DE20116400U1 - Overload protection for an electric motor using a controlled power relay circuit - Google Patents
Overload protection for an electric motor using a controlled power relay circuitInfo
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Abstract
Description
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UNSER ZEICHEN: 101 169 M/Hg Essen, den 05. Oktober 2001 OUR SIGN: 101 169 M/Hg Essen, 05 October 2001
Die Erfindung betrifft ein Schaltorgan, insbesondere ein Schütz, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a switching element, in particular a contactor, according to the preamble of claim 1.
Unter den vorgenannten Schützen sind allgemein Tastschalter zu verstehen, deren Schaltelemente mittels einer stromdurchflossenen Magnetspule in Einschaltstellung gehalten werden. Durch eine zumeist von einem Federelement bewirkte Rückstellkraft wird bei Fortfall der Einschaltkraft der stromdurchflossenen Spule das Schaltelement wieder in seine Ausgangslage versetzt und somit schaltet der Schütz ab.The aforementioned contactors are generally understood to be pushbutton switches whose switching elements are held in the switched-on position by means of a current-carrying magnetic coil. When the switching force of the current-carrying coil ceases, a restoring force, usually caused by a spring element, returns the switching element to its original position and the contactor switches off.
Derartige Schütze, insbesondere sogenannte Wendeschützkombinationen, sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 363 523 A1 bekannt. Diese Wendeschützkombinationen werden üblicherweise zur Ansteuerung von Motoren verwendet, um deren Laufrichtung zu wechseln. Die Wendeschützkombination hat hier vorrangigSuch contactors, in particular so-called reversing contactor combinations, are known from the state of the art, for example from the European patent application EP 0 363 523 A1. These reversing contactor combinations are usually used to control motors in order to change their running direction. The reversing contactor combination has primarily
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die Aufgabe, einen Phasenschluß zwischen den beiden Außenleiter der Stromversorgung der Motoren zu vermeiden. Die als Schütz bezeichneten Schaltorgane weisen neben dem Schaltelement die vorbeschriebene elektromagnetisch betätigbare Spule mit einem bewegbaren Anker auf, um das Schaltelement zu betätigen. Um im Fall der Wendeschützkombination ein gemeinsames Anziehen der Spulen beider Schütze der Wendeschützkombination und somit den vorbeschriebenen Phasenschluß zwischen den zwei Außenleitern zu vermeiden, sind die Anker der Spulen über eine mechanische Verriegelungsvorrichtung gegeneinander verriegelbar. Diese mechanisehe Verriegelungsvorrichtung besteht hier im wesentlichen aus einem verschiebbaren Anlenkpunkt der beiden als Klappanker ausgebildeten Schaltelemente, so daß bei betätigtem und in eine Richtung verschobenen ersten Schaltorgan das zweite Schaltelement aufgrund der verlagerten Anlenkung auch bei dessen Betätigung nicht schließen kann.the task of preventing a phase short circuit between the two outer conductors of the motors' power supply. The switching elements known as contactors have, in addition to the switching element, the electromagnetically actuated coil described above with a movable armature to actuate the switching element. In order to avoid the coils of both contactors of the reversing contactor combination being attracted together and thus the phase short circuit described above between the two outer conductors, the armatures of the coils can be locked against one another using a mechanical locking device. This mechanical locking device essentially consists of a movable articulation point for the two switching elements designed as hinged armatures, so that when the first switching element is actuated and moved in one direction, the second switching element cannot close due to the displaced articulation even when it is actuated.
Weiterhin wird in dem europäischen Patent EP 0 455 534 B1, um das Problem des gleichzeitigen Anziehens beider Spulen eines als Wendeschützkombination ausgebildeten Schaltorgans in den Griff zu bekommen wird, vorgeschlagen, neben der zuvor beschriebenen mechanischen Verriegelung zusätzlich zwei Unterbrecherschaltelemente vorzusehen, die zusätzlich den Steuerstromkreis der Spule, die nicht im Betrieb ist, unterbricht.Furthermore, in order to deal with the problem of the simultaneous attraction of both coils of a switching element designed as a reversing contactor combination, European patent EP 0 455 534 B1 proposes, in addition to the mechanical locking described above, to provide two additional interrupter switching elements which additionally interrupt the control circuit of the coil which is not in operation.
