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Sicherung, insbesondere strombegrenzende Hochspannungssicherung, mit
einer Schlagvorrichtung zur Auslösung eines Schalters. Bei strombegrenzenden Sicherungen,
insbesondere Hochspannungssicherungen dieser Art, ist im Überstromgebiet, d. h.
bei Strömen bis zu etyta dem dreifachen Nennstrom der Sicherung, die Ausschaltung
unsicher; in diesem Gebiet kann es vorkommen, da bi die Sicherung auch dann, wenn
ihre Schmelzleiter nach einigen Sekunden bis Minuten gqsehmolzen sind, nicht in
der Zage ist, den entstandenen
Dichtbogen zu löschen. Die Sicherungen
können daher nur
| dafür |
| als Kurzschlußschutz eingesetzt werden; es ist dann7zu sorgen, |
daß sie im Überstromgebiet nicht zum Ausschalten in Anspruch genommen crerden, d.
h. es muß eine andere Einrichtung, z. B. ein mechanischer Überstromauslöser, einen
mit der Sicherung in Reihe liegenden geeigneten Schalter betätigen. Die Figur 1
zeigt anhand einer Schmelzkennlinie die Verhältnisse schematisch. In der Abszisse
der Figur ist das Verhältnis des Stromes I zum Nennstrom IN, in der Ordinate die
Zeit logarithmisch aufgetragen. Die Schmelzzeitkennlinie der Sicherung ist die Kurve
A - B. Der kleinste Ausschaltstrom IA min ist zu 3 x IN angenommen; er ist derjenige
Strom, unterhalb dessen die Sicherung unter Umständen zwar schmelzen, aber nicht
mit Sicherheit abschalten kann. Für
| bisher |
| alle Ströme, die kleiner als IA min sind, muß daher eine vor-
oder |
nachgeschaltete Überstromauslöse-Einrichtung die Ausschaltung herbeiführen, bevor
die Hochspannungssicherüngs-Schmelzleiter durchbrennen. Der Überstromauslöser kann
beispielsgreise die Kennlinie C - D - B aufweisen.
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Es ist bekannt, Sicherungen mit einer Schlagvorrichtung zu versehen,
die die Aufgabe hat, gleichzeitig mit oder nach dem Durchbrennen der Sicherung einen
Schalter auszulösen. Diese bekannten Schlagvorrichtungen haben insbesondere den
Zweck, bei mehrphasigen Anlagen eine Abschaltung aller Phasen herbeizuführen, sobald
die Sicherung einer Phase anspricht.
Die Erfindung bezieht sich
auf eine Sicherung, insbesondere. strombegrenzende Hochspannunge-Sicherung, mit
einem oder mehreren Hauptschmelzleitern und einer Schlagvorrichtung zur Auslösung
eines Schalters. Sie ist gekennzeichnet durch eine derartige Auslösekennlinie der
Schlagvorrichtung, daß die Schlagvorrichtung im Überstrombereich anspricht, bevor
der oder die Hauptsehmelzleiter nchmelzen. 'Durch die Erfindung wird in der üblichen
Zusammenanordnung von Sicherungen für den Kurzschlußschutz mit Schaltern für die
Last- und Überlastabachaltung der getrennte Überstromauslöser entbehrlich. Ein weiterer
Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zwangsläufig für eine Zuordnung von Schaltelementen
mit zueinanderpassenden Stromzeit-Kennlinien gesorgt ist, die im Überstromgebiet
die Ausachaltung von der Sicherung auf den Schalter verlegen und im Kurzschlußfall
den Schalter durch das Durchbrennen der Sicherung entlasten. Zur Durchführung der
Erfindung gibt es eine Reihe von Möglichkeiten. Beispielsweise kann zur Auslösung
der Schlagvorrichtung ein Halteschmelzleiter vorgesehen sein, der vor dem Hauptschmelzleiter
schmilzt. Der Schlagbolzen der Schlagvorrichtung kann auch durch einen Leiter gehalten
sein, der mit einem Schmelzleiter der Sicherung durch einen Lötbutzen, der sich
gegen das Gehäuse der. Sicherung abstützt, verbunden ist, wobei die Lötverbindung*vor
dem Hauptschmelzleiter schmilzt. Ferner kann man zur Auslösung der Schlagvorrichtung
einen Bimetallstreifen vorsehen, der beispielsiseise auf eine Klinke einwirkt, durch
die der Schlagbolzen der Schlagvorrichtung mit dem Gehäuse der Sicherung verbunden
ist. Der Bimetallstreifen kann aber auch mi,:
einer Kerbvorrichtung
versehen sein, durch die ein Haltedraht der Schlagvorrichtung zertrennt wird. Bei
allen Ausführungsformen kann die Schlagvorrichtung mit Vorteil in einem Sicherungsansatz
angeordnet sein, der mit dem den Hauptschmelzleiter enthaltenden Hauptgehäuse der
Sicherung auswechselbar, z.B. durch eine Verschraubung oder durch einen Bajonettverschluß,
verbunden ist. Dadurch ist es möglich, nach einer Auslösung im Überstromgebiet,
bei der also die Hauptsehmelzleiter unversehrt geblieben sind, die verbrauchte Schlagvorrichtung
durch eine neue zu ersetzen, ohne daß ein Eingreifen in den Sicherungsaufbau selbst
nötig wäre.
