Starkstromschmelzsicherung

Abstract

 Eine Abschlussplatte (2) eines ersten elektrischen Anschlusses ist durch einen aus Silbermantelbändern (7) bestehenden Schmelzleiter mit einer Trennplatte (6) elektrisch leitend verbunden, an welche eine Drossel anschliesst mit einer Wicklung (8), welche einen als massiver Stab (9) aus Ferrit ausgebildeten Kern umgibt und die Trennplatte (6) mit einer Abschlussplatte (4) eines zweiten elektrisch leitenden Anschlusses elektrisch leitend verbindet. Alternativ kann der Schmelzleiter in platzsparender Weise in einer Durchführung im hohl ausgebildeten Kern angeordnet und über eine Rückleitung mit der Wicklung verbunden sein.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Starkstromschmelzsicherung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Sicherungen werden vor allem als Leitungsschutzsicherungen in Niederspannungsnetzen eingesetzt und sind gewöhnlich in Transformatorstationen, Verteilstellen und Hausanschlusskästen angeordnet. Sie können Ueberströme in der Grössenordnung von einigen hundert Ampère unterbrechen.

Stand der Technik

[0002] Gattungsgemässe Starkstromschmelzsicherungen sind in verschiedenen Grössen und Auslegungen im Handel erhältlich. So zeigt zum Beispiel der Prospekt 'NH-Sicherungseinsätze' der Firma Rockwell Automation verschiedene derartige Sicherungen, die bezüglich ihrer Abmessungen verschiedenen Baugrössen der Normen DIN 43620 und IEC 269-2-1 entsprechen. Derartige Sicherungen weisen praktisch bei allen im Netz vorkommenden Frequenzen eine sehr niedrige Impedanz auf. Ihre Funktion ist ganz auf die Abschaltung von Ueberströmen beschränkt.

[0003] Es ist jedoch bekannt, dass in Stromverteilungsnetzen durch Schaltvorgänge und andere Einflüsse hochfrequente Spannungen und Ströme entstehen, die sich rasch über das Netz ausbreiten und u. U. bestimmte Verbraucher empfindlich stören. Besonders unangenehm macht sich die Belastung des Netzes mit hochfrequenten Störungen bemerkbar, wenn über bestimmte Teile desselben, z. B. innerhalb eines Gebäudes, auch mittels Hochfrequenzsignalen Nachrichten übertragen werden.

Darstellung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt nun der Gedanke zu Grunde, bekannte gattungsgemässe Starkstromschmelzicherungen so auszubilden, dass sie zugleich Störsignale der beschriebenen Art abfangen. Da eine derartige Starkstromschmelzicherung auf Grund ihrer herkömmlichen Funktion gewöhnlich einen kleineren Netzbereich, inbesondere einen solchen, der sich auf ein einzelnes Gebäude oder einen Gebäudekomplex beschränkt, mit dem übrigen Netz verbindet und die Uebertragung von Nachrichten über das Netz sich gewöhnlich ebenfalls auf derartige Bereiche beschränkt, ist sie sehr günstig positioniert, um auch der Abschottung der besagten Bereiche gegen hochfrequente Störungen aus dem übrigen Netz zu dienen.

[0005] Die erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung ist nun so ausgebildet, dass sie zusätzlich zur Unterbrechung von Ueberströmen auch eine weitgehende Unterdrückung von hochfrequenten Signalen, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 1 MHz und 40 MHz, wie er bei der Nachrichtenübertragung vor allem eingesetzt wird, leistet. Dabei kann sie jeweils so ausgebildet sein, dass sie bezüglich elektrischer Auslegung und auch bezüglich der Abmessungen wenigstens so weit einer bekannten normgemässen Starkstromschmelzsicherung entspricht, dass sie eine solche ohne irgendwelche Aenderungen am Steckplatz oder an der weiteren Umgebung ersetzen kann.