Trotzdem kann es dazu kommen, daß bei Wendeschützkombinationen mit einer mechanischen Verriegelung der beiden Anker auch die zweite Spule ein Anzugsignal bekommt, obwohl der Anker der ersten Spule bereits angezogen ist. Wenn dieser Zustand der Ansteuerung beider Spulen länger andauert, so steigt der Strom der zusätzlich angesteuerten Spule mit dem nicht angezogenen Anker sehr schnell an. Dieser hohe Strom in der Spule bewirkt eine rapide ansteigende Feldstärke der Spule, die nicht in Wirkleistung zur Bewegung des Ankers, sondern in Wärme umgesetzt wird. Üblicherweise weisen die Spulen einen Kunststoffwickelkörper für den Spulendraht auf, in dem der Anker bewegbar geführt ist. Die starke Erwärmung der Spule kannNevertheless, it can happen that in reversing contactor combinations with a mechanical locking of the two armatures, the second coil also receives a pull-in signal, although the armature of the first coil is already pulled. If this state of control of both coils lasts for a longer period, the current of the additionally controlled coil with the non-pulled armature increases very quickly. This high current in the coil causes a rapidly increasing field strength of the coil, which is not converted into active power to move the armature, but into heat. The coils usually have a plastic winding body for the coil wire, in which the armature is guided so that it can move. The strong heating of the coil can
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dazu führen, daß der Kunststoffwickelkörper sich verformt und somit der Anker nicht mehr optimal innerhalb des Kunststoffkörpers geführt wird. Ein Ausfall oder eine unzuverlässige Arbeitsweise des Schaltorganes kann die Folge hiervon sein.
5This can lead to the plastic winding body becoming deformed and the armature no longer being guided optimally within the plastic body. This can result in the switching element failing or not working reliably.
5
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Schaltorgan, insbesondere einen Schütz, zu schaffen, dessen Zuverlässigkeit optimiert ist.The present invention is based on the object of creating a switching element, in particular a contactor, whose reliability is optimized.
Diese Aufgabe wird durch ein Schaltorgan mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung dieser Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.This object is achieved by a switching element having the features of claim 1. Advantageous embodiments of this invention are specified in the further claims 2 to 7.
Erfindungsgemäß wird bei einem Schaltorgan, insbesondere einem Schütz, mit einem Schaltelement und einer Spule mit einem bewegbaren Anker zur elektromagnetischen Betätigung des Schaltelementes dadurch erreicht, das der Spule ein Fehlerstromüberwachungselement zugeordnet wird, das die Spule bei Überschreiten eines voreinstellbaren Schaltstromes abschaltet. Hierdurch wird zuverlässig vermieden, daß bei einem Blockieren oder Klemmen des bewegbaren Ankers die Spule und somit deren Kunststoffwickelkörper, in dem der bewegbare Anker angeordnet ist, überhitzt wird.According to the invention, in a switching device, in particular a contactor, with a switching element and a coil with a movable armature for electromagnetic actuation of the switching element, a fault current monitoring element is assigned to the coil, which switches off the coil when a presettable switching current is exceeded. This reliably prevents the coil and thus its plastic winding body, in which the movable armature is arranged, from overheating when the movable armature is blocked or jammed.
Besonders vorteilhaft läßt sich die vorstehende Erfindung für sogenannte Wendeschützkombination zur Ansteuerung von drehrichtungsumkehrbaren Elektromotoren verwenden. Diese Wendeschützkombinationen weisen zwei Schaltorgane mit entsprechenden Schaltelementen und Spulen mit jeweils einem bewegbaren Anker auf. Zusätzlich sind die bewegbaren Anker der beiden Spulen gegeneinander mechanisch verriegelt, so daß der mit der Wendeschützkombination verbundene Elektromotor bezüglich seiner Drehrichtung nicht fehlgeschaltet werden kann. Bei einer Fehlansteuerung der Spulen kann jedoch gerade die mechanische Verriegelung der beiden Anker gegeneinander, zu einer Überlastung der später fehlerhaft zugeschalteten Spule führen. Um dies zu vermeiden, ist den beiden Spulen das gemeinsameThe above invention can be used particularly advantageously for so-called reversing contactor combinations for controlling electric motors with reversible rotation direction. These reversing contactor combinations have two switching elements with corresponding switching elements and coils, each with a movable armature. In addition, the movable armatures of the two coils are mechanically locked against each other so that the electric motor connected to the reversing contactor combination cannot be switched incorrectly with regard to its direction of rotation. In the event of incorrect control of the coils, however, the mechanical locking of the two armatures against each other can lead to an overload of the coil which is later switched on incorrectly. To avoid this, the two coils are provided with the common
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Fehlerstromüberwachungselement zugeordnet. Der voreinstellbare maximale Auslösestrom des Feherlstromüberwachungselementes liegt etwa 10 % über dem Haltestrom einer Spule im Normalbetrieb.Residual current monitoring element is assigned. The preset maximum tripping current of the residual current monitoring element is approximately 10% above the holding current of a coil in normal operation.
