Überlastzeitrelais zur Überwachung von technischen Betriebsgrössen, insbesondere zur Überwachung des Laststromes von elektrischen Apparaten oder Maschinen. Die Erfindung bezieht sich auf Über- la@stzeitr.eIais zur Überwachung von techni- schen. Betriebsgrössen, insbesondere zur Über- wachung des Laststromes von elektrischen Apparaten oder Maschinen, wie z.
B. elek trischen Entladungsapparaten mit Gas- oder Dampffüllung, bei welchen Relais die Aus- lösekont.akte über ein thermisches Glied be tätigt werden, dessen Aufheizung in Ab hängigkeit von der zu überwachenden Grösse erfolgt.
Bei elektrischen Apparaten und Ma schinen ist in vielen Fällen eine zeitlich be grenzte Überlastung überdie zudäs:sige Dauer last hinaus erlaubt. Die Dauer der Über lastung, die ohne Schaden für die Maschine oder den Apparat ausgehalten werden kann, ist ausser von der Grösse der Überl@astunb selbst auch davon abhängig, wie hoch die Belastung während der Zeit war, die dem Beginn der Überlastung unmittelbar voraus ging.
Irn allgemeinen wird eine um so grö ssere Dauer der Überlastung gestattet sein, ji kleiner ihr Wert ist und je geringer die Belastung vor ihrem Eintritt war und um gekehrt.
Um bei derartigen Maschinen und Appa raten zu verhindern, dass die Grenze der gerade noch zulässigen Überlastung über schritten wird, hat man bisher Relais vor gesehen, die auf Überstrom ansprechen und zeitlich so verzögert sind, dass die Verzöge- rungszeit in der gewünschten Weise von der Höhe der Überlastung abhängig ist.
In einfacher Weisse hat man die lastab hängige Ansprechzeit z.. B. dadurch ver wirklicht, dass man ein thermisch wirken des Relais angeordnet hat. Die Wärmekapa zität des thermischen Gliedes des Relais und seine Ankopplung an den wärmeerzeu genden Teil sind dabei so gewählt worden, dass die gewünschte Abhängigkeit der An sprechzeit von der Grösse der Überlastung erreicht wurde.
Ein solches mit Zeitverzöge rung arbeitendes Relais, Überlastzeitrelais genannt, stellt sozusagen ein thermisches Abbild der zu schützenden Maschine bezw. des zu schützenden Apparates dar. Dieses Relais erfüllt natürlich auch die Forderung, dass die Ansprechzeit davon abhängig ist, wie hoch die Belastung der Maschine bezw. des Apparates in der Zeit unmittelbar vor Eintritt der Überlastung war.
Es gibt nun aber auch elektrische Ma schinen bezw. Apparate, von deren Über wachungsrelais gefordert wird, dass ihre An sprechverzögerung nur von der Grösse und dem zeitlichen Verlauf der Überlastung ab hängt, dagegen nicht von der Grösse der Be lastung vor Eintritt der Überlastung. Solche Verhältnisse liegen z.
B. beim Betriebe von Stromrichtern mit Metallgefässen (Eisen gleichrichtern) vor, deren zulässige Über- laetung :in einschlägigen Vorschriften unab hängig davon vorgeschrieben ist, ob der Gleichrichter vor Eintritt mit Nennlast oder kleinerer Last gefahren wurde.
Diese Forderung kann das vorerwähnte thermisch verzögerte Relais ohne weiteres nicht erfüllen, weil sein thermischer Zustand und damit auch die Ansprechverzögerung von der Vorbelastung abhängig ist.
Um die geforderte Unabhängigkeit der Ansprechverzögerung vor der Vorbelastung mit einem eingangs erwähnten Überlastzeit- relais zu erreichen, ist erfindungsgemäss das thermische Glied des Relais mit einer Zu satzheizung versehen, die so geregelt wird, dass der Mittelwert der resultierenden, dem thermischen Glied zugeführten Wärmemenge pro Schaltperiode der Zusatzheizung so lange unverändert gleich bleibt,
als in einem in Abhängigkeit von der zu überwachenden Grösse beheizten Element des thermischen Gliedes der Strom eine vorbestimmte, dem maximal zulässigen Wert der zu über wachenden Grösse zugeordnete Intensität nicht überschreitet und als die Umgebungs temperatur gleich bleibt. Dadurch wird er reicht, dass der thermische Zustand des Re lais im Mittel konstant ist, solange z. B. eine Überlast eines. Apparates nicht vorhanden ist und wird ermöglicht, dass die Ansprechzeit des Relais ausschliesslich von dem Betrag und dem zeitlichen Verlauf z.