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Die Figuren 2 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele von Sicherungen nach
der Arfindung; die Figur 7 zeigt die Zuordnung einer derartigen Sicherung zu einem
Schalter.
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Gemäß Figur 2 besteht das Gehäuse der Sicherung aus einem Isolierstoffrohr
1 und den metallischen Kontaktkappen 2 und 3. Mit 4 und 5 sind die Hauptschmelzleiter,
mit 6 ein Hilf sschmelzleiter und mit 7 das Löschmittel, z. B. Sand, bezeichnet.
Die untere Kontaktkappe 3 ist mit einem Ansatz 8 versehen, der die Schlagvorrichtung
enthält. Die Schlagvorrichtung besteht aus einem Schlagbolzen 9, einem Halteschmelzdraht
10 und einer Schraubenfeder 11. Der Haltesehmelzdraht 10 ist durch einen Kerbverbinder
12 mit dem Hilf sschmelzleiter 6 verbunden; der Kerbverbinder 12 stützt sich gegen
eine Isolierplatte 13 ab; so daß er den Schlagbolzen 9 gegen den Druck der Feder
11_in seiner Zage hält.
Der Aufbau der Sicherung nach Figur 2 entspricht
äußerlich den herkömmlichen Sicherungen. Die Wirkungsweise dieser üblichen Sicherungen
ist folgende: Bei Kurzschlußstrom schmelzen zunächst die Hauptschmelzleiter 4 und
5. Der Strom geht dann auf den Hilfsschmelzleiter 6 und den Halteschmelzleiter 10
über, von wo er über den Schlagbolzen 9 zur Kontaktkappe 3 fließt. Der Hilfsschmelzleiter
6 und der Haltesehmelzleiter 10 sind so bemessen, daß der Halteschmelzdraht 10 kurze
Zeit vor dem Hilfsschmelzleiter 6 durchschmilzt; durch das Schmelzen des Leiters
10 wird der Schlagbolzen 9 freigegeben und durch die Feder 11 aus dem Ansatz 8 zur
Auslösung eines Schalters herausgedrückt.
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Im Gegensatz dazu ist gemäß der Erfindung der Halteschmelzleiter 10
so dimensioniert, daß er bereits im Überstromgebiet, d.h. vor den Schmelzleitern
4 und .5 durchschmilzt. Dadurch wird bereits in einem Gebiet, in dem die Hauptschmelzleiter
4 und 5 noch nicht zuverlässig ansprechen können, der in Reihe mit der Sicherrung
liegende Schalter ausgelöst. Der Halteschmelzdrahe 10 kann z.B. die Schmelzzeitkennlinie
FGH in Figur 3 aufweisen.
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Bei der Sicherung nach Figur 3 sind entsprechende Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie in Figur 2 versehen. Der Hilfsschmelzleiter 6 ist hier im Unterschied
zu der Anordnung nach Figur 2 mit einem Haltedraht 15 durch einen Lötbutzen 16 verbunden,
der sich auf die isolierplatte 13 abstützt. Der Lötbutzen 16 besteht aus ei
nem
Weichmetall, dessen Schmelzpunkt so gewählt ist, daß im Überstromgebiet die in der
Sicherung entwickelte Wärme die Lötstelle aufschmilzt, bevor die Schmelzleiter 4
und 5 schmelzen. Nach Auflösung der Lötstelle im Lötbutzen 16 wird der Haltedraht
15 aus dem Lötbutzen herausgezogen und der Schlagbolzen g nach außen gestoßen.
