Sicherungen und Kleinautomaten
Autor(en):
Manfred Rupalla
In der Geschichte der Elektrotechnik nimmt die Entwicklung von Sicherungen insofern eine besondere Rolle ein, als dass sie indirekt die Gefahren deutlich macht die mit der Nutzung elektrischer Energie verbunden sind.
Gefahren denen seit fast 150 Jahren Ingenieure und Techniker begegneten in dem sie verschiedene Arten von Sicherungen entwickelten (und noch entwickeln) die Anlagen, Geräte und, vor allen Dingen, Menschen vor den manchmal tödlichen Folgen von Überströmen und Kurzschlüssen schützen.
Häufig aber leider erst nachdem ein Unfall geschehen war. Man kann sagen, dass besonders in den ersten 50-70 Jahren die Geschichte der Sicherung auch eine Geschichte von Unfällen ist.
Wurden anfänglich noch Sicherungen für einzelne Anlagen oder Maschinen entwickelt, so war diese Vorgehensweise mit zunehmender Elektrifizierung der Haushalte in den 20ger und 30ger Jahren des letzten Jahrhunderts nicht mehr machbar. Besonders die Verbreitung von Haushalts- und Radiogeräten in den 30ger Jahren machten an das jeweilige Gerät angepasste Sicherungen notwendig.
Spätestens in dieser Zeit gingen die Entwicklungen von Sicherungen für Energieversorgungs- und Installationsanlagen sowie die Entwicklung der Gerätesicherungen eigene Wege. Die folgende Zeit-Tabelle gibt einen Überblick über Schwerpunkte dieser Entwicklungslinien und enthält die Gebiete der „Schmelz-Sicherungen“, „Leitungssicherungen“(z.B. Haus- und Maschineninstallationen, Sicherungsautomaten) sowie „Hochspannungssicherungen“ in der Energieversorgung.
Sie erhebt dabei aber keinen Anspruch auf Vollständigkeit, dafür waren die Fortschritte der Elektrotechnik zu rasant und vielfältig.
Chronik:
1774 Edward Narine: Erste Versuche mit Sicherungsdrähten im Zusammenhang mit Blitzschutz in der Elektrostatik 1846 Louis-Francois Cleme`nt Breguet: Bericht über den Großbrand-Unfall der Saint-Germain zerstört. Im Juni 1846 wurden während eines heftigen Gewitters über Saint-Germain Dorf, alle Drähte von Le Vesinet-Station verbrannt und alle Geräte zerstört. Der folgende Großbrand führte zu einem Umdenken und machte die Notwendigkeit deutlich, dass die Betreiber el. Geräte geschützt werden mussten. 1847 L. C. F. Bréquet: Idee und Diskussion der Schmelzsicherung in einem Brief an Arago 1864 Sir William Henry Preece: Telegraphie-Untersuchung zur Dauerbelastung "protect submarine cables", hat noch heute Bedeutung zur Berechnung des Grenzstromes von Sicherungen. 1874 Sir David Salomons: Vermutlich erster ausführlicher Bericht über den Gebrauch von Sicherungen 1878 1878/79, Th. A. Edison: Entwurf der wahrscheinlich ersten Streifensicherung 1879 Prof. Silvanus P. Thompson: Vielfacher Einsatz von Sicherungen macht Verbesserungen notwendig. Thompson entwirft Erste "träge" Konstruktion. 