B. einer auf tretenden Überlast abhängt. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass der vorerwähn ten Ausbildung eines auf thermischer Grund lage arbeitenden Überlastzeitrelais der all gemeine Zweck zu Grunde liegt, bei einer Überwachungsvorrichtung für eine technische Betriebsgrösse das Ansprechen nur von dem den vorbestimmten,
maximal zulässigen Wert übersteigenden Betrag der zu überwachenden Grösse und dessen zeitlichem Verlauf ab hängig zu machen und den Einfluss des Be trages und des zeitlichen Verlaufes der zu überwachenden Grösse vor Eintritt dieses Überbetrages auszuschalten. Den folgenden beispielsweisen Ausführungen ist die Vor aussetzung zu Grunde gelegt, dass die zu überwachende Betriebsgrösse elektrischer Natur, insbesondere ein elektrischer Strom ist. Da es bei andersartigen zu überwachen den Betriebsgrössen, z.
B. bei der Tempe- raturüberwachung eines Ofens, möglich ist, von diesen einen proportionalen .Strom durch einfache und bekannte Mittel abzuleiten, ge schieht die Überwachung solcher Betriebs grössen in grundsätzlich derselben Weise wie die nachstehend beschriebene Über- ,vachung des Laststromes eines elektrischen Apparates, wie z. B. eines Eisengleichrich ters, die das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung darstellt.
Bei dem Überlastzeitrelais gemäss der Er- Endung kann nun die Regelung der Zusatz- lieizung in einfacher Weise durch einen Hilfskontakt, z. B. einen Ausschaltkontakt des thermischen Gliedes selbst erreicht wer den; dieser wird vorteilhaft so eingestellt, dass er gerade öffnet und die Zusatzheizung abschaltet, wenn der momentane thermische Zustand des Relais z.
B. der Dauerlast einer Maschine entspricht, und die Zusatzheizung wieder einschaltet, wenn der thermische Zu stand des Relais wieder unter diesen Wert sinkt. Ist also die Belastung der Maschine klein, so äst die Einschaltdauer der Zusatz heizung gross und umgekehrt.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausführunb Beispiele des Erfindungsgegen standes schematisch dargestellt.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausf#'-hrungsbei- spiel ist ein sogenanntes Bimetallrelais, bei welchem also ein Bimetallstreifen- als ther misches Glied in Abhängigkeit :. B. von dem Laststrom eines zu überwachenden Apparates aufgeheizt wird und bei welchem die Kontakte des Relais durch den infolge der Aufheizung sich durchbiegenden Bime- tallstreifen betätigt werden.
Dagegen zeigt die Einrichtung nach Fig. 2 ein Relais, des sen Kontakte durch einen Schaltarm betätigt werden, der an einem zwischen den Polen eines Magneten drehbar gelagerten Anker be festigt ist. Die Grösse des Magnetfeldes wird dabei über ein thermisches Glied in Abhän gigkeit von dem zu überwachenden Last strom des zu schützenden elektrischen Appa- rates oder der zu schützenden Maschine be einflusst.
In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 den zu über wachenden Hauptstromkreis, (La.ststrom- kreis), in den der zu schützende Apparat 3, z. B. ein Eisengleichrichter, geschaltet ist. In dem Hauptstromkreis 1, 2 ist ausserdem der Nebenwiderstand 4 angeordnet, an des sen beiden Klemmen 5 und 6 die Spannung zur Speisung der Heizwicklung 7 (Haupt heizwicklung) des B:imetallstreifens 8 abge griffen ist.
Am freien Ende des Bimetall- streifens sind die beweglichen Kontakte 9 und 10 vorgesehen, die. mit je einem der festen Kontakte 11 und 12 zusammenarbeiten.
Das Kontaktpaar 9-, 11 ist dem e gent- li.chen Überwachungsstromkreis 13 zugeord net, der über den Bimetallstreifen 8 von der Spannungsquelle 14 gespeist ist und in den die bei 15 angedeutete Überwachungsvor richtung, z. B. eine Alarmglocke, geschaltet ist.
Sobald das Kontaktpaar 9, 11 geschlos sen wird, tritt die Überwwhung,svorrichtung 15 in Tätigkeit, die selbstverständlich, gege benenfalls zusätzlich und mit Zeitverzöge rung, auch einen Schalter betätigen kann, der den Laststromkreis 1, 2 von seiner nicht dar gestellten Speisespannung abschaltet.
