DE668585C - Elektrische Schmelzsicherung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. DEZEMBER 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

Hugh Charles Hoban in Dartford, Kent, England,

ist als Erfinder benannt worden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Januar 1937 ab

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schmelzsicherungen mit einem Schmelzelement in Form eines Drahtes oder eines Streifens, der an beiden Enden mit einem Anschlußstück in Verbindung steht und durch Überstrom unterbrochen wird. Damit die Stromunterbrechung an der geeigneten Stelle, meist an einem Punkt ungefähr in der Mitte zwischen seinen Enden, stattfindet, ist es üblich, den Querschnitt des Teils, der die Stromunterbrechung vornehmen soll, kleiner als denjenigen der übrigen Teile, besonders der End- und Anschlußteile des Elements, zu machen. Dadurch wird der Widerstand dieses Teiles erhöht, so daß er im Betrieb eine höhere Temperatur annimmt als die Anschlußteile, was zur Folge hat, daß sich der Unterschied zwischen dem Nenn- oder Arbeitsstrom des Elementes und seinem An-Sprechstrom verringert. Das ist von Vorteil, da dann die Sicherung bei einem kleineren Überstrom anspricht, als es bei -einem Element mit gleichmäßigem Querschnitt der Fall ist.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Sicherungselement der vorbeschriebenen Art zu schaffen, bei welchem der maximale Ansprechstrom des Elements noch mehr dem Arbeitsstrom angenähert wird oder, in anderen Worten, der Sicherungsfaktor des Sicherungselementes verbessert wird, wobei unter Sicherungsfaktor der Quotient aus Ansprech- und Arbeitsstrom verstanden wird.

Die Erfindung bezieht sich daher auf elektrische Sicherungen mit einem Sicherungselement, das aus einem mittleren Schmelzteil und zwei Anschlußteilen besteht, von denen jeder mit dem Mittelteil über eine Zwischenschicht von erheblicher Schichtstärke aus Metall oder einer Legierung elektrisch verbunden ist. Bei Sicherungen dieser Art wird vorgeschlagen, daß die aus Metall oder einer

Legierung bestehende Zwischenschicht einen derart großen thermischen Widerstand besitzt und so bemessen ist, daß sie die Wärme-, ableitung vom Mittelteil zu den Anschluß teilen wesentlich vermindert, jedoch in keinik Betriebslage zu schmelzen und den S £

unterbrechen vermag, bevor nicht die Stromunterbrechung durch den Mittelteil erfolgt ist. Dadurch wird die Wärmeleitung vom ίο mittleren Schmelzteil zu den benachbarten Teilen aus Material mit großem Stromleitvermögen in solcher Weise vermindert, daß der mittlere Teil eine höhere Temperatur aufweist, als es sonst der Fall sein würde. Das Sicherungselement spricht deshalb bei einem Strom an, ■ dessen Größe mehr derjenigen des Arbeitsstromes angenähert ist. Bei elektrischen Sicherungen mit einem mittleren Schmelzteil aus Draht und mit Metallstreifen als Ausschlußteilen wird zweckmäßig durch den mittleren Teil jeder Anschlußteil um ein Stück überlappt, das ungefähr gleich dem dreifachen Durchmesser des Drahtes ist, wobei die überlappenden Teile über eine Zwischenschicht verbunden sein können, deren Schichtstärke ungefähr gleich ¹Z₅ bis ¹J₇ der Überlappungslänge ist.

