DE1463086A1

DE1463086A1 - Thermisches UEberstrom- und Phasenausfall-Schutzrelais

Info

Publication number: DE1463086A1
Application number: DE19651463086
Authority: DE
Inventors: Basse Tag Stenberg
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1965-06-12
Filing date: 1965-06-12
Publication date: 1969-01-09
Also published as: NL132699C; NL6608105A; CH447339A; DE1463086B2; DK133567B; DE1463086C3; GB1109965A; DK133567C; NO124141B; SE316228B; US3475709A; AT276535B

Description

Thermisches Überstrom- und Phasenausfall-Schutzrelais

Die Erfindung bezieht sich auf ein thermisches Überstrom- und Phasenausfall-Schutzrelais mit vom Strom ,beheizten Bimetallstreifen und zwei in Richtung der Bimetallerstreckung gegeneinander versetzten und durch einen gegen einen Druckpunkt arbeitenden Auslösehebel gelenkig miteinander verbundenen Schiebern, von denen der erste durch die Bimetallstreifen verschoben und der zweite frei mitgenommen wird, bis er durch einen gegebenenfalls verstellbaren Gehäuseanschlag (Überstromauslösung) oder durch einen kalt bleibenden Bimetallstreifen (Phasenausfallauslösung) gestoppt wird.

Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art wirkt der Hebel auf einen dritten Schieber, der zwei zueinander unbewegliche Kontakte trägt und außerdem das Widerlager für einen Schnappschaltkontakt bildet, dessen anderer Abstützpunkt sich an einem der anderen Schieber befindet. Ein solches vollständig bewegliches Kontaktsystem ist konstruktiv

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schwierig auszubilden und stört bei der manuellen Rückstellung. Die Angriffspunkte der Bimetallstreifen sind in gleicher Höhe angeordnet.

Bei einer weiteren bekannten Konstruktion mit in Richtung der Bimetallstreifenerstreckung gegeneinander versetzten Schiebern wirken die beiden Schieber auf einen Hebel, dessen Drehpunkt sich je nach der Ausloseart auf einen anderen Abstand von dem Angriffspunkt des Kontaktfc systems einstellen soll. Abgesehen von dem komplizierten Aufbau dieser Konstruktion besteht hier die Gefahr, daß die Phasenausfall-Auslösung bei einer Änderung des Überstrom-Auslösewertes eine Veränderung erfährt.

Es ist auch ein Relais, bei dem die beiden Schieber nebeneinander angeordnet sind und in gleicher Höhe vom Bimetallstreifen angegriffen werden, bekannt. Der Hebel wirkt über eine Rolle auf eine Klinke. Sobald die Klinke weit genug verschoben ist, öffnet sich ein Kontakt. Diese Bauart eignet sich nur für eine manuelle Wiedereinschaltung des Schutzrelais.

W Ein anderer Nachteil tritt zusätzlich bei einer anderen bekannten Konstruktion auf, bei der die beiden Schieber nicht nebeneinander, sondern unmittelbar übereinander angeordnet sind und bei denen der eine Schieber die Verklinkung des Schaltkontakts bewirkt, der von dem anderen Schieber aus dieser Verklinkung gelöst werden kann. Hierbei zieht eine Veränderung des Überstrom-Ansprechwertes eine Änderung hinsichtlich der Abschaltzeit beim Phasenausfall nach sich.

Sodann ist eine Relais-Konstruktion bekannt, die zwei Kontaktsysteme aufweist, von denen das eine der Überstromauslösung und das andere der Phasenausfall-Auslösung zugeordnet

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ist. Dies erfordert aber einen erhöhten Aufwand.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schutzrelais der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das mit nur einem Kontaktsystem arbeitet, bei dem aber trotzdem keine Abhängigkeit zwischen der Übers-trom-Auslösung und der Phasenausfall-Auslösung besteht. Ferner sollen nach freier Wahl Kontaktsysteme anschließbar sein, die selbst-rückstellend sind, manuell zurückgestellt werden können oder sowohl selbst-rückstellend ä als auch von Hand zurückstellbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei gegebener Länge der Bimetallstreifen und gegebenem Abstand zwischen ihren Angriffspunkten an den beiden Schiebern die wirksame Länge des Hebele mit Bezug auf den Abstand zwischen Beinen beiden Anlefcpunkten an den Schiebern so bemessen ist, daß bei der Mitnahmebewegung der zweite Schieber seine relative Lage zu den an ihm angreifenden Elementen beibehält und der Auslösepunkt des Hebels in derselben Stellung verbleibt.

