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Die Erfindung bezieht sich auf Schmelzleiter für Niederspannungs-Hochleistungssicherungen,
in dem durch Ausnehmungen gebildete Engstellen für die Kurzschlußabschaltung und
Reaktionsstellen, insbe# sondere mit Lotbrücken, für die Überstromabschaltung vorhanden
sind, der durch Änderung seiner Breite bei gleichbleibender Dicke und Länge an verschiedene
Stromstärken anpaßbar ist.
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Die Schutzeigenschaften von geschlossenen Schmelzsicherungen werden
in erster Linie durch ihre Schmelzzeitkennlinien bestimmt. Die Kennlinie ergibt
sich aus der Bemessung des Schmelzleiters, für die folgendes beachtlich ist.
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Der'geforderte Gre'nzstrom, der gerade noch ein Abschmelzen des Schmelzleiters
herbeiführen kann, steht gewöhnlich in'einem festen Verhältnis zum Nennstrom und
ist meist- 1,3- bis 1,6mal höher als dieser. Bei gegebenem Funktionsprinzip,
z. B. bei einer Abschmelzstelle mit durch Weichlotanwendung erniedrigter Ansprechtemperatur
sowie bei gegebenen äußeren Abmessungen ist für einen bestimmten Grenzstrom eine
bestimmte Schmelzleiterstärke erforderlich. Die Erfahrung lehrt, daß innerhalb einer
Sicherungsreihe mit verschiedenen Grenzströmen bei gleichartigem Schmelzleiteraufbau
die Schinelzleiterstärke etwa proportional zur 1,5ten Potenz der Änderung des Grenzstromes
gemacht werden muß, um den sich gleichzeitig verändernden Wärmeabgabeverhältnissen
Rechnung zu tragen. Wenn man auf gleichartigen Aufbau der Schmelzleiter verzichtet,
kann stattdessen auch der Widerstand der Schmelzleiter auf andere Weise zu reziprokem
Maße unter Beachtung der angegebenen Regel geändert werden.
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Es ist bekannt, den Zeitbedarf zur Abschaltung von Kurzschlußströmen
gegebener Höhe durch gesteigerte Stromdichte an Engstellen zu beeinflussen, die
z. B. bei bandförmigen Schmelzleitern durch Ausstanzungen an wenigstens einer Stelle
des Strompfades erzeugt sind. Benutzt man, wie allgemein üblich, für Sicherungen
verschiedenen Grenzstromes das gleiche Schmelzleiterprofil, so ergibt sich nach
der angegebenen Be'm'essungsregel für den Grenzstrom, daß die für eine bestimmte
Abschmelzzeit erforderliche Stromdichte nicht bei gleichem Vielfachen des Grenzstromes
vorhanden sein kann, sondern dieses Vielfaches ebenfalls etwa mit der 1,5ten Potenz
des Grenzstromes einhergeht.
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Die Anwendung eines Weichlotes an den nicht zur Kurzschlußabschaltung
bestimmten Stellen bringt rein zeitlich eine meist erwünschte Abschmelzverzögerung,
deren Höhe außer durch die Wärmekapazität des mit Weichlot ausgestatteten Schmelzleiterabschnittes
in erster Linie durch die Stromdichte in diesen Ab-
schnitten gegeben ist.
Die Verzögerung ist dadurch in ähnlicher Weise vom Grenzstrom abhängig wie der Zeitbedarf
bei kurzschlußartigen Strömen. Die relativen Abschmelzkennlinien verschiedener Nennstromstärken
einer Reihe von Sicherungen sind also im allgemeinen ungleich, und zwar sowohl bei
kurzschlußartigen Strömen als auch bei überlastströmen.
