DE1147673B

DE1147673B - Current monitoring relays, in particular motor protection relays

Info

Publication number: DE1147673B
Application number: DES75901A
Authority: DE
Inventors: Dr Siegfried Franck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-09-23
Filing date: 1961-09-23
Publication date: 1963-04-25

Description

Stromüberwachungsrelais, insbesondere Motorschutzrelais Es ist bekannt, als Stromüberwachungsrelais, insbesondere als Motorschutzrelais, nach dem Induktionsprinzip arbeitende Meßsysteme zu verwenden, beispielsweise also einen Induktionszähler. Diese Relais haben einen mit .dem zu überwachenden Strom zu erregenden Strommagnet als Vortrieb und einen von der Spannung des Stromverbrauchers zu erregenden Spannungsmagnet als Rücktrieb. Liegt der zu überwachende Strom unterhalb des Nenn- bzw. Ansprechstromes des Relais, so halten sich Vor- und Rücktrieb bei entsprechender Bemessung des Rücktriebes die Waage. Wenn aber bei einem unzulässig hohen Stromanstieg der Vortrieb den Rücktrieb überwiegt, rückt die Drehscheibe vor und löst über einen Endkontakt od. dgl. irgendwelche Anzeige-, Steuer-oder Regelvorgänge aus.Current monitoring relays, especially motor protection relays It is known as a current monitoring relay, especially as a motor protection relay, based on the induction principle to use working measuring systems, for example an induction counter. These relays have a current magnet to be excited with the current to be monitored as propulsion and a voltage magnet to be excited by the voltage of the electricity consumer as a backdrive. If the current to be monitored is below the nominal or response current of the relay, the forward and reverse drive are maintained if the reverse drive is dimensioned accordingly the scales. If, however, with an inadmissibly high increase in current, the propulsion overrides the reverse propulsion predominates, the turntable advances and releases any od via an end contact Display, control or regulating processes.

Es ist ferner bekannt, solche Relais mit Mitteln zu versehen, die die Bewegung der Drehscheibe bzw. das auf die Drehscheibe einwirkende resultierende Drehmoment in Abhängigkeit von irgendwelchen anderen Betriebswerten ändern. Beispielsweise ist es bekannt, ein Relais der genannten Art mit einem Zeitlaufwerk od. dgl. zu versehen, um ein Ansprechen des Relais bei nur kurzzeitigen Überschreitungen des Nennstromes zu vermeiden. Ein solches Zeitlaufwerk wird bei Oberschreitung des Nennstromes des Relais in Gang gesetzt, und nach Ablauf seiner Laufdauer betätigt es den Endkontakt des Relais. Die Laufdauer ist dabei einstellbar. Durch einen Rückwärtstrieb kann der Endkontakt des Relais nach dem Abschalten des Stromverbrauchers wieder geöffnet werden.It is also known to provide such relays with means that the movement of the turntable or the resulting acting on the turntable Change the torque depending on any other operating values. For example it is known to od a relay of the type mentioned with a timer. Like. To provided to prevent the relay from responding if the To avoid rated current. Such a timer is activated when the rated current is exceeded of the relay is activated, and after its running time has elapsed, it actuates the end contact of the relay. The running time is adjustable. By a backward drive can the end contact of the relay opens again after the power consumer has been switched off will.

Die Größe der Zeitspanne, die durch derartige Schaltverzögp rungsmittel eines Stromüberwachungsrelais zur Wirkung kommt, muß so bemessen sein, daß das Relais einen Überwachungsvorgang, beispielsweise das Abschalten des zu überwachenden Stromverbrauchers, noch rechtzeitig genug herbeiführt, bevor der Stromverbraucher durch den Überstrom Schaden genommen hat. Je größer die Stromüberschreitung ist, um so kleiner muß die am Zeitwerk eingestellte Zeitspanne sein. Es ist auch schon bekannt, Mittel vorzusehen, die die Zeitspanne der Zeitverzögerungseinrichtung in Abhängigkeit von der Größe der Stromüberschreitung ändern.The size of the time span by such switching delay means a current monitoring relay comes into effect, must be dimensioned so that the relay a monitoring process, for example switching off the electricity consumer to be monitored, brought about in good time before the current consumer suffers from the overcurrent Has been damaged. The greater the current excess, the smaller it has to be the time span set on the timer. It is also already known to provide means which is the time span of the time delay device as a function of the size change the current excess.

Die auf dem Induktionsprinzip arbeitenden Stromüberwachungsrelais haben den Vorteil eines schnellen Ansprechens. Sie unterscheiden sich somit insbesondere gegenüber den thermischen überstromrelais, beispielsweise Bimetallrelais, vorteilhaft, die gewöhnlich ziemlich lange Einschaltzeiten bedingen. Ein weiterer Vorteil der auf dem Induktionsprinzip beruhenden Relais ist, daß sie sich zu einem wesentlichen Teil aus Bauelementen zusammensetzen, die in einem bestimmten Fertigungszweig, der Zählerfertigung, ohnehin als ein Massenartikel vorhanden sind und daher keine Eigenfertigung erfordern.The current monitoring relays working on the induction principle have the advantage of quick response. They therefore differ in particular advantageous compared to thermal overcurrent relays, e.g. bimetal relays, which usually require quite long switch-on times. Another benefit of the Relay based on the principle of induction is that they become an essential Assemble part of components that are used in a specific manufacturing branch, the Meter production, already available as a mass-produced item and therefore no in-house production require.

