DE1513586C

DE1513586C - Multipole thermal overcurrent from loose or multipole thermal over current relay with pear skin strips heated by the current

Info

Publication number: DE1513586C
Authority: DE
Inventors: Otto 5270 Gummersbach Deissler
Original assignee: Starkstrom Schaltgeratefabnk E Spindler & O Deissler, 5277 Rodt
Publication date: 1971-07-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrpoligen thermischen Überstromauslöser oder auf ein mehrpoliges thermisches Überstromrelais mit vom Strom beheizten Bimetallstreifen.The invention relates to a multi-pole thermal overcurrent release or to a multi-pole one Thermal overcurrent relay with bimetallic strips heated by the current.

Thermische Überstromauslöser oder thermische Überstromrelais der üblichen Bauform müssen mit diesen vorgeschalteten Sicherungen geschützt werden, da sie bei Auftreten eines bestimmten Vielfachen des eingestellten Stromes zerstört werden können.Thermal overcurrent releases or thermal overcurrent relays of the usual design must have these upstream fuses are protected, as they occur when a certain multiple of the set current can be destroyed.

Bei Strömen von unter dem Achtfachen des eingestellten Stromes kann das normale thermische Relais oder der thermische Auslöser noch rechtzeitig die Abschaltung einleiten. Bei Strömen über dem Achtfachen des eingestellten Stromes schaltet dann die Sicherung den Stromkreis und damit das thermische Relais oder den thermischen Auslöser ab.If the current is less than eight times the set current, the normal thermal relay or the thermal release initiates shutdown in good time. With currents over eight times of the set current, the fuse switches the circuit and thus the thermal Relay or the thermal release.

In vielen Fällen der Praxis ist aber der Schnittpunkt zwischen den Auslösekurven des thermischen Relais oder der thermischen Auslöser und der Sicherungskennlinie zu niedrig. Es wäre für die Praxis zweckmäßiger, wenn das thermische Relais oder der thermische Auslöser mehr als das Achtfache des eingestellten Stromes vertragen könnte, ohne Schaden zu erleiden. Dadurch wäre es möglich, die vorgeschaltete Sicherung höher zu wählen. In vielen Fällen könnte dann die ohnehin in einem Kreis vorgesehene Leitungssichcrung gleichzeitig als Schutzsichcrung für das thermische Relais verwendet werden.In many cases in practice, however, the point of intersection between the release curves is the thermal Relay or thermal release and fuse characteristic too low. It would be for practice more appropriate if the thermal relay or the thermal release is more than eight times the set Stromes without being harmed. This would make it possible to use the upstream Choose higher fuse. In many cases this could be done in a circle anyway Line fuse can also be used as a protective fuse for the thermal relay.

Aus der deutschen Auslcgeschrift 1 129 606 ist eine Schutzschaltung für elektrische Gcrälc bekannt, bei der eines oder mehrere der vorzugsweise aus einem Bimetall bestehenden temperaturabhängigen Elemente zusätzlich von einem Heizwert beeinflußt wird, der von der Umgebungs- oder Gerätetemperatur des überwachten Gerätes in temperaturkompensierendem Sinne abhängig ist. Diese bekannte Schutzschaltung dient im wesentlichen zur Temperaturkompensation. Es fehlen wesentliche Merkmale der nachfolgend erläuterten Erfindung, nämlich die metallische Verbindung zwischen den beiden Ausdehnungselementen, damit ein Wärmefluß bzw. -Übergang eintreten kann, und ferner fehlt die gemeinsame Vorrichtung zur Auslösung in Abhängigkeit von der Differenzausbiegung der beiden Bimetallstreifen je Phase.From the German Auslcgeschrift 1 129 606 a protective circuit for electrical Gcrälc is known, in the case of one or more of the temperature-dependent ones, preferably consisting of a bimetal Elements is also influenced by a calorific value, which is influenced by the ambient or device temperature of the monitored device is dependent in a temperature-compensating sense. This known protection circuit essentially serves for temperature compensation. Essential features of the Invention explained below, namely the metallic connection between the two expansion elements, so that a heat flow or transfer can occur, and furthermore the common one is missing Device for triggering depending on the difference in deflection of the two bimetallic strips Phase.

Aus der deutschen Patentschrift 957 960 ist ferner ein Nennstromverstellglied mit einem die Schwankungen der Umgebungstemperatur ausgleichenden Bimetallstreifen für Selbstschalter mit strombeheiztem Wärmeauslöser bekannt, welches aus einem zweiteiligen, um eine Welle drehbaren Hebelsystem für die Kompensation und für die Auslösung besteht. Der den Bimetall-Kompensationsstreifen tragende Hebel weist eine Ausladung auf, auf welche der Überstromauslösestreifen einwirkt und welche den Kornpensationsstreifen gegen Wärmestrahlung schützt.From the German patent specification 957 960 there is also a nominal current adjustment element with one of the fluctuations the ambient temperature compensating bimetal strips for circuit breakers with current-heated Heat release known, which consists of a two-part lever system rotatable about a shaft for compensation and for tripping. The one carrying the bimetal compensation strip Lever has a projection on which the overcurrent release strip acts and which protects the compensation strip against thermal radiation.

Es ist ferner aus der österreichischen Patentschrift 232 573 ein indirektes Wärmeüberstromrelais bekannt, welches auf symmetrische und unsymmetrische Belastung anspricht und mit einer Raumtemperaturkompensation ausgerüstet ist. Bei dieser bekannten Konstruktion ist jeder Arbeitsbimetallstreifen U-förmig gestaltet, so daß der eine Schenkel als Arbeitsarm auf eine Arbeitszugstange einwirkt und der andere Schenkel als Rückarm sich auf einem festen Anschlag abstützt. Es ist ferner ein ebenfalls U-förmig gestalteter Kompensationsbimetallstreifen und schließlich eine Rückzugstangc vorgesehen. Es ist jedoch je Phase nur ein Bimetallstreifen vorgesehen, so daß trotz Vorhandenseins des Kompensationsstreifens und zweier Stangen die nachfolgend erläuterte erfindungsgemäße Konstruktion und die sich hieraus ergebenden Vorteile nicht verwirklicht sind.It is also known from the Austrian patent specification 232 573, an indirect heat overcurrent relay, which responds to symmetrical and asymmetrical loads and with room temperature compensation is equipped. In this known construction, each working strip is bimetal U-shaped so that one leg acts as a working arm on a working pull rod and the other leg as a back arm is supported on a fixed stop. It is also a U-shaped compensation bimetallic strips and finally a retraction rod are provided. It However, only one bimetal strip is provided per phase, so that despite the presence of the compensation strip and two rods the construction of the invention explained below and the the resulting advantages are not realized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kurzschlußfestigkeit der Ausdehnungselemente, vorzugsweise der Bimetallstreifen, von thermischen Überstromauslösern oder -relais zu erhöhen.The invention is based on the problem of the short-circuit strength of the expansion elements, preferably the bimetal strip to increase thermal overcurrent releases or relays.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem mehrpoligen thermischen Überstromauslöser oder mehrpoligen thermischen Relais der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß je Phase zwei unterschiedlich beheizte, über ein Verbindungsstück metallisch miteinander verbundene Bimetallstreifen gemeinsam an einer derartig ausgebildeten Vorrichtung angreifen, daß eine Auslösung in Abhängigkeit des Differenzwcges der ausgebogenen Bimetallstreifen erfolgt.According to the invention, this object is achieved with a multi-pole thermal overcurrent release or multipole thermal relay of the type mentioned above achieved in that two different phases per phase heated bimetallic strips connected to one another via a connecting piece attack together on a device designed in such a way that a triggering as a function of the differential path of the bent bimetal strips he follows.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß eine Auslösung erst in den Betriebszuständen erfolgen sollte, in denen eine Zerstörung durch Überhitzung besonders gefährlich ist. Dies ist bei einer plötzlich ansteigenden Strombclastung der Fall und bei einer unterschiedlichen Belastung der einzelnen Phasen.The invention is based on the consideration that tripping only occurs in the operating states should take place in which destruction by overheating is particularly dangerous. This is with one Suddenly increasing current load is the case and with a different load on the individual Phases.

Mit diesem konstruktiven Aufbau des Relais wird erreicht, daß bei langsam ansteigender Belastung die Wärme von dem stark beheizten Bimetallstreifen durch Wärmeleitung über das metallische Verbindungsstück auf den anderen Bimetallstreifen übergeht, so daß dieses ebenfalls eine Temperaturerhöhung und damit auch eine Ausbiegung erfährt. Da die gemeinsame Vorrichtung zur Auslösung erfindungsgemäß so gestaltet ist, daß sie nur bei Erreichen einer bestimmten Diiferenzausbiegung der beiden Bimetallstreifen die Auslösung vornimmt, wird in diesem Falle die Auslösung erst bei einer verhältnismäßig großen Belastung erfolgen. Bei einer rasch ansteigenden Strombelastung wird sich der stärker beheizte Bimetallstreifen sehr schnell ausbiegen, während der weniger stark beheizte Bimetallstreifen nicht so schnell durch die Wärmeleitung mitbeheizt wird. Letzterer biegt sich somit weniger stark aus, so daß sich ein großer Betrag der Differenzausbiegung ergibt, der zur sofortigen Auslösung führt.With this structural design of the relay it is achieved that the slowly increasing load Heat from the highly heated bimetal strip by conduction through the metallic connector passes over to the other bimetal strip, so that this also increases the temperature and thus also experiences a bend. Since the common device for triggering according to the invention is designed so that it is only when a certain bend in the difference between the two is reached If the bimetallic strip triggers, in this case the tripping is only proportional to one great load. If the current load increases rapidly, the Bend more heated bimetal strips very quickly, while the less heated bimetal strips is not heated as quickly by the heat conduction. The latter therefore bends less strong, so that there is a large amount of differential deflection that leads to immediate triggering leads.

Vorteilhafterweise können mit diesem Relais die Abschaltzeiten bei Strömen über dem Achtfachen des Einstellstromes so verkleinert werden, daß für die vorgeschaltete Sicherung eine mit einer höheren Stromstärke gewählt werden kann.Advantageously, with this relay, the switch-off times for currents over eight times of the set current can be reduced so that one with a higher fuse for the upstream fuse Amperage can be selected.

In vorteilhafter Weise kann einer der beiden Bimetallstreifen mit einer Heizwicklung versehen sein.Advantageously, one of the two bimetal strips can be provided with a heating coil.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösevorrichtung so ausgebildet ist, daß eine Wiedereinschaltung erst kurz vor der dem unbeheizten Zustand entsprechenden Ruhestellung der Bimetallstreifen erfolgt. Hierdurch wird erreicht, daß eine Abschaltung der Anlage erfolgt, wenn z. B. im Motor infolge zu hoher mechanischer Beanspruchung in allen Phasen zu einer höheren Stromaufnahme gezwungen wird. Die Wiedereinschaltung der Auslösevorrichtung erfolgt jedoch erst dann, wenn die Bimetallstreifen nauezu in der stromlosen Ruhelage sich befinden.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that the release device is designed so that it can only be switched on again shortly before the unheated state corresponding rest position of the bimetal strips takes place. This ensures that a shutdown the system takes place if z. B. in the engine due to excessive mechanical stress in all phases is forced to a higher current consumption. The triggering device is switched on again but only when the bimetal strips are exactly in the de-energized rest position.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung derIn a further advantageous embodiment of the

Erfindung erfolgt eine Auslösung in Abhängigkeit des Differenzweges der ausgebogenen Bimetallstreifen verschiedener Phasen. Hierdurch wird bei unterschiedlichen Strombelastungen in den einzelnen Phasen eine zeitlich schnellere Auslösung erreicht als bei einer gleichmäßigen Belastung.In accordance with the invention, a release takes place as a function of the differential path of the bent bimetal strips different phases. This is the case with different current loads in the individual phases a faster release than with an even load.

In vorteilhafter Weise ist das erfindungsgemäße Relais noch derart ausgebildet, daß die Auslösevorrichtung aus zwei Schiebern besteht, an deren erstem Schieber doppelarmige Hebel in Lagerstellen ge- ίο lagert sind, deren eine Hebelarme von dem mit der Heizwicklung versehenen Bimetallstreifen betätigbar sind und deren andere Hebelarme mit dem zweiten Schieber zusammenwirken, mit dem ein bewegliches Kontaktstück verbunden ist, und daß die nicht mit der Heizwicklung versehenen Bimetallstreifen in einer Öffnung des ersten Schiebers angreifen.In an advantageous manner, the relay according to the invention is also designed in such a way that the triggering device consists of two slides, the first of which has double-armed levers in bearings are stored, one of the lever arms of which can be actuated by the bimetallic strip provided with the heating coil are and the other lever arms cooperate with the second slide, with which a movable Contact piece is connected, and that the bimetallic strips not provided with the heating winding in attack an opening of the first slide.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schema dargestellt. Als Ausdehnungselemente sind bei diesem Ausführungsbeispiel Bi- metallstreifen verwendet, wobei nur auf einem Bimetallstreifen je Strombahn eine Heizwicklung aufgebracht ist. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft ein zweiphasiges thermisches Relais. Die erfindungsgemäßen Merkmale können aber auch sinngemäß auf einen thermischen Auslöser übertragen werden. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of the invention is shown in the scheme. As expansion elements in this embodiment, bi metal strips are used, a heating winding being applied to only one bimetallic strip per current path is. The embodiment shown in the drawing relates to a two-phase thermal Relay. The features according to the invention can, however, also apply analogously to a thermal Triggers are transmitted. It shows

Fig. 1 ein thermisches Relais in kaltem Zustand ohne Stromfluß,Fig. 1 shows a thermal relay in the cold state without current flow,

F i g. 2 das Relais gemäß F i g. 1 bei Beheizung mit Nennstrom in allen Phasen (gestrichelte Darstellung eines der beiden Bimetallstreifen) und bei Beheizung mit z. B. 1,5-fachem Nennstrom (ausgezogene Darstellung eines der beiden Bimetallstreifen),F i g. 2 the relay according to FIG. 1 when heated with Nominal current in all phases (dashed representation of one of the two bimetal strips) and when heated with z. B. 1.5 times the nominal current (solid representation of one of the two bimetal strips),

Fig. 3 die Auslösung des Relais beim Fließen eines Stromes über dem Achtfachen des eingestellten Stromes undFig. 3 the triggering of the relay when a current flows over eight times that set Stromes and

F i g. 4 die Auslösung des Relais bei unterschiedlichen Strömen in den verschiedenen Phasen.F i g. 4 the triggering of the relay with different currents in the different phases.

Ein erster Bimetallstreifen 1 ist mit einem zweiten Bimetallstreifen 2 metallisch durch ein Verbindungs-. stück 3 verbunden. Eine Heizwicklung 4 liegt nur über dem ersten Bimetallstreifen 1. Der Strom fließt durch eine Zuleitung 5 in die Heizwicklung 4 über eine Schweißstelle 6 durch den Bimetallstreifen 1 zur Ableitung 7. Die Heizwicklung könnte auch ohne Verschvveißung über dem Bimetallstreifen liegen. Ein Schieber 8 wird durch die Bimetallstreifen 2 in der in Fig. 1 gezeigten Lage gehalten, indem die Bimetallstreifen 2 in eine Öffnung 9 so eingreifen, daß eine Feder 10 den Schieber 8 nicht in die Richtung A verschieben kann. An dem Schieber 8 sind Hebel 11 und 12 in Lagerstellen 13 und 14 gelagert. Die Bimetallstreifen 1 greifen an Hebelarmen 15 und 16 an, während Hebelarme 18 und 17 einen Schieber 19 in Richtung B verschieben können. An dem Schieber 8 ist eine Kontakteinrichtung 20 angeordnet. Ein bewegliches Kontaktstück 21 steht in Verbindung mit dem Schieber 19. Feststehende Kontaktstücke 22 sind mit beweglichen Leitungen 23 verbunden. Durch Verschieben des Schiebers 19 in Richtung D kann mit Hilfe einer Schraube 24 über einen Raumkompensationsstreifen 25 das thermische Relais auf verschiedene Einstellbereiche eingestellt werden. Die Schraube 24 steht unter leichtem Druck einer Feder 26, die an einem Anschlag 27 und der Schraube 24 anliegt. Durch die Verschiebung des Schiebers 19 werden die Angriffspunkte der Hebel 17 und 18 verändert und dadurch der erforderliche Ausbiegeweg bei verändertem Strom erreicht.A first bimetal strip 1 is metallic with a second bimetal strip 2 by means of a connection. piece 3 connected. A heating coil 4 is only above the first bimetallic strip 1. The current flows through a lead 5 into the heating coil 4 via a weld 6 through the bimetal strip 1 to the discharge 7. The heating coil could also lie over the bimetal strip without welding. A slide 8 is held in the position shown in FIG. 1 by the bimetallic strips 2 in that the bimetallic strips 2 engage in an opening 9 in such a way that a spring 10 cannot move the slide 8 in the A direction. On the slide 8 levers 11 and 12 are mounted in bearings 13 and 14. The bimetallic strips 1 engage lever arms 15 and 16, while lever arms 18 and 17 can move a slide 19 in direction B. A contact device 20 is arranged on the slide 8. A movable contact piece 21 is connected to the slide 19. Fixed contact pieces 22 are connected to movable lines 23. By moving the slide 19 in the direction D , the thermal relay can be set to different setting ranges with the aid of a screw 24 via a room compensation strip 25. The screw 24 is under slight pressure from a spring 26 which rests against a stop 27 and the screw 24. By shifting the slide 19, the points of application of the levers 17 and 18 are changed and the required deflection path is thereby achieved with a changed current.