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Für manche Anwendungszwecke, z. B. im Bergbau, wird jedoch eine gleichbleibende
relative Abschmelzkennlinie (ähnlich geneigte Auslösestrom-Zeitkennlinie), unabhängig
von der Nennstromstärke gefordert. Es ist dann notwendig, bei übergang von einem
Nennstrom auf den anderen die Verschiedenheit der für Kurzschluß- und Grenzstromabschaltstellen
gültigen Bemessungsregeln zu berücksichtigen. Es sind also von Nennstrom zu Nennstrom
verschie,-dene Schmelzleiterprofile erforderlich. -Bei Verwendiing einer entsprechenden
Anzahl von gleichbleibend dicken Schmelzleiterbänden, die je-
weils gleich
breite Engstellen für die Kurzschlußabschaltung besitzen, müßte ihre Anzahl proportional
dem Nennstrom gewählt werden, um gleiche Abschmelzzeiten bei gleichem Vielfachen
des Nennstromes zu erzielen. Um das Verhältnis Grenzstrom zu Nennstrom konstant
zu halten, wäre es jedoch erforderlich, die Breite der einzelnen Bänder gemäß der
angegebenen Regel proportional zur Wurzel aus dem Nennstrom zu bemessen. Es ist
möglich, ein und dasselbe Stanzwerkzeug hierfür so einzurichten, daß es aus verschieden
breiten Bändern eine jeweils gleich breite Engstelle freistanzt, um damit kostspielige
besondere Stanzwerkzeuge für jeden einzelnen Nennstrom zu vermeiden.
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Die Verhältnisse bleiben auch dann im wesentlichen die gleichen, wenn
zur Verbesserung der Lichtbogenlöschung in bekannter Weise einige gleichartige Engstellen
in Reihenschaltung vorgesehen sind, die sich gleichmäßig an der Kurzschlußabschaltung
beteiligen.
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Es ist nach dem genannten Verfahren nicht möglich, zugleich mit einer
gleichbleibenden Stromdichte an den Engstelleh für die Kurzschlußabschaltung auch
eine gleichbleibende Stromdichte an den Überlastabschaltstellen zu erreichen, wie
es für gleichbleibende relative Kennlinien erforderlich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das an-,geführte -Problem
mit einfachen Mitteln zu lösen. Es wird dabei von der Erkenntnis ausgegangen, daß
der geforderte Grenzstrom einer Sicherung bei einer bestimmten Dicke des Schmelzleiterbandes
im wesentlichen nicht durch dessen Breite, sondern in erster Linie durch dessen
Widerstand gegeben ist, wobei das Material nicht verändert werden darf. Die Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem für die größten Nennstromstärken
aufgelegten Schmelzleiterband bei Verwendung für - kleinere Stromstärken
zusätzliche Ausnehmungen solcher Gestalt und in derartiger Lage angeordnet sind,
daß hierdurch weder eine Beeinflussung der Kurzschlußnoch der Überstromabschaltung,
sondern eine Herabsetzung des Grenzstromes eintritt, wobei die durch die zusätzlichen
Ausnehmungen gebildeten Engstellen größeren Querschnitt als die Engstellen für die
Kurzschlußabschaltung aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Querschnittsabstimiüung
der Engstellen wird erreicht, daß sich diese nicht an der Kurzschlußabschaltung
beteiligen.-Zwar -ließe sich ein ähnlicher Effekt hinsichtlich der Erzielüng des
richtigen Gesamtwiderstandes auch durch eine entsprechendeAnzahl in Reihe liegender
sich gleichmäßig an der Kurzschlußabschaltung beteiligender Engstellen erreichen.
Eine solche Anordnung hätte jedoch den großen Nachteil, daß die zusätzlichen, für
die Kurzschlußabschaltung nicht mehr erforderlichen Engstellen unzulässig hohe Schaltspannungen
hervorrufen. Auch würden sich die Engstellen während der Belastung durch die entstehende
Stromwärme gegenseitig beeinflussen und dadurch ungleichmäßige Abschmelzzeiten hervorgerufen
werden, die hier gerade vermieden werden sollen.
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Auch durch eine an sich bekannte Einstellung des Nennstromes auf die
gewünschten Verhältnisse durch Ändern der Dicke eines in der Breite gleichbleibenden,
mit
Schmelzstreifen verbundenen Lötbandes erbringt nicht die Lösung des erfindungsgemäßen
Problems.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird durch eine besondere
Gestaltung des Stanzwerkzeuges erreicht, daß es zur Herstellung von Schmelzleiterbändern
für verschiedene Nennströme benutzt werden kann. Hiernach werden von den insgesamt
zur Widerstandserhöhung vorgesehenen Stanzstempeln, jeweils nur so viele verwendet,
wie im Einzelfall für die Anpassung erforderlich sind.
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Schließlich gibt ein Stanzwerkzeug mit einsetzbaren Stempeln die Möglichkeit,
über die Breite eines Schmelzleiterbandes mehrere, mit anderen parallelgeschaltete
Engstellen anzuordnen und dadurch im Gegensatz zu dem angedeuteten Verfahren den
notwendigen Gesamtquerschnitt bei beliebiger Dicke und beliebiger Anzahl der Einzelbänder
mittels entsprechender Breite zu erreichen. Man kann daher ein für die Löschung
des Lichtbogens in geschlossenen, löschmittelgefüllten Sicherungen möglichst günstiges
Verhältnis von Dicke zu Breite wählen und das Stanzwerkzeug so einrichten, daß es
z. B. ein fortlaufendes, profiliertes Band liefert, dessen Breite gleich der erforderlichen
Schmelzleiterlänge ist. Aus diesem wird die erforderliche Schmelzleiterbreite durch
Abschneiden passender Längen gewonnen.
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An Hand der Zeichnung werden Beispiele für Schmelzleiter nach der
Erfindung beschrieben.
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Die F i g. 1 bis 3 zeigen Schmelzleiterbänder, die für
verschiedene Nennstromstärken in Parallelschaltung mit gleichen Bändern eingesetzt
werden, so daß sich ein der Nennstromstärke proportionaler Gesamtquerschnitt ergibt.
Das Schmelzleiterband weist lediglich die Weichlotbrücke 1 und Ausnehmungen
2 zur Erzielung von Querschnittsengstellen 3 für die Kurzschlußabschaltung
auf. Der Schmelzleiter ist beispielsweise in Parallelschaltung mit drei weiteren
für einen bestimmten maximalen Nennstrom ausgelegt. Soll nun ein Schmelzleiter für
50 1/o dieses maximalen Nennstromes geschaffen werden, so werden zwei Schmelzleiter
nach F i g. 2 parallelgeschaltet, wobei zusätzlich Ausnehmungen 4 zur Anpassung
des Querschnittes eingeformt sind. Für 25 % des maximalen Nennstromes wird
in die Patrone nur ein Schmelzleiter nach F i g. 2 eingesetzt, der mit entsprechend
mehr zusätzlichen Ausnehmungen 4 versehen ist.
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Die F i g. 4 zeigt einen Schmelzleiter im Querschnitt mit der
Weichlotbrücke 1.
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Durch Ausnehmungen 2 gleicher Abmessungen werden Engstellen
3 erzeugt, deren Gesamtquerschnitt zwar verkleinert, aber ebenfalls der Nennstromstärke
proportional ist. Durch diese Maßnahmen entstehen an den für Kurzschlußabschaltung
bestimmten Engstellen 3 bei bestimmten relativen Kurzschlußströmen gleiche
Stromdichten, ebenso andere aber bei bestimmten relativen überströmen unter sich
gleiche Stromdichten in den für überlastabschaltung bestimmten Abschnitten an der
Weichlotbrücke 1, also gleiche Kennlinien. Die Anpassung an den Grenzstrom
geschieht durch die zusätzlichen mit der Neunstromhöhe variablen Ausnehmungen 4,
mit deren Hilfe der Widerstand des Schmelzleiters an den, im allgemeinen nicht zum
primären Abschmelzen bestimmten Stellen beeinflußt wird, indem dort Ab-
schnitte
verringerten Querschnittes mit verschiedener Länge erzeugt werden. Bei den höchsten
Nennstromstärken der Reihe können die Ausnehmungen 4 ganz entfallen, bei den niedrigsten
muß am meisten weggestanzt werden, um den Grenzstrom genügend herabzudrücken.