DE3638561C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz der in den Oberbegriff zu den Patentansprüchen 1 bis 3 umrissenen Gattung.

Ein solcher Sicherungseinsatz ist, was seinen Aufbau betrifft, aus der DE 21 56 059 B2 bekannt. Das geforderte Abschalten des Sicherungseinsatzes bei anhaltendem Auftreten von Überstrom soll sich hierbei in erster Linie aufgrund von Engstellen im Schmelzleiter einstellen, wobei diese Engstellen im Schmelzleiter einstellen, wobei diese Engstellen in einem aus einer Mehrzahl von Einzelleitern bestehenden Schmelzleitern in besonderer Weise erzeugt werden. In Zusammenhang damit ist in Ausgestaltung vorgeschlagen worden, im Schmelzleiter ein von einer Manschette aus Polytetrafloräthylen umgebenes Teilstück aus einer Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt vorzusehen, wobei diese Legierung als Bestandteile Gold und Silicium, Silber und Zinn oder Silber und Blei enthalten kann. Damit soll ein Abschalten auch bei relativ kleinen Überströmen sichergestellt werden. Für die formgebende Herstellung des hierbei zum Einsatz kommenden Schmelzleiters bedarf es mehrerer Verfahrensschritte und der dafür erforderlichen Anlagen. Die Verwendung von Gold als Legierungsbestandteil für den Schmelzleiter verbietet sich allein schon aus Kostengründen. Legierungen aus Silber und Zinn oder Silber und Blei erbringen bei der Zersetzung keinen hinreichenden, die Löschung des beim Aufschmelzen des Schmelzleiters auftretenden Lichtbogens bewirkenden Kühleffekt.

Ausgehend vom im vorausgehenden umrissenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz derart weiterzuentwickeln, daß dieser ein verbessertes Schaltvermögen aufweist.

Diese Aufgabe wird alternativ durch die jeweils im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bis 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäßen, als Legierungsbestandteil Cadmium aufweisenden Leiterwerkstoffe erbringen beim Aufschmelzen des Schmelzleiters und damit einhergehender Zersetzung von Cadmiumoxyd einen hinreichenden, die Löschung des sich beim Aufschmelzen des Schmelzleiters im Überstromfall ausbildenden Lichtbogens bewirkenden Kühleffekt. Verzichtet werden kann bei der Fertigung des Sicherungseinsatzes dann auch darauf, den Schmelzleiter in besonderer Weise auszugestalten.

Soweit in der CH-PS 1 41 666 Schmelzleiter aus einer Silberlegierung und einem Metall mit niedrigerem Schmelzpunkt, insbesondere Zinn, angesprochen sind, wird damit ein anderer Zweck verfolgt, nämlich die damit versehene Sicherung träger zu machen. Der Literaturstelle S. L. Hoydt: "Metal Data", Reinhold Publishing Corporation, New York, USA, 1952, Seiten 467/68 ist lediglich zu entnehmen, daß Zusätze von Zink, Zinn und Cadmium bei zum Löten einzusetzenden Silber-Kupferlegierungen vorgesehen werden können und Silber-Cadmiumlegierungen sich für elektrische Kontakte eignen.

Der erfindungsgemäße Leiterwerkstoff kann zunächst als reine Legierung vorliegen, die Umwandlung des Legierungsbestandteils Cadmium in Oxyd erfolgt dann im laufenden Betrieb. Das schließt nicht aus, daß vorweg eine dementsprechende Umwandlung vorgenommen wird.

Um auch bei mit Leitern aus dem neuen Leiterwerkstoff versehenen Sicherungseinsätzen keine höhere fühlbare Wärme beim Abschalten in Kauf nehmen zu müssen, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Einleitung des Durchschmelzens der Leiter in einen thermisch abgeschirmten Bereich in der Mitte des Sicherungseinsatzes verlegt wird, wodurch eine durchgreifende Aufheizung des Sicherungseinsatzes und seine damit einhergehende fühlbare starke Erwärmung vermieden wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 4, 6, 7, 9, 10 und 11.

