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Thermisch verzögertes Überstromglied Die Erfindung bezieht sich auf
thermisch verzögerte Überstromglieder, wie sie z. B. in Selbstschaltern und Relais
eingesetzt werden.
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Bekannte überstrornglieder bestehen aus einem magnetischen Kreis,
in dem an einer bestimmten Stelle thermomagnetisches, von Stromwärme beeinflußtes
Material eingebracht ist. Dabei ist es bekannt, das thermomagnetische Material in
der .Weise anzuordnen, daß bei Erwärmung infolge eines überstromes der magnetische
Widerstand des Magnetkreises so weit erhöht wird, bis ein unter Federwirkung stehender
Anker bei Erreichen einer bestimmten Temperatur abgerissdn wird und auf einen Auslösemechanismus
wirkt,> Bei einer weiteren bekannten Ausführung istrdurch das Anordnen eines zweiten
..magnetischen Kreises; in denn - ebenfalls therrnomagnetisches Material angeordnet
ist, die Verwendung des übersttorrigliedes bei auftretenden Kurzschlüssen möglich.,
Auch ist eine Ausführung bekanntgeworden, die ebenfalls außer der thermisch verzögerten
Atts16sung für die unverzögerte Abschaltung von Kurzschlußströmen verwendbar ist.
Dabei sind in einem Magnetsystem zwei unabhängig voneinander wirkende Anker angeordnet.
Von `diesen hat jedoch der zweite Anker nur die Aufgabe, bei auftretendem Kurzschluß
die Auslösung unverzögert herbeizuführen. Das thermomagnetische Material ist auch
hier nur an einer Stelle im Magnetkreis angeordnet. Das Anwerldungebiet aller dieser
bekannten Ausführungen ist demnach beschränkt und erstreckt sich auf die Abschaltung
von Über- bzw. Kurzschlußströmen.
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.-,Durch die Erfindung soll erreicht werden, daß die thermisch verzögerte
Auslösung einerseits unverzögert und andererseits abfallverzögert erfolgen -kann.
Damit wird das Anwendungsgebiet des überstromgliedes .wesentlich erweitert; insbesondere
können Relais der verschiedensten Formen damit ausgerüstet werden. Erfindungsgemäß
ist daher bei thermisch verzögerten überstromgliedem mit zwei unabhängig wirkenden
Ankern die Magnetkraft an dem Arbeitsanker durch einen kontinuierlich verstellbaren
Nebenschlußanker und die wahlweise, je nach Stellung des Arbeitsankers, verschiedene
Aufheizung von im-Nebenschluß- und Arbeitsanker angeordnetem thermomagnetischem
Material veränderbar.
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Die angegebene Lösung macht es möglich, durch Veränderung des magnetischen
Nebenschlusses eines Magnetkreises bei Verwendung thermomagnetischer Körper die
zum Abreißen des Ankers benötigten Arbeitstemperaturen am thermomagnetischen Körper
einzustellen oder bei konstantem Heizwiderstand für die thermomaAetschen Körper-die
Größe des Ansprechstfomes zü verändern. - ' ' So ist es- beispielsweise für die
Anzugsverzögerung notwendig, das im magnetischen Ndbenschluß "hegende thermomagnetische
Mäterial--zu behdizen;=wö@; durch nach.`dem Einschalten-°des-Überstromgliede's'
sich der magnetische Widerstand des Nebenschlusses. vergrößert und dadurch die Induktion
`an den eigentlichen Polflächen erheblich -ansteigt, bis 'schließlich der Arbeitsanker
angezogen wird.
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Umgekehrt wird bei Abfallverzögerung .das 'rin Hauptkreis liegende
thermömagnetische _ Material, beispielsweise der Arbeitsanker; erwärmt, wodurch
sein magnetischer Widerstand ebenfalls anwächst, bis er schließlich von einer Rückzugkraft
abgezogen wird. Die Beheizung der thermomagnetischen Mäterialien ist ohne weiteres
gegeben.-Im nachfolgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert:
Ein Magnetsystem, vorzugsweise ein Dauermagnet 1 bzw. 5; besitzt einen Arbeitsanker
2 bzw. 6 und einen einstellbaren Nebenschlußanker 3 bzw. 7, die beide unabhängig
voneinander wirken. Dabei besteht der Arbeitsanker 2 bzw. 6 und auch der Nebenschlußeinstellanker
3 bzw. 7 ganz oder teilweise aus thermomagnetischem Material: Das in Abb. 1 dargestellte
überstromglied besteht aus einem Dauermagneten 1, der Polflächen zum Halten oder
Anziehen des Arbeitsankers 2 und Polflächen zur kontinuierlichen Einstellung des
Nebenschlusses durch den lamellierten verdrehbaren Nebenscblußanker 3 besitzt. Bei
der Einstellung des Ankers 3 auf den größten magnetischen Widerstand, d. h. Eindrehen
aller Schichtluftspalte 4 in den Nebenschluß, wird die Haft- oder Anzugskraft am
Arbeitsanker
2 am größten. Bei Verdrehen des Einstellankers 3 um 90° hat der Nebenschluß den
kleinsten magnetischen Widerstand. Durch die Überleitung des größten Teiles der
magnetischen Kraftlinien über den Nebenschluß wird- die Kraftwirkung an den Polen
des Arbeitsankers stark verringert: Soll das überstromglied mit Anzugsverzögerung
arbeiten, so wird das im magnetischen Nebenschluß angeordnete thermomagnetische.
Material aufgeheizt. Durch dieses Aufheizen wird die magnetische Leitfähigkeit im
Nebenschluß vermindert und die Induktion an den dem Arbeitsanker 2 gegenüberstehenden
Polen erhöht, so daß der Arbeitsanker 2 zeitverzögert angezogen wird. Die Zeitverzögerung
ist. abhängig von den Zeitkonstanten des beheizten magnetischen Kreises und der
Temperatur am thermomagnetischem Material.
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Bei Abfallverzögerung wird das im magnetischen Hauptkreis (Arbeitsanker
2) angeordnete thermomagnetische Material beheizt. Durch Verringerung der Leitfähigkeit
im magnetischen Hauptkreis infolge Erwärmung des thermomagnetischen Materials wird
die Haftkraft am Arbeitsanker 2 so weit herabgesetzt, daß schließlich der Arbeitsanker
2 durch -eine Abreißkraft abgezogen wird.
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Durch die Anordnung des lamellierten drehbaren Nebenschlußankers 3
werden, wie bereits erwähnt, mehr oder weniger Kraftlinien über den Nebenschluß
geleitet, wodurch bei Abfallverzögerung eine unterschiedliche Erwärmung des z. B.
aus thermomagnetischem Material bestehenden Arbeitsankers 2 vorgenommen zu werden
braucht, um die Haltekraft infolge Erhöhung des magnetischen Widerstandes so weit
herabzusetzen, daß der Arbeitsanker 2 durch die Rückzugkraft PA abgezogen wird.
Daher können die Ströme, bei denen das überstromglied auslösen soll, durch den magnetischen
Nebenschluß in weiten Grenzen eingestellt werden. Eine Veränderung der Rückzugkraft
PA, eventuell mit einer Verstelleinrichtung des Ankers 3 verbunden, kann zur weiteren
Veränderung der Ansprechwerte dienen. Entsprechendes gilt auch für Anzugsverzögerung.
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Das in Abb. 2 dargestellte überstromglied besteht ebenfalls aus einem
Dauermagneten S, der Polflächen zum Halten oder Anziehen des Arbeitsankers 6 besitzt.
Diese Polflächen werden durch den Nebenschlußanker 7 aus magnetischem Material überbrückt,
durch den eine Schwächung der Induktion an den Arbeitspolen auftritt.
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Da die Haltekraft eines Magneten bekanntlich von der Induktion und
der Polfläche abhängig ist, wird durch eine geringfügige Verschiebung des Nebenschlußeinstellankers
7 eine große Kraftveränderung des Magnetsystems hervorgerufen, da die Induktion
und die Polflächen gleichzeitig verändert werden. Soll der Anker 6, der mindestens
teilweise aus thermomagnetischem Material besteht, durch die Abreißkraft P" abgerissen
oder entgegen dieser angezogen werden, so ist je nach Stellung des Ankers 7 eine
mehr oder weniger große Heizleistung zur Erhöhung des magnetischen Widerstandes
des thermomagnetischen Materials erforderlich. Bei dieser Anordnung kann die Einstellung
der Abreißkraft P, ebenfalls mit dem Verstellglied des Ankers 7 gekuppelt sein,
z. B. durch Änderung einer Federspannung.
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Auch mit dieser Anordnung können die bereits erwähnten Ausführungsformen
- Anzugs- oder Abfallverzögerung, oder eine Kombination beider - erreicht- werden,
indem in den Nebenschlußanker ebenfalls eine wahlweise beheizbare thermomagnetische
Legierung eingebracht wird.
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Da zur Verschiebung eines magnetischen Körpers im Winkel zur Kraftwirkung
der magnetischen Feldlinien, welche senkrecht aus einer Polfläche austreten, wesentlich
weniger Kraft, als zum Abreißen in Richtung der Kraftlinien erforderlich ist, kann
zur Verringerung der Auslösekraft diese im spitzen bis rechten Winkel zu den magnetischen
Kraftlinien angeordnet sein.
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Durch Verwendung eines Elektromagneten an Stelle des beschriebenen
Dauermagneten kann ein Überstromglied zusätzlich noch für unverzögerte Auslösung
ausgelegt werden. Der Vorteil der erläuterten Anordnungen besteht darin, daß ohne
Veränderung der geometrischen Abmessungen einzelner Bauteile der Einstellbereich
eines derartigen überstromgliedes wesentlich größer ist als bei den bekannten Ausführungen.
Darüber hinaus wird dem Verbraucher die Möglichkeit gegeben, mit Hilfe einfachster
Mittel innerhalb des zur Verfügung stehenden großen Auslösebereiches selbst die
Einstellung vorzunehmen.