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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Sicherungseinheit mit drei über eine
Differentialauslösung miteinander
gekoppelten, bestimmte Auslösekennlinien
aufweisenden Sicherungspfaden und eine Sicherungsanordnung mit einer
solchen Sicherungseinheit.
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Eine
derartige Sicherungseinheit, z.B. ein Motorschutzschalter, wird
ohne druckschriftlichen Beleg nach internem Kenntnisstand der Anmelderin als
bekannt angenommen und in 4 z.B.
in einer Einbindung in ein Dreiphasen-Stromnetz zur Absicherung
eines Einphasen-Transformators nach dem Stand der Technik gezeigt.
Der Sicherungsautomat weist drei Sicherungspfade mit jeweiligen
Sicherungselementen auf, wobei die beiden Anschlüsse der Primärwicklung über die
drei Strompfade in der Weise geführt
sind, dass ein Anschluss über
einen Strompfad und der andere Anschluss über die beiden anderen Strompfade
in Hintereinanderschaltung verlaufen. Auf diese Weise entsteht zwischen
den drei Strompfaden im fehlerfreien Betrieb keine Auslösedifferenz.
Ergibt sich jedoch ein übermäßiger Strom über eine
die Ansprechzeit hinausgehende Zeitdauer, so wird der Stromfluss
abgeschaltet.
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Auch
wird die Sicherung ausgelöst,
wenn eine Auslösedifferenz
in den Strömen
zwischen zwei beliebigen Strompfaden auftritt, wenn diese Auslösedifferenz
eine bestimmte kleine Schwelle überschreitet.
Wegen dieser Auslösedifferenz
kann nicht einfach ein Strompfad unbenutzt bleiben. Die Strompfade
bzw. die darin befindlichen Sicherungselemente sind miteinander
in der Weise gekoppelt, dass beim Ansprechen eines Sicherungselements
auch die anderen Sicherungselemente ausgelöst werden und das zu sichernde
elektrische Bauelement vom Netz sicher getrennt wird.
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Um
ein Auslösen
bei einem kurzfristig in einem Einschaltmoment relativ hohen Einschaltstrom, der
z.B. das Zehn oder gar Zwanzigfache des Nennstroms überschreiten
kann, zu vermeiden, besitzen die Sicherungselemente eine gewisse
Trägheit,
z.B. Kennlinie Z oder B für
eine flinke Sicherung, die bereits bei relativ geringer Überschreitung
des Nennstroms innerhalb kurzer Zeit anspricht, oder K bzw. C oder
D für eine
trägere
Sicherung, die erst bei wesentlich höherer Überschreitung des Nennstroms (Bemessungsstroms)
schnell anspricht, wie aus 3 ersichtlich.
Für die
Absicherung der Primärwicklung
eines Transformators muss wegen des relativ hohen Einschaltstromes
die Absicherung mit einer trägen
Kennlinie (z.B. Kategorie D) erfolgen.
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Wie
die 4 und 5 zum Stand der Technik weiter
zeigen, wird bei einem Transformator die Sekundärseite mittels eines zusätzlichen
Sicherungselements abgesichert, das eine flinke Kennlinie (insbesondere
Kategorie B und Z) für
eine schnelle Auslösung
bei einem Überstrom
besitzt. Die primärseitigen Sicherungselemente
werden z.B. von einem Sicherungsautomat in Form eines sogenannten
Motorschutzschalters mit drei Sicherungspfaden gebildet, während sekundärseitig
ein Sicherungsautomat mit einem Sicherungspfad gemäß den 4 oder 5 eingesetzt ist. Bei der primärseitigen
Sicherungseinheit in Form eines Motorschutzschalters besitzen alle
drei Sicherungspfade wegen des vorstehend beschriebenen Auslöseverhaltens
gleiche Auslöse-Kennlinie.
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Der
Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 299 18 934 U1 bekannt.
