DE426261C

DE426261C - Circuit breaker for induction motors

Info

Publication number: DE426261C
Application number: DES62888D
Authority: DE
Inventors: Gottlieb Speiser
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG
Priority date: 1923-05-09
Filing date: 1923-05-09
Publication date: 1926-09-10

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 10. SEPTEMBER 1926ISSUED SEPTEMBER 10, 1926

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Vr 426261 -KLASSE 21 c GRUPPE 59 Vr 426261 - CLASS 21c GROUP 59

Firma Siemens-Schuckertwerke G. m. b. H. in Berlin-Siemensstadt*).Siemens-Schuckertwerke G. m. B. H. in Berlin-Siemensstadt *).

Schutzschalter für Induktionsmotoren. Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Mai 1923 ab. Circuit breaker for induction motors. Patented in the German Empire on May 9, 1923.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schutzschalter für Induktionsmotoren, der den Motor selbsttätig abschalten soll, erstens, wenn der Motor bei normaler Spannung längere Zeit überlastet wird, zweitens, wennThe invention is a circuit breaker for induction motors that the The motor should switch off automatically, firstly when the motor is at normal voltage is overloaded for a long time, secondly, if

die Spannung stark zurückgeht, drittens, wenn der Strom beim Anlassen die normale Anlaufstromstärke übersteigt, beispielsweise wegen eines Kurzschlusses in der Wicklung. the voltage drops sharply; thirdly, when the current when starting the normal Starting current exceeds, for example because of a short circuit in the winding.

*.) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden: *.) The patent seeker stated as the inventor:

Gottlieb Speiser in Nürnberg.Gottlieb Speiser in Nuremberg.

Schutzschalter, die diese Forderungen erfüllen; sind bekannt. Bei einem solchen Schalter steht das Aüslösewerk unter dem Einfluß· wenigstens eines Uberiastungsrelais, dessen Wirkung durch eiiien Thermostaten¹ verzögert wird, und wenigstens eines Spannungsrückgangsrelais. Das Auslosewerk ist außerdem noch der Einwirkung eines Anlaufrelais unterworfen, das die öffnung des Schalters bei Überschreitung der normalen Anlaufstromstärke um einen bestimmten Betrag bewirkt. Als Überlastungsrelais wird ein vom Motorstrom oder einem Teil dieses Stromes geheizter Thermostat verwendet, als Spannungsrückgangsrelais ein Elektromagnet. Das Überlastungsrelais wirkt mittelbar auf das Auslösewerk ein, durch Abschaltung des Spannungsrückgangsrelais oder durch Kurzschließung seiner mit Vorwiderstand versehenen Wicklung.Circuit breakers that meet these requirements; are known. With such a switch, the release mechanism is under the influence of at least one overload relay, the action of which is ^{delayed by a thermostat 1} , and at least one voltage drop relay. The trigger mechanism is also subject to the action of a start-up relay, which causes the switch to open when the normal start-up current strength is exceeded by a certain amount. A thermostat heated by the motor current or part of this current is used as the overload relay, and an electromagnet is used as the voltage drop relay. The overload relay has an indirect effect on the release mechanism, by switching off the voltage drop relay or by short-circuiting its winding with a series resistor.

Die Besonderheit des neuen Schalters besteht in der Hauptsache darin, daß ein elektromagnetisches Überlastungsrelais verwendet wird, das beim Ansprechen einen von konstanter Spannung erregten, auf das Auslösewerk des Schalters wirkenden Thermostaten einschaltet. Dieser Thermostat wird am besten in einen von der Spannung des Motors erregten Stromkreis gelegt und für die an sich bekannte mittelbare Einwirkung axif das Auslösewerk des Schalters, nämlich durch Vermittlung des Spannungsrückgangsrelais, eingerichtet. Diese Anordnung bietet gegenüber dem bekannten Hitzdrahtrelais besonders den Vorteil, daß die Wirkung des Überlastungsrelais und der Verzögerungseinrichtung sich weniger stark mit der Gebrauchsdauer des Schalters ändert.The main feature of the new switch is that it has an electromagnetic Overload relay is used, which is excited by a constant voltage when responding to the tripping mechanism of the switch activates the thermostat. This thermostat is best placed in one of the voltage of the Motor energized circuit laid and for the known indirect effect axif the tripping mechanism of the switch, namely through the intermediary of the voltage drop relay, set up. This arrangement has the particular advantage over the known hot wire relay that the effect of the Overload relay and the delay device become less pronounced with the service life of the switch changes.

Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform des neuen Schutzschalters für Drehstrom in schematischer Weise dargestellt. In the drawing, for example, is an embodiment of the new circuit breaker for three-phase current shown in a schematic manner.

R, S, T sind die drei Leitungen des Drehstromnetzes, U, V, W die drei Klemmen des Drehstrommotors. In die drei gesicherten Zuleitungen i, 2,3 des Motors sind drei einpolige Selbstausschalter A₁, A₂, A₃ mit Auslösemagneten B₁, B₂, B_s und in Reihe mit ihnen die Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ eingeschaltet. Bei den Schaltern A₁ und A₃ ist die Wicklung 4 des Auslösemagneten B₁ bzw. B₃, der als Anlaufrelais dient, mit den Schalterkontakten 5, 6 in Reihe geschaltet; bei dem Schalter A₂ ist der Auslösemagnet B₂ mit einer Spannungswicklung 7 versehen und als Spannungsrückgangsrelais ausgebildet. R, S, T are the three lines of the three-phase network, U, V, W are the three terminals of the three-phase motor. Three single-pole self-opening switches A ₁ , A ₂ , A 3 with tripping magnets B ₁ , B ₂ , B _s and in series with them the overload relays C ₁ , C ₂ , C _{3 are} switched on _{in the three secured supply lines i, 2, 3 of the motor} . In the case of switches A ₁ and A ₃ , the winding 4 of the tripping magnet B ₁ or B ₃ , which serves as a starting relay, is connected in series with the switch contacts 5, 6; In the case of switch A ₂ , the release magnet B _{2 is provided} with a voltage winding 7 and is designed as a voltage drop relay.

