AT160429B

AT160429B - Thermisches Relais.

Info

Publication number: AT160429B
Authority: AT
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1936-08-24
Publication date: 1941-05-26

Description

Thermisches Relais.
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Objektes ist. Der Magnetkern kann nun, wie beim Beispiel nach Fig. 1 angenommen, vorwiegend durch vom Strom des zu schützenden Objektes erzeugte Wirbelströme beheizt werden. Die Erwärmung des Magnetkernes kann ferner durch eine vom Strom des zu schützenden Objektes induzierte Sekundär-
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(Bimetall oder expandierende Substanz) an den Kern angebaut oder in ihn eingebaut sein, wie bei den Ausführungsbeispielen angenommen.

Der Magnetkern a, Fig. 1, besitzt zwei durch Joche verbundene Schenkel, von denen einer die vom Strom des zu schützenden Objektes gespeiste Wicklung b trägt und der andere in einer Längsbohrung zu einer Säule c geschichtete Scheiben aus Bimetall enthält. Die Bohrung ist an beiden Enden durch Gewindepfropfen dl, d2 abgeschlossen. Der Gewindepfropfen dl trägt einen Zeiger e, der über eine Skala gleitet. Durch eine Bohrung des Gewindepfropfens d2 ist die Stange 1 geführt, die unter der Wirkung der Feder g, welche gleichzeitig die Bimetallscheiben in Berührung hält, gegen die Bimetallsäule gedrückt wird. Die Bimetallscheiben sind so geschichtet, dass sie sich in entgegengesetzter Richtung durch Wölbung ausbiegen. Die Wicklung b besitzt zwei Anschlüsse h für das zu schützende Objekt, von welchen nur der obere dargestellt ist.

Die Anschüsse h sitzen an den Enden eines Isolierrohres i, das die Wicklung b trägt und den die Wicklung tragenden Magnetschenkel umfasst, der mit dem Isolierrohr verschraubt. ist. Das Isolierrohr stellt also gleichzeitig die elektrische und die Wärmeisolation des betreffenden Schenkels dar. Dieser Schenkel des Magnetkernes ist zweckmässig lamelliert, während der übrige Kernteil massiv ist.

Der im Kern von dem in der Wicklung b fliessenden Strom erzeugte Wirbelstrom erwärmt denselben, wodurch die Bimetallscheiben sich kalottenartig durchbiegen und eine Verlängerung der Säule c hervorrufen. Diese Verlängerung der Bimetallsäule wird über die Stange/, das Zahnsegment 7 und das Ritzel 7" auf die Freigabeklinke k3 für die Feder m als Kraftspeicher für den Auslösehebel n übertragen. Die Freigabeklinke ? 3 drückt auf die abgefederte Sperrklinke ! c4, diese gibt die Klinke ; g frei, wodurch der unter Wirkung des Kraftspeichers stehende Kniehebel k6, k7 durchgedrückt und der Auslösehebel n betätigt wird.

Die Feder m kann von Hand oder selbsttätig in bekannter Weise wieder gespannt werden, wobei die Verklinkung k, bis k, wiederhergestellt wird. Die Freigabeklinke wird nach Abkühlung des Magnetkernes und der Bimetallsäule durch die Feder g in ihre Ruhestellung gebracht.

Auf der Welle der Freigabeklinke 7ca für den Kraftspeicher für den Auslösehebel n sitzt ein Zeiger o, der auf einer Skala die Temperatur des Magnetkernes und damit diejenige des zu schützenden Objektes anzeigt. Zweckmässig wird. mit diesem Zeiger ein Schleppzeiger Oi gekuppelt, der es gestattet, die maximale Temperatur abzulesen. Der Zeiger e dient für die Einstellung der Ansprechtemperatur der Bimetallsäule. Durch Verstellen dieses Zeigers wird mit Hilfe des Gewindepfropfens dl die Bimetall-
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wirksamen Stromes ist eine zusätzliche Wicklung p vorgesehen, die durch Widerstandsänderung in ihrer Wirkung geändert werden kann.

An Stelle der Wirbelstrombeheizung des Kernes nach Fig. 1 kann die Beheizung des Kernes durch eine vom Strom induzierte Sekundärwicklung auf dem Kern treten, wie in Fig. 2 dargestellt. Als Sekundärwicklung dient hier eine Kurzschlusswindung in Form eines Kupferringes F1, der auf dem einen Schenkel des mit zwei Jochen versehenen Kernes a aufgebracht ist und dessen anderer, nicht gezeichneter Schenkel in der in Fig. 1 gezeichneten Art die vom Strom des zu schützenden Objektes gespeiste Primärwicklung b trägt. Der Kupferring F1 ist mit einer Tasche F2 versehen, in welcher die auf die Erwärmung des Kernes ansprechende Bimetallsäule c untergebracht ist.

