DE3241381A1

DE3241381A1 - Differentialvorrichtung fuer ein mehrphasiges thermorelais

Info

Publication number: DE3241381A1
Application number: DE19823241381
Authority: DE
Inventors: Pierre 78112 Fourqueux Duchemin; Dominique 78100 Saint Germain en Laye Moreau
Original assignee: Telemecanique Electrique SA
Current assignee: Telemecanique SA
Priority date: 1981-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1983-05-19
Also published as: FR2516300B1; IT8224123A0; FR2516300A1; IT1154527B

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentinlvorrichtung für ein mehrphasiges Thermorelais mit einem f>icherheitsunterbrecher, mehreren Bimetal1 streifen, die jeweils durch ein Heizelement erwärmt -werden, das mit einem der Phasenleiter des Versorgungsnetzes eines Verbrauchers in Reihe geschaltet ist, und deren Enden jeweils eine erste Fläche und eine der ersten entgegengesetzte, zweite Fläche aufweisen, einem ersten und einem zweiten beweglichen Schieber, die jeweils mehrere erste bzw» zweite Angriffspunkte besitzen, die mit den ersten bzw. zweiten Flächen der Bimetallstreifen zusammenwirken können, und mit einem Übertragungshebel, der in Querrichtung mit den Schiebern über einen ersten

Auflagepunkt bzw. einem zweiten Auflagepunkt verbunden ist und der einen dem ersten Auflagepunkt entgegenge-. gesetzten Arm besitzt, der mit einem Auslöseelement

des Unterbrechers, von dem er um eine einstellbare Distanz entfernt ist, zusammenwirken kann, und zwar entweder infolge einer Parallelverschiebung des Hebels, wenn sich die beiden Schieber infolge gleicher Erwärmung der Bimetallstreifen in gleicher Weise bewegen, oder infolge einer mit einer Schwenkbewegung kombinierten Verschiebung des Hebels, wenn sich die beiden Schieber infolge unterschiedlicher Erwärmung mindestens zweier Bimetallstreifen nicht in gleicher Weise bewegen»

Derartige Thermorelais werden beispielsweise zusammen mit Schaltvorrichtungen zur Speisung und zum Schutz von Verbrauchern verschiedener Art benutzt«,

Bei den bekannten Vorrichtungen mit dem oben beschriebenen Aufbau werden keine Maßnahmen ergriffen, um die Einflüsse auszugleichen, die die herstellungsbedingten Schwankungen, die Unterschiede in den Eigenschaften der Bimetallstreifen und die Schwankungen im thermischen oder mechanischen Wirkungsgrad auf den Auslösepunkt des Sicherheits-

Unterbrechers haben können.

Alle diese Schwankungen, die eine unbestimmbare Änderung der Distanz zwischen dem Arm des Hebels und dem Auslöseelement zur Folge haben, verursachen Unsicherheiten im korrekten Betrieb, der Vorrichtung, und zwar insbesondere dann, wenn im Gleichgewicht befindliche Ströme zu überwachen sind, die gegenüber den normalen höheren Stromstärken, die die Vorrichtung durchfließen können, niedrig sind. In diesem Fall nämlich werden diese unbestimmbaren Änderungen im Verhältnis zu dem geringen Weg, den der Hebelarm vor Auftreffen das Auslöseelement durchlaufen muß, sehr groß. Dies gilt besonders dann, wenn sich das Auslöseelement in Nähe des Hebels befindet, um auf geringe Überlasten reagieren zu können. Außerdem muß man berücksichtigen, daß die Verstärkungsfunktion des Hebels eine Verstärkung der erwähnten mechanischen und thermischen Abweichungen verursacht, die ihrerseits mit Stromunsymmetrien vergleichbar sind.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen durch Verwendung mechanischer Einrichtungen zu beseitigen, die die Bewegung des Hebelarms ausschließlich dann verringern oder verhindern, wenn die Bewegungen dieses Hebels durch Herstellungsschwankungen oder durch geringe Stromunsymmetrien verursacht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Verbindung zwischen dem Übertragungshebel und einem der Schieber durch Inanschlagkommen von zwei an dem Hebel bzw. an einem der Schieber vorgesehenen Flächen nur dann hergestellt wird, wenn der Unterschied zwischen den Wegen der beiden Schieber eine gewisse Schwelle überschreitet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der beiliegenden Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

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Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Verbraucherpreis und im Ruhezustand, :

Fig. 2 eine Einzelheit eines Unterbrechers, der zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt werd en kann,

Fig.3a und $b zwei Betriebsphasen der Vorrichtung bei symmetrischer Erwärmung der Bimetallstreifes.