Die Wirkungsweise des Relais ist folgende: Sobald der Nennstrom entsprechend dem Einstellbereich fließt, gehen die Bimetallstreifen aus ihrer Ruhelage (kalter Zustand der Bimetallstreifen) in die Lage entsprechend Fig. 2 über (gestrichelt dargestellte Bimetallstreifen 1). Der Schieber 8 ist dabei durch die Feder 10 in die Endlage (Anschlag 28) gebracht und hat den Weg α zurückgelegt. Die Kontaktstücke bleiben dabei geschlossen (wie in Fig. 1). Fließt ein unzulässig hoher Strom, dann biegen sich die Bimetallstreifen 1 weiter durch, und bei der Durchbiegung (entsprechend dem Weg b) sind die Kontaktstücke (21, 22) geöffnet (F i g. 2).The operation of the relay is as follows: As soon as the nominal current flows according to the setting range, the bimetallic strips go from their rest position (cold state of the bimetallic strips) to the position shown in FIG. 2 (bimetallic strips 1 shown in dashed lines). The slide 8 is brought into the end position (stop 28) by the spring 10 and has covered the path α . The contact pieces remain closed (as in Fig. 1). If an impermissibly high current flows, the bimetallic strips 1 bend further, and the contact pieces (21, 22) are open when they bend (corresponding to path b) (FIG. 2).

Bei thermischen Relais der üblichen Bauweise besteht für das Relais eine Gefahr, bei hohen Belastungsströmen ausgehend vom kalten Zustand.In the case of thermal relays, there is the usual design a danger for the relay in the case of high load currents starting from the cold state.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Relais dagegen wird bei einer außergewöhnlich hohen Belastung der Auslöseweg des Bimetallstreifens 1 sehr klein (F i g. 3), entsprechend dem Weg b'. Da der Bimetallstreifen 2 beim Fließen eines rasch auf sehr hohe Werte ansteigenden Stromes nicht so schnell in der Ausbiegung folgen kann wie der Bimetallstreifen 1, so wird schon bei einer Ausbiegung des Bimetallstreifens 1 entsprechend dem Weg b' die Auslösung erfolgen, da der Differenzweg zwischen den Bimetallstreifen 1 und 2, der zur Auslösung notwendig ist, erreicht wurde. Der Schieber 8 hat nur einen kleinen Weg zurückgelegt, so daß zwischen dem Anschlag 28 und dem Schieber 8 der Weg a' verbleibt. Es kann also eine Sicherung mit bedeutend höherer Nennstromstärke dem thermischen Relais vorgeschaltet werden. Hat das thermische Relais die Ausschaltung bewirkt, dann gehen die Bimetallstreifen 1 und 2 durch Abkühlung in den Ruhezustand. Die Einschaltung erfolgt erst, wenn die beiden Bimetallstreifen 1, 2 nahezu in der Ruhelage entsprechend Fig. 1 sind. Bei einer Ausbiegung, wie sie bei betriebswarmem Zustand vorliegt, also wenn die Bimetallstreifen 1 und 2 den großen Ausbiegeweg haben, ist dies besonders wichtig, da dann auch der Motor schon seine Betriebstemperatur angenommen haben kann.With the construction of the relay according to the invention, on the other hand, the release path of the bimetallic strip 1 becomes very small (FIG. 3), corresponding to the path b ', in the event of an extraordinarily high load. Since the bimetallic strip 2 cannot follow the bend as quickly as the bimetallic strip 1 when a current is flowing that rises rapidly to very high values, triggering will already take place when the bimetallic strip 1 bends along the path b ' , since the difference between the Bimetal strip 1 and 2, which is necessary for triggering, has been reached. The slide 8 has covered only a small distance, so that the path a ' remains between the stop 28 and the slide 8. A fuse with a significantly higher rated current can therefore be connected upstream of the thermal relay. If the thermal relay has caused the switch-off, then the bimetal strips 1 and 2 go into the idle state by cooling. It is only switched on when the two bimetallic strips 1, 2 are almost in the rest position as shown in FIG. In the case of a deflection, as is the case at operating temperature, i.e. when the bimetallic strips 1 and 2 have the large deflection path, this is particularly important because the engine can then also have reached its operating temperature.

Bei mehrphasigen Relais wird erfindungsgemäß eine schnelle Abschaltung erreicht, wenn in den einzelnen Phasen unterschiedliche Ströme fließen. Nimmt man an, das thermische Relais nach F i g. 4 sei für einen Drehstromverbraucher, bei dem nur zwei Phasen über das thermische Relais vom Strom durchflossen werden, während in einer Phase kein Strom fließt, dann wird die Auslösung bereits erreicht, wenn der Bimetallstreifen 1 der oberen Phase sich nur um den Weg b" durchbiegt. Der Schieber 8 wird dabei überhaupt nicht nach oben verschoben. Der Weg α zwischen dem Schieber 8 und dem Anschlag 28 entspricht dabei dem Weg α nach Fig. 1.In the case of multiphase relays, according to the invention, rapid disconnection is achieved when different currents flow in the individual phases. If one assumes that the thermal relay according to FIG. 4 is for a three-phase current consumer in which the current flows through only two phases via the thermal relay, while no current flows in one phase, then the triggering is already achieved when the bimetallic strip 1 of the upper phase bends only by the path b " The slide 8 is not shifted upwards at all, the path α between the slide 8 and the stop 28 corresponds to the path α according to FIG.

Claims

Patent claims:

1. Multipole thermal overcurrent release or multipole thermal overcurrent relay with bimetallic strips heated by the current, characterized in that two per phase differently heated bimetallic strips that are metallically connected to one another via a connecting piece (3) (1, 2) jointly attack a device (8 to 19) designed in this way,

that a trip depending on the differential travel of the bent bimetal strips (1, 2) takes place.

2. Trigger or relay according to claim 1, characterized in that one of the two bimetal strips (1, 2) is provided with a heating coil (4).

3. trigger or relay according to claim 1, characterized in that the triggering device (8 to 19) is designed so that it is switched on again shortly before the unheated one State corresponding rest position of the bimetal strips (1, 2) takes place.

4. release or relay according to claim 1, characterized in that a release takes place as a function of the differential path of the bent bimetal strips (1, T) of different phases.

5. trigger or relay according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Trip device consists of two slides (8, 19), the first of which has double-armed slides Lever (11,12) are mounted in bearings (13,14), one of which lever arms (15,16) of which with the heating coil (4) provided bimetallic strips (1) can be actuated and their other lever arms (17,18) cooperate with the second slide (19), with which a movable contact piece (21) is connected, and that the bimetallic strips not provided with the heating coil (4) (2) attack in an opening (9) of the first slide (8).

1 sheet of drawings