[0006] Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen vor allem darin, dass auf denkbar einfache und kostengünstige Weise auch in bereits bestehenden Anlagen die grossräumige Ausbreitung von hochfrequenten Störungen über das Stromversorgungsnetz unterbunden und damit eine im wesentlichen störungsfreie Uebertragung von Nachrichten mittels Hochfrequenzsignalen innerhalb kleinerer Netzbereiche ermöglicht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0007] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren, welche lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer ersten Ausführungsform, mit ungeschnittener Drossel,

Fig. 2

einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1, längs II-II dort,

Fig. 3

einen Querschnitt längs III-III in Fig. 1,

Fig. 4

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer zweiten Ausführungsform, mit teilweise ungeschnittener Drossel,

Fig. 5

einen Querschnitt längs V-V in Fig. 4,

Fig. 6

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer dritten Ausführungsform, mit ungeschnittener Drossel,

Fig. 7

einen Längsschnitt entsprechend Fig. 6, längs VII-VII dort,

Fig. 8

einen Querschnitt längs VIII-VIII in Fig. 6,

Fig. 9

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer vierten Ausführungsform, mit ungeschnittener Drossel,

Fig. 10

einen Querschnitt längs X-X in Fig. 9,

Fig. 11

einen Längsschnitt entsprechend Fig. 9, aber mit geschnittener Drossel,

Fig. 12

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer fünften Ausführungsform, unmittelbar hinter der vorneliegenden Wand,

Fig. 13

einen Querschnitt längs XIII-XIII in Fig. 12,

Fig. 14

einen Längsschnitt längs XIV-XIV in Fig. 13,

Fig. 15

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer sechsten Ausführungsform, unmittelbar hinter der vorneliegenden Wand,

Fig. 16

einen Querschnitt längs XVI-XVI in Fig. 15 und

Fig. 17

einen Längsschnitt längs XVII-XVII in Fig. 16.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0008] Eine erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss einer ersten Ausführungsform (Fig. 1-3) weist ein ungefähr quaderförmiges Gehäuse 1 aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Keramik auf, das an den in Längsrichtung entgegengesetzten Enden einen ersten elektrischen Anschluss aufweist mit einer ersten Abschlussplatte 2, die an der Aussenseite ein Kontaktmesser 3 trägt und einen zweiten elektrischen Anschluss mit einer zweiten Abschlussplatte 4, die an der Aussenseite ein Kontaktmesser 5 trägt. Die das Gehäuse 1 verschliessenden Abschlussplatten 2, 4 bestehen z. B. aus Aluminium, die Kontaktmesser 3, 5 bestehen aus einer Kupferlegierung und sind versilbert.

[0009] Das Gehäuseinnere ist durch eine Trennplatte 6 aus elektrisch leitendem Material, z. B. Aluminium in zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte geteilt. Der etwas längere erste Abschnitt, der zwischen der Abschlussplatte 2 des ersten elektrischen Anschlusses und der Trennplatte 6 liegt, enthält einen Schmelzleiter, der die Abschlussplatte 2 mit der Trennplatte 6 elektrisch leitend verbindet. Er besteht aus drei in einer Reihe hintereinander angeordneten parallelgeschalteten Silbermantelbändern 7 und ist in bekannter Weise so ausgelegt, dass er bei Ueberstrom gemäss einer normierten Kennlinie nach einer von der Stromstärke abhängigen Ansprechzeit durchschmilzt und den Strom unterbricht.

[0010] Im zwischen der Trennplatte 6 und der Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses liegenden Abschnitt des Gehäuseinneren ist eine Drossel angeordnet. Sie besteht aus einer zylindrischen Wicklung 8, die die Trennplatte 6 mit der Abschlussplatte 4 elektrisch leitend verbindet und einem durchgehenden Kern aus einem ferromagnetischen, vorzugsweise elektrisch isolierenden Material, insbesondere Ferrit, der als in der Achse der Wicklung 8 liegender, von ihr umgebener massiver runder Stab 9 ausgebildet ist. Die Induktivität der Drossel ist so gewählt, dass ihre Impedanz bei Frequenzen von der Grössenordnung der Netzfrequenz, also ca. 50 Hz vernachlässigbar klein ist, bei hohen Frequenzen von 1 MHz bis 40 MHz dagegen sehr gross.

[0011] Die Starkstromschmelzsicherung kann bezüglich ihrer Abmessungen der Baugrösse 1-3 der Norm DIN 432620 entsprechen und z. B. auf 400 V und 400 A ausgelegt sein. Sie kann jederzeit an Stelle herkömmlicher Sicherungen, die dieser Norm entsprechen, eingesetzt werden.

[0012] Eine zweite Ausführungsform (Fig. 4, 5) der erfindungsgemässen Starkstromschmelzsicherung unterscheidet sich von der ersten lediglich dadurch, dass die Wicklung 8 etwas kleiner ausgebildet ist und der Kern neben einem in der Achse derselben angeordneten Stab 9 auch eine die Wicklung 8 aussen umgebende Schale aufweist, die aus zwei mit den Kopfenden des Stabes 9 verbundenen Halbschalen 10a,b besteht, welche durch einen mittig umlaufenden Luftspalt 11 getrennt sind. Die Schale weist zwei einander diametral gegenüberliegende, sich über ihre ganze Länge erstreckende sektorförmige Oeffnungen 12a,b auf, durch welche hindurch die Wicklung 8 mit der Trennplatte 6 und der Abschlussplatte 4 elektrisch leitend verbunden ist.