Die
DE 299 18 934
U1 zeigt auch eine Sicherungseinheit in Form eines Motorstarters,
bei der eine Hauptstrombahn eines Dreiphasen-Motorstarters im Schalter
selbst außer
Funktion gesetzt ist. Die Anschlüsse,
die Festkontakte und die Schaltbrücke einer Strombahn werden
als Hilfsschalter eingesetzt, um einen dreipoligen Motorstarter
für einen
zweipoligen Einsatz auszulegen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungseinheit bzw.
eine Sicherungsanordnung bereitzustellen, die bei einfachem Aufbau
eine zuverlässige
Sicherung eines elektrisch angeschlossenen Bauteils, insbesondere
eines Einphasen-Transformators
ergibt.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs
6 gelöst.
Hiernach ist bei der Sicherungseinheit vorgesehen, dass die Auslösekennlinie
eines Sicherungspfades von den Auslösekennlinien der beiden anderen
Sicherungspfade abweichend ausgebildet ist und dass eine Kompensationseinrichtung
eingebaut ist, mit der eine Auslösedifferenz
zwischen dem einen Strompfad und den beiden anderen Strompfaden
ausgeglichen wird.
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Bei
der Sicherungsanordnung ist vorgesehen, dass der eine Sicherungspfad
an die Sekundärseite
eines Einphasen-Transformators angeschlossen ist, der mit seiner
Primärseite über die
beiden anderen Sicherungspfade an das Spannungsversorgungsnetz angeschlossen
ist.
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Die
so aufgebaute Sicherungseinheit bietet bei einfachem Aufbau und
zuverlässigem
Ansprechverhalten die Möglichkeit,
auf einfache Weise ein elektrisches Gerät bzw. Bauteil mit unterschiedlichen Stromkreisen
mit daran optional ange passtem unterschiedlichem Ansprechverhalten
abzusichern. Im Normalbetrieb wird die Sicherung trotz eines unterschiedlichen
Nennstroms in den Stromkreisen nicht ausgelöst. Tritt hingegen in einem
der Stromkreise gegenüber
seinem Nennbetrieb eine unzulässige
Abweichung auf, so werden sämtliche
miteinander gekoppelten Sicherungselemente der Sicherungseinheit
ausgelöst,
selbst wenn also in einem der beiden Stromkreise der Nennbetrieb
vorliegt.
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Für viele
praktisch vorkommende Fälle,
z. B. ein häufig
vorkommendes Spannungsverhältnis
von 400 V zu 230 V bei Steuer-, Trenn- oder sonstigen Transformatoren
(Iprim/Isek = 1,73) kann auf diese Weise eine einfache, zuverlässige Absicherung
der beiden Stromkreise in Form der Primärseite und der Sekundärseite vorgenommen
werden. Andere häufig vorkommende
feste Spannungsverhältnisse
sind 230 V/24 V oder 400 V/24 V.
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Liegen
in beiden Stromkreisen Sonderverhältnisse bzw. bei Transformatoren
oder Netzgeräten besondere
Spannungsverhältnisse
von Primärspannung
zu Sekundärspannung
vor, so ist die Maßnahme
günstig,
dass die Kompensationseinrichtung ein von außen zugängliches Einstellelement aufweist.
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Das
Ansprechverhalten der Sicherungseinheit lässt sich ferner vorteilhaft
dadurch beeinflussen, dass ein auf alle Sicherungspfade wirkendes
Stromeinstellelement vorgesehen ist. In Kombination mit den Merkmalen
des Anspruchs 3 ergeben sich vorteilhaft vielfältige Einstellmöglichkeiten.
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Eine
z. B. für
die Absicherung eines Einphasen-Transformators vorteilhafte Ausbildung
besteht darin, dass der eine Strompfad eine flinke Auslösekennlinie
und die beiden anderen Strompfade eine demgegenüber träge Auslösekennlinie aufweisen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Sicherungseinheit mit einem angeschlossenen Einphasen-Transformator,
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2 ein
Aufbaubeispiel für
eine Sicherungseinheit in Draufsicht,
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3 verschiedene
Auslösekennlienien
und
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4 und 5 zwei
Ausführungsbeispiele zur
Absicherung eines Einphasen-Transformators nach dem Stand der Technik.