Das Kontaktpaar 1:0, 12' ist der von der Spannungsquelle 16 aus über den Stromkreis 17 gespeisten Zusatzheizwicklung 1,8 zuge- ordnet. hisse Heizwicklung 18 dient zur Aufheizung des. Bi- meta'llstreifens 8;
die zusätzliche Aufheizung durch div Wicklung 18 findet statt, sobald und solange das Kontaktpaar 10,<B>12</B> geschlos- sen ist. Der Streifen biegt sich bei genügen der Beheizung derart, dass eich sein freies Ende von rechts nach links bewegt. Wenn der Laststromkreis 1, 2einen kleineren Strom führt als dem varbes:timmten, maximal zu lässigen Laststrom für Dauerbetrieb, d. h.
hier dem Nennstrom entspricht, so wird das Kontaktpaar 10, 12 periodisch geschlossen. und geöffnet,. ohne dass sich die Kontakte 9, 1'1 berühren. Wenn der thermische Zustand des Bimetallstreifens 8 derartig ist, dass der Kontakt 10, 12 geöffnet wird, so entspricht dieser Zustand demjenigen bei Nenustrom im Hauptstromkreis 1, 2, wenn nur die Wick lung 7 heizen würde.
Ist der Hauptstrom kleiner als der Nenustram, so schliessen sieh die Kontakte 10, 12 wieder, und die Zusatz- heizwicklung 18 wird wieder eingeschaltet. Je kleiner die im Laststromkreis 1, 2 vorhan dene Stromstärke isst, um so weniger häufig erfolgt dieses Aussetzen der Zusatzheizung des Bimetallstreifens B.
Diese Heizung des thermischen Gliedes 8 des Relais wird so:mi <I>4 -</I> ,automatisch so geregelt, dass der Mittelwert der resultierenden, d. h. von den Heizungen 7 und 18 an den Streifen 8 abgegebenen Wärmemenge pro Schaltperiode der Zusatz- heizung so lange unverändert gleich bleibt. als im beheizten Element 7 des Streifens 8 der .Strom eine vorbestimmte, dem Nennstrom im Hauptstromkreis 1, 2 zugeordnete Inten sität nicht überschreitet, vorausgesetzt, dass sich die Umgebungstemperatur nicht ändert.
Wenn also ein Überstrom im Laststrom kreis 1, 2 auftritt, dann findet dieser den um eine Mittellage pendelnden Bimetall-strei- fen 8 immer in einem Zustande vor, der im Mittel der Wirkung des Nennstromes im Laststromkreis 1, 2, ohne Zusatzheizung, ent- spricht. Die Wärnäekapazität des Bimetall- streifens 8,
die thermische Kopplung zwi schen dem Bimetal'lstreifen 8 und der Haupt- heizwicklung 7, die zweckmässig zusammen mit der Zusatzheizwicklung 18 in einem bei 19 angedeuteten Gehäuse angeordnet werden und das Abkühlunbverh:
a'lten .des Bimetall streifens sind so bemessen, d'ass der beim Auf treten von Überströmen erfolgende Wert der Durchbiegung des Bimetallstreifenu 8, der jeweils den Schiuss des Kontaktpaares 9, 11 und demzufolge :
das, Auslösen der Über wachungsvorrichtung 15 bewirkt, sich in Ab hängigkeit von der Grösse des Überlasststro- mes jeweils nach einer solchen Zeit einstellt, .die der maximal zulässigen Überlastzeitkurve des zu schützenden Apparates entspricht. Du- bei geschieht gemäss bestehenden Vorschrif ten das Schliessen des Kontaktpaares 9,
11 allein in Abhängigkeit von der Grösse und dem zeitlichen Verlauf des Überlaststromes unabhängig davon, ob der Laststrom un mittelbar vorher gleich dem Nennstrom war oder gleich einem kleineren Wert als dem Werte des Nennstromes entspricht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach r'ig. 1 erfolgt die Speisung der Hauptheizwick- lung 7 des BimetulIstreifens 8 über einen in .den Laststromkreis geschalteten Neben widerstand 4. Selbstverständlich kann die Hauptheizwieklung 7 auch direkt in. den Laststromkreis 1, 2' geschaltet sein.
Weiter ist bei diesem Ausführunb beispiel für die Nebenheizwicklung 18 eine besondere Speise stromquelle 16 vorgesehen, was auch nicht unbedingt erforderlich ist. Es kann die Nebenheizwicklung 18 z. B. auch durch die Batterie 14 des Überwachungsstromkreises 13 oder durch Wechselstrom über einen Hilfstransformator gespeist werden, dessen Primärwicklung von dem den zu überwachen den Gleichrichter 3 speisenden Netz gespeist wird.
Schliesslich ist zu diesem Ausführungs- beispiel noch zu bemerken, dass, um das schleichende Öffnen der Kontaktpaare, ins besondere des Kontaktpaares 10, 12 zu ver meiden, b1agnete, z. B. Magnete mit Luft spalt, vorgesehen werden können, durch welche ein momentanes bffnen der Kontakt paare gewährleistet wird.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind wieder mit 1, 2 der Last- stromkreis, mit 3 der zu überwachende elek trische Apparat, für den auch hier ein Gleich richter gewählt ist, mit 4 .der in den, Last stromkreis 1, 2 geschaltete Widerstand, mit 5, 6 dessen Klemmen- und mit 7 die an das Klemmenpaar 5, 6 geschaltete Hauptheiz- wicklung bezeichnet.
Die Hauptheizwickl:ung 7 ist mit einem Widerstand 21 au s# einem Metall mit möglichst grossem Widenstands- temperaturkoeffizienten und einer Zusatz heizung 18 zusammengebaut. Dieser Wider stand 21, der wieder zweckmässig in einem Gehäuse 19 angeordnet wird, stellt das ther- mische Glied des Überstromzeitrelais dar.
Der Widerstan d 21 liegt zusammen mit einem gleichartigen Widerstand 2(2, der der Aussen- temperatur ausgesetzt isst und demzufolge eine Temperaturkompensation darstellt, und zusammen mit zwei Wieklungen 23 und 24, die auf dem einen Schenkel des Magneten 25 angeordnet sind, in einer über die Gleich richteranordnung 26 und den Transformator 2.7 gespeisten Schaltung.
Zwischen den bei den Polen 2'8 und 2'9, des Elektro- oder per manenten Magneten 25 ist der drehbar ge lagerte Anker 30 angeordnet, der durch die Zugfeder 31 in der Gleichgewichtslage ge halten ist und an dem der Zeiger 32' mit den beweglichen Kontakten 33, 34, 35 und 36 be festigt ist.
Die beweglichen Kontakte 35 und 36 des Zeigers 32 arbeiten mit den festen Kontak ten 37 und 38 des eigentlichen Überwachungs stromkreises 13 zusammen, der von der Bat- terie 14 gespeist ist und in den die mit 15 angedeutete Überwachungsvorriehtung ge schaltet ist. Die Überwachungsvorrichtung 15 wird ausgelöst, sobald die beweglichen Kon takte 35 und 36 mit den festen Kontakten 37 und 38 in Verbindung stehen.
Die beiden andern beweglichen Kontakte 33 und 34 des Zeigers 32 arbeiten mit den festen Kontakten 39 und 40 zusammen. Die beiden Kontaktpaare 33, 3-9 und 34, 40 sind in ähnlicher Weise wie das Kontaktpaar 10, 12 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der von der Stromquelle 16 aus über den Stromkreis 17 gespeisten Zusatzheizwi.cklung 18 zugeordnet.
Die Wärmekapazität des Ther mischen Gliedes, die thermische Kopplung zwischen der Heizwicklung 7 und dem Wider stand 2.1 und das Abkühlungsverhalten des thermischen Gliedes sind so bemessen, dass es als thermisches Abbild des zu schützenden Apparates diesem möglichst weitgehend ent spricht und weiter die gewünschte Abhän gigkeit der Ansprechzeit des Relais von der Grösse und dem Verlauf des Überlastetromec vorhanden ist.
Ferner ist die aus den Wider ständen 21, 22 und den Magnetwieklungen 23, 2'4 des Magneten 25 bestehende Schal- tung so ubgegliehen, dass, solange der Last stromkreis 1, 2 den Nennstrom führt, der drehbare Anker 30 in seiner Nullstellung ist.
Die festen Kontakte 37 und. 3,8, 3,9 und 40 sind schliesslich so, angeordnet, dass in der Nullstellung des Ankers 30 bezw. des Zeigers 3'2 keiner dieser festen Kontakte mit den ihnen entsprechenden beweglichen Kontak ten des Zeigers 32 in Verbindung steht.
So lange der Strom im Hauptstromkreis 1, 2 gleich dem Nennstrom ist, ist demzufolge weder der Überwachungsstromkreis. 13 noch dien der Zusatzheizwicklung 18 .eigene Strom kreis 17 geschlossen.
