DE808854C - Hohlraumschmelzkoerper fuer elektrische Schmelzsicherungen in Hoch- und Niederspannungsanlagen - Google Patents

Description

• Hohlraumschmelzkörper für elektrische Schmelzsicherungen in Hoch- und Niederspannungsanlagen Zum Schutz von Hoch- und Niederspannungsanlagen und Leitungen gegen Kurzschluß und unzulässig hohe Belastung werden in erster Linie Schmelzsicherungen eingebaut, in welchen ein aus Silber oder aus Silber-Kupfer-Legierung bestehender massiver Schmelzdraht in Abhängigkeit vom Strom I und von der Zeit t zum Abschmelzen kommt, wodurch eine elektrische Abtrennung des gefährdeten Anlageteils von der Spannungsquelle bewirkt wird. Der Schmelzpunkt für Silber liegt bei 96o° C, bei einer Legierung mit Kupfer zwischen 96o und 1083° C.
• Beim Erreichen des Schmelzpunktes unterliegt der Abschmelzvorgang selbst keiner weiteren mechanischen, magnetischen oder elektrischen Beeinflussung. Das Metall fließt lediglich unter dem Einfluß der Schwerkraft ab oder zerstäubt durch den Lichtbogen, bis etwa vorhandenes Füll- oder Isoliermittel wie Quarzsand und 01 die Strombahn unterbricht. Das Temperaturgefälle zwischen Schmelzleiter und Halte- oder Kontaktteilen ist sehr hoch, über goo° C. Dadurch wird sehr schnell Wärme vom Schmelzleiter zu den Halte- und Kontaktteilen abgeleitet, da der Schmelzleiter ein sehr guter Wärmeleiter ist. Bei Abschmelzzeiten über o,i Sek. gilt daher die Meyersche Formel nicht mehr (C = Materialkonstante, q = Querschnitt in cmE, l = Strom in Amp.). Unter dem Einfluß dieses flohen Wärmegefälles ergeben vielmehr die Messungen an Sicherungen der gleichen Größe wesentliche Streuungswerte für die It-Kurve. Da man nun bestrebt ist, eine möglichst gleichlaufende; sich der Jt-Kurve der Leitung anpassende Jt-Kurve der Schmelzsicherungen zu erreichen, kann es leicht vorkommen, daß bei den erwähnten Streuungen und bei voller Ausnutzung der höchstzulässigen Strombelastung die Auslösewerre der Sicherungen die zulässigen Werte für die Leitungen überschreiten und dadurch die Isolation Schaden nehmen kann.
• Die Ursache ist in erster Linie in dem großen Wärmegefälle zwischen Schmelzleiter und Halterung. zu suchen, andererseits aber auch durch den unbestimmten Zustand des Schmelzleiters zwischen 500 und 96o' C bedingt.
• Die Erfindung basiert auf diese Erkenntnisse und verlegt den Abschmelzvorgang auf eine wesentlich niedrigere Temperatur. Dadurch wird das Wärmegefälle zwischen Schmelzleiter und Halte- und Kontaktteilen wesentlich herabgesetzt, etwa auf 50o° C. Es ist bekannt, daß fast sämtliche Metalle bei höheren Temperaturen ihre Festigkeit verlieren. Diese Temperaturgrenze liegt bei Silber und Kupfer um 500° C. Durch Legierung mit anderen Metallen kann diese noch weiter herabgesetzt werden.
• Unterwirft man nun den Schmelzleiter einer zusätzlichen mechanischen Belastung durch Einhau einer Feder beliebiger Form, so wird er sich bei Erreichen dieser kritischen Temperatur leicht ausziehen lassen. Dadurch wird der Querschnitt wesentlich vermindert und zum Abschmelzen kommen. Diese Lösung erfordert jedoch einen großen technischen Aufwand in der Konstruktion und verteuert sie sehr.
• Gibt man jedoch dem Schmelzleiter eine rohrförmige oder auch beliebig ausgebildete Hohlraumform und sorgt maikonstruktiv für einen absolut sicheren Abschluß dieses mit Luft oder Gas gefüllten Hohlraumes, so wird diese eingeschlossene Luft oder das Gas in gleichem Maße wie der Schmelzleiter erwärmt. Nach dem auch für Luft gültigen Gasgesetz ist PXh=RXT Da V und R konstant sind, ist l eine Funktion der absoluten Temperatur T. Bei 500° C ist somit Psoac) in der Annahme von P.,° = i atü Der Hohlraum steht also bei 500° C unter einem inneren Druck von 2,64 atü. Da bei dieser Temperatur die Festigkeit des Schmelzleiters gleich Null ist, reißt der Hohlraumkörper auf. Er wird gesprengt. Verbleibt noch ein Rest der Wandung infolge des nun erfolgten Druckausgleichs, so schmilzt er infolge der sehr großen Querschnittsverminderung sofort ab. Eine Gefährdung des Sicherungskörpers kann durch den Druckausgleich nicht erfolgen, da das Volumen des Hohlraumes im Verhältnis zum Sicherungskörperinhalt sehr klein ist und der Druckanstieg nicht größer als bei den bisherigen Ausführungen 'wird. Außerdem wird das unmittelbar anlagernde Füll- oder Isoliermittel durchwirhelt und in den aufgerissenen Schmelzleiterraum einströmen. Sicherungen mit solchen ILohlraumsohmelzkörpern haben flinken Auslösecharakter. Füllt man in den Hohlraum eine nichtleitende Flüssigkeit, wie destilliertes Wasser öder Isolieröl, so arbeitet die Sicherung mit trägem Auslösecharakter, da die Füllflüssigkeit bei länger andauernder Überlastung größere Wärmemengen aufnehmen kann, bei kurzer Auslösezeit durch Kurzschluß jedoch flink arbeitet durch Verdampfung der unmittelbar dem Schmelzkörper anlagernden Flüssigkeit.
• Durch Füllung mit einer leicht verdampfbaren, aber nicht brennbaren und nicht leitenden Flüssigkeit oder Paste kann der Hohlraum schon bei wesentlich niedrigeren Temperaturen gesprengt werden, ohne daß die Schmelztemperatur und der vorher geschilderte kritische Punkt der Festigkeit erreicht . werden. Der Sprengpunkt liegt hierbei genau fest, da.er im Schnittpunkt der Festigkeitskurve.mit der Druckkurve liegt.
• Eine Ausführung des Schmelzkörpers als dünnwandiges Rohr zeigt die Abbildung in vergrößertem '-#,Iaßstab. Die Halterung ist dabei durch Zusammendrücken der Rohrenden und festes Einspannen durchgeführt. Gegebenenfalls kann Verlöten erforderlich werden, um absolut sicheren Abschluß des Hohlraums zu erhalten. Der Schmelzkörper kann gegossen, gezogen oder aus Folienstreifen mit Falzung oder Lotung hergestellt werden. Dabei können auch andere Materialien wie Kupfer, Messing o. dgl. verwendet werden; wodurch eine wesentliche Verbilligung erreicht wird.

Claims (3)

1. PATEN TANSPRIl'CHE: i. Hohlraumschmelzkörper für elektrische Schmelzsicherungen in Hoch- und Niederspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter einen derart abgeschlossenen, mit Luft oder Gas gefüllten rohrförmigen oder sonst beliebig geformten Hohlraum bildet, daß die Füllung vom Schmelzleitermaterial mit erwärmt wird und beim Erreichen der Grenztemperatur für die Festigkeit der Hülle durch den Druckanstieg im Hohlraum die Schmelzleiterhiille aufreißt, so daß die Abtrennung der gefährdeten Anlagesteile bei wesentlich.niedrigeren Schmelzleitertemperaturen bewirkt wird als bei üblichen Einmetallschmelzleitern aus gleichem Metall.
2. 2. Hohlraumschmelzkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Schmelzleiterhohlraums aus destilliertem Wasser oder Isolieröl besteht.
3. 3. Hohlraumschmelzkörper nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Schmelzleiterhohlraums aus einer leicht verdampfbaren, nicht brennbaren und nicht leitenden Flüssigkeit oder Paste besteht, die den Hohlraum durch den Überdruck des sich bildenden Dampfes sprengt, bevor ein Abschmelzen des Schmelzkörpers eintritt.