[0013] Auch eine dritte Ausführungsform (Fig. 6-8) entspricht weitgehend der ersten, doch erstreckt sich der wiederum als massiver runder Stab 9 ausgebildete Kern im wesentlichen über die ganze Länge des Gehäuses 1 und reicht von der Abschlussplatte 2 des ersten elektrischen Anschlusses bis zur Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses. Die drei Silbermantelbänder 7 des Schmelzleiters sind um den Stab 9 herum angeordnet. Die Ausführungsform zeichnet sich durch besonders gute mechanische Stabilität aus.

[0014] Einen abweichenden Aufbau zeigt eine vierte Ausführungsform (Fig. 9-11) der erfindungsgemässen Starkstromschmelzsicherung. Der Kern ist hier wiederum als Stab 9 ausgebildet, welcher von der Wicklung 8 umgeben ist. Beide sind jedoch von rechteckigem Querschnitt, also quaderförmig und der Stab 9 ist hohl ausgebildet, er weist eine in Längsrichtung durchgehende mittige Durchführung auf, in welcher der Schmelzleiter angeordnet ist, der hier aus einem einzigen Silbermantelband 7 besteht. Die Wicklung 8 ist von der Abschlussplatte 2 des ersten elektrischen Anschlusses durch eine Isolationsschicht 13 und das Silbermantelband 7 von der Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses durch eine Isolationsschicht 14 getrennt.

[0015] Das Silbermantelband 7 schliesst durch eine Oeffnung in der ersten Isolationsschicht 13 an die erste Abschlussplatte 2 an. Sein entgegengesetztes Ende ist über eine auf der zweiten Isolationsschicht 14 aufliegende Zwischenplatte 15 mit einem Rückführungsdraht 16 verbunden, der in einer Nut an der Aussenseite des Stabes 9 entgegen dem Silbermantelband 7 zu dem nächst der ersten Abschlussplatte 2 liegenden Ende der Wicklung 8 zurückläuft. Das diesem entgegengesetzte Ende der Wicklung 8 ist durch eine Oeffnung in der zweiten Isolationsschicht 14 schliesslich mit der Abschlussplatte 4 verbunden. Die Strombahn läuft also von der Abschlussplatte 2 durch das Silbermantelband 7, die Zwischenplatte 15, zurück durch den Rückführungsdraht 16 und nach einer neuerlichen Richtungsumkehr durch die Wicklung 8 zur Abschlussplatte 4.

[0016] Diese Ausführungsform ist besonders platzsparend, insbesondere kann sie sehr kurz sein. Sie kann daher in den Abmessungen der Baugrösse 00-3 der Norm DIN 43620 hergestellt werden und jederzeit an die Stelle herkömmlicher Starkstromschmelzsicherungen treten, die dieser Norm entsprechen.

[0017] Eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemässen Starkstromschmelzsicherung (Fig. 12-14) entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der vierten Ausführungsform, doch ist die Wicklung 8 neben dem Schmelzleiter angeordnet, der zwischen dem Kontaktmesser 3 des ersten elektrischen Anschlusses und einer Zwischenplatte 15 angeordnet ist und wiederum aus drei parallelen Silbermantelbändern 7 besteht. Die Zwischenplatte 15 ist mittels eines Rückführungsdrahtes 16 mit dem dem ersten elektrischen Anschluss zunächstliegenden Ende der Wicklung 8 verbunden, deren entgegengesetztes Ende an die Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses stösst. Zwischen der letzteren und der Zwischenplatte 15 liegt eine Isolationsschicht 14. Die Wicklung 8 umgibt einen Kern, der von einer Isolationsschicht umgeben ist. Er kann wiederum als massiver runder Stab 9 ausgebildet sein oder auch aus mehreren parallelen Stäben bestehen.

[0018] Die Strombahn läuft vom Kontaktmesser 3 des ersten elektrischen Anschlusses über die Silbermantelbänder 7 zur Zwischenplatte 15 und weiter über den Rückführungsdraht 16, durch die Wicklung 8 und über die Abschlussplatte 4 zum Kontaktmesser 5 des zweiten elektrischen Anschlusses.