Führt dagegen der Laststromkreis 1, 2 einen kleineren Strom als dem Nennstrom entspricht, .dann wird das thermische Glied 21 weniger beheizt, der Widerstand 21 wird kleiner, so dass in der Magnetwicklung 24 ein grösserer Strom fliesst, der .den Drehanker 30 und damit den Zeiger 32' aus seiner Ruhe lage herausdreht, und zwar in Richtung auf die fersten Kontakte -39, 40 zu,
wodurch die Zusatzheizwicklung 18 nach Kurzsehliess,en der beiden Kontaktpaare 33, 39 und 34, 40 an Spannung gelegt wird. _ Die Zusatzheiz- wicklung 18 bleibt so lange in Betrieb, bis der Widerstand 21 als thermisches Glied auf eine Temperatur aufgeheizt ist, die .der durch den Nennstrom im Laststromkreis 1, 2:
be wirkten entspricht, wenn nur die Wicklhwvg 7 heizen würde. Daher ist auch bei dieser Einrichtung gewährleistet, dass beim Auf treten .eines Überstromes im Laststromkreis 1, 2 das thermische Glied 19 des. Relais im Mit tel sich immer in .einem solchen thermischen Zustand befindet, der dem des Nennstromes im Laststromkreis 1, 2 entspricht, unabhän gig .davon, welchen Wert der Strom im Last stromkreis 1,
2 vor Auftretendes Überstro- mes inne hatte. Das rührt daher, dass auch hier die Zusatzheizung so geregelt wird, dass der Mittelwert der resultierenden, .d. h. der von den Wicklungen 7, 18 sowie dem eigenen Strom dem Widerstand 21 zugeführten Wärmemenge pro Schaltperiode .der Zusatz heizung so lange unverändert gleich bleibt, bei gleicher Umgebungstemperatur des Ge häuses 19, als in der in Abhängigkeit des Hauptstromes beheizten Wicklung 7 der Stromeine vorbestimmte, dem Nennstrom im T1auptkreis entsprechende Intensität nicht überschreitet.
Beim Auftreten eines Überstromes im Laststromkreis 1, 2 tritt nun .durch .die er höhte Temperatur .des Widerstandes 21 -eine Vergrösserung von dessen Ohmwert ein, wo durch die Wicklung 24 weniger Strom erhält, wonach der Anker 30 bezw. der Zeiger 32 in Richtung auf die festen Kontakte 37, 38 aus der Nullage herausgedreht wird und zu letzt ein Kurzschliessen der dem Über wachungsstromkreis angehörigen Kontakt paare 35, 37 und 36, 38, d. 'h. ein Auslösen der Alarmvorrichtung 15 bewirkt.
Dieses Auslösen der Alarmvorrichtung 15 bei Auf treten eines Überstromes im Laststromkreis 1, 2 ist auch hier allein durch die Grösse und den zeitlichen Verlauf des Überstromes, be- c stimmt, da durch die Zusatzheizwicklung sichergestellt ist, dass .die An.sprechverzöge- rung ,der beiden Kontaktpaare 35, 37 und 36,
318 unabhängig von der Vorbelastung des Apparates 3 ist.
Hinsichtlich der Speisung der Haupt\heiz- wicklung 7 und der Zusatzheizwicklung 18 des thermischen Gliedes 19 gilt .auch für die ses Ausführungsbeispiel das in Verbindung mit dem Ausfülhrungsbeispiel nach Fig: 1 Gesagte. Das Gleiche gilt auch für den Auf bau Üer Alarmvorrichtung 15.
Die Erfindung ist sowohl hinsichtlich ihres Anwendungsbereiches als auchhinsicht- lich des konstruktiven und schaltungsgemä ssen Aufbaues des thermischen Gliedeis und der Heizvorrichtungen .des thermischen Glie des nicht auf die in den beiden Fig. 1 und 2. .dargestellten Ausführungsbeispiele be schränkt.
Im besonderen sei darauf hingewie- sen, dass sie belastungsabhängige Regelung der Zusatzheizung des thermischen Gliedes auch in anderer Weise als .durch einen Iffilfs- kontakt erfolgen kann.
Beispielsweise ist es möglich, die Zusatzheizwicklung <B>118</B> 'an den Brückenzweig einer Brückenschaltung zu legen, die im Gleichgewicht ist, wenn der Laststromkreis Nennstrom führt.
In bevorzugter Weise finden die-beschrie- benen Relais, wie bereits erwähnt, Anwen- dung zum Überstromsehutz von .Stromriclh- tern mit Metallgefässen, insbesondere Eisen gleiehrichtern. Die Relais können jedoch auch zum Schutze von Stromrichtern mit Glas- oder Keramikgefässen 'herangezogen werden.
ferner von Transformatoren, Röntgen- oder Senderöhren und bei elektrischen Maschinen, wie z. B. Motoren oder Generatoren, und schliesslich zur Überwachung von Betriebs grössen, die nicht von elektrischem Natur sind, beispielsweise der Temperatur eines Ofens, wobei als "Überlast" Temperaturen anzu sehen sind, die einen vorbestimmten, maximal zulässigen Wert übersteigen.
Overload time relays for monitoring technical operating parameters, in particular for monitoring the load current of electrical apparatus or machines. The invention relates to Über- la@stzeitr.eIais for monitoring technical. Operating parameters, in particular for monitoring the load current of electrical apparatus or machines, such as
B. electrical discharge devices with gas or steam filling, in which relays the tripping contacts are actuated via a thermal element, the heating of which takes place depending on the variable to be monitored.
In the case of electrical equipment and machines, a temporary overload beyond the permanent load is permitted in many cases. The duration of the overload that can be withstood without damage to the machine or the apparatus depends not only on the size of the overload itself, but also on how high the load was during the time immediately preceding the start of the overload .
