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Thermisches Überstrom-und Phasenausfall-Schutzrelais
Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches überstrom-und Phasenausfall-Schutzrelais, bei dem vom Strom beheizte je einer Phase zugeordnete Bimetallstreifen je an gegenüberliegenden Schultern von zwei Schiebern anliegen, die in Längsrichtung der Bimetallstreifen im Abstand voneinander liegen und durch einen das Auslösen des Kontaktes bewirkenden Differentialhebel gelenkig miteinander verbunden sind, und die Schieber bei gleichmässiger Verformung aller Bimetallstreifen in die gleiche Richtung verstellt werden, jedoch bei Ausfall wenigstens einer Phase gegeneinander verschoben werden und dem einen Schieber durch einen gegebenenfalls verstellbaren Anschlag eine feste Endlage zugeordnet ist.
Es ist ein Relais dieser Art bekannt, bei dem die beiden Schieber nebeneinander angeordnet sind und in gleicher Höhe vom Bimetallstreifen angegriffen werden. Der Hebel wirkt über eine Rolle auf eine Klinke. Sobald die Klinke weit genug verschoben ist, öffnet sich ein Kontakt. Diese Bauart eignet sich nur für eine manuelle Wiedereinschaltung des Schutzrelais.
Ein anderer Nachteil tritt bei einer andern bekannten Konstruktion auf, bei der die beiden Schieber nicht nebeneinander, sondern unmittelbar übereinander angeordnet sind und bei denen der eine Schieber die Verklinkung des Schaltkontaktes bewirkt, der von dem andern Schieber aus dieser Verklinkung gelöst werden kann. Hiebei zieht eine Veränderung des Überstrom-Ansprechwertes eine Änderung hinsichtlich der Abschaltzeit beim Phasenausfall nach sich.
Bei einer weiteren bekannten Konstruktion mit in Richtung der Bimetallstreifenerstreckung gegeneinander versetzten Schiebern wirken die beiden Schieber auf einen Hebel, dessen Drehpunkt sich je nach der Auslöseart auf einen andern Abstand von dem Angriffspunkt am Kontaktsystem einstellen soll. Abgesehen von dem komplizierteren Aufbau dieser Konstruktion ist auch hier die Gefahr gegeben, dass die Phasenausfall-Auslösung bei einer Änderung des Uberstrom-Auslösewertes eine Veränderung erfährt.
Sodann ist eine Relais-Konstruktion bekannt, die zwei Kontaktsysteme aufweist, von denen das eine der überstromauslösung und das andere der Phasenausfall-Auslösung zugeordnet ist. Dies erfordert aber einen erhöhten Aufwand.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schutzrelais der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das mit nur einem Kontaktsystem arbeitet, bei dem aber trotzdem keine Abhängigkeit zwischen der überstrom-Auslösung und der Phasenausfall-Auslösung besteht. Ferner sollen nach freier Wahl Kontaktsysteme anschliessbar sein, die selbstrückstellend sind, manuell zurückgestellt werden können oder sowohl selbstrückstellend als auch von Hand zurückstellbar sind.
Die Selbstrückstellbarkeit fordert, dass die im Kontaktsystem vorhandenen Druckkräfte ausreichen müssen, um das Relais wieder in die überwachungsstellung zurückzuführen. Die manuelle Rückstellbarkeit lässt es empfehlenswert erscheinen, das Kontaktsystem ortsfest zu lagern, weil die Rückstellung normalerweise mit einem nach aussen ragenden Rückstellknopf erfolgt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in bezug auf die zwischen dem
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unbeweglichen Ende der Bimetallstreifen und deren Angriff an dem äusseren Schieber liegende freie
Länge der Bimetallstreifen der Abstand des Angriffspunktes des Hebels am Kontaktsystem vom
Angriffspunkt des Hebels am äusseren Schieber wenigstens annähernd dem Verhältnis des Quadrates der freien Länge der Bimetallstreifen zu dem um den Abstand zwischen den Schiebern verminderten doppelten Wert der freien Länge der Bimetallstreifen gleicht, so dass der Angriffspunkt annähernd in
Ruhe bleibt, solange der eine Schieber den andern frei mitnimmt.
Diese Bemessungsregel ermöglicht es, dass der Auslösepunkt des Auslösehebels in jedem Betriebszustand, der nicht zur Auslösung führt, eine genau definierte Ruhelage hat, unabhängig davon, ob ein starker oder ein schwacher Strom die
Bimetall beheizt. Infolgedessen ist die Auslösebewegung dieses Punktes völlig unabhängig von dem
Betriebszustand, der unmittelbar vor dem Auslösefall geherrscht hat. Infolgedessen kann dieser
Auslösepunkt dauernd an einem Kontaktsystem anliegen. Er braucht in keinem Fall eine tote Bewegung oder gar unterschiedlich grosse tote Bewegungen zu machen, ehe das Kontaktsystem beeinflusst wird.
Jede Verlagerung des Auslösepunktes aus dieser Ruhestellung bedeutet, dass ein Auslösefall eingetreten ist ; hiebei sind alle Auslösefälle einander gleichwertig.
Diesen eindeutigen Zuständen am Kontaktsystem entsprechen auch eindeutige Zustände am zweiten Schieber, den man auch als Arretierschieber bezeichnen kann, weil er entweder durch einen festen Anschlag oder durch einen kalt bleibenden Bimetallstreifen arretiert werden kann. Wenn dieser
Schieber immer so geführt ist, dass er ohne Spiel an dem Bimetallstreifen und am Auslösehebel anliegt, kann keine Verzögerung und erst recht keine unterschiedliche Verzögerung bei den Auslösezuständen auftreten. Auch kann kein "negatives Spiel" auftreten, welches zu einem Klemmen und Verbiegen der
Bimetalle führen würde.
Besonders zweckmässig ist eine Ausführungsform, bei der der Angriffspunkt des Hebels auf den
Betätigungshebel eines an sich bekannten aus zwei Hebeln und einer Feder bestehenden
Schnappschalter einwirkt. Hiebei kann sogar der Betätigungshebel des Schnappschalters durch einen an dem mit den Schiebern verbundenen Hebel angelenkten Teil gebildet sein, da eine Bewegung tatsächlich nur im Auslöseaugenblick erfolgt.
Wenn man das Kontaktsystem des Schutzrelais wahlweise mit
Selbstrückstellung oder mit manueller Rückstellung arbeiten lassen will, empfiehlt es sich, ein Verstellglied zu verwenden, das in einer ersten Position den festen Kontakt des Schnappschalters in einer ersten Lage, in der der Schalter zwei stabile Stellungen besitzt, und in einer zweiten Position in einer zweiten Lage hält, in der der Schalter nur eine stabile Stellung besitzt, also selbstrückstellend ist, und das ausserdem in der ersten Position durch kurzzeitige überführung in die zweite Position als manuelles Schnappschalter-Rückstellorgan dient. Diese Anordnung bringt eine erhebliche Vereinfachung dadurch, dass das Verstellglied für den Schnappschalterkontakt gleichzeitig das manuelle Rückstellorgan ist.
Des weiteren aber hat sie den Vorteil, dass der Schnappschalter nicht manuell in die Ruhestellung zurückgezwungen werden kann, wenn der Auslösezustand noch weiter andauert, weil der Schnappschalter grundsätzlich nur durch die Selbstrückstellkraft, der die Auslösekraft entgegenwirkt, in die Ruhestellung zurückgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 die Relaisanordnung in schematischer Darstellung bei kalten Bimetallstreifen, Fig. 2 die gleiche Anordnung bei normalem Betrieb, Fig. 3 die gleiche Anordnung bei der überstromauslösung, Fig. 4 die gleiche Anordnung bei Phasenausfall-Auslösung und Fig. 5 in schematischer Darstellung das Schnappschaltersystem mit Verstelleinrichtung.
Das veranschaulichte Schutzrelais soll die dreiphasige Zuleitung beispielsweise eines Drehstrommotor überwachen. Zu diesem Zweck sind drei Bimetallstreifen-1, 2, 3- vorgesehen, die jeweils von dem Strom einer Phase beheizt werden. Die entsprechenden Heizwicklungen sind nicht dargestellt. Die oberen Enden der drei Bimetallstreifen wirken mit zwei Schiebern--4 und 5--
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wenn sich die Bimetallstreifen1 bis 3gemeinsam ausbiegen, dabei den Schieber --4-- und über den Hebel --10-- auch den Schieber --5-- frei mitnehmen. Dieser Zustand ist in Fig. 2 veranschaulicht.
Um dieser Bedingung zu genügen, ist darauf zu achten, dass die Länge-X-des
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Hebels --10-- in einer bestimmten Beziehung zu dem Abstand-a-zwischen den beiden Schiebern-4 und 5-und der Länge --L-- der Bimetallstreifen steht. Eine die Grösse von - X-sehr gut angebende Näherungsformel lautet
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Fig. 3 zeigt den Zustand, der sich ergibt, wenn die Bimetallstreifen infolge Überstrom soweit ausgelenkt sind, dass der obere Schieber --5-- an der Schraube-13-- zum Anschlag kommt. Dann wird nur noch der untere Schieber --4-- verschoben und dabei der Hebel-10-um den oberen Gelenkpunkt--8--verschwenkt.
Der Angriffspunkt--12--am Schalter bleibt daher in der Ruhestellung, bis der Schieber --5-- den Anschlag erreicht hat, dann kann durch eine kurze zusätzliche Bewegung die Auslösung erfolgen.
In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, der beim Ausfall der dem Bimetallstreifen--2zugeordneten Phase eintritt. Der obere Schieber--5--wird durch den Streifen--2--in seiner Ausgangsstellung gehalten. Der untere Schieber --4-- wird durch die beiden andern Bimetallstreifen - l und 3-verschoben. Infolgedessen schwenkt der Hebel --10-- sofort um den oberen Gelenkpunkt --8-- und öffnet den Kontakt-12--. Diese Auslösung ist völlig unabhängig von der
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In Fig. 5 ist ein Schnappschalter veranschaulicht, der durch den Hebel-10-betätigt wird. Der Schnappschalter besitzt einen sehr kurzen Betätigungsweg, so dass er schon gleich nach Beginn der Auslenkbewegung des Hebels --10-- anspricht. Der Schnappschalter besteht aus einem Betätigungshebel --14--, der bei --15-- gelagert ist und an den der Hebel --10-- mittels eines Gelenkes --11-- angreift, ferner einen Kontakthebel-17--, der bei --18-- gelagert ist, und einer Zugfeder-19-, die die Hebel-14 und 17-miteinander verbindet. In der veranschaulichten Ruhestellung liegt der Kontakt --20-- des Kontakthebels an einem festen Kontakt --21-- an.
Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Kontakt-22--, der über eine Feder --23-- am Gehäuse befestigt ist. Er kann mit Hilfe des Verstellelementes --24-- in die gestrichelt gezeichnete Stellung --22'-- gebracht werden. Zu diesem Zweck wird das Verstellelement-24in Pfeilrichtung gegen die Kraft einer Rückholfeder --25-- einwärts gedrückt. Normalerweise befindet
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Wenn der Hebel --10-- etwas in Offnungsrichtung verschwenkt wird, schnappt der Kontakt - gegen den Kontakt-22-. Die Lage des Kontaktes --22-- ist so gewählt, dass der Schnappschalter in die veranschaulichte Ruhelage zurückkehrt, wenn der Kontakt die gestrichelte Stellung --22'-- eingenommen hat, dass er jedoch die umgeschnappte Stellung beibehält, wenn der Kontakt --22-- die ausgezogene Stellung hat. Im erstgenannten Fall erfolgt die Rückstellung des Schutzrelais selbsttätig, sobald die Bimetallstreifen einen normalen Betriebszustand anzeigen. Im zweitgenannten Fall kann die Rückstellung nur manuell durch Eindrücken des Verstellgliedes-24erfolgen.
Hiedurch wird der Kontakthebel --17-- in diejenige Stellung gebracht, in der er selbsttätig zurückschnappen kann. Sollten bei einem Versuch der manuellen Rückstellung die Bimetallstreifen noch nicht den Normalzustand anzeigen, findet auch keine Selbstrückstellung des Schnappschalters statt, so dass nicht versehentlich manuell eine Wiedereinschaltung erzwungen werden kann.
Selbstverständlich lassen sich viele Abwandlungen treffen, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Schraube --13-- durch einen Verstellhebel ersetzt werden, der gegebenenfalls noch durch einen die Raumtemperatur berücksichtigenden Bimetallstreifen ergänzt ist. Wenn die beiden Schieber--4 und 5-durch eine Feder miteinander verbunden sind, können die Anlenkstellen-8 und 9-- des Hebels --10-- durch Anlagekanten gebildet sein.
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