Der Kurzschlussring kann beispielsweise aus zwei U-förmigen Kupferblechen bestehen, die von zwei Seiten her über den Schenkel geschoben werden, so dass sie ihn umfassen, und die z. B. durch Druck aufeinandergepresst werden. Die Bimetallsäule c besteht aus rechteckigen Plättchen, die wieder unter Federwirkung stehen.

Längenänderungen der Bimetallsäule werden wiederum mit Hilfe der Stange 1 und eines Zwischen-
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armigen Klinke k11 sowie der ebenfalls doppelarmigen abgefederten Sperrklinke dz Die von der Bimetallsäule c verstellte Auslösestange 1 steht mit einem Anschlag 11 auf der Achse B des Zahnrades Ci des Differentialgetriebes in Eingriff. Das andere Zahnrad C's des Differentialgetriebes, das mit 01 gleichachsig ist, ist mit dem Gehäuse des Relais in verschiedenen Lagen feststellbar, seine Achse A besitzt zu diesem Zweck einen Einstellschlitz. Das dritte Zahnrad Codas mit C'i und O2 kämmt und sich an diesen abwälzt, trägt einen Anschlag D.

Auf der Achse des vom Bimetallauslöser betätigten Zahnrades sitzt der Zeiger o für die Anzeige der Temperatur des Abbildes und des zu schützenden Objektes und auf der Achse A des Zahnrades O2 der Zeiger e für die Einstellung der Ansprechtemperatur des Relais, bei welcher die Feder m und der Auslösehebel n freigegeben werden. Durch Verstellen des Zahnrades O2 wird die Weglänge des Wälzzahnrades C3 eingestellt und gleichzeitig über C1, f1, f die Bimetallsäule in der Tasche des Kurzschlussringes verschoben und damit die Auslösetemperatur des Relais eingestellt.

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gabeklinke Klo in Eingriff und bewegt dieselbe in der Pfeilrichtung.

Die Klinke kll wird frei und die unter der Wirkung der als Kraftspeicher dienenden Feder m stehende Sperrklinke kl2 hebt die Verklinkung des Auslösehebels n auf. Nach Abkühlung der Bimetallsäule wird das Differentialgetriebe durch die Feder g wieder in seine Anfangsstellung gebracht und der Kraftspeicher m unter gleichzeitiger Herstellung der Verklinkung gespannt. Die Auslöseklinke klo besitzt noeh eine Nase X, die dazu dient, die Verklinkung des Auslösehebels n augenblicklich bei Überschreitung eines mit dem Zeiger z einstellbaren Überstromes unabhängig von der Temperatur durch den Hilfsanker q lösen zu können.

Die Wirkung des Kurzschlussringes kann durch Veränderung seines Widerstandes einstellbar gemacht werden. Zu diesem Zweck sind beim Ausführungsbeispiel Schlitze Gl, G2 im Kurzsehlussring vorgesehen, deren Breite und Länge den gewünschten Verhältnissen entsprechend bemessen werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 dient als Magnetkern a ein massiver Zylinder mit axial hindurchgeführtem Primärleiter bl, in dessen Zylinderkörper als Sekundärwicklung b2 eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Metallrohrschlange mit achsparallel verlaufenden Windungen untergebracht ist. Die Sekundärwicklung unterstützt die Beheizung des Kernes durch die in ihm erzeugten Wirbelströme. Die Enden der flüssigkeitgefüllten Rohrwicklung sind an ein ausserhalb des Kernes angebrachtes Ausdehnungsgefäss s geführt, das die Auslösung bewirkt. An Stelle der flüssigkeitgefüllten Rohrwicklung mit Ausdehnungsgefäss kann ohne weiteres eine normale Sekundärwicklung und ein oder mehrere Bimetallstäbe verwendet werden, die an oder im Magnetkern angeordnet sein können.

