DE1180451B

DE1180451B - Schmelzsicherung

Info

Publication number: DE1180451B
Application number: DED35251A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing H Feindt
Original assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Current assignee: DRIESCHER SPEZIALFAB FRITZ
Priority date: 1961-01-25
Filing date: 1961-01-25
Publication date: 1964-10-29

Description

Schmelzsicherung In vermascht betriebenen Niederspannungsnetzen liegen in den Leitungen der Sekundärkreise der Transformatoren Maschennetzschalter, die unter anderem die Aufgabe haben, die Einführung elektrischer Leistung aus dem Niederspannungsnetz über die Transformatoren in die Hochspannung führende Speiseleitung (sogenannte Rückleistung) zu verhindern. Zum Auslösen der Maschennetzschalter dienen dabei sogenannte Rückwattrelais, die bei Umkehr der Leistungsrichtung einen Steuerstromkreis schließen. Maschennetzschalter dienen ferner zum Abtrennen der Transformatoren von der Speiseleitung beim Auftreten von Trafoschäden. In diesem Falle werden sie von einem durch Buchholz-Relais od. dgl. geschlossenen Strom ausgelöst.
Maschennetzschalter sind einerseits außerordentlich kostspielige Schaltgeräte, brauchen anderseits aber die ihnen zugewiesene Funktion nur sehr selten auszuüben. Sie stellen deshalb bei der Vielzahl, in der sie in Maschennetzen z. B. einer Großstadt vorhanden sein müssen, eine schlecht ausgenutzte Investierung dar.
Einen geringeren Investionsaufwand erfordern zwar gelegentlich an Stelle von teuren Schaltern oder Selbstunterbrechern zum Schutz von Transformatoren gegen Überbelastung oder an anderen Stellen von elektrischen Leitungsnetzen verwendete Sicherungen, deren Schmelzleiter durch einen bei überlast fließenden Hilfsstrom zum Durchschmelzen gebracht wird. Jedoch hat sich in einem dieser Fälle ein beachtlicher technischer und wirtschaftlicher Aufwand an anderer Stelle, z. B. für mehrere Sicherungen und mehrere Hilfstransformatoren für jeweils eine Abschaltstelle als notwendig erwiesen und zugleich der Nachteil ergeben, daß der Hilfsstrom, der im Bedarfsfalle die ständig vom Primärstrom des Transformators durchflossenen Schmelzleiter der Sicherungen zusätzlich belastet, eine beachtliche Stärke haben muß, damit er die Schmelzleiter auch dann zum Schmelzen bringt, wenn sie nur durch den Leerlaufstrom des Transformators belastet sind. In einem anderen Falle, - in dem der Hilfsstrom dazu dient, an der Außenseite der Sicherung vorgesehene Heizelemente aufzuheizen oder Brennstoffe zu zünden, die auf die äußeren metallischen Teile der Sicherung soviel Wärme übertragen, daß die von ihnen an den Schmelzleiter weitergeleitete Temperatur diesen zum Schmelzen bringt, ist ein noch stärkerer Hilfsstrom erforderlich, um die mit der Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie und mit deren Fortleitung verbundenen Verluste auszugleichen. Außerdem ist der Aufbau solcher Sicherungen relativ kompliziert und aufwendig, vor allem aber sind die in modernen Sicherungen allein verwendeten Schmelzleiter aus Kupfer oder Silber auf diese Weise überhaupt nicht zum Schmelzen zu bringen, und schließlich wirkt die Einführung von Wärme von außen her dem Prinzip entgegen, im Interesse der notwendigen schnellen Lichtbogenlöschung die im Schmelzleiter erzeugte Wärme zur Masse der Anschlußkontakte abzuleiten.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, die den Maschennetzschaltern zugewiesene Aufgabe mit Hilfe von Sicherungen zu erfüllen; die:.von üblichen Niederspannungssicherungen im Aufbau nur geringfügig, in den Abmessungen überhaupt nicht abweichen und - abgesehen von der Quelle für den Hilfsstrom - keinerlei zusätzliche Einrichtungen erfordern und mindestens mit der gleichen Sicherheit funktionieren, wie die bekannten teuren Schaltgeräte. Sie erreicht das bei einer Einrichtung zum Abschalten von Transformatoren in- vermaschten Niederspannungsnetzen bei Rückleistung oder bei Transformatorenschäden, bei der der von einem Rückwatt-, Buchholz- oder dergleichen Relais gelieferte Steuerstrom zum Unterbrechen wenigstens einer in einem Stromkreis des Transformators liegenden Schmelzsicherung mit wenigstens einem in einem geschlossenen Isolierkörper angeordneten und von einem Löschmittel umgebenen Hauptschmelzleiter ausgenutzt wird, erfindungsgemäß dadurch, daß die Sicherung einen in den Steuerstromkreis des Relais einschaltbaren, unter dem . Steuerstrom durchschmelzenden Zündschmelzleiter enthält, der dem Hauptschmelzleiter derart zugeordnet ist, daß die beim Durchschmelzen dieses Zündschmelzleiters auftretende Wärme auch den Hauptschmelzleiter unterbricht. Diese Unterbrechung geschieht, ohne daß der Hauptschmelzleiter durch den ,Steuerstrom zusätzlich belastet wird. .. Der Zündschmelzleiter kann an einer Stelle nahe an den Hauptschmelzleiter herangeführt sein, diesen z. B. mit geringem Abstand kreuzen oder eine nahe an einen oder mehrere Hauptschmelzleiter vorbeigeführte Schleife aufweisen. Sofern nur ein Schmelzleiter vorhanden ist, kann der Schmelzleiter diesen auch an einer Stelle berühren.
