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Ausblaserohrsicherung Die Erfindung bezieht sich auf eine Ausblaserohrsicherung
mit einem den Schmelzleiter umgebenden Einsatzrohr, das unter Innehaltung eines
Zwischenraumes etwa konzentrisch von dem unten offenen Ausblaserohr umgeben wird.
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Erfindungsgemäß ist die Sicherung unter Öl angeordnet, und das Ausblaserohr
besitzt an seinem oberen Ende eine Öffnung, die ein Hindurchströmen des Öls durch
das Einsatzrohr in senkrechter Richtung gestattet. Der Durchmesser des Schmelzleiters
und der Innendurchmesser des Einsatzrohres und damit die Stärke der Ölschicht zwischen
Rohr und Abschmelzdraht sind dabei derart bemessen, daß eine den jeweiligen Betriebsverhältnissen
angepaßte Abschmelzcharakteristik der Sicherung erreicht ist. Durch das den Schmelzdraht
umgebende Rohr werden genau geregelte Abkühlungsverhältnisse für das zwischen Rohr
und Schmelzleiter befindliche Öl geschaffen, die bewirken, daß der Schmelzleiter
bei ein und demselben Verlauf des Überstromes stets nach einer ganz bestimmten Zeit
auch anspricht. Die Abschmelzcharakteristik des Schmelzleiters kann ferner durch
Veränderung des Innendurchmessers des umgebenden Rohres und des Drahtdurchmessers
des Schmelzleiters in weiten Grenzen beeinflußt werden, so daß man durch Veränderung
dieser beiden Größen die Temperaturanstiegskurve und damit die Einstellung des Auslösestromes
in weiten Grenzen mit Sicherheit einstellen kann. Die Schmelzsicherung nach der
Erfindung hat also den Vorteil, daß sie eine genau definierte Erwärmungscharakteristik
besitzt,
die eine sehr empfindliche Einstellung des Auslösestromes
gestattet. Letzteres ist insbesondere zur Erzielung einer selektiven Abschaltung
mit Rücksicht auf die üblichen Sicherungseinrichtungen von Bedeutung.
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An sich ist bereits eine Ausblaserohrsicherutig bekannt, bei der der
Sicherungsdraht von einem oben und unten offenen Rohr umgeben ist. Diese Ausblaserohrsicherung
befindet sich aber nicht unter öl, sondern in Luft, so daß das den Sicherungsdraht
umgebende Rohr nicht die für die Erfindung maligebende Funktion übernehmen kann.
I:s ist ferner bereits eine Schmelzsicherung für in ein flüssiges Dielektrikum eingebaute
Apparate bekannt, bei der der Schmelzleiter unterhalb des Spiegels des Dielektrikums
angeordnet ist und von diesem umspült wird. Dabei handelt es sich aber nicht uni
eine Schmelzsicherung im Sinne der Erfindung, d.li. um eine Sicherung, bei der lediglich
dadurch, daß der Schmelzleiter verdampft, die zur Löschung erforderliche Trennstrecke
geschaffen wird. Die bekannte Anordnung stellt vielmehr einen Vberstroniselbstschalter
mit unter Federzug stehenden Kontakten dar, der durch Lötung der Kontakte in seiner
Einschaltstellung gehalten wird. Beim Überstrom schmelzen die Lötstellen, und die
zur Löschung des Stromes bzw. der Funkenstrecke erforderliche Trennstrecke wird
durch die Entfernung der Kontakte mit Hilfe des Federzuges geschaffen, während bei
der Erfindung diese Trendstrecke durch Verdampfung des Schmelzleiters herbeigeführt
wird.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen zu ersehen.
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Fig. i -neigt schematisch die Anordnung der Schmelzsicherung in einem
Transformator. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch diesen Transformator, aus deni
zu ersehen ist, wie man konstruktiv die Schmelzsicherung im Innern des Kessels unterbringen
kann.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Schmelzsicherung
selbst.
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Die Fig. d. bis 6 stellen charakteristische Kurven dar, die für die
Bemessung der Schmelzsicherung von Wichtigkeit sind.
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In Fig. 1 ist io ein Transformator finit der Primärwicklung i i und
der Sekundärwicklung 12. Zwischen die Endklemmen der Priniärwicklung und das geerdete
Gehäuse sind Überspannungsfunkenstrecken 13 geschaltet, die den Transformator vor
Überspannungen schützen sollen, welche ihren Ursprung in (lein angeschlossenen Netz
haben. An die Sekundärwicklung sind Überstromschalter i-. angeschlossen, welche
den Transformator vor Überlastungen und Kurzschlüssen im Niederspannungskreis schützen.
In Reihe mit der Primärwicklung t i ist an deren Enden je eine Schmelzsicherung
i; gemäß der Erfindung vorgesehen. Diese Schmelzsicherungen haben insbesondere die
Aufgabe, den Transformator bei Wicklungsfehlern oder Klemmenkurzschlüssen abzuschalten.
Wie in Fig. i wiedergegeben, werden diese Schmelzsicherungen zwischen die Wicklung
und die Überspannungsableiter 13 geschaltet: man kann, wenn es nötig ist, der-'
artige: Schmelzsicherungen auch in dem Sekundärkreis vorsehen.
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Wie die erfindungsgemäße Schmelzsicherung konstruktiv im Transformator
angeordnet wird, hängt von den jeweiligen Verhältnissen und der Bauart des Transformators
ab. So ist beispielsweise in Fig. a die Schmelzsicherung 15 an der Kleininleiste
16 hängend angeordnet, und zwar so, (laß sie in die Isolierflüssigkeit 9 eintaucht.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung
selbst -zeigt Fig. 3. Sie besteht zunächst aus einem rohrförmigen Gehäuse 1;, «-elches
beispielsweise aus Vulkanfiber, Idartpapier oder einem ähnlichen Material hergestellt
sein kann, das die Berührung finit der Isolierflüssigkeit verträgt. Das öbere Ende
des Gehäuses 17 enthält ein Innengewinde und nimmt (las ebenfalls mit einem Gewinde
versehene Ende des Verschlußstopfens 18 auf, der vorteilhaft aus Metall, z. B. aus
Kupfer, liergcstellt ist. Oben besitzt der Verschlußstopfen 18 einen mit Gewinde
versehenen Fortsatz ig, der durch Schraubenmuttern in der Kletnnileiste 16 befestigt
werden kann und gleichzeitig auch zum Anschluß der Leitung dient.
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In dein Gehäuse 17 ist der Schmelzleiter 22 angeordnet. Das Material
des Schmelzleiters muß je nach den vorliegenden Verhältnissen hinsichtlich seiner
Schmelztemperatur und seiner Wärmekapazität gewählt -%t-erden. Auch darf dieses
Material nicht durch die Isolierflüssigkeit angegriffen werden, und es muß außerdem
genügend mechanische Festigkeit besitzen. Im Handei ist ein Material unter dem Namen
Everdur erhältlich, das sich für die Verwendung als Schmelzleiter im vorliegenden
Fall als besonders vorteilhaft herausgestellt hat. Es kommen aber auch andere Materialien,
wie z. B. Kupfer, Aluminium und gewisse Metallegierungen in Betracht.
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Der Schmelzleiter .22 ist in dein Verschlußstopfen 18 befestigt. In
dein Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist zu diesem Zweck in dem Verschlußstopfen
eine vertikale Öffnung 23 vorgesehen, durch welche der Schmelzleiter hindurchgestreckt
ist, so daß er in die horizontale Öffnung :2d. hineinragt, wo er beispielsweise
durch Lötung befestigt ist. Die Üffnungen 23 und 2.I sind so ausgestaltet, daß
sie
eine Zirkulation. des Dielektrikums gestatten.
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Der Leiter 22 ist von einem Einsatzrohr 25 umgeben. Der, innere Durchmesser
dieses Rohres ist etwas .größer als der äußere Durchmesser des Schmelzleiters. Dieses
Rohr kann ebenfalls aus irgendeinem Isoliermaterial bestehen, welches ölfest ist.
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Das untere Ende des SchmelzIelters ist an das sekundäre Wic1clungsende
26 des Transforinators angeschlossen, wobei- zur Verbindung im vorliegenden Fall
eine Löthülse 27 benutzt ist. Durch einen Stift 2ä ist diese Löthülse an dem -Gehäuse
17 befestigt.
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In Fig..I ist die zeitliche Erwärmungskurve für den Schmelzleiter
dargestellt. Fig. 5 gibt den unteren Teil. dieser Kurve noch einmal in vergrößertem
Maßstab wieder. Der horizontale Teil der Kurve liegt im Bereich des Verdampfungs-bzw.
Zersetzungspunktes des umgebenden Dielektriküms. Sobald der Verdampfungspunkt erreicht-
eist,;' steigt die Temperatur des Schmelzleiters eine Zeitlang nicht weiter, da
die entwickelte Wärme dazu benötigt wird, um das Dielektrikum aus dem flüssigen
in den gasförmigen Aggregatzustand zu verwandeln.
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Bei der Auswahl der geeigneten Größe des Schmelzleiters für einen
bestimmten Apparat, beispielsweise für einen bestimmten Transformator, muß auf die
Eigenschaften der übrigen Schmelzsicherungen und Überstromschalter Rücksicht genommen
werden. Zu diesem Zweck kann man für verschiedene Schmelzleiterabmessungen die Kennlinien
aufzeichnen. Außerdem kennt man die Leistung des Transformators, für welchen die
Schutzeinrichtung benutzt werden soll. Danach kann man die Überstromschalter und
Schmelzsicherungen auswählen, welche den Transformator gegen Überlastung schützen
soll. Schließlich ist auch die Charakteristik des Netzes, an die der zu schützende
Apparat bzw. Transformator angeschlossen werden soll, bekannt.