Bei dieser Konstruktion wird das Kontaktsystem überhaupt nicht beeinflußt, solange nicht der eine Schieber entweder am Anschlag anstößt (Überstrom-Auslösung) oder von einem nicht ausgelenkten Bimetallstreifen zurückgehalten wird (Phasenausfall-Auslösung). Beide Auslösearten sind nicht voneinander abhängig. Die Auslösung selbst kann über einen sehr kurzen Weg des Angriffspunktes des Hebels erfolgen} der Hebel kann daher dauernd am Kontaktsystem anliegen und braucht keinen toten Gang zu durchlaufen. Umgekehrt ist dieser kleine Weg bei Verwendung eines selbstrückstellenden Schalters wesentlich, weil die üblichen Schalter dieser Art mit ihrem Betätigungsglied nur verhältnis.— rnäßi«: kurze Wege-zurücklegen. Auch läßt sich die

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struktion mit sehr kleinen Kräften steuern, was wiederum für selbstrückstellende Schalter vorteilhaft ist.

Insbesondere kann der Auslösepunkt des Hebels an einem ortsfest eingebauten Schnappschalter angreifen. Bei einem Schnappschalter erzeugt die den Gegendruck erzeugende Kontaktfeder gleichzeitig die Schnappwirkung. Ein ortsfest angeordneter Schnappschalter läßt si^h ohne Schwierigkeit wahlweise in einen automatischen .oder manuell rückstellbaren Schalter umwandeln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform greift der Auslösepunkt des Hebels an den Betätigungshebel eines außerdem noch eine Feder und einen Kontakthebel aufweisenden Schnappschalters an. Obwohl bereits kleine Verlagerungen des Betätigungshebels ausreichen, um den Schnappschalter umzuschalten, ist eine solche Anwendung möglich, weil der Hebel während der freien Mitnahmebewegung nicht belastet wird.

Wenn man das Kontaktsystem wahlweise mit Selbstrückstellung oder mit manueller Rückstellung arbeiten lassen will, empfiehlt es sich, ein Verstellglied zu verwenden, das ™ in einer ersten Position eine freie Bewegung des beweglichen Kontakts in zwei stabile Stellungen zuläßt und in einer zweiten Position die Bahn des beweglichen Kontakts auf nur eine stabile Stellung begrenzt, so daß Selbstrückstellung auftritt, und das außerdem in der ersten Position durch kurzzeitige Überführung in die zweite Position als manuelles Schnappschalter-Rückstellorgan wirkt. Diese Anordnung bringt eine erhebliche Vereinfachung dadurch, daß das Verstellglied für den Schnappschalterkon- · takt gleichzeitig das manuelle Rückstellorgan ist. Des weiteren aber hat sie den Vorteil, daß der Schnappschalter nicht manuell in die Ruhestellung zurückgezwungen"werden kann,

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wenn der Auslösezustand noch, weiter andauert, weil der Schnappschalter grundsätzlich nur durch die Selbstrückstellkraft, der die Auslösekraft entgegenwirkt, in die Ruhestellung zurückgeführt werden kann. Insbesondere kann hierbei das Verstellglied an einem festen Kontakt des Schnappschalters angreifen und diesen in der Bahn des beweglichen Kontakts in zwei Lagen verstellen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 die Relaisanordnung in schematischer Darstellung bei kalten Bimetallstreifen,

Fig. 2 die gleiche Anordnung bei normalem Betrieb,

Pig. 3 die gleiche Anordnung bei der Überstromauslösung,

Fig. 4 die gleiche Anordnung bei Phasenausfall-Auslösung und

Fig. 5 in schematischer Darstellung das Schnappschaltersystem mit Verstelleinrichtung. ™

Das veranschaulichte Schutzrelais soll die dreiphasige Zuleitung beispielsweise eines Drehstrommotors überwachen. Zu diesem.Zweck sind drei Bimetallstreifen, 1, 2, 3 vorgesehen, die jeweils von dem Strom einer Phase beheizt werden. Die entsprechenden Heiz-wicklungen sind nicht dargestellt. Die oberen Enden der drei Bimetallstreifen wirken mit zwei Schiebern 4 und 5 zusammen, die in gehäusefesten Führungen 6 und 7 parallel/verschiebbar gehalten sind. Die Bimetallstreifen liegen an dem unteren Schieber 4 an den Schultern 4a, 4b und 4c an. Am oberen Schieber 5 liegen sie an den

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entgegengesetzt gerichteten Schultern 5a, 5b und 5c an. Die beiden Schieber 4 und 5 sind über Gelenke 8 und 9 mit einem Hebel 1o verbunden, der mit einem Angriffspunkt 11 auf einen Kontakt 12 einwirkt. Eine Schraube 13 bildet einen gehäusefesten Anschlag, mit dessen Hilfe der Ansprechwert der Überstrom-Auslösung eingestellt werden kann.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß der Angriffspunkt 11 annähernd in Ruhe bleibt, wenn sich die Bimetallstreifen 1-3 gemeinsam ausbiegen, dabei den Schieber 4 und über den Hebel 1o auch den Schieber 5 frei mitnehmen. Dieser Zustand ist in Fig. 2 veranschaulicht. Um dieser Bedingung zu genügen, ist darauf zu achten, daß die Länge X des Hebels 1o in einer bestimmten Beziehung zu dem Abstand a zwischen den beiden Schiebern 4 und 5 und der Länge L der Bimetallstreifen steht. Eine die Größe von X sehr gut

angebende Näherungsformel lautet X =

2 . L -a.

Fig. 3 zeigt d.en Zustand, der sich ergibt, wenn die Bimetallstreifen infolge Überstrom soweit ausgelenkt sind, daß der obere Schieber 5 an der Schraube 13 zum Anschlag kommt. Dann wird nur noch der untere Schieber 4 verschoben und dabei der Hebel 1o um den oberen Gelenkpunkt 8 verschwenkt. Der Angriffspunkt 12 am Schalter bleibt daher in der Ruhestellung, bis der Schieber 5 den Anschlag erreicht hat, dann kann durch eine kurze zusätzliche Bewegung die Auslösung erfolgen.

In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, der beim Ausfall der dem Bimetallstreifen 2 zugeordneten Phase eintritt. Der obere Schieber 5 wird durch den Streifen 2 in seinerAusgangsstellung gehalten. Der untere Schieber 4 wird durch die beiden anderen Bimetallstreifen 1 und 3 verschoben. Info· indessen schwenkt der Hebel 1o sofort um den oberen Gelenkpunkt 8 und öffnet den Kontakt 12. Diese Auslösung ist völlig unabhängig von der Einstellung des Überstrom-Ansprechwerts durch die Schraube 13· Sie kann nach relativ kurzer

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Zeit erfolgen, da der Angriffspunkt 11 sofort aus seiner Ruhestellung ausgelenkt wird.

In Fig. 5 ist ein Schnappschalter veranschaulicht, der durch den Hebel 1o betätigt wird. Der Schnappschalter besitzt einen sehr kurzen Betätigungsweg, so daß er schon gleich nach Beginn der Auslenkbewegung des Hebels 1o anspricht. Der Schnappschalter besteht aus einem Betätigungshebel 14, der bei 15 gelagert ist und an den der Hebel 1o mittels eines Gelenks 11 angreift, ferner einen Kontakthebel 17, der bei 18 gelagert ist, und eine Zugfeder 19, die den Hebel 14 und 17 miteinander verbindet. In der veranschaulichten Ruhestellung liegt der Kontakt 2o des Kontakthebela an einem festen Kontakt 21 an.

Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Kontakt 22, der über eine Feder 23 am Gehäuse befestigt ist. Er kann mit Hilfe des Verstellelements 24 in die gestrichelt gezeichnete Stellung 22' gebracht werden. Zu diesem Zweck wird das Verstellelement 24 in Pfeilrichtung gegen die Kraft einer Rückholfeder 25 einwärts gedrückt. Normalerweise befindet sich daher das Verstellglied 24 in der veranschaulichten ersten Position, in der der Kontakt 22 die veranschaulichte erste Lage einnimmt. Das Verstellglied 24 kann Jedoch in der eingedrückten zweiten Position durch einen Riegel 26 arretiert werden, so daß der Kontakt dauernd die gestrichelt gezeichnete Lage 22· beibehält.

Wenn der Hebel 1o etwas in Öffnungsrichtung verschwenkt wird, schnappt der Kontakt 2o gegen den Kontakt 22. Die Lage des Kontakts 22 ist so gewählt, daß der Schnappschalter in die veranschaulichte Ruhelage zurückkehrt, wenn der Kontakt die gestrichelte Stellung 22^f eingenommen hat, daß er jedoch die umgeschnappte Stellung beibehält, wenn der Kontakt 22 die ausgezogene Stellung hat. Im erstgenannten Fallierfolgt die Rückstellung des Schutzrelais selbsttätig, sobald die Bimetallstreifen einen normalen Betriebszustand' anzeigen". Im" zweitgenannten Fall kann die Rückstellung nur manuell durch⁰' Eindrücken des Verstellgliedes 24 erfolgen. Hierdurch"wird"^

der Kontakthebel 17 in diejenige Stellung gebracht, in der er selbsttätig zurückschnappen kann. Sollten bei einem Versuch der manuellen Rückstellung die Bimetallstreifen noch nicht den Normalzustand anzeigen, findet auch keine Selbstrückstellung des Schnappschalters statt, so daß nicht versehentlich manuell eine Wiedereinschaltung erzwungen werden kann.

Selbstverständlich lassen sich viele Abwandlungen treffen, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Schraube "IJ durch einen Verstellhebel ersetzt werden, der gegebenenfalls noch durch einen die Raumtemperatur berücksichtigenden Bimetallstreifen ergänzt ist. Wenn die beiden Schieber 4 und 5 durch eine Feder miteinander verbunden sind, können die Anlsksteilen 8 und 9 des Hebels durch Anlagekanten gebildet sein.

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Claims

Patentansprüche

( 1.!Thermisches Überstrom- und Phasenausfall-Schutzrelais ■ — mit vom Strom beheizten Bimetallstreifen und zwei in Richtung der Bimetallerstreckung gegeneinander versetzten und durch einen gegen einen Druckpunkt arbeitenden Auslösehebel gelenkig miteinander verbundenen Schiebern, von denen der erste durch die Bimetallstreifen verschoben und der zweite frei mitgenommen wird, bis er durch einen gegebenenfalls verstellbaren Gehäuseanschlag (Überstromauslösung) oder durch einen kalt bleibenden Bimetallstreifen (Phasenausfallauslösung) gestoppt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Länge (L) der Bim-etallstreifen (1, 2, 3) und gegebenem Abstand (a) zwischen ihren Angriffspunkten an den beiden Schiebern (4, 5) die wirksame Länge (X) des Hebels (1o) mit Bezug auf den Abstand (a) zwischen seinen beiden Anlenkpunkten an den Schiebern so bemessen ist, daß bei der Mitnahmebewegung der zweite Schieber seine relative Lage zu den an ihm angreifenden Elementen beibehält und der Auslösepunk c des Hebels in derselben Stellung verbleibt.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Auslösepunkt (11) des Hebels (io) an einem ortsfest eingebauten Schnappschalter angreift.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösepunkt (11) des Hebels (1o) an den Betätigungshebel (14) eines außerdem noch eine Feder (19) und einen Kontakthebel (17) aufweisenden Schnappschalters angreift.

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l·. Relais nach einem der Ansprüche 1-3» gekennzeichnet durch ein Verstellglied (24),das in einer ersten Position eine freie Bewegung des beweglichen Kontakts (2o) in zwei stabile Stellungen zuläßt und in einer zweiten Position die Bahn des beweglichen Kontakts auf nur eine stabile Stellung begrenzt, so daß Selbstrückstellung auftritt, und das außerdem in der ersten Position durch kurzzeitige Überführung in die zweite Position als manuelles Schnappschalter-Rückstellorgan wirkt,

5. Relais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (24) an einem festen Kontakt (22) des Schnappschalters angreift und diesen in der Bahn des beweglichen Kontakts (2o) in zwei Lagen verstellt.

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