In general, the greater the duration of the overload will be permitted, the smaller its value and the lower the load was before it occurred, and vice versa.
In order to prevent such machines and appliances from exceeding the limit of the just permissible overload, relays have so far been seen that respond to overcurrent and are delayed so that the delay time in the desired manner from the The amount of overload is dependent.
In simple terms, the load-dependent response time is realized, for example, by arranging for the relay to act thermally. The heat capacity of the thermal element of the relay and its coupling to the heat-generating part have been chosen so that the desired response time dependence on the size of the overload was achieved.
Such a relay working with Zeitverzöge tion, called overload time relay, is, so to speak, a thermal image of the machine to be protected BEZW. of the apparatus to be protected. This relay naturally also fulfills the requirement that the response time depends on how high the load on the machine or. of the apparatus was in the time immediately before the overload occurred.
But there are also electrical machines and machines. Apparatus whose monitoring relays require that their response delay only depends on the size and the temporal course of the overload, but not on the size of the load before the overload occurred. Such relationships are z.
This is the case, for example, with the operation of converters with metal vessels (iron rectifiers) whose permissible overload: is stipulated in the relevant regulations regardless of whether the rectifier was operated with nominal load or a lower load prior to entry.
The above-mentioned thermally delayed relay cannot easily meet this requirement because its thermal state and thus also the response delay are dependent on the preload.
In order to achieve the required independence of the response delay before the pre-load with an overload time relay mentioned at the beginning, according to the invention the thermal element of the relay is provided with an additional heater, which is regulated so that the mean value of the resulting amount of heat supplied to the thermal element per switching period the additional heating remains unchanged as long as
as in an element of the thermal element heated as a function of the variable to be monitored, the current does not exceed a predetermined intensity associated with the maximum permissible value of the variable to be monitored and the ambient temperature remains the same. As a result, it is enough that the thermal state of the Re is constant on average, as long as z. B. an overload of a. Apparatus does not exist and it is made possible that the response time of the relay depends exclusively on the amount and the time course z.
B. depends on a occurring overload. It is expressly pointed out that the aforementioned design of an overload time relay working on a thermal basis is based on the general purpose of a monitoring device for a technical operating variable, the response only from the predetermined,
to make the amount exceeding the maximum permissible value dependent on the variable to be monitored and its temporal course and to eliminate the influence of the amount and the temporal course of the variable to be monitored before this excess amount occurs. The following exemplary explanations are based on the assumption that the operating variable to be monitored is electrical in nature, in particular an electrical current. Since it is necessary to monitor the operating parameters of other types, e.g.
B. with the temperature monitoring of a furnace, it is possible to derive a proportional .Strom from this by simple and known means, ge the monitoring of such operating parameters is done in basically the same way as the monitoring of the load current of an electrical apparatus described below such as B. an iron rectifier, which is the preferred field of application of the invention.
In the case of the overload time relay according to the invention, the regulation of the additional licensing can now be done in a simple manner by an auxiliary contact, e.g. B. a switch-off contact of the thermal member itself achieved who the; this is advantageously set so that it just opens and switches off the auxiliary heating when the current thermal state of the relay z.
B. corresponds to the continuous load of a machine, and the auxiliary heating switches on again when the thermal status of the relay falls below this value again. So if the load on the machine is low, the duty cycle of the additional heater is high and vice versa.
In the accompanying drawing, two examples of the subject invention are shown schematically.
The embodiment shown in FIG. 1 is a so-called bimetal relay, in which a bimetallic strip is used as a thermal element as a function of:. B. is heated by the load current of an apparatus to be monitored and in which the contacts of the relay are actuated by the bendable bimetal strip as a result of the heating.
In contrast, the device of FIG. 2 shows a relay, the sen contacts are operated by a switching arm which is fastened to an armature rotatably mounted between the poles of a magnet BE. The size of the magnetic field is influenced by a thermal element depending on the load current to be monitored of the electrical apparatus to be protected or the machine to be protected.
In Fig. 1 1 and 2 mean the main circuit to be monitored, (La.ststrom- circuit), in which the device to be protected 3, z. B. an iron rectifier connected. In the main circuit 1, 2, the shunt resistor 4 is also arranged, at the two terminals 5 and 6 sen the voltage to feed the heating winding 7 (main heating winding) of the B: imetallstreifens 8 is accessed.
At the free end of the bimetallic strip, the movable contacts 9 and 10 are provided. work together with one of the fixed contacts 11 and 12 each.
The contact pair 9, 11 is the e gent- li.chen monitoring circuit 13 zugeord net, which is fed via the bimetallic strip 8 from the voltage source 14 and in which the indicated at 15 monitoring device, z. B. an alarm bell is switched.
