten wird. 11 ist ein biegsamer Leiter, welcher die leitende Verbindung zwischen Schmelzeinsatz und dem oberen Kontaktrohr 2 der Sicherung herstellt. Der in Fig. 2 dargestellte Schmelzeinsatz besteht aus einem starken Rohr 12 aus Fiber oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial. In das obere Ende dieses Rohres ist der Fiberstopfen 13 eingeschraubt. Auf das untere 'Ende ist ein Ring 14 aufgeschraubt, der den Kontakt des Schmelzeinsatzes mit dem Kontaktrohrs vermittelt. In das Fiberrohr 12 ist ■_; der zylindrische Körper 15 eingesetzt, der aus gepreßter Borsäure besteht. Dieser Körper 15 zwei Bohrungen', nämlich eine mittlere -'Bohrung 16, die unten eine konische Mündung 17 besitzt, und eine zweite Bohrung 18, deren lichter Querschnitt kleiner ist als derjenige der Bohrung 16. Die Bohrung 16 umgibt eng den zylindrischen Kupferstab 8. Dieser hat an seinem unteren Ende einen Einschnitt, in welchem ein Schmelzstreifen 19 mit Hilfe eines Weichmetallnietes 20 befestigt ist. Das untere Ende des Schmelzstreifens 19 sitzt in einem Einschnitt des Kupfernietes 21, in welchem er verlötet ist. Der Schmelzstreifen 19 besteht vorzugsweise aus einer leiten-' den Wismutlegierung, welcher man zweckmäßig die Zusammensetzung der eutektischen Legierung gibt. Der Schmelzleiter besitzt dann einen scharf ausgebildeten Schmelzpunkt, der gewöhnlich in der Umgebung von 80 bis 120° C liegt, und gestattet eine sehr genaue Eichung. 22 ist das Heizelement. Es besteht aus einer Scheibe aus Kohle, Siliciumcarbid, Silit o. dgl. Diese Scheibe ist an schulterartigen Vorsprüngen 23 des Kupferringes 14 verankert. An der Scheibe verankert sich andererseits das Niet· 21. Durch entsprechende leitende Zwischenlagen ist eine gute Strom- und Wärmeübertragung zwischen dem Niet 21 und dem Heizelement 22 gesichert. Durch den Kanal 18 ist ein Nebenleiter 24 hindurchgeführt, dessen oberes Ende mit dem Kupferstab 8 gut leitend verbunden ist. 25 ist ein Leiter, welcher dazu dient, den Strom des Unterbrechungslichtbogens auf den Nebenleiter 24 zu übertragen. Er steht in Gleitkontakt mit dem Leiter 24, und sein unteres Ende ist in einen Einschnitt des Fibereinsatzrohres 26 eingesetzt. 27 und 28 sind Fixiersplinte, welche dazu dienen, die einzelnen Teile in ihrer Lage festzuhalten und gegen Verdrehen zu sichern.

Die Sicherung wirkt in folgender Weise: In der in der Zeichnung dargestellten Stellung, in welcher die Sicherung mit den beiden Kontaktstücken 2 und 3 in den Sicherungshalter eingesetzt ist, fließt der Strom in folgender Bahn: Durch das Kontaktrohr 2, die Kappe 10, den Halter 9, den Leitern, den Kolben 7, den Stab 8, den Schmelzstreifen 19, das Niet 21, die Widerstandsscheibe 22, den Kupferring 14 und den Ring 5 zum Kontaktstück 3. Sobald ein Überstrom von bestimmter Größe auftritt, wird die von der Widerstandsscheibe 22 entwickelte Wärmemenge so

groß, daß das mit ihr in gutem Wärmekon- 120

takt stehende Niet 21 bis zur Schmelztemperatur des Schmelzleiters 19 erhitzt wird. Nach

seinem Durchschmelzen wird der Stab 8 unter der Wirkung der gespannten Feder 6 aufwärts gerissen. Der entstehende Unterbrechungslichtbogen wird dabei in den Kanal 16 verlängert und dort durch die von dem Borsäurekörper 15 erzeugten Wasserdämpfe in an sich bekannter Weise gelöscht. Der Lichtbogen kommt dabei sofort nach seinem Entstehen mit dem Leiter 25 in Berührung.