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Die Schmelzzeitkennlinie der Lötstelle im Lötbutzen 16 kann etwa den
Verlauf IGK in Figur 1 aufweisen; sie ist im wesentlichen bestimmt durch das Material
und die Wärmekapazität des Lötbutzens 16, ferner durch den Wärmewiderstand und damit
durch den Wärmefluß zwischen den Schmelzleitern 4/5 und dem Lötbutzen 16. Man kann
die Schmelzzeitkennlinie zur Anpassung an die thermische Belastbarkeit eines zu
schützenden Gerätes, z. B. eines Motors, auf einfache Weise dadurch variieren, daß
man den Wärmewiderstand zvrischen den Schmelzleitern 4 und 5 und dem Lötbutzen durch
gut wärmeleitende oder wärmedämmende Mittel verändert. Das.Ansprechen der Schlagvorrichtung
kann beispielsweise dadurch verzögert werden, daß der Lötbutzen 16 mit einer in
Figur 3 gestrichelt angedeuteten Asbesthülse 17 umgeben wird. Falls das Ansprechen
der Schlagvorrichtung beschleunigt werden soll, können stattdessen zwischen dem
Lötbutzen 16 und den Schmelzleitern 4 und 5 metallische Wärmeleitbrücken, z. B.
in Form eines Blechsternes, eingesetzt werden.
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Zur Vergrößerung der Ausschaltsicherheit im Überstromgebiet und zur
Anpassung an die thermische Belastbarkeit des zu schützenden Gerätes kann ferner
auch hier der Haltedraht 15 als Schmelzleiter
ausgebildet sein,
der. vor den Schmelsdrähten 4@;uryd; 5 '. der Sicherung durchschmilzt @knd etwa
die Kennlinie FGH in Figur 1 aufweisen kann.
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Die Sicherung nach Figur 4 stimmt hinsichtlich ihrer Wirkungsweise
mit der Ausführung nach Figur 3 überein; sie unterscheidet sich jedoch von dieser
dadurch, daß die Schlagvorrichtung in' einem Sicherungsansatz angeordnet ist, der
mit dein Hauptgehäuse der Sicherung auswechselbar verbunden ist. In Figur 4 ist
von dem Hauptgehäuse der Sicherung mit dem Isolierstoffxohr 1 und der Metallkappe
3 nur der untere Teil dargestellt; die Hauptschmelzleiter sind wieder mit 4 und
5, der Hilf ssehmelzleiter mit 6 bezeichnet. Die Kappe 3 ist mit einem Kragen 20
versehen, an dem ein Ansatz 21 durch eine über%-rurfmutter 22 befestigt werden kann.
Der Sicherungsansatz 21 besteht aus dem Isolierteil 23, dem metallischen Gehäuse
24, dem Schlagbolzen 25, der Feder 26, dem Haltedraht 27
und dem Anschlußteil
28. In dem Anschlußteil 28 ist der Haltedraht 27 durch einen Lötbutzen 29 gehalten.
Von dem Schlagbolzen 25 ist durch eine Feder 30 eine leitende Verbindung zu dem
Gehäuse 24 und damit zur Kontaktkappe 3 hergestellt.
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Der Hilfsschmelzleiter 6 ist an seinem unteren Ende ebenfalls
| 31 |
| mit einem Metalltei17verbunden, das durch die Isolierplatte
13 |
hindurchgreift. Beim Anschrauben des Sicherungsansatzes 21 bildet das AnschluBteil
28 mit dem Metallteil 31 Kontakt.
Die Ausbildung der Sicherung gemäß
Figur 4 ermöglicht es, nach einer Auslösung im Überstromgebiet, bei der also die
Schmelzleiter der Sicherung unversehrt geblieben sind, den Sicherungs.-ansatz 21
mit der verbrauchten Schlagvorrichtung durch Lösen der Übercrurfmutter 22 auszuwechseln,
ohne daß ein Eingreifen in den Sicherungsaufbau selbst nötig wäre.
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Eine andere Art der Auslösung der Schlagvorrichtung im Überstromgebiet
ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 vers-iirklicht. Hier ist der Haltedraht
mit Lötverbindung durch eine Klinke in Verbindung mit einem Bimetallstreifen ersetzt.
Auch bei dieser Ausführungsform ist die Schlagvorrichtung ähnlich wie in Figur 4
in einem Sicherungsansatz angeordnet, der mit dem Hauptgehäuse der Sicherung auswechselbar
verbunden ist.