Die Wirkung des Relais nach Fig. 3 ist die gleiche wie bei Fig. l und 2. Die in der Rohrwicklung b2 in Abhängigkeit von der Erwärmung des Magnetkernes eintretende Erwärmung der Flüssigkeit führt eine Längenveränderung des Ausdehnungsgefässes s herbei. Diese Längenänderung wird wieder über das Zahnsegment kl und das Ritzel k2 auf die Auslöseklinke & g für den Kraftspeicher m übertragen, der den Auslösehebel n. auslöst. Von dem Ritzel wird wiederum der Temperaturzeiger o verstellt, der gegebenenfalls mit einem Maximumzeiger gekuppelt sein kann.

Die Auslöseklinke k, ist als Steigrad ausgebildet, das unabhängig vom Zeiger o auf der Ritzelachse gelagert ist und durch eine nicht gezeichnete Feder unabhängig vom Zeiger in seine Sperrlage geführt wird. Der vom Ritzel gedrehte Zeiger o wird mit dem Steigrad ka durch eine auf dem Zeiger drehbare Klinke v in Eingriff gebracht, sobald die Klinke v gegen den Anschlag u stösst. Wenn diese Kupplung herbeigeführt ist, wird die Auslöseklinke itg vom Zeiger gedreht und die Sperrklinke & g freigegeben, wodurch die Klinke kg und der Auslösehebel n unter Wirkung der Feder m freigegeben wird. Der Anschlag u kann mit Hilfe des Griffes t so eingestellt werden, dass die Auslösung des Relais bei einer bestimmten Temperatur erfolgt.

Die am Zeiger o gelagerte Klinke v wird durch eine nicht gezeichnete Feder normalerweise ausser Eingriff mit den Zähnen des Steigrades & g gehalten.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, kann das thermische Relais mit einem Hilfsanker q versehen sein, der bei Überschreitung eines mit dem Zeiger z einstellbaren Überstromes unabhängig von der Temperatur die Verklinkung des Auslösehebels n momentan löst.

Um die Temperaturzeitkonstante des Magnetkernes derjenigen des zu schützenden Objektes anpassen zu können, kann die Masse des Kernes durch Anbauten beliebig vergrössert werden. Eine Veränderung der thermischen Zeitkonstante des Relais ist auch durch Änderung der Abkühlverhältnisse des Kernes möglich. Zu diesem Zweck kann der Magnetkern in einen Schutzkasten r aus schlecht wärmeleitendem Stoff eingebaut sein, wie in Fig. 1 dargestellt, der mit verstellbaren Ventilations- öffnungen ausgerüstet sein kann ; auch kann der Magnetkern mit Kühlrippen versehen werden. Zur Regelung des wirksamen Stromes kann ein einstellbarer Luftspalt des Magnetkörpers dienen.

Es ist ohne weiteres möglich, das thermische Relais mit zusätzlichen Einrichtungen zu versehen, durch welche die Umgebungstemperatur des Relais auf die Anzeige kompensiert wird.

PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Thermisches Relais oder Auslöser für die Überwachung und den Schutz elektrischer Leitungen, Maschinen und Geräte gegen Überlastungen mit Mitteln zum dauernden Messen und Anzeigen der für die Auslösung des Relais benutzten, vom Strom des zu schützenden Gegenstandes hervorgerufenen Erwärmung, bei dem ein vom Strom des zu schützenden Objektes beheizter Magnetkern und ein auf die Erwärmung des Magnetkernes ansprechender Ausdehnungskörper verwendet ist, wobei der Magnetkern als wirksame Masse des Abbildes des zu schützenden Objektes benutzt und, wie an sich bekannt, so bemessen ist oder durch zusätzliche Mittel vergrössert werden kann, dass seine Temperaturzeitkonstante gleich derjenigen des zu schützenden Objektes ist und bei dem, wie an sich bekannt,

der Magnetkern mit einer vom Strom des zu schützenden Objektes induzierten Sekundärwicklung, vorzugsweise einer Kurzschlusswindung, versehen ist, welche die Beheizung des Kernes bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der erwärmte Magnetkern den zur Auslösung des Relais dienenden Ausdehnungskörper beeinflusst.

Claims

2. Thermisches Relais nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in einer Tasche an der Kurzschlusswindung untergebrachten Bimetallkörper. <Desc/Clms Page number 4>

3. Thermisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern zwei durch Joche verbundene Schenkel besitzt, von denen einer die vom Strom des zu schützenden Gegenstandes gespeiste Wicklung (b) und der andere in einer Längsbohrung das auf die Erwärmung des Kernes ansprechende Auslöseglied (c) trägt (Fig. 1).

4. Thermisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern zwei durch Joche verbundene Schenkel besitzt, von denen einer die vom Strom des zu schützenden Objektes gespeiste Wicklung und der andere einen Kupferring (Fi,) als Kurzschlusswindung mit der Tasche (F2) für das Bimetallglied (c) trägt (Fig. 2).

5. Thermisches Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurzschlussring durch Veränderung seines Widerstandes in seiner Wirkung einstellbar ist.

6. Thermisches Relais nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schlitze im Kupferring vorhanden sind.

7. Thermisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslöseglied aus zu einer Säule geschichteten Scheiben oder Plättchen aus Bimetall besteht, die durch eineFeder in Berührung gehalten werden.

8. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel des Magnetkernes zwecks Wärmeisolation in einem Isolierrohr (i, Fig. 1) befestigt ist, das gleichzeitig als Isolation für die Wicklung (b) und für die Anschlussklemmen (h) dient.

9. Thermisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärwicklung des Magnetkernes als Rohrleitung ausgebildet ist, die eine als Ausdehnungskörper dienende Flüssigkeit enthält.

10. Thermisches Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (a) ein Hohlzylinder mit axial hindurehgeführtem Primärleiter (b1) ist und dass der Zylinderkörper die als Sekundärwicklung dienende flüssigkeitgefüllte Metallrohrschlange (b2) enthält, deren Enden an ein ausserhalb des Kernes liegendes Ausdehnungsgefäss (s) geführt sind, das die Auslösung bewirkt (Fig. 3).

11. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die, wie an sich bekannt, über ein Zwischengestänge mit Zahnsegment (K1) und Ritzel (K2) übertragenen Lageänderungen des Auslösegliedes (c) auf eine Freigabeklinke (k3) des die Auslösung herbeiführenden Kraftspeichers (m) wirken, der selbsttätig oder von Hand wieder aufgeladen wird (Fig. 1).

12. Thermisches Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Freigabeklinke (K3) des Kraftspeichers ein Zeiger (o) unmittelbar oder mittelbar gekuppelt ist, der die Temperatur des thermischen Abbildes und damit des zu schützenden Objektes anzeigt.

13. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen- änderungen der Bimetallsäule durch ein Gestänge (i) auf das eine Zahnrad (01) eines Differentialgetriebes übertragen wird, dessen anderes, mit diesem gleichachsiges Zahnrad (02) feststellbar ist und dessen Planetenrad (C) die Freigabeklinke (kilo) des Kraftspeichers (m) für die Auslösung betätigt (Fig. 2).

14. Thermisches Relais nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeiger (o) für die Anzeige der Temperatur des Abbildes und des zu schützenden Gegenstandes auf der Achse (B) des vom Bimetallauslöser betätigten Zahnrades (01) des Differentialgetriebes sitzt.- 15. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Temperaturzeiger ein Schleppzeiger für die Anzeige der Maximaltemperatur gekuppelt ist.

16. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anspreeh- temperatur für die Freigabe des Kraftspeichers des Auslösegliedes durch Verstellen des feststellbaren Zahnrades (01) des Differentialgetriebes einstellbar ist.

17. Thermisches Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bimetall- säule längsverschiebbar und damit die Freigabeklinke für den Kraftspeicher entsprechend einstellbar ist.

18. Thermisches Relais nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechtemperatur durch einen Anschlag (U) in. der Bewegungsbahn des Temperaturzeigers (0) eingestellt wird, durch den eine auf dem Zeigerende federnd gelagerte Klinke (V) in Eingriff mit einem gegenüber dem Zeiger (o) frei drehbaren Steigrad (K3) gebracht wird, das die Auslöseklinke jK für den Kraftspeicher (m) freigibt und das unabhängig vom Zeiger in seine Sperrlage zurückgeführt werden kann.

19. Thermisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfsanker (q) vorgesehen ist, der unabhängig von der Temperatur bei Überschreitung eines einstellbaren Überstromes augenblicklich die Verklinkung (K3 bzw. KlO) des Kraftspeichers (m) für den Auslösehebel (n) löst (Fig. 1 bzw. 2).

20. Thermisches Relais nach Anspruch 1 mit zur Veränderung der Temperaturkonstanten einstellbarer Lüftung des thermischen Abbildes, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbaren Lüftungs- öffnungen in einem den Magnetkern umhüllenden Schutzkasten angeordnet sind.

21. Thermisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des wirksamen Stromes ein einstellbarer Luftspalt des Magnetkörpers dient.