Wenn der Lichtbogen von größerer Stromstärke ist, schmilzt der Nebenschmelzleiter 24 augenblicklich durch, und der Hauptlichtbogen bleibt bestehen und muß in dem Kanal 16 gelöscht werden. Hat der Lichtbogen eine kleinere Stromstärke, dann erlischt der Lichtbogen zwischen dem Stab 8 und dem Niet 21 sofort, wenn der Strom auf den Nebenweg 24, 25 übertragen wird. Der Lichtbogen wird in diesem Fall in der schwachen Bohrung 18 gezogen, sobald sich durch die Aufwärtsbewegung des Stabes 8 und damit des Leiters 24 dieser Leiter von dem Leiter 25 trennt, wobei der Lichtbogen in' der Bohrung 18 gelöscht wird.

Um nach einer Abschaltung die Sicherung wieder in betriebsfähigen Zustand zu versetzen, sind folgende Maßnahmen erforderlich. Der Ring S wird ausgeschraubt, wodurch der Schmelzeinsatz 4 aus dem Rohr 1 herausfällt. Hierauf wird die Kappe 10 abgeschraubt, worauf der Halter 9 mit der Feder 6, dem Kolben 7 und dem daran befestigten Stab 8 herausfällt. Nun wird an den Kolben 7 ein neuer Schmelzeinsatz mit Hilfe seines Stabes 8 angeschraubt. Die Feder 6 mit dem Schmelzeinsatz wird darauf in das Rohr ι von unten eingeschoben und durch Einschrauben des Ringes 5 gegen Herausfallen gesichert. Hierauf wird ein Hilfswerkzeug, z. B. ein Stab, der ein Gewinde an seinem unteren Ende besitzt, von oben in das Rohr ι eingeführt und in das im Halter 9 befindliche Gewinde 29 eingeschraubt. Der Halter kann dann mit Hilfe, dieses Stabes hinaufgezogen und damit die Feder 6 gespannt werden. Durch den Splint 28 wird der Halter 9 im Ring 32 befestigt und dann durch Aufschrauben der Kappe 10 endgültig festgemacht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist ein Leiter, welcher zum Heizelement 22 parallel liegt und als Nebenschlußwiderstand dient. Er ist mit dem einen Ende ,an den Kupferring 14 angelötet, mit dem anderen Ende an den Kopf 31 des Nietes 21. Der Strom fließt dann in zwei parallelen Strompfaden, nämlich durch die Widerstandsscheibe und durch den Leiter 30. Letzterer bleibt beim Ansprechen der Sicherung unversehrt. Diese Ausbildung ist besonders geeignet für Stromkreise mit höherer Betriebsstromstärke.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Über stromträge Schmelzsicherung für hohe Spannung mit durch einen Widerstand beheiztem Schmelzelement, nach dessen Schmelzen die Elektroden durch eine äußere Kraft auseinandergezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (22) die Form einer Scheibe hat, die von einem mit dem Schmelzelement in gut wärmeleitender Verbindung stehenden Metallteil (31) durchsetzt wird, der gleichzeitig zur Befestigung des Beizwiderstandes (22) dient.

2. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (22) gleichzeitig den Ver-Schluß des einen Endes des Sicherungsrohres bildet.

3. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, insbesondere für hohe Stromstärke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiter (30) als Nebenschlußwiderstand zu dem Heizwiderjätand parallel geschaltet ist.

4. Schmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (22) aus dem Pulver eines Widerstandsstoffes, z. B. Kohle, Siliciumcarbid, Silit o. dgl., gepreßt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen