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Hochleistungs-Schmelzsicherungspatrone Gegenstand der Erfindung ist
eine Sicherungspatrone für niedrige wie auch für hohe Spannungen, bei der durch
Kurzschluß oder sonstige, dien Sicherungsbereich überschreitende Überlastung der
Schmelzleiter von Sicherungstrennstrecken zum Durchbrennen gebracht und der Stromkreis
unterbrochen wird.
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Es sind derartige Patronen mit drei Sicherungstreriostrecken aus
je einem Schmelzleiter bekannt, von denen ein urmittelbar in den Stromkreis
eingeschalteter erster und ein parallel dazu geschalteter zweiter Schmelzleker im
Innern der mit einem Löschmittel gefüllten Patrone liegen, während ein dritter,
in Reihe zum zweiten geschalteter Schmelzleiter außerhalb der Patrone angeordnet
ist. Bei dieser bekannten Anordnung .'kann der dritte Schmelzleiter mit einer Feder
verbunden sein, die ihn von der Patronenkappe, an der er angelötet ist, löst, sobald
das Lot sich zu erweichen beginnt. Diese bekannten Patronen reichen jedoch nicht
immer aus, wenn die Netze, wie es infolge der verschiedensten äußeren Umstände der
Fall sein kann, mit starken Schwankungen verschieden belastet werden. In solchen
Fällen sind die Patronen vielfach entweder im Kurzschlußbereich nicht träge genug
oder im Überlastbereich zu träge, so daß sie entweder zu schnell durchbrennen oder
Kabel und Apparate nicht wirksam schützen. Bei lang andauernder Überlast entsteht
an diesen Patronen eine Temperatur bis zu 15o° C, die zu einer Ermüdung des Kontaktwerkstoffes
und bei nachlassendem Druck zu Übergangswiderständen und Funkenbildung mit daravffolg@enden
Bränden des Isoliermaterials führen kann.
Erfindungsgemäß werden
diese Nachteile dadurch beseitigt, daß die zweite Sicherungstrennstrecke aus der
Patrone herausggeführt und am die sich .dadurch ergebende dritte Sicherungstrennstrecke
eine vom Strom durchflossene Feder angelötet ist, die mit dem Lot zusammen eine
'vierte' Sicherungstrefirbstrecke darstellt. Die außenliegende dritte Sicher ungstrennstrecke
mit der Chara.kteristikeines offenen . Schmelzleiters bildet zusammen mit dem anschließendenSchmelzleiter
der zweitem.Sich.erungs=' trenustrecke eine äußerst zweckmäßige bauliche Vereinigung
eines offenen und eines i@rn Innern einer löschmittelgefüllten Patrone liegendien
Schmelzleiters. Die Anordnung einer vierten Sicherungstrennstrecke an. der gleichen
Sicherungspatrone ar! Stelle von nur drei bei .den bekannten Sicherungen gestattet
es, die Charakteristik der Patrone in noch größerem Maße als bisher den jeweils
auftretenden Anforderungen anzupassen. Dabei wirkt diesevierte Sicherungslrennstrecke
dadurch in besonderer Weise, daß die z. B. aus Bronze, Tombak od. dgl. bestehende
Feder der vierten Sichenungstrennstreoke leicht so zu bemessen ist, .das die Normalbelastung
sie fast ohne Wärmeentwicklunig durchfließt, d'aß sich jedoch bei steigender Überlast
auf die Dauer genügend Wärme entwickelt, um das Lot, das die dritte Sicherungstrennstnecke
und die Feder verbindet und außerdem wie die Schmelzleiter der anderen Sicherungstrennstrecken
noch al.s Schmelzleiter wirkt, lichtbogenfrei zum Schmelzen zu bringen.
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Eine Aufheiizung des Lotes durch die stiromdurchflossene Feder ist
bei den bekannten Sicherungen, bei denen außerdem zwischen Lot und Feder erst noch
der offene Schmelzleiter liegt, weder beabsichtigt, noch tritt sie als Nebenwirkung
auf. Die Aufheizung ermöglicht es aber gerade erst, die Trägheit des in erster Linie
für die Abschaltung bereits geringer, aber schien unerwünschter Überströme vorgesehenen
Schmelileiters der vierten Sicherungstrennstrecke, nämlich .des Lots, wesentlich
zu verringern, was durch die bisher übliche Erhitzung dieses Lots durch die daran
angeschlossenen Schmelzleiter der zweitem und dritten Sicherun.gstrennstrecken nicht
zu erreichen war.
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Beim Artsprechen der Sicherung stellt beim Gegenstand der Erfindung
die zurückschnellende Tombakfeder einen; Abstand von den Schmelzleiterenden her.
Ein Lichtbogen kann deshalb nicht entstehen,. weil in diesem Augenblick der Schmelzleider
der ersten Sicherungstrennstrecke noch voll intakt ist. Durch dneUntierbrechung
der Verbindlung zwischen der dritten und vierten Sicherungst,rennstrecke erhält
nun erst die Strecke I die vielfache Last und trennt dann den Stromkreis augenblicklich.
Ein satter Kurzschluß dagegen zerstört die Strecken I; II und III sofort, ohne daß
eine Rückzündung anftrieten kann.
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Um .die durch die Patrone gemäß der Erfindung geschaffene Sicherheit
noch zu erhöhen., wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, denPatronenkörper in
zwei Kammern verschiedener Größe zu uirterteilen und die erste Sicherungstrrennstrecke
in der kleineren, die zweite in der größeren Kammer zu lagern. Die Trennung der
Kammern im Innern der Patrone läßt sich etwa durch ein Glimmerplättchen leicht bewerkstelligen.
Durch dieseTrennwand. zwischen den, beiden Kammern wird' nach dem Durchbrennen der
Sicherung die Wiederhersteliung des Stromkreises über eine Berührungss-tefle zwischen
den möglicherweise nicht völlig zerstörten Schmelzleitern der ersten und zweiten
Sicherungstrennstrecke vermieden:.
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Die Sicherungstrennstrecke III, welche durch Lötung an Strecke IV
angeschlossen ist, macht nach dem Austritt aus dem Patronenkörper vorteilhafterweise
um den Umfang der Patrone horizontal oder schräg noch einen Umweg, damit sie möglichst
lang wird und auf entsprechender Strecke außerhalb des Patronenkörpers liegt. Die
verschiedenen Bereiche, in denen die Sicherung anspricht, insbesondere die Sicherungstrennstrecken
1I und 11I, lassen sich dadurch noch besser gegeneinander absetzen.
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Es ist bei der Patrone gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft,
daß die Feder der vierten Sicherungs-trennstrecke beim Lösen des Lötikontaktes zwischen
der dritten Sicherungstrennstrecke und der Feder als Anzeigevorrichtung wirken kann.
Besondere Kennmelder sind also für die Patrone gemäß der Erfindung nicht erforderlich,
da die Strecke III in jedem Belastungsfall durchschmilzt und dadurch die gespannte
Feder der Strecke IV sich entspannt. Es ist ohne weiteres möglich, diese Feder auch
zur Betätigung einer Signalvorrichtung zu verwenden.
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Von besonderem Vorteil ist es bei der Patrone nach dieser Erfindung,
daß ihre vierte Sicherungstrennst.recke bei entsprechender Werkstoff- und Querschnittsbestimmung
auf Erwärmungen der Schaltanlage oder des Verteilungssystems in der Umgebung der
Patrone ansprechen kann. Dadurch nämlich, daß sämtliche Erwärmungen in der Nähe
der Patrone durch Wärmeleitung, in erster Linie über die Feder der vierten Sicherunigstrennstrecke,
oder durch Wärmestrahlung auf deren Lötstelle übertragen werden, kann .die Patrone
auch auf von außen an sie gelangende Wärmeeinflüsse reagieren und Schäden, des Netzes,
die sonst eintreten würden, verhüten.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungen der Patrone gemäß
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch eine Niederspannungshochleis-tungspatrone,
Abb.2 einen Längsschnitt durch eine Patrone mit einem in zwei Kammern unterteilten
Patronenkörper, Abb.3 einen Querschnitt -durch die in Abb.2 dargestellte Patrone,
Abb. q. und 5 einen Längs- und Querschnitt durch eine Patrone für hohe Spannungen
oder besonders hohe Abschaltleistungen, Abb. 6 einen Längsschnitt durch eine andere
Ausführung.
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In allen Abbildungen, sind die Schmerzleiter der Sicherungstrennstrecken
I, 1I, III mit i, 2, 3 hezeichnet.
Die Kontakt- und Schaltfeder
der Sicherun.gstrennstrecke IV ist mit 4, die Lötstelle zwischen 3 und 4 reit 5
bezeichnet. Die Patrone wird von dem Isolierkörper 6 umwandet und durch die Stirnkontaktplatten
7 und 8 abgeschlossen sowie mit dem Löschmittel io .gefüllt. In Abb. i wird der
Schmelzleiter 2 durch die IsolierdurcW fü'h,rung g aus dem Patronenkörper herausgeführt
und geht dann in den Schmelzleiter 3 über. In Abb.2 tritt an die Stelle der Durchführung
ein Isolierboden i i ; durch die Trennwand i2 ist die Patrone in zwei verschieden
große Kammern unterteilt. Bei der Ausführung nach Abb.4 .bleibt der Stirnkorntäkt8
offen; dieDurchführungde.rSchmelzstrecke 2 ist in einem Isolierzwischenboden
13 vorgesehen, der in einem Stück mit dem Isolierkörper 6 gepreßt ist. Ein
besonderes Isolierrohr 14 dient zum Zentrieren von Isolierstücken T.5 und
Isolierscheiben 16. Die Isolierstücke 15 bilden Trennwände zwischen den beidlen
Kammern der Patrone und schirmen gleichzeitig das Isolierrohr 14 ab, während die
Isolierscheiben 16 im Innern des Füll- und Löschmittels Schaltkammern innerhalb
der Patrone schaffen. Bei der Ausführung nach Abb. b ist die Patrone einerseits
durch den Kopfkonitakt 17, an dem die Tomba@kfedler 4 der vierten Sicherungstrennstrecke
angebracht ist, und anderseits durch den Fußkontakt 18 abgeschlossen, wobei der
Fußkontakt 18 die Anschlüsse für die beiden Schmelzleiter i und 2 erhält, welche
für diese für Bereiche von 6Amp. an .dienende Patrone etwa im Querschnittsverhältnis
7 : 3 stehen. Die Feder 4 legt sich in eineMulde des Isolierkörpers 6, wodurch eine
gedrängte Bauart erreicht ist.
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Die Lötstelle 5 der vierten Sicherungstrennstrecke ist so beschaffen,
daß sie bei Temperaturen von etwa 85° C anfängt zu erweichen. Die Aufheiz.ung der
Strecke braucht dabei nicht nur eine Folge des durchfließenden Stromes Du sein,
sondern kann z. B. auch durch Wärmestrahlung aus der Umgebung oder durch über die
Feder 4 übertragene Wärmeleitung von Überhitzungen an mangelhaften Kontaktstellen
der Patronenschraubkontakte oder eines Anschlußkabels verursacht sein. In allen
diesen Fällen schaltet die Patrone ab und wirkt damit sowohl als Sicherung bei elektrischen
Störungen als auch als thermischer Schutz gegenüber äußeren Wärmequellen.
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Im überlastgebiet kann die Hochleistungssicherung so flink ,gestaltet
werden, daß sie beispielisweise die i,3fache Last innerhalb von io Minuten abschaltet;
zweckmäßiger wird die Sicherung jedoch so ausgeführt, daß .die i,8fache Last in
io Minuten abgeschaltet wird.
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Bei dauernder Überlast beispielsweise bis zum i,5fachen der Normalbelastung
und, 'höher beträgt die Höchsttemperatur des Sicherungskörpers etwa 75 bis 8o° C.
Ermüdungserscheinungen des Kontaktmaterials und deren Folgen können bei dieser geringen
Erwärmung nicht auftreten.