As soon as the pair of contacts 9, 11 is closed, the monitoring device 15 comes into operation, which of course, if necessary additionally and with a time delay, can also operate a switch that disconnects the load circuit 1, 2 from its supply voltage not provided.
The contact pair 1: 0, 12 'is assigned to the additional heating winding 1, 8 which is fed from the voltage source 16 via the circuit 17. Hisse heating coil 18 is used to heat the. Bi-meta'llstreifens 8;
the additional heating by div winding 18 takes place as soon as and as long as the contact pair 10, <B> 12 </B> is closed. If the heating is sufficient, the strip bends in such a way that its free end moves from right to left. If the load circuit 1, 2 carries a lower current than the varbes: timmten, maximum permissible load current for continuous operation, i. H.
corresponds here to the nominal current, the contact pair 10, 12 is periodically closed. and open ,. without the contacts 9, 1'1 touching. If the thermal state of the bimetallic strip 8 is such that the contact 10, 12 is opened, then this state corresponds to that at Nenustrom in the main circuit 1, 2, if only the winding 7 would heat.
If the main current is less than the Nenustram, then the contacts 10, 12 close again and the additional heating winding 18 is switched on again. The smaller the current in the load circuit 1, 2, the less frequently this interruption of the additional heating of the bimetallic strip B.
This heating of the thermal element 8 of the relay is controlled as follows: mi <I> 4 - </I>, automatically so that the mean value of the resulting, i.e. H. The amount of heat given off by the heaters 7 and 18 to the strip 8 per switching period of the additional heater remains unchanged and remains the same. than in the heated element 7 of the strip 8, the current does not exceed a predetermined intensity assigned to the rated current in the main circuit 1, 2, provided that the ambient temperature does not change.
So if an overcurrent occurs in load circuit 1, 2, then this will always find the bimetal strip 8 swinging around a central position in a state that is the average of the effect of the rated current in load circuit 1, 2, without additional heating. speaks. The heat capacity of the bimetal strip 8,
the thermal coupling between the bimetal strip 8 and the main heating winding 7, which are expediently arranged together with the additional heating winding 18 in a housing indicated at 19 and the cooling ratio:
The oldest of the bimetallic strips are dimensioned so that the value of the deflection of the bimetallic strip 8 that occurs when overcurrents occur, which in each case determines the connection of the contact pair 9, 11 and consequently:
that causes the monitoring device 15 to be triggered, depending on the size of the release current, after a time that corresponds to the maximum permissible overload time curve of the apparatus to be protected. According to the existing regulations, the contact pair 9 is closed,
11 solely depending on the size and the temporal course of the overload current, regardless of whether the load current was equal to the nominal current immediately before or equal to a value smaller than the nominal current value.
In the embodiment according to r'ig. 1, the main heating winding 7 of the bimetallic strip 8 is fed via a secondary resistor 4 connected to the load circuit. Of course, the main heating circuit 7 can also be connected directly to the load circuit 1, 2 '.
Furthermore, a special feed current source 16 is provided in this embodiment for the auxiliary heating winding 18, which is not absolutely necessary. It can be the auxiliary heating coil 18 z. B. can also be fed by the battery 14 of the monitoring circuit 13 or by alternating current via an auxiliary transformer, the primary winding of which is fed to the rectifier 3 feeding the network to be monitored.
Finally, it should be noted about this exemplary embodiment that, in order to avoid the gradual opening of the contact pairs, in particular the contact pair 10, 12, b1agnete, z. B. magnets with air gap, can be provided through which a momentary opening of the contact pairs is guaranteed.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, 1, 2 are again the load circuit, 3 the electrical apparatus to be monitored, for which a rectifier is also selected here, and 4, the load circuit 1, 2 connected resistor, with 5, 6 its terminal winding and with 7 the main heating winding connected to the pair of terminals 5, 6.
The main heating winding 7 is assembled with a resistor 21 made of a metal with the greatest possible resistance temperature coefficient and an additional heater 18. This resistance 21, which is again conveniently arranged in a housing 19, represents the thermal element of the overcurrent time relay.
The resistor 21 lies together with a similar resistor 2 (2, which is exposed to the outside temperature and thus represents a temperature compensation, and together with two cams 23 and 24, which are arranged on one leg of the magnet 25, in one overlying the rectifier arrangement 26 and the transformer 2.7 fed circuit.
Between the poles 2'8 and 2'9 of the electric or permanent magnet 25, the rotatably mounted armature 30 is arranged, which is held in the equilibrium position by the tension spring 31 and on which the pointer 32 'with the movable contacts 33, 34, 35 and 36 be fastened.