1880 Joseph Swan (1828-1914): Lampenhersteller, verwendet Sn-Folien-Sicherungen in Glühlampen 1880 Thomas Alva Edison (1847-1931): Erstes Patent über Schmelzleiter im Glasrohr-Gehäuse 1880 A.C. Cockburn: ca. 1880 erste umfassende Arbeit zur Theorie der Sicherungen (Wärmehaushalt, Analogie Thermo-/Elektrische Gesetze, Abschalten zwischen 1,5-2*Nennstrom bzw. Grenzstrom 1881 Großversuch mit den "neuartigen" Beleuchtungsmitteln: Elektrisches Licht in der Berliner City 1881 Electrical Exhibition: Elektrizitätsausstellung in Paris, erstmalig mit großem Bereich für Sicherungen 1882 Th. A. Edison: Zuordnung von Glühlampenzahl und Schmelzleiter (Auslegung und Einsatz verschiedener Stromstufen) 1883 Charles Vernon Boys (1855-1914), H.H. Cunyngham: Entwurf und Patent einer Sicherung/Schmelzleiter mit Lot/Ferder Konstruktion 1884 IEE "Institute of Electrical and Electronics Engineers: "Gründung der Normenstelle “Institute of Electrical and Electronics Engineers” 1887 A.C. Cockburn: Erster schriftlicher Bericht über Sicherungen an die "Society of Telegraph Engineers" in England 1890 W.M. Mordy: Erstes Patent zur "cartidge fuse" mit Füllung und Cu-Draht 1890 T. Blathy bei Ganz u. Co., Budapest: "Kammersicherung" (Schmelzdraht in beiderseits geschlossenem Hartgummirohr DRP 54249) 1892 Feldmann: Zusammenstellung erste theoretischer Grundlagen der Schmelzsicherung in der "Elektrotechnischen Zeitschrift" 1893 VDE "Verband Deutscher Elektrotechniker": Gründung des VDE 1894 UL "Underwriters’ Electrical Bureau": Henry Merrill gründet das "Underwriters’ Electrical Bureau" 1895 VDE " Verband Deutscher Elektrotechniker ": Entwurf einer Vorschrift für Anlagen mit Niederspannung bis 250V (Eisenacher Tagung) 1896 VDE-Vorschrift: Abschmelzstrom = 2 x Nennstrom. Zuordnung von Sicherung und Leiterquerschnitt 1896 VDE-Vorschrift: VDE schreibt Abdeckung der Sicherungen vor 1901 BSI "British Standards Institution": Gründung der Normenstelle "British Engineering Standards Association" durch Sir John Wolfe-Barry 1906 IEC "International Electrotechnica Commission": Gründung der IEC. Die IEC war u.A. wesentlich daran beteiligt, Normen für Maßeinheiten zu vereinheitlichen 1906 G.J.Meyer: "Zur Theorie der Abschmelzsicherungen" erste deutsche umfassendes Grundlagenwerk zur Theorie der Schmelzsicherung (vorwiegend nur Überstrom-Funktion) 1910 IEE "International Electrotechnical Commission": "IEEE’s roots, however, go back to 1884 ..". H.W. Kefford: Definition von In, Un, Kennlinie, Schaltvermögen und Prüfbedingungen 1915 VDE Festlegung des kleinen und großen Prüfstroms von Schmelzsicherungen durch den VDE 1918 DIN "Deutsches Institut für Normung": Erste DIN wird mit DIN 1 (Kegelstift für Maschinengewehr) erarbeitet und 1920 in Kraftgesetzt 1920 Erster Rundfunksender: Erster deutscher Rundfunksender "Königs Wusterhausen" nimmt den Betrieb auf 1924 IEE "Institute of Electrical and Electronics Engineers": Gründung der Normenstelle "Regulation for.. equipm. of bildings" 1925 Charles Ducas, Leiterplatte: Anmeldung beim amerikanischen Patentamt, 1942 erstmals eingesetzt und 1943 vom Östereicher Paul Eisler als Britisches Patent 639,178 „Manufacture of Electric Circuits and Circuit Components“ in London angemeldet. 1925 VDE-Blatt 9398: "Normierung" der Feinsicherung 5*20mm 1933 Funkausstellung: Vorstellung des "Volksempfängers" in Berlin. In Folge führt dies zu einem erhöhten Bedarf an Gerätesicherungen kleiner Nennströme. 