DE1008386B - Temperaturabhaengiger elektrischer Schalter - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit einem in. seiner magnetischen Leitfähigkeit temperaturabhängigen Teil des magnetischen Kreises.

Es sind bereits Schalter bekanntgeworden, die die Eigenschaft temperaturabhängiger, ferromagnetischer Metalle, bei einem bestimmten Temperaturwert (Curiepunkt) eine wesentliche Verminderung ihrer magnetischen Leitfähigkeit zu erfahren, ausnutzen. Hierbei wird das temperaturabhängige, ferromagnetische Metall in den Magnetkreis eines magnetisch oder elektromagnetisch wirkenden Schalters eingefügt, bei dem edn beweglicher, zu irgendwelchen Schaltbewegungen befähigter Anker unter der Wirkung einer Abzugskraft steht, die die auf den Anker wirkende Anzugskraft des magnetischen Kreises nur dann überwindet, wenn die Leitfälligkeit des magnetischen Kreises durch Erwärmen seines temperaturabhängigen Teils auf den Curiepunkt vermindert wird. Durch. Auswahl eines Materials mit geeignetem Curiepunkt kann, ein solcher Schalter als Schutzschalter gegen Überhitzen eines beliebigen Gegenstandes verwendet werden,. Bei den l>ekannten Schaltern wird das temperaturabhängige Material indirekt geheizt, d. h., es wird in einem durch eine fremde Heizquelle erwärmten. Raum angeordnet. Da für die Übertragung der Wärme von. der Heizquelle auf den Schalter, abgesehen von irgendwelchen Wärmeverlusten, eine gewisse Zeit erforderlich ist, sind die bekannten Schalter ungeeignet für solche Anwendungen, bei denen eine schnelle Reaktion des Schalters auf eine plötzlich auftretende Erwärmung notwendig ist, beispielsweise beim Auftreten eines Uberstromstoßes. Für diesen Fall sind bei den bekannten Anordnungen besondere Vorkehrungen vonnöten, die verhältnismäßig großen Aufwand an zusätzlichen Teilen erfordern und deswegen nicht nur eine Verteuerung des Schaltgerätes mit sich bringen, sondern auch dessen Betriebssicherheit beeinträchtigen können,

Durch die Erfindung wird ein. Schalter geschaffen, der diese Nachteile der bekannten Schalter vermeidet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der temperaturabhängige Teil des magnetischen Kreises unmittelbar von einem Steuerstrom für den Schalter durchflossen ist. Dadurch, daß der die Schaltung l>ewirkende Strom direkt durch den zu erwärmenden Teil des Magnetkreises geleitet wird, tritt keinerlei Verzögerung auf, wie sie durch den Wärmeübergang von. der fremden, Heizquelle auf den zu erwärmenden Teil bei den bekannten Anordnungen bedingt ist. Es ist daher eine zeitlich unmittelbare Schaltung möglich.

Durch entsprechende Dimensionierung kann erreicht werden, daß die Temperatur in dem temperaturabhängigen Teil des Magnetkreises bei einer ganz bestimmten Stromstärke den. Curiepunkt erreicht. Hier wird Temperaturabhängige!·
elektrischer Schalter

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 4

Herbert Mahnke und Kurt Wolak, München!,
sind als Erfinder genannt worden

der magnetische Kraftfluß unterbrochen oder so weit geschwächt, daß ein beweglich in den Magnetkreis eingefügtes Schaltglied von einer Feder oder sonstigen Kraft aus dem Kreis herausbewegt werden, kann, diesen also öffnet und gleichzeitig entsprechende Schaltvorgänge bewirkt.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann entsprechend den Aufgaben, die von einem Schalter zu erfüllen sind, vielseitig variiert werden. Beispielsweise kann die bereits beschriebene Ausführung die Funktionen einer Überstromsicherung übernehmen, indem das bewegliche Schaltglied, wenn es den Magnetkreis und durch seine Schaltung auch den zu sichernden Stromkreis unterbrodien hat, festgehalten wird und nur durch eine besondere Maßnahme, z. B. durch Handbetätigung, wieder in seine Ausgangsstellung zurückführbar ist.

Weiterhin ist es möglich, den erfindungsgemäßen Schalter als Unterbrecher zu verwenden, wenn man ihn so ausbildet, daß das bewegliche Schaltglied den durch den Unterbrecher zu steuernden Stromkreis schaltet. Überwiegt nach Überschreiten des Curiepunktes die auf das bewegliche Schaltglied wirkende Federkraft, so wird der Stromkreis unterbrochen, und erst nach genügender Abkühlung, wenn die Induktion im Magnetkreis wieder genügend groß ist, wieder eingeschaltet. Die Unterbrechung ist durch die Schleifenform der Induktions-Temperaturcharakteristik ferromagnetischer Stoffe und durch die Differenz zwischen der zum Anzug des beweglichen Schaltgliedes erforderlichen magnetischen Kraft und der lediglich zum Halten des angezogenen. Schaltgliedes erforderlichen magnetischen Kraft bestimmt,

Ferner kann gemäß weiterer Erfindung die Tatsache, daß bei manchen Materialien bei geringen FeId-

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Claims (9)

stärken mit wachsender Temperatur vo>r Erreichen des Curiepunktes erst eine Steigerung in der magnetischen Leitfähigkeit auftritt, zu Schaltungen ausgenutzt werden, wenn, im Normalzustand d.es Schalters der Magnetkreis geöffnet ist. ' . Durch geeignete Wahl' der Arbeitstemperatur des Schalters kann eine weitgehende Unabhängigkeit von Schwankungen der Raumtemperatur erreicht werden. Es ist ferner möglich, durch eine, zusätzliche, geeignet dimensionierte Gegenerregungswicklung das Öffnen des Magnetkreises zu beschleunigen. Diese Gegenerregung kann einmal lediglich zur zusätzlichen Schwächung des Magnetkreises dienen, zum anderen, wenn der Dauermagnet des Magnetkreises auf dem beweglichen Teil angeordnet ist, durch entsprechende Polung abstoßend auf diesen einwirken und damit den Schaltvorgang beschleunigen.. Außerdem kann, die Gegenerregungswicklung je nach Wahl als alleinige oder zusätzliche Heizung für den zu erwärmenden Teil des Magnetkreises vorgesehen werden.. Um eine Entmagnetisierung des Dauermagneten, zu verhindern,, kann auf diesem auch eine Wicklung angebracht werden, die einen dem Fluß des Dauermagneten gleichgerichteten, Kraftfluß erzeugt, der seinerseits abstoßend auf das bewegliche! Schaltglied wirkt, auf dem die Gegenerregerwicklung angebracht ist. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist, den erfindungsgemäßen Schalter in Form eines Nebenschlußkreises einem anderen magnetischen Gerät anzufügen und so dessen Wirkungsweise zu beeinflussen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten, sind durch die Tatsache gegeben, daß die zufolge der Erwärmung eines Teils des Magnetkreises auftretende Flußänderung in demselben in einer Wicklung eine elektromotorische Kraft erzeugt, die ebenfalls zur Steuerungeines Schaltgliedes Verwendung finden kann. Die Zeichnungen dienen, zur Erläuterung des Erfindungsgedankens. Es zeigt Fig. 1 die skizzenhafte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schalters. Der Magnetkreis besteht aus den Teilen 1, 2, 3 und 4. Der Strom durchfließt den, Leiter 5. In den, Stromkreis eingefügt ist der Teil 3 des Magnetkreises, der gegen die übrigen Magnetkreisteile durch die Zwischenlagen 6 elektrisch isoliert ist, sowie der Kontaktfedersatz 7', der durch das bewegliche Schaltglied 4 betätigt wird. Am Schaltglied 4 greift eine Feder 8 an, die nur, wenn die magnetische Leitfähigkeit des Teils 3 durch die Erwärmung stark verringert ist, die magnetische Haltekraft überwiegt und das Schaltglied 4 vom Magnetkreis abzieht. Bei dieser Bewegung betätigt das Schaltglied 4 den Kontaktfedersatz 7. Fig.-2 zeigt den Verlauf der magnetischen Induktion über der Temperatur bei einem ferromagnetischen Stoff (Eisen). Die Kurven α gelten für hohe Feldstärke, während die Kurven b für niedere gelten. Fig. 3 zeigt den Verlauf einer Kurve nach Fig. 2 bei ansteigender und anschließend wieder abfallender Temperatur. Diese Werte gelten für 33%iges Nickeleisen,. FATENTANSPKOcHE:

1. Elektrischer Schalter mit einem in. seiner magnetischen. Leitfähigkeit temperaturabhängigen Teil des Magnetkreises, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Teil (3) unmittelbar von einem Steuerstrom für den Schalter durchflossen ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Teil (3) des Magnetkreises bei verstärktem Steuerstrom bis zu einer Temperatur erwärmt wird, bei der seine, magnetische Leitfähigkeit gegenüber der Leitfähigkeit bei no>rmalem Steuerstromwert wesentlich \"erringert ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Teil (3) des Magnetkreises bei verstärktem Steuerstrom bis zu einer Temperatur erwärmt wird, bei der seine magnetische Leitfähigkeit gegenüber der Leitfähigkeit bei normalem Steuerstromwert wesentlich vergrößert ist.

4. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Magnetkreis (1, 2, 3) beweglich gelagertes Schaltglied (4) unter der Wirkung einer Federkraft (8) liegt, die der Anzugskraft des Magnetkreises entgegenwirkt und bei Arbeitstemperatur kleiner als diese ist.

5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Teil (3) an. einem magnetischen Nebenschlußkreis zum Magnetkreis liegt.

6. Schalter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Leitfähigkeitsänderung bewirkte Kraftfluß änderung in einer besonderen Wicklung eine elektromotorische Kraft erzeugt, die zur Steuerung des Schaltgliedes (4) verwendet wird.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis mit einer Wicklung versehen ist, die ein. der Kraftwirkung des Magnetflusses emtgegetigerichtetes magnetisches Feld erzeugt.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung zur Erwärmung eines Teiles des Magnetkreises dient.

9. Schalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis einen Dauermagneten, aufweist, der mit einer Wicklung versehen ist, die ein, dem Kraftfluß des Dauermagneten gleichgerichtetes magnetisches Feld erzeugt und dem Magnetfluß einer weiteren, auf dem beweglichen Schaltglied angeordneten Wicklung entgegenwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften,: Deutsche Patentschriften Nr. 850 637, 906 727.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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