The movable contacts 35 and 36 of the pointer 32 work together with the fixed contacts 37 and 38 of the actual monitoring circuit 13, which is fed by the battery 14 and into which the monitoring device indicated by 15 is switched. The monitoring device 15 is triggered as soon as the movable con tacts 35 and 36 with the fixed contacts 37 and 38 are in communication.
The two other movable contacts 33 and 34 of the pointer 32 cooperate with the fixed contacts 39 and 40. The two pairs of contacts 33, 3-9 and 34, 40 are assigned in a similar manner to the pair of contacts 10, 12 in the exemplary embodiment according to FIG. 1 to the additional heating coil 18 fed by the current source 16 via the circuit 17.
The heat capacity of the thermal element, the thermal coupling between the heating coil 7 and the counter stand 2.1 and the cooling behavior of the thermal element are dimensioned so that it corresponds as much as possible to the thermal image of the apparatus to be protected and furthermore the desired dependency of the The response time of the relay depends on the size and the course of the Überlastetromec.
Furthermore, the circuit consisting of the resistors 21, 22 and the magnet wedges 23, 2'4 of the magnet 25 is so ubgegliehen that as long as the load circuit 1, 2 carries the rated current, the rotatable armature 30 is in its zero position.
The fixed contacts 37 and. 3, 8, 3, 9 and 40 are finally arranged so that in the zero position of the armature 30 respectively. of the pointer 3'2 none of these fixed contacts is in connection with the movable contacts of the pointer 32 corresponding to them.
As long as the current in the main circuit 1, 2 is equal to the nominal current, neither is the monitoring circuit. 13 still serve the additional heating coil 18. Own circuit 17 is closed.
If, on the other hand, the load circuit 1, 2 carries a lower current than corresponds to the rated current, the thermal element 21 is heated less, the resistor 21 becomes smaller, so that a greater current flows in the magnet winding 24, the rotating armature 30 and thus the Pointer 32 'rotates out of its rest position, in the direction of the fersten contacts -39, 40,
whereby the additional heating winding 18 after short circuit, en of the two contact pairs 33, 39 and 34, 40 is applied to voltage. _ The additional heating winding 18 remains in operation until the resistor 21, as a thermal element, is heated to a temperature that is determined by the rated current in the load circuit 1, 2:
be effective if only Wicklhwvg 7 would heat. Therefore, this device ensures that when an overcurrent occurs in the load circuit 1, 2, the thermal element 19 of the relay in the middle is always in such a thermal state that corresponds to that of the rated current in the load circuit 1, 2 , regardless of the value of the current in load circuit 1,
2 held before the overcurrent occurred. This is due to the fact that the additional heating is regulated in such a way that the mean value of the resulting, .d. H. the amount of heat supplied by the windings 7, 18 as well as its own current to the resistor 21 per switching period. the additional heating remains unchanged as long as the ambient temperature of the housing 19 remains unchanged, as in the winding 7 of the current heated depending on the main current a predetermined, does not exceed the intensity corresponding to the nominal current in the T1 main circuit.
When an overcurrent occurs in the load circuit 1, 2 now occurs .by .the increased temperature .des resistor 21 -an increase in its ohmic value, where the winding 24 receives less current, after which the armature 30 respectively. the pointer 32 in the direction of the fixed contacts 37, 38 is rotated out of the zero position and, finally, a short circuit of the contact pairs belonging to the monitoring circuit 35, 37 and 36, 38, d. 'H. the alarm device 15 is triggered.
This triggering of the alarm device 15 when an overcurrent occurs in the load circuit 1, 2 is also determined here solely by the size and the time profile of the overcurrent, since the auxiliary heating winding ensures that the response delay, of the two contact pairs 35, 37 and 36,
318 is independent of the preload of apparatus 3.
With regard to the supply of the main heating winding 7 and the additional heating winding 18 of the thermal element 19, what was said in connection with the embodiment according to FIG. 1 also applies to this embodiment. The same also applies to the construction of the alarm device 15.
The invention is not limited to the embodiments shown in both FIGS. 1 and 2, both in terms of its field of application and in terms of the structural and circuitry structure of the thermal member and the heating devices of the thermal member.
In particular, it should be pointed out that the load-dependent regulation of the additional heating of the thermal element can also take place in a way other than through an Iffilfs contact.
For example, it is possible to connect the additional heating winding '118' to the bridge arm of a bridge circuit that is in equilibrium when the load circuit carries rated current.
As already mentioned, the relays described are preferably used for overcurrent protection of current devices with metal vessels, in particular iron level rectifiers. However, the relays can also be used to protect power converters with glass or ceramic vessels.
also transformers, X-ray or transmitter tubes and electrical machines, such as. B. motors or generators, and finally to monitor operating parameters that are not of an electrical nature, such as the temperature of a furnace, where "overload" temperatures are to be seen that exceed a predetermined, maximum permissible value.