1936 Vortrag und Schrift von O. Ackerman (Entwicklungsleiter der Wichmann Werke): Vortrag im Reichs-Luftfahrt-Ministerium u.A. über die Notwendigkeit einer Vereinheitlichung von Sicherungen und Abkehr von der bis dahin applikationsbezogene Auslegung 1939 Richtlinie d. Generalbevollmächtigten für technische Nachrichtenmittel: Richtlinie zur Vereinheitlichung von Rundfunkgeräten u.A. zum Zweck der Reduzierung der Typen-Vielfalt 1939 A.W. Metcalf, Grundlagen des „M“ Effects. Nutzung der Lösungsfähigkeit von Sn (Lot) bei Ag- oder Cu-Schmelzleitern. 1943 erste VDE-Norm für Geräte- bzw. Fernmeldesicherungen: VDE-0820, gibt erstmals Prüfungen und Prüfkriterien vor 1944 DIN 41571 ff: Norm für verwechselbare und unverwechselbare 5*20/25mm Sicherungen – Die Standard Nennstromreihe wird auf max. 6A beschränkt 1950 Sicherungsnorm der 1930er Jahre FNE345.1: die (erste?) Normungs-Sitzung "Sicherungen" in Bacharach nach dem Weltkrieg 1950 E. Wintergerst: Theoretische Grundlagen zur Schmelzzeit von Schmelzsicherungen in der Zeitschrift für angewandte Physik 1951 H.W. Baxter: Fachbuch der Sicherungen. Vermutlich erstmalig eine Beschreibung des Ausschaltvermögens und seiner Bedeutung. 1971 (Dünn-)Filmsicherung: Umfangreiche Entwicklungsprojekte zu (Dünn-)Filmsicherungen. 1971 Wickelschmelzleiter: Firma Olvis, Gerardus Deelman patentiert den „Wickelschmelzleiter“ für Schmelzsicherungen mit trägem Abschaltverhalten. Voraussetzung für träge Miniatur-Sicherungen 1973 Wickelschmelzleiter mit Sn-Kugeln: Firma Olvis, Gerardus Deelman patentiert den Wickelschmelzleiter mit Sn-Kugeln für Schmelzsicherungen mit trägem Abschaltverhalten. Verbesserte Möglichkeit für träge Miniatur-Sicherungen. 1982 H. Johann: Sicherungen-Fachbuch (eher für NH-Sicherungen), aktuelles Standardwerk 1982 Serienfertigung von Miniatur-Sicherungen nach Norm: seit 1980 wird an der Miniatur-Sicherung TR5 als einlötbare Leiterplattensicherung (IEC SC32C - WG32) gearbeitet („TR“ in Anlehnung der Halbleiter-Gehäuseform „TO“) 1982 Wickmann-Werke Sicherungskonzepte auf Hybrid-Basis: Erste „intelligente“ Sicherungskonzepte auf Hybrid-Basis (Sicherung mit Sensorik für die aktuelle Belastung, Protensor und „triggerbare“ Sicherung) erlangen Serienreife. 1984 Wickmann-Werke , Miniatursicherung für 250V AC "TR5": Gebrauchsmuster DE000008411568U1 "Miniatursicherung" 1985 neue Bauform "SMD": ab etwa 1985 zunehmender Bedarf an SMD-Sicherungen zur Absicherung von Baugruppen in SM-Technologie 1986 Wickmann-Werke, erster Dickfilm-Sicherungschip: Messe "Electronika" in München, der erste WTF-Dickfilm-Sicherungschip, eine SMD-Sicherung wird vorgestellt 1988 IEC "International Electrotechnica Commission": Normblatt 127-3 "Sub-miniature fuse-links" erscheint als Ergebniss der SC32C 1990 Gründung der Firma „Elschukom“, heute eine der bedeutendsten Firmen in der Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Sicherungs-Schmelzleiter 1995 Wickmann-Werke, TR5 Markenschutz: Markeneintrag 2911511 1997 Wickmann-Werke, erste träge Chip-Sicherung nach Norm: Die weltweit erste, nach der Norm IEC 127-4 geprüfte „träge“ – Chipsicherung wird vorgestellt 1883 Fa. H. G. Moehring in Frankfurt/Main: Sogenannte "Kleinautomaten" für Café Bauer in Frankfurt/Main und Hotel Krasnopolski in Amsterdam: 1883 Th. A. Edison: Geschlossene