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Interrupteur bai-métallique
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Les interrupteurs bi-métalliques comportent une paire de contacts qui se déplacent l'un par rapport à l'au-
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tre sous l'effet de lc:chauzfe.u.:nt d'une iaà,àe b1-iiiétalilque se trouvant dans l'interrupteur. Il est connu de chauffer 1 - lément bi-métallique â l'aide d'un corps thermique placé à proxi- mité de l'élénezm 11-ratallique
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L'interrupteur peut être construit de manière qu'il
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soit ouvert, c'est-à-dire que les contacts ne se touchent pas,
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lorsque le corps thermique n'est pas excite, donc lorsqu'au- cune chaleur n'est développée dans ce corps, en d'autres termes
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lorsque l'élément "o 1-nié.t ali i que 0:ot froid.
Lorsque relaient
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thermique est parcouru par un courant d't intensi té suffisante,
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l'élément ui-zilétalliqua s'échauffe et atteint une température telle que l'interrupteur se l'e1..1e I1 3=t possible d.ussi de piévoir le tout de manière que l'interrupteur soit farmé à l'état froid ut que les contacts ne sépo-rent qu'acres s i ' é- chauffemont de 11 dllelt b 1-ill,.ét ail de sorte que linter-
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rupteur soit ouvert et ieste ouvert aussi longtemps que le corps
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thermique ddit L'invention concerne un int31'X'UJ:!teuI' ùi-..10t;.;,11ique de ce dernier 6vDr8. Ces interrupteurs peuvent être utilisés par exemple en combinaison avec des tU0-.:S à d''ci1C;Ll';,e dans le t:;:;d.: et ce de la manière scnématisje sur la .Jj'lb. l uu dessin é:W1Ù0X.
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Sur cette figure, le tUJe à décharge dai'is le 6 1, Q8 forme allongée, comporte à ses extraites deux élactrodes 2 et 3" L'une des extrémités de l'électrode 2 est reliée à la borne 4 d'une source de courant alternatif, tandis que l'autre extrémité est reliée à une lampe bi-métallique 5, qui cohorte mi contact 6.
L'autre contact de l'interrupteur est relié à l'une des extré- mités de l'électrode 3, dont l'autre extrémité est reliée, par l'intermédiaire du c Jr p thermique d de l'interrupteur bi-méteLlll- que et de la 'bobine de self 9, à la ûorne 10 de la source de cou- rant. En général, 1'élément bi-métallique 5 avec les contacts 6 et ? et le corps thermique 8 sont logés dans une enveloppe fer- ,tWe 11, rersentée scilBLllatiqU8JAleût. r;;':-:-::-:l ..- . -. Î :à;.:, , 7..,,-<
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Le dispositif montra sur la Fig. 1 fonctionne de la manière suivante:
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Lorsque le ô.i:0.i!oSitif est mis sous tension, uu cou- rant. parcourt le circuit constitua par la borne 4, l'électro- cie 2, l'élément bi-métallique 5, les contacts tu et 7, l'électro- de 3, le oorp& tnermique 8, la oO'oine de sel± 9 et la borne 10. ce courant chauffe les électrodes 2 et 3, de sorte que celles-ci émettent des électrons, ce qui facilite l'amorçage du tube 1.
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En ".ê.ile temps, l'élément ùi-métallique 5 est chauffe par la chaleur dégagée dans le corps thermique 8. Au bout de quelques instants, l'élément "01-iuétalilque a atteint une température telle que l'extrémité de gauche se déplace vers le oas et que la contact 6 se détache du contact 7. De ce fait, le courant traversantle circuit précité est interrompu, ce qui provoque dans la bobine de self 9 une pointe de tension inductive qui contribue à l'amorçage du tube à décharge 1. Apiès l'amorçage de ce tube, l'interrupteur bi-métallique reste ouvert, car le corps thermique 8 est parcouru par le courant de décharge, de
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sorte que l'élément bii-raétallique reste chauffé.
L'utilisation de cet interrupteur bi-niéta,llique dans le dispositif décrit suscite des difficultés. Apres la mise hors circuit du dispositif, l'interrupteur ne se tiouve pas immédiatement à l'état requis pour le réenclenchement. En effet, pour ce 1 Interrupteur doit être fermé, alors que, lors du déclenchement de ce dispositif, il est ouvert et il ne se ferme que lorsque l'élément bi-métallique est suffi- samment refroidi.
L'invention permetd'obvier à cet inconvénient, elle fournit un interrupteur dans lequel le temps qui s'écoule après
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la mise hors circuit du corps tneiiiiiquet avant que les contacts ne se touchent est fortement raccourci.
Un interrupteur conforme à l'invention comporte deux
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parties bi-métalliques, dont l'une est plue rapidement chauffée par le corps thermique que l'autre; le rapide écnauffement de l'une des parties écarte les contacts et réchauffement de l'autre élément les rapproche de nouveau sans cependant les amener en contact.
Lorsqu'un courant parcourt le corps thermique, il se produit d'abord une déformation de la partie bi-métallique qui chauffe le plus rapidement. De ce fait, les contacts sont écartés, c'est-à-dire que 1?interrupteur est ouvert. Ensuite la température de l'autre partie bi-métallique augmente, de sorte qu'elle se déforme aussi et que les contacts se rapprochent,
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cependant sans se toucher. Lors de 1?Interruptlon du courant dans l'élément thermique l'écartement des contacts est plus e- tit que lorsqu'on n'utilise qu'un seul élément bi-métallique.
Le temps qui s'écoule, aprés l'interruption du courant dans le corps thermique, avant que les contacts ne se retouchent est donc notablement raccourci, en d'autres termes l'interrupteur est plus rapidement ramené dans son état initial.
L'échauffement plus rapide de l'une des parties bi- métalliques peut être ootenu de diverses manières. Le corps thermique peut, par exemple, se trouver plus près de l'une des parties bi-métalliques que de l'autre. On peut aussi entraver la transmission de chaleur du corps thermique vers la seconde partie bi-métallique, par exemple, en plaçant entre le corps @ -
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thermique et la seconde partie bi-métallique un écran qui absor- be une partie de la chaleur émise par le corps thermique. En outre, un choix judicieux des pouvoirs calorifiques des deux parties bi-métalliques permet d'influencer la vitesse d'échauf- fement de ces parties.
Enfin, une partie bi-métallique noircie absorbe mieux la chaleur qu'une partie métallique brillante.
On dispose de plusieurs moyens pour régler la dis- tance dont les contacts se rapprochent sans cependant se tou- cher. On peut faire en sorte que la seconde partie bi-métalli-- que, qui provoque la réduction de l'écartement initialement assez grand des contacts, chauffe plus lexiteiaent que l'autre partie bi-métallique et de plus que sa température finale soit moins élevée. On peut aussi utiliser des parties bi-métalliques de composition uifférente, c'est-à-dire des parties bi-métalli- ques en matières qui, pour de mêmes dimensions et la même tem- pérature des éléments bi-métalliques, provoquent des déforma- tions différentes de l'élément. En outre, il est possible de donner aux deux éléments bi-métalliques des longueurs différen- tes.
Les deux parties bi-métalliques peuvent être disposées indépendamment et éventuellement, chacune d'elles peut compor- ter une pièce de contact. On obtient une forme de construction particulièrement simple en assemblant en une seule pièce les deux parties bi-métalliques; dans ce cas, il faut évidemment veiller à ce que les deux parties exercent un effet différent sur l'écartement des contacts.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non-limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui 'ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les Figs. 2 et 3 montrent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention, la première en élévation, et la seconde, de profil. Les Figs. 4 et 5, ainsi que les Figs. 6 et ?, montrent, aussi en élévation et de profil, deux autres formes d'exécution.
L'interrupteur montré sur les figures 2 et 3 comporte deux éléments bi-métalliques 12 et 13, constituée par des ru- bans fixés, le premier à des fils de support 14, le second à des fils 15 et dont chacun porte une pièce de contact 16, res- pectivement 17, Du côté de l'élément 12, opposé à l'élément 13, se trouve un corps thermique 18, constitué par un fil de tungstène enroulé en hélice, et porté par les fils-supports 19 et 20.
Les éléments bi-métalliques sont disposés de manière que, lors de réchauffement il se déplacent dans le même sens et que, comme d'usage dans les interrupteurs bi-métalliques, les pièces de contact soient appuyées l'une contre l'autre avec une certaine pression, à l'état froid des éléments bi-mé- talliques. Les éléments 12 et 13 et le corps thermique 18 sont loôés dans une ampoule en verre 21, dans laquelle on a pratiqué le vide, mais qui peut éventuellement aussi être remplie de gaz. Les fils-supports 14, 15, 19 et 20 sont fixés dans le pinçage 22 et sont reliés aux fils d'alimentation.
Comme le corps thermique se trouve à une distance plus grande de l'élément bi-métallique 13 que de l'élément 12, et que, de plus, ce dernier est isolé par rapport a l'é- @
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lément 13, lorsqu'on met le corps thermique 18 en circuit, l'é- lément 12 s'échauffe plus rapidement et atteint une température plus élevée que l'élément 13. Par suite du rapide échauffèrent de 1 élément 12, le contact 16 se déplace sur une distance assez grande vers la gauche (Fig. 3), de sorte que l'interrupteur est ouvert.
Par suite de réchauffement plus lent de l'élément bi-métallique 13, ce dernier se déforma par la suite, de sorte que la pièce de contact 17 se déplace aussi vers la gauche, maie cependant pas suffisamment loin pour qu'elle touche de nouveau le contact 16. Le grand écartement initial des contacts, requis pour assurer une interruption efficace et sûre, même lorsque l'intensité du courant dans le corps thermique 18 s'écarte de
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sa valeur normale, est donc de nouveau réduit ,,7ax la déforma- tion de l'élément bl-métalliquc 1.
Apres l'intdnul)tion du courant par le corps thermique 18, pour toucher de nouveau le contact 17, le contact 16 doit parcourir vers la droite un chemin plus petit que celui qu'il devrait parcourir dans le
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cas où le contact 17 serait immobile. Le teiiips nécessaire pour refermer l'interrupteur est donc raccourci.
Le fait que le contact 16 touche de nouveau l'autre
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contact avant que l'élément ai-métallique 13 n'ait repris son état initial, provient de ce que, comme il adéjà été mentionné,
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les éléments bl-métalliques sont usuellement disposés de manière qu'à l'état froid, les contc1.cts de l'interrupteur appuient l tu.. contre l'autre avec une certaine 1)rê-tension, Dans l'interrupteur l1lontlé sur les Figs. 4 et 5, les deux parties bi-métalliques 23 et 24 constituent un ensemble par le fait qu'elles sont soudées l'une à l'autre et ce, de ma- nière que lors de réchauffement, elless'incurvent en sens inverse.
Lors de réchauffement, l'extrémité supérieure de l'élément 24 se déplace versla droite (Fig. 5) et la partie supérieur de l'élément 23 vers la gauche. L'élément 24 est fixé à un fil-support 25, tandis que l'élément 23 comporte une pièce de contact zb. L'autre contact 2? de l'interrupteur est immobile par le faitqu'il est fixé à la tige-support rigide 28. Lorsque les parties bi-métalliques sont froides, les contacts appuient l'un contre l'autre avec une certaine pré-tension. Le corps thermique 29 est disposé entre la partie
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bi-métallique 23 et la tige-support 28, apprclimativement au milieu de l'élément 23.