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Der Sicherungsansatz 35 besteht aus dem Gehäuse 36, dem Isolierteil
37, der Feder 38, dem Schlagbolzen 39, dem Bimetallstreifen 40, der Klinke 41 und
der Verbindungsfeder 42. Der Bimetallstreifen 40 ist an einer Metallplatte 43 befestigt,
die mit dem Hilfsschmelzleiter 6 der Sicherung Kontakt herstellt. Der Strom verläuft
von dem Hilfsschmelzleiter 6 über die Metallplatte 43, den Bimetallstreifen und
die Feder 42 zum Ansatzgehäuse 36 und zur Kontaktkappe 3. In kaltem Zustand der
Sicherung wird die mit dem Schlagbolzen 39 verbundene Klinke 41 durch einen Ansatz
an dem Bimetallstreifen 40 gehalten. Biegt sich der Bimetallstreifen bei Erwärmung
nach links, so wird bei einer Temperatur, die einer be-
- stimmten
Strombelastung im Überstromgebiet entspricht, die Verklinkung gelöst und der Schlagbolzen
39 durch die Feder 38 ausge-,stoßen.
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Es ist auch möglich, das Isolierstück 37 durch einen etwa gleich gestalteten
Metallkörper zu ersetzen. Dann wird die Biegung des Bimetallstreifens 40 nur durch
die indirekt zugeführte Wärme aus dem hauptsicherungskörper hervorgerufen. In diesem
Fall kann, ähnlieh wie es im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wurde, das Ansprechen
der Schlagvorrichtung durch wärmedämmende oder wärmeleitende Einsatzkörper zwischen
dem Bimetallstreifen 40 und dem Metallkörper 37 verzögert bzw. beschleunigt werden.
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Bei dem Sicherungsansatz 44 nach Figur 6 wird der Schlagbolzen 39
gegen den Druck der Feder 38 durch einen Haltedraht 45 gehalten. Mit der Metallplatte
43 sind zwei Bimetallstreifen 46 und 47 verbunden, von denen der Streifen 46 mit
zwei Schneiden 46a, der Streifen 47 mit einer Schneide 47a versehen ist. Bei einer
Erwärmung, die einer bestimmten Strombelastung im Überstromgebiet entspricht, biegen
sich die Bimetallstreifen 46 und 47 nach innen und scheren dabei den Haltedraht
45 zwischen den Schneiden 46a und 47a ab, so daß der Schlagbolzen 39 ausgestoßen
wird. Auch bei dieser Anordnung kann der Haltedraht 45 als Schmelzleiter ausgebildet
sein; beispielsweise kann der Draht 45 die Schmelzzeitkennlinie FGH nach Figur 1,
die Bimetall-Schneidvorrichtung die Anspreehkennlinie IGä aufweisen.
In
Figur 7 ist die Zuordnung einer Sicherung nach der Erfindung zu einem Schalter dargestellt.
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Die Sicherung 50 mit der Schlagvorrichtung 51 liegt mit einem Schalter
52 in Reihe. Der Schalter 52 ist in bekannter Weise bei 53 gegen den Zug einer Ausschaltfeder
54 verklinkt; als Sperre dient ein Hebelsystem 55/56.
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Wird nun durch einen Strom im Überstromgebiet das Halteglied freigegeben,
z. Ha durch Enreichen des Lötbutzens 29 bei der Anordnung nach Figur 4, so wird
der. Schlagbolzen 57 herausgetrieben; er entklinkt über die Hebel 55 und 56 den
Schalter 52, so daß der Schalter den die Auslösung verursachenden Strom unterbricht.
Von dem Augenblick der Freigabe des Schlagbolzens bis zu dem Zeitpunkt, in dem das
bewegliche Kontaktstück des Schalters seine (gestrichelt dargestellte) Endstellung
erreicht, vergeht dabei die sog. Eigenzeit der Vorrichtung.
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Im Falle eines Kurzschlusses hinter der Kombination Sicherung-Sehalter
brennen die Schmelzleiter der Sicherung durch; praktisch gleichzeitig wird der Schlagbolzen
57 herausgetrieben und dadurch der Schalter 52 ausgelöst. Die Hauptschmelzleiter
schalten in diesem Fall jedoch den Strom aus, ehe die Eigenzeit des Schalters 52
verstrichen ist.
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Edi mehrphasigen Anlagen ist der Schalter 52 ebenfalls mehrphasig
äusgebfldet, so daß beim Ansprechen der Schlagvorrichtung der Sicherung einer Phase
sämtliche Phasenleitungen durch den-Schalter 52 unterbrochen. werden.