Das Sicherungselement gemäß der Erfindung ist nicht mit den bekannten Bimetallelementen zu verwechseln, bei welchen eine Zwischenschicht aus Metall oder einer Legierung mit relativ niedrigem Schmelzpunkt vorgesehen ist, die so mit Bezug auf die umgebenden Teile des Elements bemessen wird, .35 daß sie bei Überlast schmilzt. Auch unterscheidet sich die Anordnung gemäß der Erfindung von den Sicherungselementen, deren mittlerer Schmelzteil mit den Verbindungsteilen aus Material mit größerem Stromleitvermögen über eine sehr dünne Schicht eines Lötmaterials in Verbindung steht. Bei der Erfindung besitzen die Zwischenschichten zwischen dem Mittel- und den Anschlußteilen eine verhältnismäßig große Schichtstärke zu dem Zweck, die Wärmeübermittlung vom Mittelteil, wo das Durchschmelzen stattfindet, nach den Anschlußteilen erheblich zu verringern. Sie dienen also nicht dazu und sind nicht so bemessen, .5° daß sie bei irgendwelchen Strombedingungen, für die sie bestimmt sind, schmelzen und dadurch die Verbindung zwischen Mittel- und Anschlußteilen des Elements unterbrechen, ■ bevor das Schmelzen des Mittelteils erfolgt. Die Ausbildung der Verbindung zwischen dem Mittel- und den Anschlußteilen des Elements ist von besonderer Bedeutung. Ist die Masse des Verbindungsmetalis oder der Legierung nämlich zu groß, so kann der thermische Widerstand, statt daß er, wie angestrebt wird, zunimmt, dadurch sogar verkleinert werden. Ist sie andererseits zu klein, so verringert sich natürlich die Auswirkung der Zwischenverbindung entsprechend und kann schließlich vernachlässigbar klein wer-%n Sehr zufriedenstellende Ergebnisse sind erzielt worden, daß der aus Draht bestehende Mittelteil den Anschlußteil um ein Stück überlappt, das ungefähr dreimal so groß ist wie der Drahtdurchmesser, wobei man die überlappenden Teile über eine Zwischenschicht verbindet, deren Schichtstärke ungefähr gleich ¹J₅ bis ¹Z₇ der Überlappungslänge ist. -.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung genauer beschrieben werden, die als Ausführungsbeispiel ein Sicherungselement gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Patronensicherung mit einer Anzahl solcher Elemente wiedergibt. In der Zeichnung ist

Fig. ι eine Seitenansicht des Sichei-ungaelementes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Element nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie III-III in Fig. ι durch das dort dargestellte Element, Fig. 4 ein Schnitt durch eine Hälfte einer Sicherungspatrone,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Sicherungspatrone,, während

Fig. 6 Stromkurven wiedergibt, die die Beziehung zwischen Ansprechstrom und Zeit und dadurch· gleichzeitig die durch das Sicherungselement gemäß der Erfindung zu erzielenden Vorteile zeigen.

Das Sicherungselement gemäß den Fig. 1, 2 und 3 besteht aus einem Mittelteil 1 in Form eines Drahtes mit rundem Querschnitt und Anschlußteilen 2 in Form von dünnen Streifen mit größerem Stromleitvermögen. Der Mittelteil üerlappt die Anschlüßteile um eine Länge, die ungefähr gleich dem Dreifachen des Durchmessers des Drahtes ist, wobei die überlappenden Teile in solcher Weise zusammengelötet sind, daß jeder überlappende 10.5 Teil des Drahtes durch das Lot 3 einen Abstand vom Streifen hat, der ungefähr gleich der Hälfte des Drahtdurchmessers ist. In einfacher Weise kann der richtige Abstand dadurch eingehalten werden, daß der Streifen einen kleinen nach oben gerichteten Ansatz an seinem Ende aufweist, wie es bei 4^s in Fig. 1 gezeigt ist. Die Breite der Zwischenschicht zwischen den überlappenden Teilen wird durch den Durchmesser des Drahtes bestimmt, «5 wobei das Lötmetall so aufgebracht wird, daß es einen natürlichen Meniskus zwischen /der Seitenfläche des Drahtes und der zugeordneten benetzten Oberfläche des Streifens bildet. Zweckmäßig werden sowohl die Mittelteile als auch die Änschlußteile aus Silber hergestellt. In diesem Falle" sind geeignete Mate-