Par suite de remplacement du cosys thermique, lorsque ce corps est parcour@ par du courant, la
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partie -0 l-aétall ique 23 s'échauffe plus rapidement que la partie 24. De ce fait, il se produit une rapide ouverture de l'inter- rupteur et par la déformation y consécutive de l'élément 24, le contact 26 est ramena de nouveau vers le contact 27. La construction est cependant telle qu'aussi longtemps que le corps thermique est excité, les électrodes 26 et 27 restent écartés.
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Dans i'1;teziuj>teur représenté sur les Figs. 6 et 7, les deux parties bi-métalliques sont constituées par les bras
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30, respectivement 31 d'une lame b1-iiiétaliique pliée en forme d'U à bras inégaux. La partie bi-métallique 31 comporte une pièce de contact 32, tandis que l'autre contact 33, porté par le support rigide 34, est fixe. Le corps thermique 35 se trouve sur la face du bras 30 écartée du bras 31 et à proxi- mité du pinçage, donc à. une assez grande distance de la partie bi-métallique 31. Grâce à cette disposition, la partie bi- métallique 30 s'échauffe plus rapidement que la partie 31.
Sous l'effet du rapide échauffement de la partie 30,ltinter- rupteur s'ouvre, tandis que réchauffement y consécutif de la partie 31 rapproche de nouveau les contacts 32 et 33.
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Les interrupteurs représentes peuvent avantageusement être utilisés dans le montage représenté sur la Fig. 1. Si l'on désire utiliser ce montage en courant continu, il y a lieu de remplacer la bobine de self-induction par une résistance ohmi- que. Dans ce cas, le circuit doit aussi comporter une bobine de self-induction de façon à engendrer la pointe de tension inductive lors de l'ouverture de l'interrupteur. Les interrup-- teurs conviennent évidemment aussi pour d'autres montages, car la diminution du temps de fermeture raccourci de l'interrupteur peut oconstituer un avantage pour de nombreuses applications.
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Bay-metal switch
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Bi-metallic switches have a pair of contacts that move relative to each other.
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be under the effect of lc: chauzfe.u.: nt of an iaà, àe b1-iiiétalilque being in the switch. It is known to heat the bi-metallic element using a thermal body placed near the 11-ratallic element.
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The switch can be constructed so that it
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is open, i.e. the contacts do not touch each other,
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when the thermal body is not excited, therefore when no heat is developed in this body, in other words
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when the element "o 1-negated. t ali i that 0: ot cold.
When take turns
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thermal is traversed by a current of sufficient intensity,
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the ui-zilétalliqua element heats up and reaches a temperature such that the switch is e1..1e I1 3 = t also possible to trap everything so that the switch is farmed in the cold state ut that the contacts only separate acres if the heating is 11 dllelt b 1-ill, .et garlic so that the inter-
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breaker is open and remains open as long as the body
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The invention relates to an int31'X'UJ:! teuI 'ùi - .. 10t;.;, 11ique of the latter 6vDr8. These switches can be used, for example, in combination with tU0-.:S at d''ci1C; Ll ';, e in t:;:; d .: and this in the manner scnematisje on the .Jj'lb. The drawing: W1Ù0X.
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In this figure, the discharge tUJe dai'is 6 1, Q8 elongated shape, comprises at its extracts two electrodes 2 and 3 "One of the ends of the electrode 2 is connected to terminal 4 of a source of alternating current, while the other end is connected to a bi-metallic lamp 5, which cohorts mi contact 6.
The other contact of the switch is connected to one of the ends of the electrode 3, the other end of which is connected, through the thermal c Jr p d of the bi-meteLlll- switch. that and from the choke coil 9, to the terminal 10 of the current source. In general, the bi-metallic element 5 with the contacts 6 and? and the thermal body 8 are housed in an envelope fer-, tWe 11, rersentée scilBLllatiqU8JAleût. r ;; ': -: - :: -: l ..-. -. Î: to;.:,, 7 .. ,, - <
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The device shown in FIG. 1 works as follows:
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When the ô.i: 0.i! OSitive is energized, uu current. runs through the circuit constituted by terminal 4, electro- cie 2, the bi-metallic element 5, the contacts tu and 7, the electro- of 3, the oorp & tnermique 8, the salt oO'oine ± 9 and terminal 10. this current heats electrodes 2 and 3, so that they emit electrons, which facilitates the ignition of tube 1.
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In ".ê.ile time, the ùi-metallic element 5 is heated by the heat released in the thermal body 8. After a few moments, the element" 01-iuétalilque has reached a temperature such that the end of left moves towards the oas and that the contact 6 is detached from the contact 7. As a result, the current flowing through the aforementioned circuit is interrupted, which causes in the choke coil 9 an inductive voltage peak which contributes to the starting of the discharge tube 1. After the initiation of this tube, the bi-metallic switch remains open, because the thermal body 8 is traversed by the discharge current, from
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so that the bi-raetallic element remains heated.
The use of this bi-niéta switch, llique in the device described gives rise to difficulties. After switching off the device, the switch does not immediately switch to the state required for reclosing. In fact, for this 1 switch must be closed, whereas, when this device is triggered, it is open and it closes only when the bi-metallic element is sufficiently cooled.
The invention obviates this drawback, it provides a switch in which the time elapsing after
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the shutdown of the tneiiiiiquet body before the contacts touch is greatly shortened.
A switch according to the invention comprises two
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bi-metallic parts, one of which is heated more quickly by the thermal body than the other; the rapid heating of one of the parts separates the contacts and heating of the other element brings them together again without, however, bringing them into contact.
When a current flows through the thermal body, there is first a deformation of the bi-metallic part which heats up the fastest. As a result, the contacts are pushed apart, ie the switch is open. Then the temperature of the other bi-metallic part increases, so that it also deforms and the contacts come closer,
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however without touching each other. When interrupting the current in the thermal element, the contact gap is smaller than when using only one bi-metallic element.
The time which elapses, after the interruption of the current in the thermal body, before the contacts touch each other is therefore notably shortened, in other words the switch is returned more quickly to its initial state.
The faster heating of one of the bi-metallic parts can be achieved in various ways. The thermal body can, for example, be located closer to one of the bi-metallic parts than to the other. It is also possible to hinder the transmission of heat from the thermal body to the second bi-metallic part, for example, by placing between the body @ -
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thermal and the second bi-metallic part a screen which absorbs part of the heat emitted by the thermal body. In addition, a judicious choice of the calorific values of the two bi-metallic parts makes it possible to influence the heating rate of these parts.
Finally, a blackened bi-metallic part absorbs heat better than a shiny metallic part.
Several means are available for regulating the distance of which the contacts approach without, however, touching each other. It is possible to ensure that the second bi-metallic part, which causes the reduction of the initially large enough contact gap, heats more lexiteiaent than the other bi-metallic part and moreover that its final temperature is lower. high. It is also possible to use bi-metallic parts of different composition, that is to say bi-metallic parts made of materials which, for the same dimensions and the same temperature of the bi-metallic elements, cause deformation. - different terms of the element. In addition, it is possible to give the two bi-metallic elements different lengths.
The two bi-metallic parts can be arranged independently and optionally each of them can include a contact piece. A particularly simple form of construction is obtained by assembling the two bi-metallic parts in a single piece; in this case, care must obviously be taken that the two parts exert a different effect on the contact gap.
The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing, of course, forming part of said invention.
Figs. 2 and 3 show, by way of example, one embodiment of the invention, the first in elevation and the second in profile. Figs. 4 and 5, as well as Figs. 6 and? Show, also in elevation and in profile, two other embodiments.
The switch shown in FIGS. 2 and 3 comprises two bi-metallic elements 12 and 13, made up of strips fixed, the first to support wires 14, the second to wires 15 and each of which carries a piece of contact 16, respectively 17, On the side of element 12, opposite to element 13, there is a thermal body 18, consisting of a tungsten wire wound in a helix, and carried by support wires 19 and 20 .