Die Stellen geringsten Abstandes zwischen Zündschmelzleiter und Hauptschmelzleiter liegen vorzugsweise dort, wo der Hauptschmelzleiter unter dem ihn durchfließenden Strom am weitesten vorgewärmt ist, bei Hauptschmelzleitern gleichmäßigeren Querschnitts also in seiner Mitte, bei örtlich geschwächten Hauptschmelzleitern in der Nähe ihres geringsten Querschnitts, weil dort der vorgewärmte Hauptschmelzleiter am leichtesten zum Abschmelzen zu bringen ist.
Um in Nähe der Schmelzstelle möglichst viel Wärme zu konzentrieren, kann auch der Zündschmelzleiter dort, wo er einem Hauptschmelzleiter nahe kommt, in seinem Querschnitt geschwächt sein.
Die zum Abtrennen des Hauptschmelzleiters erforderliche Energie kann auch mittelbar durch den, den Zündschmelzleiter durchfließenden Steuerstrom aufgebracht werden, z. B. in Form von Wärme, die durch eine mit dem Zündschmelzleiter verbundene Zündpille erzeugt wird oder in Form von mechanischer, von einer vom erhitzten Zündschmelzleiter gezündeten Treibladung erzeugter oder chemischer, vom erhitzten Zündschmelzleiter aus auf ihn, den Hauptschmelzleiter oder auf beide aufgetragenen geeigneten chemischen Massen frei gemachter Energie. Die hier genannten Energiequellen sind im Sicherungsbau als Mittel zur Förderung von Abschmelzvorgängen bekannt.
Durch den Zündschmelzleiter wird, solange er stromlos ist, die normale Funktion der Hauptschmelzleiter nicht beeinflußt, diese werden also nur bei überbelastung oder Kurzschluß zum Durchschmelzen gebracht, was jedoch bei unmittelbar vor oder hinter Transformatoren angeordneten Schmelzsicherungen höchst selten vorkommt, da sie durchweg durch untergeordnete, schneller abschaltende Sicherungen geschützt sind.
Es ist jedoch durchaus möglich, den oder die Hauptschmelzleiter an die Zuordnung eines Zündschmelzleiters in besonderem Maße anzupassen, und zwar dadurch, daß er an einer bestimmten Stelle, an die der Zündschmelzleiter nahe herangeführt ist, eine besonders starke Querschnittverringerung aufweist, durch die selbstverständlich die normale Abschaltfunktion des Hauptschmelzleiters nicht beeinträchtigt werden darf.
Die Erfindung ist in der Zeichnung näher veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 schematisch den Aufbau einer der Erfindung entsprechenden Schmelzsicherung, F i g. 2 die besondere Ausbildung eines Hauptschmelzleiters dieser Sicherung, F i g. 3 die Unterbrechungsstellen eines Hauptschmelzleiters und eines Zündschmelzleiters mit an diesem angeordneter Hilfsenergiequelle, F i g. 4 eine abgewandelte Ausbildung der Sicherungspatrone und F i g. 5 Einzelheiten einer solchen Sicherungspatrone der Erfindung.
F i g. 1 zeigt im Längsschnitt eine Sicherungspatrone mit dem Isolierkörper 1, den beiden metallischen Stirnkappen 2 und den mit diesen unmittelbar verbundenen Kontaktfahnen 3 sowie zwei Knöpfen 4 zum Ansetzen eines Betätigungsgriffes. Zwischen den Stirnkappen 2 erstrecken sich die beiden Hauptschmelzleiter 5, während von den Stirnkappen 2 z. B. durch Deckplatten 10 aus nichtleitendem Werkstoff isoliert zwei Steckbuchsen 7 eingesetzt sind, zwischen denen sich der Zündschmelzleiter 6 erstreckt. Dieser Zündschmelzleiter bildet in seiner Mitte eine Schleife 9, die nahe an die Mitte der Hauptschmelzleiter 5 herangeführt ist. Die Buchsen 7 dienen zum Anschluß der Steuerstromleitung mit Hilfe üblicher Stecker.
Die Hauptschmelzleiter 5 bestehen gemäß F i g. 2 und 3 aus zwei bandförmigen Leitern 5 b und 5 a, die verschiedene Querschnitte aufweisen. Das Band geringeren Querschnitts 5 b verbindet die Stirnkappen 2 der Sicherungspatrone leitend miteinander, während das Band größeren Querschnitts 5 a in der Mitte unterbrochen und an den Stellen 12 durch Schweißen mit dem Band 5 b verbunden ist. An der Unterbrechungsstelle 13 ist der Hauptschmelzleiter 5 also auf einen Bruchteil seines sonstigen Querschnitts geschwächt, so daß er dort unter dem ihn durchfließenden Strom verhältnismäßig stark aufgewärmt ist. Im Bereich der Unterbrechung 13 kann das Band 5 b erforderlichenfalls noch weiter in üblicher Weise, z. B. durch eine Lochung, geschwächt sein. Der Zündschmelzleiter 6 ist nahe an die Stelle größter Schwächung des Hauptschmelzleiters 5 herangeführt und bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 dort mit einer Hilfsquelle für thermische, chemische oder mechanische Energie 14 versehen.
Bei der Sicherungspatrone nach F i g. 4 ist der Zündschmelzleiter 6 nur einseitig an eine Buchse 7 angeschlossen und mit seinem anderen Ende an die unteren Enden der Hauptschmelzleiter 5 geführt.
Diese Sicherung eignet sich dazu, das mit der Buchse 7 verbundene Zündschmelzleiterende über einen Widerstand und die Steuerkontakte des Steuerrelais an eine durch die Schmelzsicherung nicht gesicherte Phase oder den Nulleiter des gleichen Netzes anzuschließen.
Im übrigen kann die Sicherungspatrone in üblicher Form ausgestaltet sein. Es empfiehlt sich jedoch, nicht wie meist üblich, die mit den Hauptschmelzleitern 5 verbundenen Kontaktfahnen an den Stirnseiten der Patrone anzuordnen, sondern - wie aus F i g. 1, 4 und 5 ersichtlich - seitlich an der Patrone. Auf diese Weise wird die Anbringung der Steckbuchsen 7 in den Stirnplatten erleichtert und das Anschließen und Trennen der Steuerstromleitung an diese Steckbuchsen gefahrlos ermöglicht.
Wie F i g. 5 zeigt, können die Kontaktfahnen 3 einen Teil der Stirnkappen 2 bilden, die ihrerseits in üblicher Weise mit dem Isolierkörper 1 der Patrone durch in die Fuge zwischen den Stirnkappen 2 und dem Patronengehäuse 1 eingeführte Kittmasse verbunden sind.
Sofern der zum Abschalten der Sicherung notwendige Steuerstrom die Steuerkontakte der Steuerrelais zu stark belasten sollte, können zwischen Steuerrelais und Steuerstromkreis entsprechend dimensionierte Zwischenrelais eingeschaltet sein.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Abschalten von Transformatoren in vermaschten Niederspannungsnetzen bei Rückleistung oder bei Transformatorenschäden, bei der der von einem Rückwärts-, Buchholz- oder dergleichen Relais gelieferte Steuerstrom zum Unterbrechen wenigstens einer in einem Stromkreis des Transformators liegenden Schmelzsicherung mit wenigstens einem in einem geschlossenen Isolierkörper angeordneten und von einem Löchmittel umgebenen Hauptschmelzleiter ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung einen in den Steuerstromkreis des Relais einschaltbaren, unter dem Steuerstrom durchschmelzenden Zündschmelzleiter enthält, der dem Hauptschmelzleiter derart zugeordnet ist, daß die beim Durchschmelzen dieses Zündschmelzleiters auftretende Wärme auch den Hauptschmelzleiter unterbricht.
2. Schmelzsicherung in einer Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschmelzleiter an eine Stelle wenigstens eines Hauptschmelzleiters so nahe herangeführt ist, daß die beim Durchschmelzen des Zündschmelzleiters auftretende Wärme den Hauptschmelzleiter zum Durchschmelzen bringt.
3. Schmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschmelzleiter an eine in bekannter Weise im Querschnitt geschwächte Stelle des Hauptschmelzleiters herangeführt ist.
4. Schmelzsicherung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschmelzleiter mit einer in bekannter Weise im Querschnitt geschwächten Stelle an den Hauptschmelzleiter herangeführt ist.
5. Schmelzsicherung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschmelzleiter in Nähe des Hauptschmelzleiters mit einer an sich bekannten, Sekundärwärme abgebenden Auflage, z. B. einer Zündpille, einer Lotschicht oder einer chemischen Schicht, versehen ist.
6. Schmelzsicherung in einer Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine nahe bei Zünd- und Hauptschmelzleiter angeordnete Treibladung.
7. Schmelzsicherung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Zündschmelzleiters mit je einer isoliert vom Hauptschmelzleiter am Sicherungskörper angeordneten Steckbuchse verbunden sind. B. Schmelzsicherung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Zündschmelzleiters mit einer isoliert vom Hauptschmelzleiter am Sicherungskörper angeordneten Buchse, das andere Ende des Zündschmelzleiters mit einem Ende des Hauptschmelzleiters verbunden und die Buchse über die Steuerkontakte des Steuerrelais und einen Widerstand an eine den Hauptschmelzleiter nicht durchfließende Phase oder an den Nulleiter des gleichen Netzes angeschlossen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 514191, 706189.