Hochleistungs-Sicherungen (HRC): Konstruktion, Funktion und Anwendungen
Kernfunktion
HRC-Sicherungen sind so konstruiert, dass sie Kurzschluss- oder Fehlerströme für eine bestimmte Dauer sicher leiten können. Wenn der Fehler innerhalb dieser Zeitspanne beseitigt wird, bleibt das Sicherungselement intakt; andernfalls schmilzt es, um den Stromkreis zu unterbrechen. Das Element ist in einem luftdichten Behälter eingehüllt, was es vor Umwelteinflüssen schützt und gleichzeitig effizientes Bogenlöschen ermöglicht.
Umgekehrtes Zeitverhalten
HRC-Sicherungen zeigen ein kritisches umgekehrtes Zeitverhalten:
Fehler mit hoher Stärke: Verursachen schnelles Schmelzen (kurze Auslösezeit) aufgrund intensiver Joulescher Wärme.
Fehler mit geringer Stärke: Führen zu langsamerem Schmelzen (längere Auslösezeit), was die Koordination mit anderen Schutzgeräten ermöglicht.
Bogenlöschanordnung
Während eines Fehlers:
Das Sicherungselement schmilzt und erzeugt einen Bogen.
Der Gehäuseinhalt, gefüllt mit Quarzsand oder anderen inerten Pulvern, reagiert mit dem verdampften Metall und bildet einen hochwiderständigen Plasma.
Dieses Plasma löst schnell die Bogenenergie auf, verhindert eine Wiederentzündung und stellt eine sichere Unterbrechung des Stromkreises sicher.
Patronenartige Hochspannungs-HRC-Sicherung
Konstruktionsmerkmale:
Ringförmiges Element: Gewickelt, um Koronaentladungen, ein Hochspannungsphänomen, das Energieverluste und Störungen verursacht, zu eliminieren.
Doppeltelement-Konfiguration (ausgewählte Modelle):
Normaler Strompfad: Ein niedrigwiderständiges Kupfer- oder Silberelement übernimmt die ständigen Lasten.
Fehlerstrompfad: Ein paralleles Wolframelement, optimiert für hohe Widerstandswerte und Schmelzpunkte, gewährleistet eine schnelle Reaktion auf Kurzschlüsse.
Korona-Minderung: Die toroidale Form gleicht elektrische Felder aus, minimiert Ionisation und verbessert die Leistung in Hochspannungsumgebungen.
Flüssigkeitsbasierte Hochspannungs-HRC-Sicherung
Anwendungen:
Aufbau
Glasröhrengehäuse: Gefüllt mit Tetrachlorkohlenstoff, einer nicht leitenden Flüssigkeit mit ausgezeichneten Bogenlöscheigenschaften.
Elementplatzierung: Das Sicherungselement ist in der Flüssigkeit getaucht, wobei ein Ende versiegelt und das andere über ein Phosphorbronzedraht verbunden ist.
Bogenunterdrückung: Beim Schmelzen zerlegt das Element die Flüssigkeit in nicht leitende Gase, löscht den Bogen schnell und verteilt die Wärme. Diese Konstruktion übertrifft Trockenfusen bei hohen Energiestörungen.
Sicherung als Rückhalt für Leistungsschalter
Flüssigkeitsbasierte HRC-Sicherungen dienen als Rückhaltschutz für Leistungsschalter und erhöhen deren Kurzschlusskapazität. Im Falle eines Fehlers, der die Unterbrechungskapazität des Schalters übersteigt, unterbricht die Sicherung den Strom schnell, um Schäden am Schalter und an nachgeschalteten Geräten zu verhindern. Dieses kooperative Design gewährleistet einen zuverlässigen Schutz in Hochleistungssystemen.
Vorteile & Einschränkungen
Wesentliche Vorteile:
Präzise Fehlerreaktion: Zuverlässige Unterbrechung über einen weiten Strombereich.
Sicherheit: Luftdichte Gehäuse verhindern Explosionsrisiken und externe Bögen.
HV-Kompatibilität: Spezialisierte Designs lösen Hochspannungsprobleme wie Korona und Bogensicherheit.
Einschränkungen
Einmalnutzung: Erfordert Austausch nach Betrieb.
Umweltanfälligkeit: Flüssigkeitsfusen benötigen möglicherweise Temperaturkompensation, und Patronenfusen erfordern regelmäßige Inspektionen.
Zusammenfassend sind HRC-Sicherungen unverzichtbar für den Schutz von Stromsystemen, indem sie fortschrittliche Materialwissenschaften und Ingenieurwesen kombinieren, um schnelle und zuverlässige Fehlerunterbrechung in verschiedenen elektrischen Anwendungen zu gewährleisten.