The bi-metallic elements are arranged so that, during heating, they move in the same direction and that, as usual in bi-metallic switches, the contact parts are pressed against each other with a certain pressure, in the cold state of bi-metallic elements. The elements 12 and 13 and the thermal body 18 are located in a glass bulb 21, in which a vacuum has been made, but which can optionally also be filled with gas. The support wires 14, 15, 19 and 20 are fixed in the clamp 22 and are connected to the supply wires.
As the thermal body is located at a greater distance from the bi-metallic element 13 than from the element 12, and that, moreover, the latter is isolated with respect to the element.
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element 13, when the thermal body 18 is switched on, element 12 heats up more quickly and reaches a higher temperature than element 13. As a result of the rapid heating of element 12, contact 16 moves a fairly large distance to the left (Fig. 3), so that the switch is open.
As a result of the slower heating of the bi-metallic element 13, the latter subsequently deformed, so that the contact piece 17 also moves to the left, but not far enough for it to touch again. contact 16. The large initial contact gap, required to ensure efficient and safe interruption, even when the intensity of the current in the thermal body 18 deviates from
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its normal value is therefore again reduced ,, 7ax the deformation of the b1-metallic element 1.
After the intnul) tion of the current by the thermal body 18, to touch the contact 17 again, the contact 16 must travel to the right a path smaller than that which it should travel in the
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case where contact 17 is stationary. The time needed to close the switch is therefore shortened.
The fact that contact 16 touches the other
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contact before the ai-metallic element 13 has resumed its initial state, comes from what, as it has already been mentioned,
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the bl-metallic elements are usually arranged so that in the cold state, the contc1.cts of the switch press l tu .. against the other with a certain 1) re-tension, In the switch l1lontlé on Figs. 4 and 5, the two bi-metallic parts 23 and 24 constitute a unit in that they are welded to one another in such a way that, when heated, they curve in the opposite direction.
During warming up, the upper end of element 24 moves to the right (Fig. 5) and the upper part of element 23 moves to the left. Element 24 is fixed to a support wire 25, while element 23 has a contact piece zb. The other contact 2? of the switch is stationary by the fact that it is fixed to the rigid support rod 28. When the bi-metallic parts are cold, the contacts press against each other with a certain pre-tension. The thermal body 29 is arranged between the part
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bi-metallic 23 and the support rod 28, approximately in the middle of the element 23.
Following replacement of the thermal cosys, when this body is traversed by current, the
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part -0 l-aetall ique 23 heats up more quickly than part 24. As a result, the switch opens rapidly and by the subsequent deformation of element 24, contact 26 is back again to contact 27. The construction is however such that as long as the thermal body is energized, the electrodes 26 and 27 remain apart.
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In i'1; teziuj> tor shown in Figs. 6 and 7, the two bi-metallic parts are formed by the arms
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30, respectively 31 of a b1-iiiétaliique blade folded in the shape of a U with unequal arms. The bi-metallic part 31 comprises a contact piece 32, while the other contact 33, carried by the rigid support 34, is fixed. The thermal body 35 is located on the face of the arm 30 away from the arm 31 and close to the clamping, therefore at. a fairly large distance from the bi-metallic part 31. Thanks to this arrangement, the bi-metallic part 30 heats up more quickly than the part 31.
Under the effect of the rapid heating of part 30, the switch opens, while subsequent heating of part 31 brings the contacts 32 and 33 closer together.
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The switches shown can advantageously be used in the assembly shown in FIG. 1. If one wishes to use this assembly in direct current, it is necessary to replace the self-induction coil by an ohmic resistance. In this case, the circuit must also include a self-induction coil so as to generate the inductive voltage peak when the switch is opened. The switches are of course also suitable for other arrangements, as the reduction of the shortened switch-on time can be an advantage for many applications.