In der Zeichnung ist ein Leiter aus dem neuen Leiterwerk­ stoff verwendender Sicherungseinsatz in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen solchen Sicherungseinsatz,

Fig. 2 eine Sprengdarstellung von dem erfindungsgemäß ausgestalteten Träger für die Leiter, längsge­ schnitten,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform des Trägers mit auf ihm angeordneten Leitern.

Der Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz (Sicherungseinsatz) besteht in an sich bekannter Weise aus dem in der Regel keramischen Träger 11 mit stern­ förmigem Querschnitt (Fig. 3), auf dem die Leiter 12, 12′ . . . mit wendelförmigem Verlauf angeordnet sind. Umgeben sind Träger 11 und Leiter 12, 12′ . . . von einem löschmittel­ befüllten (13) rohrförmigen Isolierkörper 14, der an den Stirnseiten durch Kontaktkappen 16, 16′ verschlossen ist. Mit den Kontaktkappen 16, 16′ sind die Leiter 12, 12′ . . . über Anschlußbänder 17, 17′ verbunden. Die Bauteile 18 bis 18′′′ sind Bestandteile eines Kennmelders.

Nach der Erfindung ist der Träger (Trägerkörper) 11 in drei Teilstücke 111, 112, 113 mit einem vergleichsweise kurzen Mittelstück 112 unterteilt (Fig. 2) und unter Einfügung von Trenn­ scheiben 19, 19′, die dem Umfang des Trägerkörpers 11 entsprechend ausgelegt sind und aus nichtleitendem Material bestehen, wieder zu einer Einheit zusammengefaßt. Diese Einheit wird sodann mit den Leitern 12, 12′ . . . bewickelt. Anschließend wird der mittlere Bereich (112) einschließlich der Trennscheiben (Scheiben) 19, 19′ mit einer Manschette 21 aus nichtleitendem Material umgeben. Auf diese Weise sind die sich aus dem sternförmigen Querschnitt des Trägers 11 ergebenden Furchen 116 (Fig. 3) im Bereich des Teilstückes 112 gegen­ über der Löschmittelbefüllung 13 des Sicherungseinsatzes abgeschirmt. Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungs­ form des Trägers. In diesem Fall werden die Teilbereiche 111′, 112′, 113′ gebildet durch in den Träger 11′ eingear­ beitete, sich bis zum Grund der sich aus dem sternförmigen Querschnitt des Trägers 11′ erstreckenden Furchen 116 in der Oberfläche des Trägers 11′ erstreckende Ringnuten und in diese Nuten eingelegte O-Ringe 22, 22′ aus nichtleitendem Material, wobei der mittlere Bereich 112′ des Trägers 11′ wiederum durch eine sich auf den O-Ringen 22, 22′ abstützen­ de Manschette 21 abgeschirmt ist.

Im Kurzschlußfall schmelzen die Leiter 12, 12′ . . . in an sich bekannter Weise über ihre ganze Länge auf.

Beim Fließen von Überstrom kommt es bei hinreichender Höhe des Stroms und hinreichender Dauer des Stromflusses zu einem stufenweisen ersten Aufschmelzen der Leiter 12, 12′ . . . im Bereich des Teilstückes 112 des Trägers 11 für die Leiter 12, 12′, und zwar deshalb, weil sich in diesem lösch­ mittelfreien Bereich ein Wärmestau ausbildet. Damit ein­ her geht eine zunehmende elektrische Belastung der noch nicht durchgetrennten Leiter 12, 12′, die im Endeffekt zu einer Abschaltung des Sicherungseinsatzes, wie im Kurzschlußfall führt, also zu einer mehrfachen Unterbrechung der Leiter 12, 12′ über die gesamte Länge. Das einleitende zügige Aufschmelzen der Leiter 12, 12′ im Bereich des Trägerteilstückes 112 verhindert die unerwünschte Erwärmung des Sicherungseinsatzes über seine gesamte Länge im Überstromfall. Dazu, daß die sich auf den Teilbereich 112 des Trägers 11 konzentrierende Erwärmung sich nicht als unerwünscht hohe fühlbare Wärme am Sicherungseinsatz selbst bemerkbar macht, trägt die thermische Isolierung des Teilbereichs 112 durch die Manschette 21 bei.