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Im
Gegensatz zu den in den 4 und 5 gezeigten
Stand der Technik, bei dem die Primärseite und die Sekundärseite eines
Einphasen-Transformators 2 mit getrennten Sicherungselementen 10 bzw. 11 einerseits
und 12 andererseits abgesichert sind, wird vorliegend gemäß 1 zur
Absicherung beider Seiten des Einphasen-Transformators 2 lediglich
eine Sicherungseinheit 1 für die Primärseite und die Sekundärseite zusammen
eingesetzt.
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Die
Sicherungseinheit 1 ist mit zwei Pfaden beispielhaft a,
b eingangsseitig mit dem Spannungsversorgungsnetz und ausgangsseitig
mit den beiden primärseiti gen
Anschlüssen
des Transformators 2 verbunden. Der dritte Sicherungspfad
c ist an den Potential führenden
Anschluss der Sekundärseite des
Transformators 2 angeschlossen und sichert diesen ab. Die
drei Sicherungspfade a, b, c weisen miteinander gekoppelte Sicherungselemente
auf, so dass z.B. bei Auftritt eines Fehlers in der Sekundärseite des
Transformators 2 auch die Primärseite vom Versorgungsspannungsnetz 3 getrennt
wird. Entsprechend wird das sekundärseitige Sicherungselement
in dem Strompfad c zum Unterbrechen des Stromkreises betätigt, wenn
primärseitig
ein Fehler auftritt.
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Da
in den Sicherungspfaden a, b der gleiche Strom auftritt, sind die
Auslösekennlinien
dieser Sicherungspfade gleich, und zwar für ein träges Ansprechen gemäß Auslösekennlinien
der Kategorie D (oder K bzw. C) gewählt. Hingegen ist für den Sicherungspfad
c zum schnellen Ansprechen auf einem Überstrom auf der Sekundärseite eine
flinke Auslösekennlinie
(Katergorie B oder Z) gewählt.
Damit bei dem unterschiedlichen fließenden Strom in dem Primärkreis und
dem Sekundärkreis
keine Auslösung durch
die sich ergebende Differenz bewirkt wird, ist eine Kompensationseinrichtung
vorgesehen, die die Auslösedifferenz
im Normalbetrieb aufhebt. Die Kompensationseinrichtung kann für ein festes,
praktisch häufig
vorkommendes Spannungsverhältnis
von z.B. 400 V/230 V (Iprim/Isek = 1,73), 230 V/24 V oder 400 V/24
V ausgelegt oder einstellbar ausgebildet sein.
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2 zeigt
ein Aufbaubeispiel einer Sicherungseinheit 1 ähnlich einem
Motorschutzschalter mit den eingangsseitigen und ausgangsseitigen
Anschlüssen
der drei Sicherungspfade a, b, c sowie mit einem Schutzschalter 1.1 zum
Ein- und Ausschalten, einem
Stromeinstellelement 1.2, mit dem die Auslösung aller
drei Sicherungspfade a, b, c gemeinsam beeinflusst werden kann sowie
einem Einstellelement 1.3, mit dem die Kompensation der
Auslösedifferenz
auf unterschiedliche Spannungsverhältnisse bzw. Stromverhältnisse
der Sicherungspfade a, b, einerseits und c andererseits variabel
einstellbar ist.
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3 zeigt
an sich bekannte unterschiedliche Auslösekennlinien für eine flinke
Auslösung
Z bzw. B und eine trägere
Auslösung
C, K bzw. D. Bei einer flinken Auslösekennlinie Z wird z.B. eine
Auslösezeit
von 0,02 Sekunden bereits bei einem zweifachen Bemessungsstrom bzw.
Nennstrom erreicht, wogegen diese Auslösezeit bei einer trägen Auslösekennlinie
D erst bei ca. dem zehnfachen Nennstrom erreicht wird. Liegt der
auftretende Strom im Bereich des Nennstroms, so wird die Auslösung erst
nach einigen Minuten bewirkt. Die Auslösezeit hängt dabei auch von der vorliegenden
Temperatur und der Stromeinstellung bezüglich des Nennstroms mittels des
Stromeinstellelements ab.
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Der
beschriebene Aufbau der Sicherungseinheit 1 ergibt bei
einfachen Anschlussmöglichkeiten
eine zuverlässige
Absicherung, insbesondere in Verbindung mit Einphasen-Transformatoren 2 oder Einphasen-Netzgeräten.