[0019] Gemäss einer sechsten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung (Fig. 15-17) mit einem zwischen den Kontaktmessern 3, 5 angeordneten Wicklung 8 und einem daneben angeordneten, alsSilbermantelband 7 ausgebildeten Schmelzleiter ähnlich aufgebaut wie die erfindungsgemässe Starkstromschmelzsicherung gemäss der fünften Ausführungsform. An das Kontaktmesser 3 des ersten elektrischen Anschlusse schliesst die Abschlussplatte 2 desselben an, die über den Schmelzleiter mit einer Zwischenplatte 15 verbunden ist, welche mit Abstand neben der Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses angeordnet ist. Die Zwischenplatte 15 ist über den Rückführungsdraht 16 mit dem der Anschlussplatte 2 des ersten elektrischen Anschlusses zunächstliegenden Ende der Wicklung 8 verbunden, deren entgegengesetztes Ende an die Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses stösst, die wiederum das Kontaktmesser 5 desselben trägt.

[0020] Die Wicklung 8 umgibt wiederum einen Kern, der als massiver runder Stab 9 ausgebildet und von einer Isolierung umgeben ist, welche zugleich eine Isolationsschicht 13 bildet, die die Wicklung 8 und den Rückführungsdraht 16 von der Abschlussplatte 2 des ersten elektrischen Anschlusses trennt sowie eine Isolationsschicht 14, durch welche hindurch die Wicklung 8 mit der Abschlussplatte 4 des zweiten elektrischen Anschlusses verbunden ist.

[0021] Bei den beiden zuletzt beschriebenen Ausführungen überschreiten die Abmessungen der erfindungsgemässen Starkstromschmelzsicherung diejenigen bekannter gattungsgemässer Starkstromschmelzsicherungen, doch kann sich dies auf lediglich eine Dimension quer zur Verbindung zwischen den Kontaktmessern beschränken, während die übrigen Abmessungen wiederum den Normmassen bekannter gattungsgemässer Starkstromschmelzsicherungen entsprechen, so dass normalerweise einem Einsatz der erfindungsgemässen Starkstromschmelzsicherung in einem Normsteckplatz nichts im Wege steht.

Ansprüche

1. Starkstromschmelzsicherung mit einem Gehäuse (1) aus elektrisch isolierendem Material und, an einander in Längsrichtung entgegengesetzten Enden desselben einem ersten elektrischen Anschluss und einem zweiten elektrischen Anschluss, welche über einen im Gehäuse (1) angeordneten Schmelzleiter elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Anschluss und dem zweiten elektrischen Anschluss über eine im Gehäuse (1) angeordnete, mit dem Schmelzleiter in Reihe liegende Drossel hergestellt ist.

2. Starkstromschmelzsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel eine Wicklung (8) umfasst und einen Kern aus ferromagnetischem, insbesondere elektrisch isolierendem Material aufweist, welcher mit der Wicklung (8) magnetisch gekoppelt ist.

3. Starkstromschmelzsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern einen Stab (9) umfasst, der von der Wicklung (8) umgeben ist.

4. Starkstromschmelzsicherung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern eine Schale umfasst, welche die Wicklung (8) aussen mindestens teilweise umgibt.

5. Starkstromschmelzsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale zwei einander gegenüberliegende sektorförmige Oeffnungen (12a, 12b) aufweist.

6. Starkstromsicherung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale durch einen umlaufenden Luftspalt (11) in zwei Halbschalen (10a, 10b) geteilt ist.

7. Starkstromschmelzsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter und die Drossel in Längsrichtung aufeinanderfolgend im Gehäuse (1) angeordnet sind.

8. Starkstromschmelzsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das der den Schmelzleiter enthaltende Teil des Gehäuseinneren und der die Drossel enthaltende Teil desselben durch eine querverlaufende Trennplatte (6) voneinander getrennt sind.

9. Starkstromschmelzsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel den Schmelzleiter umgibt.

10. Starkstromschmelzsicherung nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (9) hohl ausgebildet ist mit einer den Schmelzleiter aufnehmenden Durchführung und die Wicklung (8) mit dem Schmelzleiter durch eine ausserhalb des Stabes (9) angeordnete, dem Schmelzleiter entgegenlaufende Rückführung verbunden ist.

11. Starkstromschmelzsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter und die Drossel parallel nebeneinander in Längsrichtung im Gehäuse (1) angeordnet sind.

Zeichnung