Fig» A- eine Vorrichtung gemäß Fig„ 1 im Betrieb bei -unsymmetrischer Erwärmung der Bimetallstreifen

Fig_o 5 di© Endstellung, die die Vorrichtung bei einer unsymmetrischen Erwärmung einnehmen kann, und

Fig_o 6 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig» 1 gezeigte Differeatialvorrichtung besitzt ein Gehäuse 1, in dem sich ein erster Schieber 2 befindet, der in den Eichtungen S, Έ beweglich ist und mehrere erste Angriffspunkte 3, 4- und 5 besitzt, die in einer Linie liegen«,

Dieser Schieber trägt ein bewegliches Teil 6, das sich bezüglich des Schiebers beispielsxveise durch Verschiebung bewegen kann und eine Auflagefläche 7 besitzt, die an einem Anschlag 8 des Schiebers 2 durch eine Feder 9 angedrückt wird«

Dieses bewegliche Teil besitzt eine Auflagefläche 10, die sich bezüglich des ersten Schiebers in Richtung S bewegen kann«.

Diese ersten Angriffspunkte liegen an ersten Flächen 11, 12,13 an, die an den beweglichen Enden 14-, 15 und 16 mehrerer Bimetallstreifen 17,18,19 vorgesehen sind und

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zweiten Angriffsflächen 20,21,22 entgegengesetzt sind. Diese Bimetallstreifen, die gewöhnlich in zur Figurenebene senkrechten Ebenen angeordnet sind, können auch so angeordnet sein, daß ihre Längsachsen zur Figurenebene parallel sind, wie es in Fig. 1 der Einfachheit halber dargestellt ist.

An den Bimetallstreifen sind Heizelemente 23, 24 und 25 vorgesehen, die von Strömen ±y,, ip bzw. i, durchflossen werden, die Jeweils zwischen zwei Anschlüssen 26 und 27 fließen, von denen jeweils einer mit einer Phase eines mehrphasigen Netzes RST und der andere mit einer Last oder einem Energieverbraucher 28 verbunden ist, der gegen zufällige überströme zu schützen ist.

Ein zweiter Schieber 29, der parallel zu S und S* beweglich ist, besitzt mehrere zweite, in einer Linie liegende Angriffspunkte 30,31*32, die an den zweiten Flächen 20,21, 22 anliegen, sowie einen Daumen 33, auf den ein Übertragungshebel 35 mit einer Öffnung 34 aufgesteckt ist. Dieser Hebel, dessen Fläche 38' an einem Punkt 36 des zweiten Schiebers 29 anliegt, so daß ein zweiter Auflagepunkt 60* besteht, besitzt auf der einen Seite dieses Auflagepunktes einen Arm 37 und auf der anderen Seite ein Hebelende 38, das gegenüber der Auflagefläche 10 angeordnet ist und, wie im nachstehenden noch erläutert wird, einen ersten Auflagepunkt 60 bildet.

Der Arm 37 ist in Richtung S mit einem Ende 39 eines Auslöseelements 40 in Flucht, dessen Stellung in Richtung S und Έ justiert werden kann, wodurch die Distanz d zwischen dem Ende 39 und dem Arm 37 geändert wird. Im Ruhezustand wird dieses Ende 39 durch eine Feder 62 elastisch an einen an dem Auslöseelement 40 befestigten Anschlag 61 angedrückt.

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Wenn sich der Hebel 55 in einer in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, befindet sich der Arm 57 gegenüber einer Auflagefläche 57 des zweiten Schiebers 29, die sich auf der dem Ende 59 entgegengesetzten Seite befindet und diesem Ende gegenüberliegt und einen dritten möglichen Auflagepunkt 75 bildet. Der Daumen 55 befindet sich, zwischen dem zweiten Auflagepunkt 60' und diesem dritten Auflagepunkt.

Das Element 40 kann entweder ein Auslösehebel sein, dessen Winkelbewegungen über ein übertragungselement 42 auf einen normalerweise geschlossenen Sicherheitsunterbrecher 41 übertragen werden, oder ein anderes Auslöseorgan 43 (Fig.2), das durch Verschwenken eine rückstellbare Schnellauslösevorrichtung 44,45 freigibt, die direkt oder indirekt einen Sicherheitsunterbrecher 46 öffnen kann, und das sich wie im vorhergehenden Fall in Richtung S oder B" bewegen kann.

Diese Sicherheitsunterbrecher besitzen jeweils Anschlüsse 47,48 bzw. 49,50, die beispielsweise zur Speisung einer Spule 51 einer Schaltvorrichtung 52 dienen, die innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen ist und, deren Leistungsunterbrecher 55*54,55 die Speisung der Last steuern, wenn ein Steuerschalter 56 betätigt wurde»

Im Ruhezustand der Vorrichtung (Fig.1) fließen in den Heizelementen gleiche Ströme i,,, io₉ i* von normaler Stromstärke. Der Hebel 55 "uod die Schieber 2 und 29 führen keine besondere Bewegung aus, abgesehen von einer Bewegung, die auf die leichten Biegungen der Bimetallstreifen infolge einer geringen Erwärmung zurückzuführen sind. In diesem Ruhezustand besteht zwischen dem Hebelende 58 und der Fläche 10 ein Zwischenraum p.

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δί§§§ ifeffightüng arböitöt auf' folgende Weise: wenn gleiche Ströme* 1*3 ip, i, mit großer Stromstärke längere Zeit in den Heizelementen fließen, erhalten die Bimetallstreifen große Wärmemengen und biegen sich in gleicher Weise in Richtung S. Der zweite Schieber 29 bewegt sich somit in derselben Bichtung, wobei er einen bestimmten Weg durchläuft. Wenn die Stromstärke für die gewählte Einstellung, die durch die Distanz d bestimmt wird, zu groß ist, liegt der Hebelarm 37 an der Auflagefläche 57 an, wenn er auf das Ende 39 auftrifft, so daß der Hebel 4-0 verschwenkt wird, der Unterbrecher 41 sich öffnet und die Schaltvorrichtung entregt wird. Bei dieser Bewegung hat der zweite Schieber keine Wirkung, da die Schrägstellung, die der Hebel 35 bei Auftreffen des Auflagepunktes 38 auf die Fläche 10 zeitweise annimmt, auf das Ende 39 keine Kraft ausüben kann (vgl. Pig. 3a).

Wenn nämlich der Arm 37 infolge der Bewegung des zweiten Schiebers mit dem Ende 36 in Berührung kommt, nimmt der Hebel 35 allmählich eine zu der in Fig. 1 gezeigten Stellung parallele Ausrichtung an und der Auflagepunkt 38 nimmt den ersten Schieber in Richtung S mit, ohne auf eine Widerstandskraft zu stoßen (Fig.3b), bis der Hebel wieder zu seiner ersten Stellung parallel ist. Wenn in dem Heizelement 23 ein Strom I^ fließt, dessen Stärke sehr gering oder Null ist, während die Ströme ±2 und ίχ, die in den Heizelementen 24 und 25 fließen, ihre Nennwerte haben, verformt sich der Bimetallstreifen 17 nicht und die erste Fläche 11, die den ersten Angriffspunkt 3 zurückhält, verhindert die Bewegung des ersten Schiebers 2 in Richtung S, während der.zweite Schieber durch die Bimetallstreifen 8 und 19 auf normale Weise in der Richtung S bewegt wird. Infolgedessen wird das Ende 38 des Hebels 35 durch die Auflagefläche 10 zurückgehalten und der Arm 37 fügt der Eigenbewegung des zweiten Schiebers eine Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn hinzu, so daß das Ende 39 früher und schneller

als im vorhergehenden Fall von dem Arm 37 beaufschlagt wird (Fig.4).

Da zu Beginn zwischen dem Hebelende 38 und der Fläche ein Zwischenraum P besteht, bewirkt ein leichtes Ungleichgewicht zwischen den Strömen i^, i~ und i*, wie es bei Motoren häufig angetroffen wird, weder eine Kopplung zwischen den beiden Schiebern noch eine wirksame Verschwenkung des Hebels 35.» solange dieser Zwischenraum P nicht durchschritten wurde»

Wenn man diesem Zwischenraum P einen Wert verleiht, der gleich der oberen Grenze der Abweichung, oder gleich, der Wegdifferenz der beiden Schieber ist, die infolge der Herstellungsschwankungen trad der thermischen Schwankungen auftreten kann, wenn die Stromstärken i^, ₄ ip ^nd i, gleich groß sind und niedrige Werte haben, wlvä der Betrieb der Differentialvorrichtung bis zu einer gewissen Schwelle verzögert, wodurch eine ungewollte Auslösung des Unterbrechers verhindert wird.