rialien mit dem erforderlichen thermischen Widerstand entweder reine Bleilote oder Lote, die aus einer Bleilegierung mit einem kleinen Prozentsatz Zinn bestehen.
Fig. 4 zeigt eine Hälfte einer Sicherungspatrone mit einer Anzahl von Elementen ähnlich demjenigen nach den Fig. i, 2 und 3. Die Sicherungspatrone besteht aus' einem Zylinder 5 aus keramischem Material mit einer Anzahl von durchgehenden zylindrischen Aussparungen 6. Eine Metallkappe 7 sitzt auf jedem Ende des Zylinders 5 und ist an ihm über eine Kittverbindung 8 befestigt. Die Kappe besitzt Durchlässe entsprechend den Aussparungen 6, wobei in jeder Aussparung ein Elementpaar 9 sitzt, dessen Elemente mit dem Rücken zueinander angeordnet sind, wobei die äußeren Enden der Anschlußteile 2 zu gegenüberliegenden Seiten der Aussparungen führen, während die Mittelteile 1, wie dargestellt, dicht beieinanderliegen. Die äußeren Enden der Anschlußteile 2 ragen durch die Aussparungen in der Kappe 7 hindurch und sind, wie bei 10 gezeigt, umgebogen. Sie stehen mit der Außenfläche der Kappe 7 über eine Lot- oder Schweißverbindung und/oder mittels der äußeren Kappe 11 in Verbindung, welche die innere Kappe umschließt und die Kontaktstücke 12 trägt. Die Enden der Aussparungen 6 sind durch Asbeststopfen 13 verschlossen. Außerdem ist eine Asbestschicht zwischen den abgebogenen Enden der Elemente 9 und der äußeren Metallkappe 11 zu dem Zweck vorgesehen, die Wärmeübertragung aus dem Innern der Sicherung na'ch den Kontaktstücken zu verringern.

Die dargestellten itnd beschriebenen Elemente haben nur einen einzigen mittleren Schmelzteil; doch können auch, falls erwünscht, Elemente mit mehreren solcher Teile Verwendung rinden.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Sicherungselementen in Patronensicherungen anwendbar, bei denen das Element in einem Material mit einem thermischen Leitvermögen eingebettet ist, das klein im Verhältnis zu demjenigen des Metalls des Elements ist. Normalerweise wird der Hauptteil der vom Element erzeugten Wärme den Stromanschlüssen der Sicherung übermittelt. Durch die vorliegende Erfindung wird hingegen diese Wärmeübertragung verringert und die erzeugte Wärme im Mittelteil des Elements zurückgehalten, wodurch der Sicherungs- -^ä|ktor erheblich verkleinert wird. Das geht fiütlich aus den Kurven in Fig. 6 hervor, bei (Ignen Kurve A die Beziehung zwischen Ansprechstrom und Zeit für eine Sicherung der üblichen Art wiedergibt, die für 300 Ampere Nennstrom bemessen ' ist, während aus Kurve B diese Beziehung für eine Patronensicherung mit einem Element zu erkennen ist, das ähnliche Abmessungen aufweist, aber einen Aufbau gemäß der Erfindung besitzt. Während die Sicherungen der üblichen Art ungefähr 95 Minuten gebrauchten, um bei einem Strom gleich dem Zweifachen des Nennstroms anzusprechen, spricht die Sicherung gemäß der Erfindung bei den gleichen Überstrombedingungen in weniger als 12 Minuten an.

Claims (2)

Patentansprüche:

1.' Elektrische Sicherung mit einem Sicherungselement, das aus einem mittleren Schmelzteil und zwei Anschlußteilen besteht, von denen jeder mit dem Mittelteil über eine Zwischenschicht von erheblicher Schichtstärke aus Metall oder einer Legierung elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall oder einer Legierung bestehende Zwischenschicht einen derart großen thermischen Widerstand besitzt und so bemessen ist, daß sie die Wärmeableitung vom Mittelteil zu den Anschlußteilen wesentlich vermindert, jedoch in keiner Betriebslage zu schmelzen und den Strom zu unterbrechen vermag, bevor nicht die Stromunterbrechung durch den Mittelteil erfolgt ist.

2. Elektrische Sicherung mit einem Sicherungselement nach Anspruch 1, bei welchem der mittlere Schmelzteil aus Draht besteht und die Anschlußteile als Metallstreifen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil jeden Anschlußteil um ein Stück überlappt, das ungefähr gleich dem dreifachen Durchmesser des Drahtes ist, und daß die überlappenden Teile über eine Zwischenschicht verbunden sind, deren Schichtstärke ungefähr gleich ¹J₅ bis ¹Z₇ der Überlappungslänge ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen