DE650417C - Einrichtung zum selbsttaetigen mehrphasigen Unterbrechen von Stromkreisen, die durch Hochspannungssicherungen gegen hohen UEberstrom bzw. gegen Kurzschlussstrom geschuetzt sind - Google Patents

Description

Verbraucherstromkreise werden gewöhnlich durch Schmelzsicherungen gegen hohe Über- und Kurzschlußströme gesichert. Im Gegensatz zu Schaltern mit Überstromauslösern, die beim Ansprechen eines Auslösers die allpolige Abschaltung des Verbraucherstromkreises herbeiführen, wird durch das Durchschmelzen einer Schmelzsicherung immer nur ein einziger Leitungsstrang unterbrochen.

Soll eine allpolige Unterbrechung auch in diesem Fall stattfinden, so müssen besondere Einrichtungen geschaffen werden, mittels deren beim Durchschmelzen einer Sicherung ebenfalls ein mehrpoliger Schalter geöffnet wird. Die Anbringung derartiger Einrichtungen stößt bei Hochspannungssicherungen auf Schwierigkeiten, da diese in erster Linie für die einwandfreie Unterbrechung des hohen Stromes und die Löschung des dabei auftretenden Lichtbogens sowie die Beseitigung der wegen der hohen Spannung besonders naheliegenden Rückzündungsgefahr gebaut sind. Die Erfüllung dieses Zweckes wird nämlich beeinträchtigt, wenn, wie es bekannt ist, den bei der Abschaltung mitwirkenden bzw. beanspruchten Teilen der Hochspannungssicherung außer der eigentlichen Lichtbogenlöschung noch weitere Aufgaben, also etwa die erwähnte Auslösung eines mehrpoligen Schalters, übertragen werden.

Diese Schwierigkeiten werden nach der Erfindung vermieden durch die Verwendung besonderer zusätzlicher einfacher Sicherungselemente, die mit den normalen Hochspannungssicherungen in Reihe geschaltet sind und deshalb nicht für die Unterbrechung des Kurzschlußstromes bemessen zu sein brauchen und somit sehr einfach gebaut sein können. Sie haben lediglich die Aufgabe zu erfüllen, den mit den Hauptsicherungen ebenfalls in Reihe liegenden mehrpoligen Schalter auszulösen. Dazu müssen sie früher als die Hauptsicherungen oder spätestens gleichzeitig mit diesen ansprechen, was durch entsprechende Bemessung leicht erreicht werden kann. Die zusätzlichen Nebensicherungen werden beim Ansprechen sofort wieder überbrückt, z. B. durch den dabei entstehenden Lichtbogen. Die Überbrückung kann auch durch selbsttätige Herstellung einer metalli-

*) Von., dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Edgar Rusche in Berlin und Dipl.-Ing. Johannes Läpple in Berlin-Siemensstadt.

sehen Verbindung zwischen den Elektroden der Nebensicherungen herbeigeführt werden. Die Verwendung besonderer einfacher Zusatzsieherungen in Verbindung mit den normalen Hochspannungssicherungen verursacht geringere Gesamtkosten als die Ausbildung einer besonderen Type von Hochspannungssicherungen, die gleichzeitig zur Schalterauslösung dienen.

ίο In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt, und zwar in Fig. ι das schematische Gesamtbild eines dreiphasigen Verbraucherstromkreises und in Fig. 2 und 3 die Einzeldarstellung einer be-' 15 sonderen Ausführung des zusätzlichen Sicherungselementes.

In Fig. ι ist mit 10 ein Verbraucher hochgespannten Stromes bezeichnet, dessen drei Zuleitungen durch einen Schalter 11 abgetrennt werden können und durch Hochspannungssicherungen 12 gegen Kurzschluß gesichert sind. Außerdem sind Überstromauslöser 13 vorhanden, die auf kleineren Überstrom mit Verzögerung ansprechen. Der Schalter 11 wird gegen eine Rückzugsfeder 14 mittels einer Klinke 15 in der Einschaltstellung gehalten. Die Gegenklinke 16 befindet sich an einer in Lagern 18 drehbaren Welle 17, die außerdem Querarme 19 besitzt, auf welche die Überstromauslöser 13 und die zusätzlichen Sicherungselemente 20 einwirken. Jedes zusätzliche Sicherungselement besteht in dem.Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aus einem Schmelzdraht 21, der zwischen zwei Metallscheiben 22 und 23 ausgespannt ist und unter der Spannung einer Feder 25 steht, die gegen die obere Scheibe mittels einer Ringscheibe 24 isoliert ist. Die untere Metallscheibe 23 besitzt einen Ansatz 26, der auf einen der Arme 19 der Klinkenwelle 17 einwirkt. Sobald der Draht 21 infolge eines Kurzschlusses oder Erdschlusses schmilzt, fällt die Scheibe 23, die über ein bewegliches Leitungsstück 27 angeschlossen ist, ab und bringt durch Drehen der Welle 17 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn die Klinken 15, 16 außer Eingriff, so daß der Schalter 11 durch die Rückzugsfeder 14 geöffnet wird. Infolge der Trägheit der bewegten Massen findet die Kontakttrennung erst.statt, nachdem die Hochleistungssicherung 12 in dem vom Kurzschlußstrom durchflossenen Leitungsstrang durchgeschmolzen ist und den Kurzschlußlichtbogen gelöscht hat. Von dem Schalter 11 wird daher nur der normale Strom der unverletzten Leitungsstränge unterbrochen.