Besonders vorteilhaft ist das schnelle Ansprechen der nach dem Induktionsprinzip arbeitenden Stromüberwachungsrelais zum Überwachen größerer Dauerströme von im Aussetzbetrieb arbeitenden Motoren. Dies gilt besonders für die bekannten Relais, bei denen sowohl für das als Vortrieb dienende Stromtriebsystem als auch für das als Rücktrieb dienende Spannungstriebsystem ein quadratisch wirkendes Triebsystem vorgesehen ist. Bei einem bekannten Relais dieser Art ist an die Welle der Ferrarischeibe über einen Schneckentrieb eine drehbare, mit einem Anschlagstift versehene Schaltscheibe derart angekuppelt, daß sie sich beim Überwiegen des Stromtriebmoments nach rechts und beim Überwiegen des Spannungstriebmoments nach links dreht. Die Drehbewegung nach links ist durch das Anstoßen des Anschlagstiftes an einen feststehenden Anschlag begrenzt. Bei einer Drehbewegung nach rechts, wird von dem Anschlagstift nach etwa einer halben Umdrehung ein Kontakt betätigt und hierdurch der Motor stromlos gemacht. Das Spannungstriebsystem bleibt jedoch bei diesem Stromlosmachen des Motors auch weiterhin an Spannung und bewirkt die Rückdrehung der Schaltscheibe bzw. des Anschlagstiftes in die Ausgangsstellung. Die Dauer dieser Rückdrehung ist dabei, durch entsprechendes Abgleichen des Triebmoments des Spannungstriebsystems, gleich der Dauer der Ruhezeiten des Aussetzbetriebes. Es ist also bei diesem bekannten Relais vorausgesetzt, daß die Ruhezeiten des Aussetzbetriebes stets von gleicher Dauer sind. Für einen Aussetzbetrieb aber, bei dem die Einschult- und die Ruhezeiten in. ihrer Dauer wechseln, ist auch dieses Relais nicht ausreichend. Es ist bei einem unregelmäßigen Aussetzbetrieb, insbesondere von größeren Motoren oder auch anderen Stromverbrauchern, nicht ausreichend, zum überwachen der sehr wechselnden Betriebstemperatur des Stromverbrauchers lediglich seinen Stromverbrauch zu überwachen.The fast response of the induction principle is particularly advantageous working current monitoring relay for monitoring larger continuous currents in intermittent operation working engines. This is especially true for the known relays, in which both for the current drive system serving as propulsion as well as for the one serving as reverse propulsion Tension drive system a quadratic acting drive system is provided. At a known relay of this type is attached to the shaft of the ferrari disc via a worm drive a rotatable indexing disc provided with a stop pin is coupled in such a way that that they move to the right when the current drive torque predominates and when they predominate of the tension drive torque turns to the left. The turning movement to the left is through limits the impact of the stop pin on a stationary stop. At a Turning movement to the right, the stop pin takes about half a turn a contact is actuated and the motor is thereby de-energized. The tension drive system however, the voltage and remains when the motor is de-energized causes the reverse rotation the switching disk or the stop pin in the starting position. The duration of this reverse rotation is determined by the corresponding Adjustment of the drive moment of the tension drive system, equal to the duration of the rest periods of intermittent operation. It is therefore assumed in this known relay that the rest periods of the intermittent operation are always of the same duration. For intermittent use but, in which the start-up and the rest periods alternate in their duration, is also this relay is insufficient. In the event of irregular intermittent operation, in particular from larger motors or other power consumers, not sufficient, to monitor the very changing operating temperature of the power consumer only monitor its electricity consumption.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, d'aß die Betriebstemperatur auch von der zeitlich unterschiedlichen Wärmeabgabe des Stromverbrauchers abhängig ist. Dieser Mangel würde bei im Aussetzbetrieb arbeitenden Stromverbrauchern nur dann nicht vorliegen, wenn das Stromüberwachungsrelais als ein thermisches Abbild des Stromverbrauchers wirksam wäre. Dies ist aber nicht der Fall, denn ein konstanter Rücktrieb widerspricht einem thermischen Abbild des Motors, er täuscht eine konstante Wärmeabgabe des Stromverbrauchers vor, während in Wirklichkeit die Wärmeabgabe proportional der jeweiligen Temperaturüberhöhung des Stromverbrauchers ist. Die bekannten Stromüberwachungsrelais auf dem Induktionsprinzip mit zusätzlichem Zeitlaufwerk arbeiten nur bei einem solchen Aussetzbetrieb annähernd richtig, bei dem die Aussetzzeiten groß genug sind, um während dieser eine weitgehende Abkühlung des Stromverbrauchers zu ermöglichen, oder bei einem Aussetzbetrieb von stets gleichen Betriebs- und Aussetzzeiten; die Erwärmungs- und Abkühlungszeiten sind dabei durch gerade Linien darstellbar. Kommt aber bei einem längeren Dauerbetrieb infolge einer Überschreitung des Nennstromes das Laufwerk in Gang, und tritt während seines Laufes ein Rückgang des Stromes - und somit ein Rückgang der Temperaturüberhöhung - ein, so wird dieser Stromrückgang nicht durch einen Rücklauf der Drehscheibe richtiggestellt, solange der Strom noch oberhalb des Nennstromes des Relais liegt; vielmehr werden alle Erwärmungen durch den Verbraucherstrom oberhalb des Nennstromes summiert, weil sie höher liegen als die konstant angenommene Wärmeabgabe.The invention is based on the knowledge that the operating temperature also depends on the heat output of the electricity consumer, which varies over time is. This deficiency would only occur in the case of power consumers working in intermittent operation then not present if the current monitoring relay as a thermal replica of the electricity consumer would be effective. But this is not the case, because a constant Backdrive contradicts a thermal image of the motor, it deceives a constant one Heat dissipation of the electricity consumer before, while in reality the heat dissipation is proportional the respective temperature increase of the power consumer. The well-known current monitoring relays only work on the induction principle with an additional timer Intermittent operation approximately correct, in which the intermittent times are long enough to to allow the electricity consumer to cool down to a large extent during this period, or in the case of intermittent operation with always the same operating and intermittent times; the Heating and cooling times can be represented by straight lines. Comes but with longer continuous operation as a result of the rated current being exceeded the drive starts up, and the current decreases during its course - and thus a decrease in the temperature increase - a, this is the current decrease not corrected by reversing the turntable while the current is still running is above the rated current of the relay; rather, all warming will go through adds up the consumer current above the nominal current because it is higher than the assumed constant heat emission.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf den vorstehend genannten Erkenntnissen aufbauend ein Stromüberwachungsrelais nach dem Induktionsprinzip zu schaffen, das als ein genaues thermisches Abbild wirkt, das also das vorgenannte fehlerhafte Arbeiten vermeidet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll damit auch eine Anzeige der jeweiligen Temperatur und/oder des Stromes des Stromverbrauchers möglich sein. Als ein Sonderfall soll dabei die Temperatur des Stromverbrauchers auch unterhalb des Nennstromes anzeigbar sein.The invention is based on the object mentioned above Based on knowledge, a current monitoring relay based on the induction principle create that acts as an exact thermal image, i.e. the aforementioned avoids faulty work. According to a further development of the invention, this should also a display of the respective temperature and / or the current of the electricity consumer to be possible. The temperature of the electricity consumer is supposed to be a special case can also be displayed below the nominal current.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Stromüberüberwachungsrelais, vorzugsweise für solche Stromverbraucher, deren Temperatur betriebsmäßig schwankt, insbesondere Motorschutzrelais, mit einem nach dem Induktionsprinzip arbeitenden Meßsystem, auf dessen Läuferteil ein Stromtriebsystem und ein Spannungstriebsystem gegensinnig einwirken, und mit von der Differenz dieser beiden Einwirkungen abhängigen Steuermitteln- zum Ändern des auf das Meßsystem einwirkenden resultierenden Drehmoments erfindungsgemäß dadurch, daß bei Verwendung eines Meßsystems, bei dem in an sich bekannter Weise sowohl als Stromtriebsystem als auch als Spannungstriebsystem ein quadratisch wirkendes Triebsystem vorgesehen ist, das Spannungstriebsystem mit dem Läuferteil derart über Steuermittel, z. B. ein Potentiometer, in Wirkverbindung steht, daß die Steuermittel sich entsprechend dem jeweiligen Winkelwegwert des Läuferteiles des Meßsystems verstellen und dadurch den Drehmomentwert des Spannungstriebsystems dem Winkelwegwert des Läuferteiles verhältnisgleich halten. Weitere Einzelheiten der Erfindung sowie die Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.This task is solved with a current monitoring relay, preferably for those electricity consumers whose temperature fluctuates during operation, in particular Motor protection relay, with a measuring system working on the induction principle whose rotor part is a current drive system and a voltage drive system in opposite directions affect, and with the difference between these two actions dependent tax means- for changing the resulting torque acting on the measuring system according to the invention in that when using a measuring system in which in a manner known per se both as a current drive system and as a tension drive system a quadratic acting Drive system is provided, the tension drive system with the rotor part in such a way Control means, e.g. B. a potentiometer, is operatively connected that the control means adjust according to the respective angular travel value of the rotor part of the measuring system and thereby the torque value of the tension drive system and the angular displacement value of the rotor part keep in proportion. Further details of the invention and the advantages of Subject of the invention are based on the embodiments shown in the drawing explained.

In Fig. 1 wirkt auf eine Drehscheibe 1 eines Induktionsmeßsystems, beispielsweise auf die Ankerscheibe eines Induktionszählers, als Vortrieb ein vom Strom eines zu überwachenden Motors od. d@gl. durchflossenes Stromtriebsystem 2 und als Rücktrieb ein Spannungstriebsystem 3 ein. Ferner wirkt auf die Drehscheibe 1, wie bei einem Induktionszähler, ein Bremsmagnet 100 ein. Jedes der beiden Triebsysteme 1 und 2 ist als ein quadratisch wirkendes Triebsystem ausgebildet, das Stromtriebsystem 2 also als ein J2-System und das Spannungstriebsystem als ein U2-System. Solche Systeme, mit je zwei Triebeisen, sind an sich bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden. Ferner ist mit der Drehscheibe 1 über ein untersetzendes Getriebe 4 der Dreharm eines Potentiometers 5 gekuppelt, das dazu dient, das Rücktriebmoment des Spannungstrieb-Systems 3 im Sinne der Erfindung proportional dem Winkelweg der Drehscheibe 1 zu ändern. Wie dies erreicht wird, zeigt Fig. 2. Hiernach weist das Spannungstriebsystem 3 ein Triebeisen 30 mit einer Primärwicklung 31 und einer Sekundärwicklung 32 und außerdem ein zweites Triebeisen 33 mit einer Wicklung 34 auf. Die beiden Eisen 30 und 34 können wie das Spannungs- und das Stromeisen eines Induktionszählers ausgebildet sein und seien daher im folgenden der Einfachheit halber auch als solche bezeichnet. Die Enden der Wicklungen 32 und 34 sind mit dem Potentiometer 5 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise verbunden, während die Wicklung 31 an der Netzspannung N des zu überwachenden Stromverbrauchers liegt. Das Spannungstriebsystem 3 hat also eine primäre Spannungswicklung 31 mit einem konstanten Spannungstriebfluß und eine sekundäre, transformatorische Wicklung 34, die auf das Stromeisen 33 einwirkt. Von den beiden Wicklungen 32 und 34 wird aber nur die sekundäre Wicklung 34 durch das Potentiometer von Null bis zu einem Höchstwert linear mit dem zurückgelegten Winkelweg des Potentiometers 5 bzw. der Drehscheibe 1 verstellt. Hiermit ändert sich das Rücktriebsmoment des Relais proportional der Winkelverstellung der Drehscheibe.In Fig. 1 acts on a turntable 1 of an induction measuring system, for example on the armature disk of an induction meter, as a propulsion from Current of a motor to be monitored or d @ gl. Current drive system flowing through it 2 and a tension drive system 3 as a return drive. It also acts on the turntable 1, as with an induction meter, a brake magnet 100. Each of the two drive systems 1 and 2 is designed as a square-acting drive system, the current drive system 2 as a J2 system and the tension drive system as a U2 system. Such Systems, each with two driving irons, are known per se and therefore do not need them here to be explained in more detail. Furthermore, the turntable 1 has a reduction gear Gear 4 coupled to the rotary arm of a potentiometer 5, which is used to adjust the drive torque of the tension drive system 3 within the meaning of the invention proportional to the angular path of the Change turntable 1. Fig. 2 shows how this is achieved Tension drive system 3, a drive iron 30 with a primary winding 31 and a secondary winding 32 and also a second drive iron 33 with a winding 34. The two Iron 30 and 34 can be used like the voltage and current iron of an induction meter be designed and are therefore also as such in the following for the sake of simplicity designated. The ends of the windings 32 and 34 are connected to the potentiometer 5 in the from Fig. 2 apparent manner connected, while the winding 31 is connected to the mains voltage N of the power consumer to be monitored lies. The tension drive system 3 thus has a primary voltage winding 31 with a constant voltage drive flow and one secondary, transformer winding 34 which acts on the current iron 33. from the two windings 32 and 34 but only the secondary winding 34 is through the Potentiometer from zero to a maximum value linearly with the angular path covered of the potentiometer 5 or the turntable 1 adjusted. This changes the drive torque of the relay proportional to the angular adjustment of the turntable.

Da das Vortriebmoment des Stromtriebsystems proportional dem Quadrat des zu überwachenden Stromes des Stromverbrauchers und somit proportional der Temperaturüberhöhung des Stromverbrauchers ist, da also MJ-ci. J2 ist, während das Rücktriebmoment des Spannungstriebsystems 3 vom Winkelweg (p abhängig ist, also Mu= c.-'#, ist, so wird im stationären Zustand Mi = MU bzw.Since the propulsion torque of the current drive system is proportional to the square of the current to be monitored of the current consumer and thus proportional to the temperature increase of the current consumer, since MJ-ci. J2 is, while the backdrive torque of the tension drive system 3 is dependent on the angular path (p, i.e. Mu = c .- '#, then in the steady state Mi = MU or

C j2 = C', i * - und hiermit = es - J`, d. h., der Winkelausschlag, den der Potentiometerzeiger und somit die Drehscheibe 1 annimmt, ist proportional der Erwärmung des Motors. Der vom Dreharm des Potentiometers 5 unmittelbar oder mittelbar zu betätigende Endkontakt des Stromüberwachungsrelais wird also exakt entsprechend dem jeweiligen thermischen Zustand des Stromverbrauchers betätigt. Durch entsprechende Wahl der Drehmomente und der Dämpfung können die Zeitkonstanten des zu überwachenden Motors ohne weiteres nachgebildet werden.C j2 = C ', i * - and herewith = es - J`, ie the angular deflection that the potentiometer pointer and thus the turntable 1 assumes is proportional to the heating of the motor. The end contact of the current monitoring relay, which is to be actuated directly or indirectly by the rotary arm of the potentiometer 5, is therefore actuated exactly in accordance with the respective thermal state of the current consumer. The time constants of the motor to be monitored can easily be simulated by appropriate selection of the torques and the damping.

Da die natürliche Wärmeableitung des Verbrauchers proportional der Temperaturüberhöhung des Verbrauchers ist, so ist die jeweilige Potentiometerstellung auch proportional der Wärmeableitung. Das Potentiometer 5 kann daher auch noch mit einer Skala versehen werden, an der die wechselnde Größe des Verbraucherstromes und/oder der Verbrauchertemperatur jederzeit abgelesen werden kann. In Fig. 1 sind am Umfang des Potentiometers 5 beispielhaft Zahlenwerte für den Verbraucherstrom eingezeichnet, wobei der Stromwert Jn = 1 der Nennstrom des Verbrauchers sein möge.Since the natural heat dissipation of the consumer is proportional to the Temperature of the consumer is, so is the respective potentiometer setting also proportional to the heat dissipation. The potentiometer 5 can therefore also still with be provided with a scale on which the changing size of the consumer flow and / or the consumer temperature can be read at any time. In Fig. 1 are on the circumference of the potentiometer 5, examples of numerical values for the consumer current where the current value Jn = 1 may be the rated current of the consumer.

Statt eines Potentiometers bzw. Spannungsteilers kann mit der Drehscheibe des Relais auch ein verstellbarer Widerstand verwendet werden, der als Vorwiderstand der Wicklung 34 (Fig. 1) geschaltet wird und der vorzugsweise als Ringrohrwiderstand ausgeführt sein kann. Ein Ringrohrwiderstand oder sonstiger Vorschaltwiderstand arbeitet zwar gegenüber einem Potentiometer gewöhnlich nicht ganz so genau, hat aber den Vorteil, daß er ein geringeres Verstelldrehmoment erfordert. Ein Ausführungsbeispiel für die Verwendung eines Ringrohr- bzw. Vorwiderstandes ist in Fig. 3 und 4 gezeigt, wobei, analog zu Fig.1 und 2, in Fig. 3 die Gesamtanordnung und in Fig. 4 die Schaltung zu sehen ist. Die Teile 1 bis 4 und 100 sind hier die gleichen wie in Fig. 1. Das Spannungstriebsystem 3 hat, wie in Fig. 4 zu sehen ist, wiederum die in Fig. 2 dargestellten Einzelteile 30 bis 34, doch in einer anderen Schaltung, wie noch erläutert wird. Statt des Potentiometers 5 (Fig.1) ist im vorliegenden Falle aber ein Ringrohrwiderstand 6 vorgesehen. Dieser besteht aus einer Widerstandsdrahtwendel 60 in einem Ringrohr 61, das teilweise, wie in Fig. 3 durch die Schraffung angedeutet ist, mit Quecksilber angefüllt ist. Je nach der räumlichen Winkelstellung des senkrecht gelagerten Ringrohres wird die Wendel 60 auf einer mehr oder minder großen Teilstrecke ihrer Länge kurzgeschlossen. Im vorliegenden Falle ist der Ringrohrwid'erstand so ausgebildet, daß sich die Wendel 60 auf etwa 180° des Rohrumfanges erstreckt und daß sie bei einer bestimmten, in Fig. 3 wiedergegebenen Winkelstellung des Ringrohres vom Quecksilber ganz überbrückt ist, also einen Widerstandswert Null hat. Die beiden Enden der Wendel 60 liegen an den Anschlußkontakten 62 und 63, die die Wandung des Ringrohres 61 durchdringen und über die biegsamen Anschlußleitungsstücke 64 und 65 in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise mit dem Spannungstriebsystem 3 verbunden sind. Mit zunehmender Verdrehung des Ringrohres taucht die Widerstandswendel 60 aus dem Quecksilber heraus, bis sie .nach einer Drehung um 1.80° in ihrer vollen Länge wirksam ist. Ein solcher Ringrohrwiderstand hat eine sichere Kontaktgabe, und er erfordert nur sehr kleine Verstelldrehmomente, so daß er beim Einsatz in die Anordnung nach Fig. 1 an Stelle des Potentiometers 5 die Bewegung der Drehscheibe 1 nur wenig belastet.Instead of a potentiometer or voltage divider, an adjustable resistor can also be used with the turntable of the relay, which is connected as a series resistor of the winding 34 (FIG. 1) and which can preferably be designed as a ring tube resistor. A ring tube resistor or other series resistor does not usually work quite as precisely as a potentiometer, but has the advantage that it requires a lower adjusting torque. An exemplary embodiment for the use of a ring tube or series resistor is shown in FIGS. 3 and 4, wherein, analogously to FIGS. 1 and 2, the overall arrangement can be seen in FIG. 3 and the circuit in FIG. 4. Parts 1 to 4 and 100 are here the same as in FIG. 1. The tension drive system 3, as can be seen in FIG. 4, again has the individual parts 30 to 34 shown in FIG. 2, but in a different circuit, such as will be explained. Instead of the potentiometer 5 (FIG. 1), however, an annular tube resistor 6 is provided in the present case. This consists of a resistance wire coil 60 in an annular tube 61 which, as indicated in FIG. 3 by the hatching, is partially filled with mercury. Depending on the spatial angular position of the vertically mounted annular tube, the helix 60 is short-circuited over a more or less large part of its length. In the present case, the ring tube resistor is designed so that the helix 60 extends to about 180 ° of the tube circumference and that it is completely bridged by the mercury at a certain angular position of the ring tube shown in FIG. 3, i.e. has a resistance value of zero. The two ends of the helix 60 lie on the connection contacts 62 and 63, which penetrate the wall of the ring tube 61 and are connected to the tension drive system 3 via the flexible connection line pieces 64 and 65 in the manner shown in FIG. With increasing rotation of the ring tube, the resistance coil 60 emerges from the mercury until it is effective in its full length after a rotation of 1.80 °. Such an annular tube resistor has reliable contact and it requires only very small adjusting torques, so that when used in the arrangement according to FIG.

Auch der Ringrohrwiderstand, z. B. in der Anordnung nach Fig. 3, kann mit einer Skala versehen werden, an der die wechselnde Größe des Verbraucherstromes und somit der Verbrauchertemperatur jederzeit abgelesen werden kann. In Fig. 3 sind beispielhaft längs des Umfanges des Ringrohres 6 Skalenmarken für 30, 50 und 100 % Jn eingezeichnet.The ring pipe resistance, e.g. B. in the arrangement of FIG. 3, can be provided with a scale on which the changing size of the consumer flow and thus the consumer temperature can be read at any time. In Fig. 3 are for example 6 scale marks for 30, 50 and 100 along the circumference of the ring tube % Jn plotted.

Man kann die stationäre Temperaturanzeige gewünschtenfalls auch nur für einen Teil des Temperaturbereiches vorsehen, z. B. nur zur Anzeige der Temperatur unterhalb des Nennstromes. Hierzu kann bei dem Beispiel nach Fig. 3 der Ringrohrwiderstand beispielsweise so angeordnet werden, wie es in Fig. 5 gezeigt ist: Hier wird das Ringrohr 61 von dem Getriebe 4 nicht unmittelbar bewegt, sondern über einen Mitnehmerarm 66. Das Ringrohr 61 ist auf seiner Drehachse lose angeordnet, und es liegt in seiner dargestellten Ruhestellung mit einem Hebel 67, der unter dem Einfluß der Feder 68 steht, an einem festen Anschlag 69 an. Der Mitnehmex 66 nimmt das Ringrohr 61 nur unterhalb einer bestimmten Stellung mit, im dargestellten Falle nur bei Werten unterhalb des Nennstromes von 10011/o Jn. Die Anzeige selbst aber, unterhalb des Nennstromes, geschieht auch hier genauso wie bei dem Beispiel nach Fig. 3. Oberhalb des Nennstromes dagegen läuft die Drehscheibe 1 mit konstantem Rücktriebmoment des Spannungstriebsystems 3, d. h., in diesem Bereich zeigt der Mitnehmer 66 nicht die Temperaturerhöhung an, sondern er läuft je nach der Größe des Überstromes mehr oder weniger schnell bis zu dem Endkontakt, mit dem das Relais beispielsweise einen von ihm überwachten Motor abschaltet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß besonders bei größeren Überströmen das Drehmoment zum Schließen des Endkontaktes verhältnismäßig groß ist, während bei dem exakten thermischen Abbild nach Fig. 1 und 2 die Drehmomente zum Schließen des Endkontaktes unter Umständen verhältnismäßig klein sein können.If desired, the stationary temperature display can also be provided for only part of the temperature range, e.g. B. only to display the temperature below the rated current. For this purpose, in the example according to FIG. 3, the ring tube resistor can be arranged, for example, as shown in FIG The axis of rotation is loosely arranged, and in its rest position shown, it rests against a fixed stop 69 with a lever 67 which is under the influence of the spring 68. The entrainment ex 66 takes the ring tube 61 with it only below a certain position, in the case shown only at values below the nominal current of 10011 / o Jn. The display itself, however, below the nominal current, is exactly the same as in the example according to FIG Instead, depending on the size of the overcurrent, it runs more or less quickly to the end contact with which the relay switches off a motor it is monitoring, for example. This arrangement has the advantage that the torque for closing the end contact is relatively large, especially with larger overcurrents, while with the exact thermal image according to FIGS. 1 and 2, the torques for closing the end contact can under certain circumstances be relatively small.

Man kann aber die stationäre Temperaturanzeige und den Ansprechbereich des Relais gewünschtenfalls auch bis zu einem über 100 11/o Jn liegenden Wert, z. B. bis 15011/o In, erstrecken, sofern dieser Überwert im gegebenen Falle noch zulässig ist, so d'aß also das Relais erst nach Überschreitung dieses höheren Wertes, im nicht stationären Zustand, seinen Endkontakt betätigt.However, if desired, the stationary temperature display and the response range of the relay can also be used up to a value above 100 11 / o Jn, e.g. B. to 15011 / o In, if this excess value is still permissible in the given case, so that the relay only actuates its end contact after this higher value has been exceeded, in the non-steady state.

Während in Fig. 4 der Ringrohrwiderstand 6 als Vorwiderstand geschaltet ist, kann er gewünschtenfalls auch als Spannungsteiler geschaltet werden. Hierzu kann die Anordnung nach Fig. 1 und 2 so abgewandelt werden, daß das Potentiometer nicht im ganzen Bereich als Spannungsteiler wirkt, sondern, wie bei Fig. 5, z. B. bis zum Nennstrom oder bis 150 "/a Jh.While in Fig. 4 the ring tube resistor 6 is connected as a series resistor it can also be switched as a voltage divider if desired. For this can the arrangement of FIGS. 1 and 2 so be modified that the potentiometer does not act as a voltage divider in the whole range, but how in Fig. 5, e.g. B. up to rated current or up to 150 "/ year.

Die Anordnung nach Fig. 3 bis 5 haben gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 den Vorteil, daß besonders bei großen Überströmen das Drehmoment zum Schließen des Endkontaktes od. dgl. des überwachungsrelais verhältnismäßig groß ist.The arrangement according to FIGS. 3 to 5 have compared to the arrangement according to Fig. 1 has the advantage that the torque for closing, especially with large overcurrents of the end contact or the like of the monitoring relay is relatively large.

Will man beim Erfindungsgegenstand die Drehscheibe des Relais gänzlich von einer zusätzlichen Bewegungsbelastung befreien, so kann zum Aufbringen der mechanischen Verstellkräfte auch ein Nachlaufwerk vorgesehen werden. Ein einfaches und vorteilhaftes Beispiel hierfür ist in Fig. 6 gezeigt. Die Teile 1 bis 3 sind hier die gleichen wie in den voraufgehenden Figuren, doch sind sie anders angeordnet. Das Stromtriebsystem 2 wirkt hier nicht auf die Drehscheibe 1 ein, sondern auf eine mit der Drehscheibe 1 über ein Differentialgetriebe 7 in Wirkverbindung stehende Nebenscheibe B. Diese Scheibe 8 gehört also, ebenso wie die Scheibe 1, zum Läuferteil des Meßsystems. Die Scheibe 8 ist auch genauso in der Art einer Zählerankerscheibe ausgebildet wie die Drehscheibe 1, und sie hat auch einen eigenen Bremsmagnet 800. Es wirkt mithin auf die Drehscheibe 1 nur das Spannungstriebsystem 3 ein und auf die Nebenscheibe 8 nur das Stromtriebsystem 2.If you want the whole relay hub for the subject of the invention free from an additional movement load, so can apply the mechanical Adjusting forces, a trailing mechanism can also be provided. A simple and beneficial one An example of this is shown in FIG. 6. Parts 1 to 3 are the same here as in the previous figures, but they are arranged differently. The power drive system 2 does not act here on the turntable 1, but on one with the turntable 1 via a differential gear 7 in operative connection secondary disk B. This Disk 8, like disk 1, belongs to the rotor part of the measuring system. The disk 8 is also designed in the same way as a counter armature disk the turntable 1, and it also has its own brake magnet 800. It therefore works on the turntable 1 only the tension drive system 3 and on the secondary disc 8 only the power drive system 2.

Die Achsen der beiden Scheiben 1 und 8 sind, wie aus Fig. 6 ersichtlich, mit den beiden Sonnenrädern des Differentialgetriebes 7 gekuppelt, während das Planetenrad des Getriebes 7 mit einem an sich bekannten Ringrohr-Umschaltkontakt 9 gekuppelt ist. Der Umschaltkontakt 9 hat zwei Endkontakte 90 und 91, die vom im Ringrohr befindlichen Quecksilber wechselweise mit einem Mittelkontakt 92 verbunden werden können.The axes of the two disks 1 and 8 are, as can be seen from Fig. 6, coupled with the two sun gears of the differential gear 7, while the planetary gear of the transmission 7 is coupled to a ring tube changeover contact 9 known per se is. The changeover contact 9 has two end contacts 90 and 91, which are located in the ring tube Mercury can be alternately connected to a center contact 92.

Ferner ist in Fig. 6 ein Nachlaufmotor 10 vorgesehen, dessen Erregerwicklungen in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise am Speisenetz N liegen und mittels des Umschaltkontaktes 9 umschaltbar sind und dessen Läufer über das Getriebe 4 auf das Potentiometer 5 einwirkt. Das Potentiometer 5 und das Triebsystem 3 seien wieder in der gleichen Weise ausgebildet und miteinander schaltungsmäßig verbunden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.Furthermore, a follower motor 10 is provided in Fig. 6, the exciter windings in the manner shown in the drawing on the feed network N and means of the changeover contact 9 can be switched and its rotor via the gear 4 the potentiometer 5 acts. The potentiometer 5 and the drive system 3 are again formed in the same way and connected to one another in terms of circuitry as it is shown in FIG.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Auf die Scheibe 1 wirkt das Spannungstriebsystem 3 ein und auf die Scheibe 8 das Stromtriebsystem. Beide Scheiben werden also angetrieben. Ist die Drehgeschwindigkeit der beiden Scheiben voneinander verschieden, so dreht sich das Planetenrad des Getriebes 7 und bewirkt durch Betätigen des Umschaltkontaktes 9 eine Nachlaufbewegung des Nachlaufmotors 10 in der einen oder der anderen Drehrichtung, bis die Winkelgeschwindigkeit der beiden Scheiben 1 und 8 wieder übereinstimmen. Der Nach laufmotor 10 verstellt dabei entsprechend das Potentiometer 5, das hierdurch auf das Spannungstriebsystem 3 in der gleichen Weise regelnd einwirkt, wie es am Beispiel nach Fig. 1 und 2 erläutert wurde. Dies geschieht so lange, bis das Potentiometer 5 eine Stellung einnimmt, bei der das Spannungstriebsystem 3 die gleiche Drehgeschwindigkeit hervorruft wie das Stromtriebsystem 2 und bei der hiermit der stationäre Zustand erreicht ist. Ferner dient auch hier das Potentiometer 5 wiederum gleichzeitig zur Anzeige des Stromes bzw. der Temperatur des Verbrauchers. Der Laufweg der Drehscheibe 1 wird mit Hilfe des Nachlaufmotors 10 fehlerfrei auf das Potentiometer 5 übertragen. Besonders vorteilhaft ist es, daß beim Umschalten des Motors 10 mittels des Umschaltkontaktes 9 das Zurückdrehen des Potentiometers 5 auf den Ausgangswert ohne Belastung der Drehscheite 1 exakt durchgeführt wird. Bei direkter Belastung der Drehscheibe 1 mit dem Potentiometer 5 dagegen, also beispielsweise im Falle von Fig.1; werden bei der Rückführung des Potentiometers in seine Ausgangslage die Triebkräfte naturgemäß immer kleiner, so daß hierdurch unter Umständen Fehler entstehen können.The mode of operation of this arrangement is as follows: On the pane 1 the tension drive system 3 acts and the current drive system acts on the disk 8. So both disks are driven. Is the speed of rotation of the two discs different from each other, the planet wheel of the gear 7 rotates and causes by actuating the changeover contact 9, a follow-up movement of the follow-up motor 10 in one or the other direction of rotation until the angular speed of the both disks 1 and 8 match again. The after-running motor 10 adjusts it accordingly the potentiometer 5, which thereby acts on the tension drive system 3 in acts regulating in the same way, as explained using the example of FIGS became. This happens until the potentiometer 5 takes a position, in which the tension drive system 3 causes the same rotational speed as the power drive system 2 and in which the steady state is hereby reached. Furthermore, the potentiometer 5 is also used here to display the Current or the temperature of the consumer. The path of the turntable 1 is with the help of the follow-up motor 10 transferred to the potentiometer 5 without errors. Particularly It is advantageous that when switching over the motor 10 by means of the changeover contact 9 turning the potentiometer 5 back to the initial value without loading the Turning logs 1 is carried out exactly. With direct load on the turntable 1 with the potentiometer 5, however, so for example in the case of Figure 1; will the driving forces naturally when the potentiometer is returned to its initial position always smaller, so that this can lead to errors under certain circumstances.

Das Nachdrehen des Potentiometers 5 in Fig: 6 durch den Nachlaufmotor 10 geschieht absatzweise. Bei höherem Überstrom geschieht das Nachdrehen sehr häufig, bei geringerem Überstrom in längeren Zeitabständen. Die Anordnung nach Fig. 6 hat somit gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 den weiteren Vorteil, daß ein normales, gegenüber einem Drehrohrwiderstand genauer arbeitendes Potentiometer verwendet werden kann, denn das Antriebsdrehmoment des Potentiometers wird, im Gegensatz zu Fig. 1, nicht vom Läuferteil des Relais, sondern von einem Nachlaufmotor aufgebracht. Außerdem steht das kräftige Drehmoment des Nachlaufmotars auch zum Betätigen des Endkontaktes des Relais sowie gewünschtenfalls zum Betätigen weiterer mechanisch zu bewegender Vorrichtungen zur Verfügung, während die beiden Scheiben 1 und 8 nur den kleinen Umschaltkontakt 9 zu betätigen haben. Selbstverständlich muß der Nachlaufmotor so ausgebildet sein, d'aß er drehzahlmäßig in der Lage ist, auch der höchsten jeweils vorkommenden Drehgeschwindigkeit der Drehscheibe 1 beim Drehzahlvergleich im Differentialgetriebe 7 zu folgen. Durch Wahl des toten Bereiches, innerhalb dessen noch kein Schalten des Nachlaufmotors erfolgt, kann man ein zu häufiges Schalten des Nachlaufmotors begrenzen. Gewünschtenfalls kann man auch ein Zeitrelais in den Kontaktkreis zwischenschalten, so daß der Nachlaufmotor erst nach einer einstellbaren Zeit, also verzögert, tätig wird.The turning of the potentiometer 5 in Fig: 6 by the follow-up motor 10 happens intermittently. In the event of a higher overcurrent, re-turning happens very often, with lower overcurrent at longer intervals. The arrangement according to FIG. 6 has thus the further advantage over the arrangement according to FIG. 1 that a normal, more precisely working potentiometers can be used compared to a rotary tube resistor can, because the drive torque of the potentiometer is, in contrast to Fig. 1, not applied by the rotor part of the relay, but by a follower motor. In addition, the powerful torque of the trailing motor is also available for operating the End contact of the relay and, if desired, to actuate others mechanically devices to be moved are available, while the two disks 1 and 8 only have to operate the small changeover contact 9. Of course, the trailing motor must be designed so that it is capable of speed, even the highest in each case occurring rotational speed of the turntable 1 when comparing the speed in the differential gear 7 to follow. By choosing the dead area within which no switching is yet possible of the follow-up motor takes place, you can switch the follow-up motor too frequently limit. If desired, a timing relay can also be interposed in the contact circuit, so that the follow-up motor only becomes active after an adjustable time, i.e. after a delay will.