Schraubstöpselsicherung 1887 Maschinenfabrik Esslingen: "Hebelbleisicherung" (Sicherungstrenner) 1895 VDE-Beschluss: Unverwechselbarkeit der Schraubsicherungen durch Längenabstufung bis 25A , später bis 60 A 1905 Erste Automaten mit elektromagnetischer Auslösung der Firma ELFA: Erste Automaten in Dosenform mit elektromagnetischer Auslösung und Druckknopfbetätigung 1909 W. Klement: Durchmesser-Unverwechselbarkeit bei zweiteiligen Schraubsicherungen bis 500 V genormt nach Vorarbeiten 1909 H. Stotz, Mannheim: Hausanschlusssicherung in Stahlblech bzw. Isoliermaterial: 1919 E. Besag bei Voigt u. Haeffner: DRP 336323: "Kurzschlußfester" Kleinselbstschalter "US-Automat" 1919 Fa. Rott u. Co., München: DRP 334891: "Rottco"-Stöpselselbstschalter mit Wärmeauslösung: 1920 Siemens 5-A-Kleinselbstschalter mit elektromagnet. und Freiauslösung 1923 Erste sog. „Stöpselautomaten“ der Firma Stotz: Die „Stöpselautomaten“ (Schraubsicherungsautomaten) sind als Ersatz für Leitungssicherungen in die Schraubfassung der Hausverteilungen (sog. „Zählertafeln“) geeignet. 1923 Fa. Elfa, Frankfurt/Main: Elfa-Stöpselautomat mit Drehgriff: Büschelberger 1925 Calor-Emag, Ratingen: DRP 412765: "Calor-Patrone", Schmelzlotelement, thermisch verzögerter Überstromauslöser (vermutlich schon früher fabriziert) 1925 Stotz, Mannheim (BBC): Kleinselbstschalter, auch Stöpselautomat mit E 27, mit thermischer und elektromagnetischer Auslösung 1927 AEG und Siemens: NDZ-Sicherungssystem E 16 1927 AEG und Stotz: Druckknopf-Automat 1928 Patentierung des FI-Schalter-Prinzip: Das zu der Zeit bekannte Prinzip des Differenzialschutzes zur Erfassung von Fehlerstömen wird in dieser Anwendung Patentiert. 1929 Firma AEG: Erste eigene "Installations-Selbstschalter" 1929 "Elektrotechnische Zeitschrift": Bericht über die aufkommende Bedeutung der Sicherungsautomaten 1929 A. Hermanni und E. Grünwald bei AEG: DRP 637737: Tardosicherung, mit großer Ansprechverzögerung 1929 Voigt u. Haeffner: Geschlossene NH-Sicherung in kurzer Bauform mit abnehmbarem Griff 1930 AEG und Siemens: NH-Sicherung mit Stichmaß bisheriger Streifensicherungen 1931 Erste Serienfertigung von „Leitungsschutzschaltern“ bei der AEG: Erste Serienfertigung von „Leitungsschutzschaltern“ bei der AEG. Die 1929 entwickelten Leitungsschutzschalter haben erstmals eine „träge“ Auslösecharakteristik. 1933 Siemens: Maschennetzsicherung 500 V, 600 A, 60 kA 1967 Fa. Lindner, Bamberg: Sicherungssystem DO: 16, 63, 100 A 1970 Fa. Jean Müller, Eltville, und Siemens: Schmelzsicherung mit Kennlinie (Kurzschlusssicherung) 1972 666-V-Sicherungseinsätze D 3 bis 63 A, 660 V, VDE mäßig 1900 W. Fellenberg bei AEG: 10-kV-Patronensicherung: Porzellankörper mit Längsbohrungen, gefüllt mit Talkum, Silberschmelzdrähte 1901 M. Vogelsang bei Voigt u. Haeffner: Schlagwettergeschützte Ölsicherung, Anschlüsse unten. 1904 Chr. Krämer bei F. u. G. - Lahmeyer A.G., Frankfurt/Main: Hochspannungs-Ölsicherung mit besonderer Schmelzkammer 1906 W. Fellenberg bei AEG: HS-Sicherung bis 30 kV: Porzellankörper mit mehreren Kanälen, durch die der Schmelzleiter zickzackförmig gezogen wurde, "Fb-Sicherung" 1928 Siemens: Sicherungseinsätze für 400 bzw. 500 MVA bei 10 bzw. 6 kV |