Eine selbsttätige metallische Überbrückung an der Zusatzsicherung, durch die das Weiterbestehen eines Lichtbogens in der Zusatzsicherung verhindert wird, erfolgt dadurch, daß die Metallscheibe 23 beim Herabfallen zwei Kontakte 28 und 29 verbindet, die an die beiderseitigen Zuleitungen 33 und 34 der Zusatzsicherung 20 angeschlossen sind.

■ Die selbsttätige Überbrückung kann auch erfindungsgemäß durch Verschweißen der * ■beiden Elektroden der zusätzlichen Sicherung herbeigeführt werden. Zu diesem Zweck kann nach der weiteren Erfindung die zusätzliche Sicherung aus aufeinandergelegten Metallplatten 30 und 3'p bestehen, die durch eine ringförmige Isolationsschicht 32 voneinander getrennt sind, wie es beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist. Zu den beiden Platten führen die Zuleitungen 33 und 34. An der oberen Platte 30 ist ein Draht 21 aus rostfreiem, hochlegiertem Chromnickelstahl oder einem änhlichen festen, ' nicht oxydierenden Metall befestigt, dessen anderes Ende an der Metallscheibe 23 befestigt ist, die ihrerseits über eine bewegliche Leitung 27 mit der zweiten Platte 31 leitend verbunden ist. An der Metallsc'heibe 23 befindet sich der Ansatz 26, der auf den Klinkenhebel 19, 16 einwirkt und an dem die hier als Zugfeder ausgebildete Feder 25 angreift. Schmilzt bei Auftreten eines Überstromes von der Größenordnung eines Kürzschlußstromes der Draht 21 durch, so wird die Scheibe 23 mit ihrem Ansatz von der Feder 25 herabgezogen und dadurch der Klinkenhebel 19, 16 ausgehoben. Der beim Schmelzen des Drahtes 21 gezogene Lichtbogen bringt die in seiner unmittelbaren Nähe befindlichen Metallmassen ebenfalls zum Schmelzen, so daß die beiden Platten 30 und 31 durch einen Schweißknoten 35 in leitende Verbindung miteinander gebracht werden, worauf der Lichtbogen erlischt. In diesem Zustand ist das zusätzliche Sicherungselement 20 in Fig. 3 dargestellt.

Für die Isolationsschicht 32 wird vorteilhaft Glimmer verwendet, weil dieser leicht in dünne Schichten zerlegt werden kann, weil er ferner gegen Feuchtigkeit unempfindlich ist ^l°5 und außerdem auch ein gutes Flußmittel darstellt, durch welches das Verschweißen der Metallplatten gefördert wird. Aber auch ein schlecht leitendes Metalloxyd ist als Isolierschicht gut geeignet, weil es in beliebig ge- n° ringer Stärke leicht hergestellt werden kann.

Nach der weiteren Erfindung kann das zusätzliche Sicherungselement mit der Hauptsicherung baulich vereinigt sein.

Als Hochspannungssicherungen werden neuerdings solche bevorzugt, bei welchen mittels eines Schmelzdrahtes von großer Länge, der in ein Löschmittel eingebettet ist, eine hohe Abschaltgeschwindigkeit erreicht wird. Solche Sicherungen besitzen eine steile Strom-Zeitauslösecharakteristik, wie sie beispielsweise in Fig. 4 durch die Kurve 1 dargestellt

ist. Die Auslösecharakteristik des angeschlossenen Verbrauchers stimmt damit meist nur im Bereich hoher Stromstärke überein. Im Bereich geringer Stromstärke dagegen wird die zulässige Grenzerwärmung des Verbrauchers bereits früher erreicht, so daß der Schutz der Hochspannungssicherung in diesem Bereich geringer Stromstärke nicht genügt. Die Stromzeitcharakteristik des Verbrauchers sei beispielsweise in Fig. 4 im Bereich α geringer Überströme durch die Kurve 3 wiedergegeben, während sie im Bereich großer Überströme der Auslösekurve 1 der Hauptsicherung folge. Für den Bereich α muß also ein besonderer Schutz vorgesehen sein, beispielsweise die in Fig. 1 dargestellten magnetischen Überstromauslöser 13. Wenn nun aber außer den Hochspannungssiche-