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In Fig. 6 sind als Beispiel Kurven für die einzelnen Schutzeinrichtungen
angegeben, und zwar gelten die Kurve A für den Überstromschalter, die Kurven B und
C für die Schmelzsicherungen in den Netzzuleitungen, wobei das Übersetzungsverhältnis
zwischen Primärstrom und Sekundärstrom berücksichtigt ist. Mit Rücksicht auf diese
Kurven sind das Material und die Abmessungen des Schmelzleiters in der erfindungsgemäßen
Schmelzsicherung so gewählt, daß sich hierfür die Kurve D ergibt. Diese Kurve liegt
zwischen der Kurve des Überstromschalters und den Kurven der Schmelzsicherungen
in den Netzzuleitungen. Die Auslösezeit der erfindungsgemäßen Schmelzsicherung liegt
auf diese Weise zwisehen der Auslösezeit des Überstromschalters auf der Niederspannungsseite
und der Auslösezeit der Schmelzsicherungen auf der Hochspannungsseite. Bei der Bemessung
muß darauf Rücksicht genommen werden, däß -noch eine hinreichende Selektivität des
#,nsprechens der einzelnen Schutzeinrichtungen vorhanden ist.
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Bei der in Fig., 3 -dargestellten -Konstruktion- der erfindungsgemäßen
Schmelzsicherung hat das Rohr 25 die Aufgabe, eindeutige@Verhältnisse zu schaffen,
wenn die Isolierflüssigkeit unter der Einwirkung eines Überstromes zu sieden oder
sich zu zersetzen beginnt. In diesem Fall tritt nämlich in der Röhre 17 eine heftige
Wirbelung auf, die eine erhebliche Abkühlung des Leiters 22 zur Folge haben würde.-
Außerdem kann durch entsprechende Abstimmung zwischen der Größe der Röhre 25 und
dem Drahtdurchmesser die in Fig. 6 wiedergegebene Kennlinie stark beeinflüßt werden.
Die Abmessungen der Röhre -25 in bezug auf den Schmelzleiter werden am besten durch
einen Versuch festgestellt. So haben sich z. B. gute Resultate ergeben bei Verwendung
einer .Röhre mit einem Innendurchmesser von 1 inin bei einem Schmelzleiterdurchmesser
von 0,25 min. Selbstverständlich ist dies nur als ein ganz spezielles Zahlenbeispiel
für einen bestimmten Fall aufzufassen, während sich bei andersartigenVoraussetzungen
ganz andere Verhältnisse ergeben.
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Wenn der Schmelzleiter 22 von einem Überstrom durchflossen wird, so
steigt die Temperatur schnell an, bis die Isolierflüssigkeit ihren Siedepunkt erreicht.
Dann setzt eine Zirkulation der Isolierflüssigkeit durch die Röhre 25 ein, die eine
bestimmte Kühlung des Schmelzleiters hervorruft. Die Isolierflüssigkeit strömt dabei
von unten nach oben durch das Rohr 25, aus dem sie durch die Öffnungen 23 und 24
wieder austritt.. Wenn jetzt der Schmelzleiter 22 seine Schmelztemperatur erreicht,
welche bei dein erwähnten Material Everdur bei etwa 105o° liegt, so bildet sich
zwischen= den abgeschmolzenen Enden ein Lichtbogen aus. Die dabei erzeugten Gase
wirken auf die Hülse 27 und schleudern diese aus dem Gehäuse 17 heraus, wodurch
der Lichtbogen stark verlängert und wirksam gelöscht wird. Die Durchwirbelung der
Isolierflüssigkeit in dem unteren Ende der Schutzeinrichtung durch die entstehenden
Gase oder Dämpfe unterstützt ebenfalls die Löschung des Lichtbogens. Die Trennung
der beiden übrigbleibenden Schmelzleiterteile verhütet das Wiederzünden des Lichtbogens.
Wesentlich für den Eintritt der beschriebenen Wirkung ist es, daß die Schirielztemperatur@des
Schmelzleiters höher liegt als
die Siedetemperatur der Isolierflüssigkeit.
Dies ist bei dem Material Evendur ohne weiteres erfüllt.
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Wenn bei Überströmen die Isolierflüssigkeit in der Umgebung des Schmelzleiters
zum Sieden kommt, ohne daß dieser selbst durchschmilzt, so geht die Temperatur wieder
auf ihren normalen Wert zurück, und es stellen sich wieder normale Verhältnisse
ein. Das in dem Gehäuse 17 angesammelte Gas kann dann durch die Öffnungen
23 und 24 entweichen.