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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.