Nur beispielsweise ist im folgenden dann auch noch eine mögliche Zusammensetzung des neuen Leiterwerkstoffes an­ gegeben mit 40% Ag, 19% Cu, 21% Zn, 20% Cd.

Claims (11)

1. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz, bestehend aus einem nichtleitenden Träger sternförmigen Querschnitts, einem oder einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufend wendelförmig auf dem Träger angeordneten metallischen Leitern, die als Leiterwerkstoff eine Silberlegierung aufweisen und einem löschmittelbefüllten, den Träger mit den Leitern umgebenden rohrförmigen Isolierkörper, der beidseitig durch Kontaktkappen verschlossen ist, mit denen die Leiter verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterwerkstoff eine Legierung des Silbers mit Cadmium ist.

2. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz, bestehend aus einem nichtleitenden Träger sternförmigen Quer­ schnitts, einem oder einer Mehrzahl von parallel zu­ einander verlaufend wendelförmig auf dem Träger ange­ ordneten metallischen Leitern mit einem Leiterwerkstoff auf Kupferbasis und einem löschmittel­ befüllten, den Träger mit den Leitern umgebenden rohr­ förmigen Isolierkörper, der beidseitig durch Kontakt­ kappen verschlossen ist, mit denen die Leiter verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterwerkstoff eine Legierung des Kupfers mit Cadmium ist.

3. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz, bestehend aus einem nichtleitenden Träger sternförmigen Querschnitts, einem oder einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufend wendelförmig auf dem Träger angeordneten metallischen Leitern mit einem Leiterwerkstoff auf der Basis einer Silber-Kupferlegierung und einem löschmittelbefüllten, den Träger mit den Leitern umgebenden rohrförmigen Isolierkörper, der beidseitig durch Kontaktkappen verschlossen ist, mit denen die Leiter verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Legierungsbestandteil Cadmium ist.

4. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch weitere gegenüber Silber und Kupfer unedle Metalle als Legierungsbestandteile, bei denen die Zersetzungstemperatur ihrer Metalloxyde unterhalb der Siedetemperatur des Silbers, Kupfers oder der Silber-Kupfer-Legierung liegt.

5. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Leiterwerkstoff, der zusätzlich ein durch innere Oxidation aus Cadmium entstandenes Cadmiumoxid aufweist.

6. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in an sich bekannter Weise Drähte sind.

7. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in an sich bekannter Weise mit Engstellen für den Kurzschlußfall versehene Bänder sind.

8. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittlerer kürzerer Trägerbereich (112) in an sich bekannter Weise von äußeren Trägerbereichen (111, 113) abgeteilt und von einer die sich aus den sternförmigen Querschnitt des Trägers (11) ergebenden Furchen (116) gegen das den Träger (11) umgebende Löschmittel (13) abschirmenden Manschette (21) umgeben ist.

9. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (11), der in drei Trägerbereiche (111, 112, 113) unterteilt ist, zwischen den Trägerbereichen (111, 112, 113) Trennscheiben (19, 19′) aus nichtleitendem Material aufweist.

10. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (11′) mit die Trägerbereiche (111′, 112′, 113′) des Trägers (11′) bildenden Ringnuten einer der Tiefe der sich aus dem sternförmigen Querschnitt des Trägers (11′) ergebenden Furchen (116) entsprechenden Tiefe versehen ist, und in die Ringnuten O-Ringe (22, 22′) aus nichtleitendem Material eingefügt sind.

11. Ganzbereichs-Hochspannungssicherungseinsatz nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (21) aus wärmeisolierendem Material besteht.