Vorteilhafterweise stellt sich Fehlerstromüberwachungselement selbst zurück, so daß nach vorheriger Abschaltung des Steuerstroms die zuvor eingeschaltete Spule automatisch wieder in Betrieb nehmbar ist. Diese Rückstellzeit wird vorteilhafterweise im Bereich zwischen 1 bis 5 Sekunden liegen und somit sehr kurz sein, damit der Betrieb des jeweiligen elektromotorischen Antriebes trotz der Fehlansteuerung der Wendeschützkombination nur unwesentlich unterbrochen werden muß. In üblicher Weise weisen die Spulen jeweils einen Wickelkörper für die Wickelung auf, der aus Kunststoff ist und in dem der Anker geführt ist.Advantageously, the residual current monitoring element resets itself so that after the control current has been switched off, the previously switched-on coil can be automatically put back into operation. This reset time is advantageously in the range of 1 to 5 seconds and is therefore very short so that the operation of the respective electric motor drive only needs to be interrupted insignificantly despite the incorrect control of the reversing contactor combination. The coils usually have a winding body for the winding, which is made of plastic and in which the armature is guided.
Mit dem zuvor beschriebenen Schaltorgan mit dem Fehlerstromüberwachungselement ist es möglich trotz auftretender Fehlansteuerungen der Wendeschützkombination deren Langlebigkeit zu erreichen, da durch Abschalten des Steuerstroms bei Fehlschaltungen die jeweils zugeschaltete Spule keinen Schaden nimmt.With the previously described switching device with the residual current monitoring element, it is possible to achieve the longevity of the reversing contactor combination despite the occurrence of incorrect activations, since the switched-on coil is not damaged by switching off the control current in the event of incorrect activations.
Die vorgenannten, sowie beanspruchten und in dem Ausführungsbeispiel beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedinungen, so daß die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können. The components to be used according to the invention as mentioned above, as well as those claimed and described in the exemplary embodiment, are not subject to any special exceptional conditions in terms of their size, shape, choice of material and technical conception, so that the selection criteria known in the field of application can be applied without restriction.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltorgans, insbesondere Schütz dargestellt ist.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the subclaims and from the following description of the associated drawing, in which - by way of example - a preferred embodiment of the switching element according to the invention, in particular a contactor, is shown.
Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild eines Steuerkreises einer Wendeschützkombination. Diese Wendeschützkombination besteht aus zwei Schaltorganen 1a und 1b. Diese Schaltorgane 1a und 1b weisen Spulen 2a und 2b auf, die im wesentlichen aus einem nicht dargestellten Wickelkörper aus Kunststoff, der eigentlichen Wicklung und einem innerhalb einer Bohrung des Wickelkörpers geführten Anker zur Betätigung der Schaltelemente 3a und 3b, über die ein Elektromotor 7 angesteuert wird. Die Anker der Spulen 2a und 2b sind über eine mechanische Verriegelung 4 miteinander verbunden, die nur schematisch angedeutet ist. Derartige mechanische Verriegelungen sind allgemeiner Stand der Technik und bestehen im wesentlichen aus einer Kombination von Hebeln, Schaltklinken und Kulissenflächen, die ein Schließen der zweiten Schaltelemente 3b verhindern, wenn bereits die ersten Schaltelemente 3a geschlossen ist. Die Spulen 2a und 2b werden über einen Steuerstrom und entsprechende Tastschaltelemente 8a, 8b zur Betätigung der Schaltelemente 3a und 3b angesteuert. In der Leitung 5 des Steuerstromes zu den Spulen 2a und 2b ist ein Fehlerstromüberwachungselement 6 angeordnet, das die Steuerstromversorgung unterbricht und somit die Spulen 2a und 2b gemeinsam abschaltet. Das Fehlerstromüberwachungselement 6 ist so gewählt, daß durch ein Überschreiten des Steuerstroms über einen vorgegebenen Wert in der gemeinsamen Zuleitung 5 die Steuerstromversorgung der beiden Spulen 2a und 2b unterbrochen wird. Dieser Wert liegt etwa 10 % über dem üblichen Haltestrom der Spule 2a, 2b. Das Fehlerstromüberwachungselement 6 ist vorzugsweise als selbstrückstellende Sicherung ausgebildet.The drawing shows a basic circuit diagram of a control circuit of a reversing contactor combination. This reversing contactor combination consists of two switching elements 1a and 1b. These switching elements 1a and 1b have coils 2a and 2b, which essentially consist of a plastic winding body (not shown), the actual winding and an armature guided within a hole in the winding body for actuating the switching elements 3a and 3b, via which an electric motor 7 is controlled. The armatures of the coils 2a and 2b are connected to one another via a mechanical lock 4, which is only indicated schematically. Such mechanical locks are generally state of the art and essentially consist of a combination of levers, switching pawls and guide surfaces, which prevent the second switching elements 3b from closing when the first switching elements 3a are already closed. The coils 2a and 2b are controlled via a control current and corresponding push-button switching elements 8a, 8b to actuate the switching elements 3a and 3b. A residual current monitoring element 6 is arranged in the line 5 of the control current to the coils 2a and 2b, which interrupts the control current supply and thus switches off the coils 2a and 2b together. The residual current monitoring element 6 is selected so that if the control current exceeds a predetermined value in the common supply line 5, the control current supply to the two coils 2a and 2b is interrupted. This value is approximately 10% above the usual holding current of the coils 2a, 2b. The residual current monitoring element 6 is preferably designed as a self-resetting fuse.
Dem Fehlerstromüberwachungselement 6 ist ein hierin integriertes Rückstellelement zugeordnet, über die nach einen festgestelltem Fehlerstrom und erfolgtem Abfallen der Spulen 2a, 2b und nach Ablauf einer Zeit automatisch der normale Betrieb des Elektromotors in der gewünschten Drehrichtung wieder aufgenommen werden kann. Die Zeit liegt hier etwa zwischen 1 bis 5 Sekunden und ist somit sehr kurz, um einen nahezu durchgehenden BetriebThe fault current monitoring element 6 is associated with a reset element integrated therein, via which the normal operation of the electric motor can be automatically resumed in the desired direction of rotation after a fault current has been detected and the coils 2a, 2b have dropped out and after a certain time has elapsed. The time here is approximately between 1 and 5 seconds and is therefore very short to ensure almost continuous operation.
des elektromotorischen Antriebes trotz einer zuvor aufgetretenen Störung zu garantieren.of the electric motor drive despite a previously occurring fault.
DJU · 5DJU-5
JU ·2019 ·
N NullleiterN neutral conductor
L1, L2, L3 LeiterL1, L2, L3 conductors
Claims (7)
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DE20116400U DE20116400U1 (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | Overload protection for an electric motor using a controlled power relay circuit |
Applications Claiming Priority (1)
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DE20116400U DE20116400U1 (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | Overload protection for an electric motor using a controlled power relay circuit |
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DE20116400U Expired - Lifetime DE20116400U1 (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | Overload protection for an electric motor using a controlled power relay circuit |
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DE (1) | DE20116400U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2889373A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-02 | Faurecia Sieges Automobile | DEVICE FOR AUTOMATICALLY REVERSING THE DIRECTION OF ROTATION OF AN ELECTRIC MOTOR |
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2001
- 2001-10-05 DE DE20116400U patent/DE20116400U1/en not_active Expired - Lifetime
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Effective date: 20030410 |
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R156 | Lapse of ip right after 3 years |
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