DE2412688B2 - Strombegrenzende sandgefüllte elektrische Sicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine strombegrenzende sandgefüllte elektrische Sicherung mit einem hohlen hülsenförmigen Gehäuse, einer leitenden Kappe an jedem Ende des Gehäuses und mit einer Sicherungseinrichtung, die sich in dem Gehäuse befindet und deren eines Ende mit einer der Kappen und deren anderes Ende mit der anderen der Kappen verbunden ist, wobei die Sicherungseinrichtung eine erste Einrichtung mit Hochstromansprechcharakteristik und eine damit in Serie geschaltete zweite Einrichtung mit Niedrigstromansprechcharakteristik aufweist und das Gehäuse vollständig mit dielektrischem Granulat gefüllt ist.

Durch die US-PS 32 94 936 ist eine solche strombegrenzende Sicherung bekannt, die zur Unterbrechung von Überlastströmen wie auch von Kurzschlußströmen ausgelegt ist. Die Schwierigkeit bei Sicherungen dieser Alt besteht in der Unterbrechung von Strömen relativ geringer Größe und langer Dauer, z. B. von einer Sekunde oder mehr. Der Lichtbogenspalt, der sich in den geringen Querschnittsbezirken des Schmelzelementes dieser Sicherungsart bildet, vergrößert sich zunehmend durch Verdampfung, und der Fulgurit ist im allgemeinen kontinuierlich. Ist der Lichtbogen bei der Unterbrechung von Fehlerströmen relativ geringer Größe verlängert, so wird in erhöhtem Maße Lichtbogenenergie freigesetzt, und es erfolgt eine intensive Erhitzung des Füllmaterials im Bereich des Lichtbogens vor der endgültigen Unterbrechung. Diese intensive Erhitzung und die erhöhte Lichtbogenenergie führen zu einer Verzögerung bei der Abkühlung des Fulgurits und ermöglichen das Fließen des vollen Fehlstromes durch den Fulgurit, was häufig zu einem Rückschlägen und Rückzünden des Lichtbogens nach anfänglicher Unterbrechung führt.

Bei der strombegrenzenden Sicherung nach der genannten US-PS werden Perlen aus einer Blei-Zinnlegierung in eigenem Kontakt mit jedem Silberdraht verwendet Die Perlen aus Blei-Zinnlegiennig verringern die Schmelztemperatur des Silberdrahtes durch Bildung einer Legierung durch Schmelzen der Blei-Zinnperlen auf dem Silber. Es wurde jedoch gefunden, daß trotz Ausfall des schmelzbaren Elements die Sicherung den Strom nicht notwendigerweise unter-

\r bricht, da eine Lichtbogenstrecke vorhanden ist, die nicht lang genug ist, um zu einer Unterbrechung des Lichtbogens zu führen. Treten diese Bedingungen über irgendeine Zeitspanne auf, so kann die Temperatur der Sicherung auf Werte ansteigen, die über den Zerstörungstemperaturen der Umgebung liegen.

Durch die DE-OS !5 !3 338 ist eine Hochspannungssicherung bekannt, die zwei in Serie geschaltete Sicherungseinrichtungen enthält, die einmal eine Hochstromansprechcharakteristik und einmal eine Niedrig-Stromansprechcharakteristik haben. Die Einrichtung mit Niedrigstrorriansprechcharakteristik besteht aus einem kleinen Schmelzelement, das mit einer Feder vorgespannt ist, die wiederum durch einen Stromnebenschluß überbrückt ist. Diese Elemente sind in dem freien Innenraum eines Isolierstoffröhrchens angeordnet und elektrisch insgesamt durch einen Nebenschmelzleiter überbrückt, der um das Isolierstoffröhrchen gewickelt und in Sand eingebettet ist. Eine derartige Anordnung ist kompliziert, aufwendig in der Herstellung und daher teuer. Darüber hinaus ist sie wegen der komplizierten Fertigung störanfällig und schließlich auch elektrisch nachteilig, da die Lichtbogenlöschung für die .Sicherungseinrichtung mit Niedrigsfomansprechcharakteristik in der herkömmlichen und berits erläuterten Weise nachteilig durch Sand erfolgt, der den zuletzt schmelzenden Nebenschmelzleiter umgibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine strombegrenzende Sicherung zu schaffen, bei der eine wirksame Unterbrechung von Überlastströmen sowohl

bei Überlastströmen als auch bei Kurzschlußbedingungen auf einfache Weise erfolgt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zweite Einrichtung zur thermischen Isolation von dem dielektrischen Granulat über ihre gesamte Länge von

so einer lichtbogenlöschenden Hülse umschlossen ist.

Die Sicherung weist im einfachsten Fall einen Silberdraht auf, der mit einem Zinndraht in Reihe geschaltet ist. Diese Sicherung kombiniert die strombegrenzenden Eigenschaften der in Reihe geschalteten Teile, so daß sichergestellt ist, daß die Sicherung bei andauernden Überlastbedingungen bei Temperaturen unterhalb der Zerstörungstemperatur der Umgebungsstelle unterbricht.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.