. rungen zusätzliche Sicherungselemente vorhanden sind, so können diese nach der weiteren Erfindung so ausgeführt sein, daß sie eine von _den Hauptsicherungen abweichende Auslösecharakteristik haben, und zwar derart, daß bei solchen Überströmen, für deren Unterbrechung das Abschaltvermögen des mehrpoligen Schalters ausreicht, die zusatz-, liehe Sicherung allein anspricht. Beispielsweise kann die Auslösecharakteristik der zusätzlichen Sicherungselemente durch Kurve 2 in Fig. 4 dargestellt sein. Voraussetzung für eine solche Charakteristik ist eine große Wärmeträgheit der Zusatzsicherung. Diese kann beispielsweise, wie bekannt, mittels eines dicken Schmelzdrahtes mit Lötstelle in der Zusatzsicherung erreicht werden.

In Fig. 4 ist die Kurve 3 im Vergleich zu der Kurve 2 um die Eigenzeit e des mehrpoligen Schalters (11 in Fig. 1) höher gelegt, so daß die Kurve 3 die Auslösecharakteristik des mehrpoligen Schalters unter dem Einfluß der zusätzlichen Sicherungselemente darstellt. Es sei nun angenommen, daß das Schaltvermögen des mehrpoligen Schalters zur Bewältigung von Überströmen im Strombereich α ausreicht. Nach Fig. 4 erfolgt die Auslösung in diesem Bereich α allein durch das zusätzliche Sicherungselement und den mehrpoligen Schalter. Die Hochspannungssicherung bleibt unversehrt. Im Bereich höherer Überströme dagegen spricht kurz nach der zusätzlichen Sicherung auch die Hauptsicherung an und schaltet den hohen Überstrom ab, ehe noch der mehrpolige Schalter, dessen Auslösung ja durch das zusätzliche Sicherungselement eingeleitet ist, seine Kontakte öffnet. Geschieht dann das letztere, so wird dadurch lediglich in den gesunden Leitungssträngen der normale Strom unterbrochen, in den kranken dagegen erfolgt die Abschaltung durch den Schalter stromlos. Bei einer derartigen Bemessung der zusätzlichen Sicherungselemente sind besondere Auslöser, wie z. B. die magnetischen Auslöser 13 gemäß Fig. 1, überflüssig und können erspart werden.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen mehrphasigen Unterbrechen von Stromkreisen, die durch Hochspannungssicherungen gegen hohen Überstrom bzw. gegen Kurzschlußstrom geschützt sind, gekennzeichnet durch in Reihe mit den Hochspannungssicherungen liegende zusätzliche einfache Sicherungselemente, die als Nebensicherungen den in Reihe mit den Hauptsicherungen liegenden mehrpoligen Schalter unabhängig voneinander bei einem spätestens gleichzeitig mit den Hauptsicherungen erfolgenden Ansprechen auslösen und beim Ansprechen selbsttätig,

z. B. durch den dabei entstehenden Lichtbogen, überbrückt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Überbrückung des zusätzlichen Sicherungselementes beim Ansprechen in der Herbeiführung einer metallischen Verbindung zwischen seinen Elektroden besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Sicherungselement aus einem Schmelzkörper besteht, der beim Durchschmelzen die mechanische Verriegelung des mehrpoligen Schalters auslöst.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die selbsttätige Überbrückung des zusätzlichen Sicherungselementes beim Ansprechen durch Verschweißen ihrer Elektroden miteinander herbeigeführt wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Sicherungselement aus zwei aufeinanderliegenden, durch eine Isolierschicht (32) voneinander getrennten Metallplatten (30, 31) als Anschlußelektroden besteht, deren eine (30) mit dem einen Ende eines durch eine Ausnehmung der Isolierschicht (32) und der anderen Elektrode (31) hindurchgehenden Schmelzdrahtes (21) aus rostfreiem, hochlegierten Chromnickelstahl oder aus einem anderen ähnlichen festen, nicht oxydierbaren Metall verbunden ist, an dessen freiem, über eine biegsame Leitung (27) mit der durchbohrten Elektrode (31) elektrisch verbundenem Ende außerhalb der durchbohrten Elektrode (31) und in deren Nähe der Auslösekraftspeicher (25, 26) angreift.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, da-

durch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht aus Glimmer besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht aus Metalloxyd besteht.

8. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Sicherungselement mit der Hauptsicherung baulich vereinigt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Sicherungselement eine von der Auslösecharakteristik der Hauptsicherung derart abweichende Charakteristik hat* daß bei Überströmen, für deren Unterbrechung das Abschaltvermögen des mehrpoligen Schalters ausreicht, die zusätzliche Sicherung allein anspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen