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Die Erfindung betrifft einen temperaturabhängigen elektrischen Schalter
zum Einbau in die Wicklungen elektrischer Betriebsmittel, insbesondere Motoren mit
einem als Bimetallsprungglied ausgebildeten Wärmefühler und einem zusätzlichen temperaturempfindlichen
Glied zur Beeinflussung der Ansprechtemperatur des Schalters entsprechend dem Anstieg
der Wicklungstemperatur.
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Es ist bekannt, die Wicklungen elektrischer Motoren gegen zu hohe
Erwärmung durch Einbau von temperaturabhängigen Schaltern mit Bimetallsprunggliedern,
z. B. Schnappscheiben, zu schützen, die beim Erreichen ihrer Ansprechtemperatur
umschnappen und dabei durch Öffnen oder Schließen ihrer Kontakte ein Motorschütz
auslösen. Diese Schalter haben neben ihren Vorteilen - Ansprechgenauigkeit und Vermeidung
schleichender Kontaktöffnung oder Kontaktschließung - den Nachteil, daß sie bei
raschem Anstieg der Wicklungstemperatur, wie er z. B. bei festgebremstem Motor auftritt,
infolge des Wärmewiderstandes zwischen ihren Bimetallgliedern und den Wicklungen
erst bei einer wesentlich höheren Wicklungstemperatur ansprechen als bei langsamem
Anstieg der Wicklungstemperatur und infolgedessen den Motor gefährden. Man hat bereits
bei temperaturabhängigen Schaltern mit stetig, also nicht sprunghaft, bewegten Bimetallgliedern
vorgeschlagen, Mittel vorzusehen, die bei steilem Anstieg der Wicklungstemperatur
den Schaltvorgang bei einer niedrigeren Temperatur bewirken als bei flachem Anstieg
der Wicklungstemperatur. Damit hat man aber die Nachteile dieser Schalter nicht
beseitigen können, nämlich ihr weniger genaues Ansprechen und ihre schleichende
Kontaktgabe oder Kontaktöffnung, die zu Funken an den Kontakten und widerholtem
Ein-und Ausschalten des Motorschützes oder -schalters führen können. Es ist zwar
bekannt, zur Behebung dieser Nachteile die stetig bewegten Bimetallglieder auf nichtbimetallische
Sprungschalter wirken zu lassen, doch bringt der An- oder Einbau solcher Schalter
notwendigerweise eine Vergrößerung der gesamten Anordnung mit sich, die bei den
erforderlichen geringen Abmessungen sehr unvorteilhaft ist.
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Man hat auch schon Temperaturschalter, die eine Bimetallkippeinrichtung
aufweisen, mit einem zweiten Bimetallstreifen ausgerüstet, der ebenfalls als Temperaturfühler
dient. Dieser zusätzliche Temperaturfühler hat aber nicht die Aufgabe, den Ansprechpunkt
des Schalters in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Wärmeanstiegs zu verändern
und somit die natürliche Zeitverzögerung des Schalters bei schnellem Stromanstieg
auszuschalten, vielmehr soll der zweite Bimetallstreifen als Temperaturfühler bestimmte
Teile einer Anlage überwachen und gegebenenfalls unabhängig von dem anderen Temperaturfühler
eine Schaltung durchführen.
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Es sind weiterhin Temperaturregler für elektrisch beheizte Geräte
bekanntgeworden, die mit zwei Temperaturfühlern aus Bimetall od. dgl. arbeiten,
die jedoch bei einer schleichenden Kontaktgabe die Zeit zwischen dem Aus- und Einschalten
vergrößern. Eine Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Wärmeanstiegs besteht
nicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen temperaturabhängigen
elektrischen Schalter, der zum Einbau in die Wicklungen elektrischer Betriebsmittel,
insbesondere Motoren, bestimmt ist, auf einfache Weise so auszubilden, daß bei Verwendung
einer sprunghaften Kontaktbetätigungseinrichtung auch eine Abhängigkeit von der
Geschwindigkeit des Wärmeanstiegs besteht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß als zusätzliches temperaturempfindliches Glied ein Bimetall größerer Wärmeträgheit
als das Bimetallsprungglied vorgesehen ist, das bei Erwärmung die Spannung des Bimetallsprunggliedes
vergrößert und somit den Ansprechpunkt erhöht.
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Das Bimetall größerer Wärmeträgheit kann unmittelbar auf die Feder
des Sprunggliedes einwirken, es kann aber auch selbst zum Einspannen des bogenförmig
gewölbten Bimetallsprunggliedes dienen. Durch die Abstimmung der beiden Bimetallglieder
wird die Ansprechtemperatur des Schalters bei steilem Anstieg der zu überwachenden
Temperatur verringert. Als Bimetallsprungglieder sind alle Bimetallanordnungen geeignet,
deren äußere oder innere Spannungen sich von außen so beeinflussen lassen, daß die
Umschalttemperatur sich ändert. Es können z. B. einfache Bimetallstreifen beliebiger
Form und Krümmung, aber auch ebensogut Bimetallschnappscheiben, Bimetallkalotten
od. dgl. verwendet werden. Als Mittel zur Beeinflussung dieser Bimetallsprungglieder
dienen ebenfalls Bimetallanordnungen, die die Spannung des Bimetallsprunggliedes
in dem gewünschten Sinne beeinflussen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform im Längsschnitt, bei der ein Bimetallstreifen
4 durch einen zweiten, wärmeträgeren Bimetallstreifen 5 beeinflußt wird. Beide Streifen
sind an ihren äußeren Enden in Isolierteilen 2 und 3 befestigt, die eine Metallhülse
1 an den Enden abschließen. Diese umgibt den Bimetallstreifen 4 möglichst eng, um
die Wärme von der die Hülse umgebenden Wicklung möglichst schnell auf den Bimetallstreifen
4 zu übertragen. Der Bimetallstreifen 5 ist dagegen von den Isolierwänden
des Isolierteils 3 umgeben, die den Wärmeübertritt von der Wicklung auf ihn verlangsamen.
Zwischen den inneren Enden der beiden Bimetallstreifen ist eine Kippfeder 6 eingespannt.
Am Bimetallstreifen 4 ist ein Kontakt 7 befestigt, der auf einem am Isolierteil
3 angebrachten Gegenkontakt 8 aufliegt. 9 und 10 sind die Zuleitungen zu diesen
Kontakten.
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Die beiden Bimetallstreifen 4 und 5 sind so aufeinander abgestimmt,
daß bei steilem Anstieg der Wicklungstemperatur des zu schützenden Motors der Bimetallstreifen
5 in seiner Temperatur erheblich hinter der Wicklungstemperatur zurückbleibt und
daher nur eine verhältnismäßig geringe Ausbiegung nach oben ausgeführt hat, wenn
der Bimetallstreifen 4 bereits eine wesentlich höhere Temperatur angenommen und
sich entsprechend nach oben ausgebogen hat. Letzterer wird daher die Kippfeder 6
bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur überwinden und den Kontakt 7 schnappend
vom Gegenkontakt 8 abreißen. Erwärmt sich dagegen die Wicklung langsam, so hat der
Bimetallstreifen 5 Zeit, eine wesentlich höhere Temperatur als bei steilem Temperaturanstieg
anzunehmen, wird sich daher stärker nach oben ausbiegen und damit den Kippunkt auf
eine höhere Temperatur des Bimetallstreifens 4 verlegen.
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Das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 zeigt im Längsschnitt ein an
dem Metallgehäuse 16 möglichst dicht anliegendes wellenförmig gebogenes Bimetallglied
11, das an seinen Enden in einem zweiten nach
unten durchgebogenen
Bimetallstreifen 12 schneidenartig, z. B. in Schlitzen, gelagert ist. Der
Bimetallstreifen 12 ist in der Mitte in einem ihn umgebenden Isolierstück
13 befestigt, welches auf seiner Innenseite zwei Kontakte 15 trägt. Diesen gegenüber
ist an dem Bimetallsprungglied 11 eine Kontaktbrücke 14 befestigt.
Die beiden Bimetallglieder 11 und 12
sind so aufeinander abgeglichen,
daß bei langsamem Anstieg der Wicklungstemperatur das Bimetallglied 11 beim Erreichen
der vorgesehenen Ansprechtemperatur nach unten durchschnappt und die Kontakte
15 schließt. Hierbei hat das Bimetallglied 12 entsprechend seiner
Temperatur eine bestimmte stärkere Krümmung als im kalten Zustand und erhöht somit
den Einspanndruck und damit die Ansprechtemperatur des Bimetallgliedes
11.
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Steigt die Wicklungstemperatur schnell an, so bleibt infolge der geringeren
Temperatur und somit schwächeren Krümmung des Bimetallgliedes 12 der Einspanndruck
auf das Sprungglied 11 geringer, und es schnappt bei einer geringeren Temperatur
nach unten.
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Die F i g. 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel in zwei
aufeinander senkrecht stehenden Längsschnitten, wobei in F i g. 3 das umhüllende
Metallkästchen 17 mit der isolierenden Abschlußplatte 18 fortgelassen ist.
Diese Ausführung eignet sich wegen ihrer flachen Bauart besonders zum Einbau in
die Nuten von Maschinen.
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Eine federnde E-förmige Bimetallplatte ist mit ihrem Mittelschenkel
20 mit dem freien Ende eines Bimetallstreifens 21 verbunden, der seinerseits
in einem Isolierstück 22 befestigt ist. Der Mittelschenkel 20 ist gegenüber
den beiden Außenschenkeln 19
nach unten durchgebogen. Die beiden Außenschenkel
19 sind am unteren Teil des Isolierstückes 22
schneidenartig gelagert.
Die Bimetallplatte trägt einen Kontakt 24, der auf einem an der Isolierplatte
18
befestigten Gegenkontakt 23 aufliegt. Die beiden Bimetallglieder
21 und 19, 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei langsamem Anstieg
der Wicklungstemperatur der Bimetallstreifen 21 durch seine Ausbiegung den
Kippunkt des Sprunggliedes 19,20 so verlegt, daß das Kippen dieses Gliedes
und damit die Kontaktöffnung bei einer höheren Temperatur eintritt als bei steilem
Anstieg der Wicklungstemperatur, weil dann der Bimetallstreifen 21 eine sehr viel
geringere Ausbiegung ausführt.