Auch bei dem Beispiel nach Fig. 7 ist ein Nachlaufmotor vorgesehen, doch wirken hier, im Gegensatz z. B. nach Fig. 6, die beiden Triebsysteme 2 und 3 gemeinsam auf die Drehscheibe 1 ein, so daß eine zweite Drehscheibe, wie die Nebenscheibe 8 in Fig. 6, entfällt. Mit der Drehscheibe 1 ist wieder das eine Sonnenrad eines Differentialgetriebes 7 gekuppelt, während das zweite Sonnenrad über ein Getriebe 11 mit dem Nachlaufmotor 11 gekuppelt ist. Das Planetenrad des Getriebes 7 betätigt wieder einen Umschaltkontakt 9 für die Erregerwicklung des Nachlaufmotors 10. Der Umschaltkontakt 9 kann, wie in Fig. 6, ein Quecksilberkontakt sein. Ferner ist von der Wirkverbindung zwischen den Teilen 7 und 11 noch eine Wirkverbindung zum Dreharm des Potentiometers 5 hin abgezweigt. Das Potentiorneter 5 und das Spannungstriebsystem 3 sind wiederum in der gleichen Weise ausgebildet und schaltungsmäßig miteinander verbunden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Am Umfang des Potentiometers 5 sind wieder Skalenwerte für die Größe des jeweiligen Stromes eingetragen. Außerdem ist mit dem Potentiometer 5 hier noch eine besondere Skalenscheibe 12 gekuppelt, die neben der vorerwähnten Stromwertanzeige zusätzlich eine Anzeige der Temperaturwerte in ° C gewährt. Selbstverständlich könnten beide Skalen auch auf einem gemeinsamen Zifferblatt vorgesehen werden. Auch bei der Anordnung nach Fig. 7 wird der Laufweg der Drehscheibe 1 mit Hilfe des Nachlaufmotors fehlerfrei auf das Potentiometer 5 übertragen. Die am Beispiel nach Fig. 6 aufgeführten Vorteile eines Nachlaufwerkes kommen in gleicher Weise auch bei dem Beispiel nach Fig. 7 zur Geltung.A follower motor is also provided in the example according to FIG. 7, but here, in contrast to z. B. according to Fig. 6, the two drive systems 2 and 3 together on the turntable 1, so that a second turntable, like the secondary disk 8 in Fig. 6 is omitted. With the turntable 1, one sun gear is again one Differential gear 7 coupled, while the second sun gear via a gear 11 is coupled to the follower motor 11. The planetary gear of the transmission 7 is actuated again a changeover contact 9 for the excitation winding of the follower motor 10. The Changeover contact 9 can, as in FIG. 6, be a mercury contact. Furthermore, from the operative connection between the parts 7 and 11 still has an operative connection to the rotary arm of the potentiometer 5 branched off. The potentiometer 5 and the tension drive system 3 are again designed in the same way and with one another in terms of circuitry connected as shown in FIG. There are 5 on the circumference of the potentiometer again entered scale values for the magnitude of the respective current. Also is with the potentiometer 5 here a special dial 12 is coupled, which In addition to the aforementioned current value display, there is also a display of the temperature values granted in ° C. Of course, both scales could also be on a common dial can be provided. Even with the arrangement according to Fig. 7, the path of the turntable 1 is error-free with the help of the follow-up motor transfer the potentiometer 5. The advantages listed in the example according to FIG. 6 of a trailing unit come in the same way in the example according to FIG. 7 come into play.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Current monitoring relays, preferably for such Power consumers whose temperature fluctuates during operation, in particular motor protection relays, with a measuring system working according to the induction principle on its rotor part a current drive system and a tension drive system act in opposite directions, and with on the difference between these two actions dependent control means for changing the resulting torque acting on the measuring system, characterized in that that when using a measuring system in which in a known manner both as Current drive system (2) as well as a voltage drive system (3) acting as a square Drive system (J = system or U2 system) is provided, the voltage drive system (3) with the rotor part (1 or 1 and 7) in such a way via control means (5, 6), for. B. a Potentiometer, is operatively connected that the control means according to the adjust the respective angular displacement value of the rotor part of the measuring system and thereby the torque value of the tension drive system the angular displacement value of the rotor part keep in proportion.

2. Relay according to claim 1, characterized in that when using a tension drive system that includes a tension iron and a current iron has, the tension iron (30) apart from its excitation winding (31) one with this transformer-coupled secondary winding (32) and that a fraction the voltage induced in the secondary winding (32), the size of which by means of the Control means (5, 6) proportionally to the respective angular travel value of the rotor part is used to excite the current iron (33) of the tension drive system (Fig. 2).

3. Relay according to claim 1 and 2, characterized in that the control means (5, 6) with a turntable (1) provided as a rotor part of the measuring system via gear means (4) are in sequence dependency true to the angular path (Fig. 1, 3, 5).

4. Relay after Claim 1 and 2, characterized in that the rotor part of the measuring system has two Turntables (1, 7) has that on the one turntable (1) the tension drive system (3) and the power drive system (2) acts on the other turntable (8) and that Transmission means (7) are provided, which are dependent on the angular path difference adjust the control means (5, 6) of the two discs (Fig. 7).

5. Relay after Claims 1 to 4, characterized in that for applying the adjusting forces the control means (5, 6) a follower (10) is provided (Fig. 7 and 8).

6th Relay according to Claims 1 to 3, characterized in that the rotor part of the measuring system has a turntable (1) on which both the tension drive system (3) and the power drive system (2) acts that the turntable (1) via a differential gear (7) is in operative connection with a trailing unit (10) which is connected to the output shaft the differential gear (7) is switched on and off, and that gear means (11) are provided over which the angular path of the trailing unit (10) is proportional is transmitted to the control means (5) (Fig. 8).

7. Relay according to claim 1 to 6, characterized in that the adjusting means (5, 6) with a reading scale for Display of the respective current value and / or one corresponding to this current value Temperature values are provided. B. Relay according to Claim 1 to 7, characterized in that that on the turntable (8) driven by the power drive system (2) a counter (13) is coupled. Publications considered: ETZ, 1951, vol. 72, issue 21, Pp. 634 to 637; Rüdenberg, "Relays and Protection Circuits", Berlin, 1929, p. 97.