Wenn ein oder zwei Bimetallstreifen beispielsweise infolge eines Kurzschlusses hinter dem Gerät sehr stark erxfärmt werden, führt der zweite Schieber 29 eine sehr starke Bewegung in Richtung S aus, die auch noch verstärkt xtfird, wodurch die Bimetallstreifen oder der Unterbrecher einer übermäßigen mechanischen Krafteinwirkung F ausgesetzt wäre. Diese Situation, die in Fig» 5 gezeigt ist, hätte zur Folge, daß das Hebelende 38 auf die Fläche 10 des ersten Schiebers 2 einen Zug in Ri&tung S ausübt.,

Dank der elastischen Verbindung zwischen dem beweglichen Teil 6 und dem Schieber 2 wird diese Kraft jedoch durch die Verformung der Verbindungsfeder 9 absorbiert»

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform,bei der der erste Auflagepunkt und der zweite Auflagepunkt sowie

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der Drehpunkt auf eine andere Weise ausgeführt sind. Hierbei besteht zwischen dem ersten Schieber 74- und einem Übertragungshebel 63 ein erster Auflagepunkt 64, der durch einen zylindrischen Zapfen 65 und ein zu S paralleles Langloch 66 gebildet wird. Der zweite Auflagepunkt 67 des zweiten Schiebers 70 wird durch ein Gelenk gebildet, das aus einem zylindrischen Zapfen 68 und einer zylindrischen Bohrung 69 besteht. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform kann der Arm 71 des Ubertragungshebels 63 an einer Auflagefläche 72 des Schiebers 70 zum Anliegen kommen, wobei sich dieser dritte Auflagepunkt 75' im wesentlichen gegenüber dem Auslöseelement 39 des Unterbrechers befindet.

Claims

Patentanspruches

( 1.'Differentialvorrichtung für ein mehrphasiges Thermorelais mit einem Sicherheitsunterbrecher, mehreren Bimetallstreifen, die jeweils durch ein Heizelement erwärmt werden, das mit einem der Phasenleiter des Versorgungsnetzes eines Verbrauchers in Reihe geschaltet ist, und deren.Enden jeweils eine erste Fläche und eine der ersten entgegengesetzte, zweite Fläche aufweisen, einem ersten und einem zweiten beweglichen Schieber, die jeweils mehrere erste bzw„ zweite Angriffspunkte besitzen, die mit den ersten bz-w. zweiten Flächen der Bimetallstreifen zusammenwirken können, und mit einem Übertragungshebel, der in Querrichtung mit den Schiebern über einen ersten Auflagepunkt (38) bzw» einen Drehpunkt (36) an dem

ersten Schieber (2) bzw. an dem zweiten Schieber (29) verbunden ist und der einen Arm (37) besitzt, der bezüglich des Drehpunkts dem ersten Auflagepunkt entgegengesetzt ist und mit einem Auslöseelement (39) des Unterbrechers (40), von dem er um eine einstellbare Distanz (d) entfernt ist, zusammenwirken kann, und zwar entweder infolge einer Parallelverschiebung des Hebels, wenn sich die beiden Schieber infolge gleicher Erwärmung der Bimetallstreifen in gleicher Weise bewegen, oder infolge einer mit einer Schwenkbewegung kombinierten Verschiebung des Hebels, wenn sich die beiden Schieber infolge unterschiedlicher Erwärmung mindestens zweier Bimetallstreifen nicht in gleicher Weise bewegen, dadurch gekennzeichnet , daß der Arm (37) des Übertragungshebels (35) zwischen einer Auflagefläche (57) des zweiten Schiebers (29) und dem beweglichen Teil (39) des Unterbrechers (4-0) so angeordnet ist, daß der Arm bei einer Schieberbewegung, die durch eine symmetrische Überlast bewirkt wird, bei seinem Auftreffen auf das bewegliche Teil (29) an der Auflagefläche (57) und an dem Drehpunkt (36) anliegt, wobei zwischen einer an dem ersten Schieber (12) vorgesehenen Fläche (1O) und dem Auflagepunkt (38) ein Spiel (ρ) besteht, wenn der Hebel an der Auflagefläche (57) und an dem Drehpunkt anliegt, so daß der Hebel (35) nur dann sich verschwenken kann, wenn eine Relativbewegung der Schieber infolge einer unsymmetrischen Überlast größer als ρ ist.
2. Differentialvorrichtung für ein Thermorelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fläche (10) an einem Teil (6) vorgesehen ist, das mit dem ersten Schieber (2) über eine Feder (9) und über zwei aneinander in Anschlag kommende Flächen (7 und 8) verbunden ist und sich verschieben kann, wenn der Arm (37) des Hebels (35) bei sehr unterschiedlichen Wegen der Schieber (2,29) auf das bewegliche Teil (39) des Unterbrechers auftrifft.

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