DE10156609B4 - Sicherungseinheit und Sicherungsanordnung - Google Patents

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    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
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Abstract

Sicherungseinheit (1) mit drei über eine Differentialauslösung miteinander gekoppelten, bestimmte Auslösekennlinien aufweisenden Sicherungspfaden (a, b, c),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auslösekennlinie eines Sicherungspfades (z.B. c) von den Auslösekennlinien der beiden anderen Sicherungspfade (z.B. a, b) abweichend ausgebildet ist und
dass eine Kompensationseinrichtung eingebaut ist, mit der eine Auslösedifferenz zwischen dem einen Strompfad (c) und den beiden anderen Strompfaden (a, b) ausgeglichen wird.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Sicherungseinheit mit einem angeschlossenen Einphasen-Transformator,
  • 2 ein Aufbaubeispiel für eine Sicherungseinheit in Draufsicht,
  • 3 verschiedene Auslösekennlienien und
  • 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele zur Absicherung eines Einphasen-Transformators nach dem Stand der Technik.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der beschriebene Aufbau der Sicherungseinheit 1 ergibt bei einfachen Anschlussmöglichkeiten eine zuverlässige Absicherung, insbesondere in Verbindung mit Einphasen-Transformatoren 2 oder Einphasen-Netzgeräten.

Claims (6)

  1. Sicherungseinheit (1) mit drei über eine Differentialauslösung miteinander gekoppelten, bestimmte Auslösekennlinien aufweisenden Sicherungspfaden (a, b, c), dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösekennlinie eines Sicherungspfades (z.B. c) von den Auslösekennlinien der beiden anderen Sicherungspfade (z.B. a, b) abweichend ausgebildet ist und dass eine Kompensationseinrichtung eingebaut ist, mit der eine Auslösedifferenz zwischen dem einen Strompfad (c) und den beiden anderen Strompfaden (a, b) ausgeglichen wird.
  2. Sicherungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung fest auf eine Auslösedifferenz eingestellt ist.
  3. Sicherungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung ein von außen zugängliches Einstellelement (1.3) aufweist.
  4. Sicherungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf alle Sicherungspfade (a, b, c)) wirkendes Stromeinstellelement (1.2) vorgesehen ist.
  5. Sicherungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Strompfad (c) eine flinke Auslösekennlinie (z. B. B oder Z) und die beiden anderen Strompfade (a, b) eine demgegenüber träge Auslösekennlinie (z. B. K, C oder D) aufweisen.
  6. Sicherungsanordnung mit einer Sicherungseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Sicherungspfad (c) an die Sekundärseite eines Einphasen-Transformators (2) angeschlossen ist, der mit seiner Primärseite über die beiden anderen Sicherungspfade (a, b) an das Spannungsversorgungsnetz (3) angeschlossen ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2310103C3 (de) * 1973-03-01 1987-07-09 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De
DE3149811C2 (de) * 1981-12-16 1989-03-30 Kloeckner-Moeller Elektrizitaetsgesellschaft Mbh, 5300 Bonn, De
DE29918934U1 (de) * 1999-10-28 2000-01-20 Goerlitz Esg Gmbh Motorstarter

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