Fig. I ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer strombegrenzenden Sicherung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 zeigt eine Zeitstromkurve der Schmelzelemente in logarithmischem Maßstab.

In F i g. 1 weist die dargestellte Sicherung gemäß der Erfindung ein hohles isolierendes hülsenförmiges Gehäuse tO bestimmter Länge auf, auf dessen Enden

jeweils eine Kappe 12 befestigt ist. Eine Sicherungseinrichtung 14 befindet sich in dem Gehäuse 10 und verbindet die Kappen miteinander.

Diese Sicherungseinrichtung 14 weist eine erste Einrichtung 16 mit Hochstromansprechcharakteristik und eine zweite Einrichtung 18 mit Niedrigstromansprechcharakteristik auf. Die erste Einrichtung 16 besteht aus einem schmelzbaren Element mit einer hohen SchmJzpunkttemperatur, beispielsweise aus einem Silberdraht, der bei 980° schmilzt, oder einem Kupferdraht, der bei 1082° schmilzt. (Silber oxidiert in Luft, und steigt die Temperatur auf einen bestimmten Wert an, so verwandelt sich das Silberoxid in Silber.) Die erste Einrichtung 16 kann je nach der gewünschten Ansprechstromcharakteristik die Form eines perforierten oder eingekerbten Streifens oder ebenen Drahtes haben. Die Einrichtung 16 ist in einem Granulat 15 wie beispielsv/eise Sand eingebetteL Die Einrichtung 16 ist elektrisch mit einen der Kappen 12 und einem Stecker 21 verbunden.

Die zweite Einrichtung 18 besteht aus einem schmelzbaren Element 20 und einer lichtbcsenlöschenden Hülse 22. Das schmelzbare Element 20 besteht aus einem Material mit niedriger Schmelzpunkttemperatur, wie beispielsweise Zinndraht, der bei 232°C schmilzt Das Element 20 ist elektrisch mii der anderen der Kappen 12 und dem leitenden Stecker 21 am anderen Ende der Hülse 22 verbunden.

Das schmelzbare Element 20 ist durch die lichtbogenlöschende Hülse 22 [hermisch isoliert, die aus einem Material wie beispielsweise Silikongummi besteht. Der Innendurchmesser und die Länge der Hülse sind so bemessen, daß eine Abschaltfähigkeit der Sicherung bei Spannungen und Strömen gewährleistet ist, die von den Zerstörungstemperaiuren der Bauteile in der umgebenden elektrischen Einrichtung abhängen. Die .«weite Einrichtung 18 kann in dem Granulat in der Hülse im Gehäuse 10 eingebettet sein. In jedem Falle sollten die Kappen 12 dicht mit dem Gehäuse 10 verbunden sin. um die Sicherungseinrichtung 14 einzuschließen.

Fig.2 zeigt die Zeitstromcharakteristik für Silber und Zinn in logarithmischem Maßstab. Die Kurve für Zinn schneidet die Kurve für Silber. Aus dem Diagramm ist zu ersehen, daß die niedrige Oberlaststrom-Zeitcharakteristik von Zinn zur Begrenzung oder Unterbrechung des Stromes durch die Sicher <ig ausgenutzt wird, wodurch verhindert wird, daß int ^empcraiur der Sicherung auf Zerstörungsiemperaturen ansteigen kann. Die hohe Überlast- oder kurze Fehlstrom-Zeitcharakteristik des Silbers wird auch dazu ausgenutzt.

daß die Sicherung bei Fehlstrombedingungen unterbricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Strombegrenzende sandgefüllte elektrische Sicherung, mit einem hohlen hülsenförmigen Gehäuse, einer leitenden Kappe an jedem Ende des Gehäuses und mit einer Sicherungseinrichtung, die sich in dem Gehäuse befindet und deren eines Ende mit einer der Kappen und deren anderes Ende mit der anderen der Kappen verbunden ist, wobei die Sicherungseinrichtung eine erste Einrichtung mit Hochstromansprechcharakteristik und eine damit in Serie geschaltete zweite Einrichtung mit Niedrigstromansprechcharakteristik aufweist und das Gehäuse vollständig mit dielektrischem Granulat gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (18) zur thermischen Isolation von dem dielektrischen Granulat (15) über ihre gesamte Länge von einer lichtbogenlöschenden Hülse (22) umschlossen ist.

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, iiaß die üchtbogenlöschende Hülse (22) aus Silikongummirohr besteht.

3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (16) ein schmelzbares Element aus einem Silberdraht enthält und die zweite Einrichtung (18) ein schmelzbares Element (20) aus Zinndraht aufweist.

4. Sicherung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (16) zusätzlich einen Kupferdraht aufweist.

5. Sichering nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtbogenlöschende Hülse (22) aus einem N.aterial gebildet ist, das unter dem Einfluß eiiie·: elektrischen Lichtbogens entionisierend wirkt.