Die Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ und die Anlaufrelais B₁, B₃ sind mit Tauchkernen 8 ausgestattet; die Tauchkerne ruhen bei Stromlosigkeit der Relaiswicklungen auf Anschlägen 9 und werden angehoben, wenn die Stromstärken in den Wicklungen bestimmte, durch Verstellung der Anschläge 9 einstellbare Werte überschreiten. Das Spannungsrückgangsrelais B₂ hat einen die Wicklung 7 R* tragenden festen Kern 10 und einen bei 11 gelenkig gelagerten Anker 12, der unter der Einwirkung einer Abreißfeder 13 steht.The overload relays C ₁ , C ₂ , C ₃ and the starting relays B ₁ , B ₃ are equipped with immersion cores 8; When the relay windings are de-energized, the plunger cores rest on stops 9 and are raised when the currents in the windings exceed certain values that can be set by adjusting the stops 9. The voltage drop relay B ₂ has a fixed core 10 carrying the winding 7 R * and an armature 12 which is articulated at 11 and which is under the action of a breakaway spring 13.

Der verwendete Selbstausschalter ist von der bekannten Bauart, die eine Öffnung des Schalters durch den Auslösemagneten bei Schließstellung des Schaltergriffes und auch die Öffnung mittels des Schaltergriffes ermöglicht. Auf einer Grundplatte 14, die für die drei Schalter A₁, A₂, A₃ gemeinsam sein kann, sind die Metallstücke 5 und 15 befestigt, die den Strom zum eigentlichen Schalter leiten. Das Metallstück 5 dient zugleich als Schalterkontakt. Der zweite Schalterkontakt 6 sitzt am Ende einer Feder 16, die an dem Metallstück 15 befestigt ist. Auf diese Feder wirkt die Achse 17 eines Gelenkes, das einen bei 18 drehbar gelagerten Lenker 19 mit einer Schubstange 20 verbindet. Diese Schubstange trägt an ihrem freien Ende eine lose Rolle 21 auf einer Achse 22, die auf einer zur Grundplatte 14 etwa senkrecht stehenden Bahn 23 gerade geführt ist. Auf die Schubstange wirkt ein unrunder Schaltnocken 24 mit einer Nase 25. Die Schaltnocken der drei Schalter sitzen auf einer gemeinsamen Achse 26 mit einem Handgriff 27.The self-opening switch used is of the known type, which enables the switch to be opened by the release magnet when the switch handle is in the closed position and also allows the switch handle to be opened. On a base plate 14, which can be common for the three switches A ₁ , A ₂ , A ₃ , the metal pieces 5 and 15 are attached, which conduct the current to the actual switch. The metal piece 5 also serves as a switch contact. The second switch contact 6 is seated at the end of a spring 16 which is fastened to the metal piece 15. The axis 17 of a joint acts on this spring and connects a link 19 rotatably mounted at 18 to a push rod 20. At its free end, this push rod carries a loose roller 21 on an axis 22 which is guided straight on a path 23 which is approximately perpendicular to the base plate 14. A non-circular switching cam 24 with a nose 25 acts on the push rod. The switching cams of the three switches sit on a common axis 26 with a handle 27.

Die Auslösemagnete B₁, B₂, B₃ sind so angeordnet, daß die Rollen an den Schubstangen der Schalter in den Stoßbereichen der Tauchkerne bzw. des Ankers der Auslösemagnete liegen.The tripping magnets B ₁ , B ₂ , B ₃ are arranged so that the rollers on the push rods of the switches are in the joint areas of the plunger cores or the armature of the tripping magnets.

In den Stoßbereichen der Tauchkerne der Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ sind Schalter D₁, D₂, D₃ so angeordnet, daß die an einem Isolierstück 28 befestigten Kontaktfedern 29, 30 miteinander in Berührung gebracht werden, wenn der Tauchkern 8 angehoben wird. Diese Schalter liegen parallel zueinander in einem von der Spannung erregten Stromzweig, der bei 31 von der Zuleitung 2 abgezweigt ist, außer den Schaltern die Heizwicklung 32 eines Thermostaten E und ihren Vorwiderstand 33 enthält und bei 34 an die Zuleitung 3 angeschlossen ist.In the impact areas of the plunger cores of the overload relays C ₁ , C ₂ , C ₃ switches D ₁ , D ₂ , D ₃ are arranged so that the contact springs 29, 30 attached to an insulating piece 28 are brought into contact with one another when the plunger core 8 is raised will. These switches are parallel to one another in a branch of current excited by the voltage, which is branched off from the supply line 2 at 31, contains the heating winding 32 of a thermostat E and its series resistor 33 in addition to the switches and is connected to the supply line 3 at 34.

Der Ausdehnungskörper des Thermostaten besteht aus einem Messingrohr 35, das mit Schneiden zwischen einem festen Widerlager und einem bei 37 gelenkig gelagerten, durch eine Feder 38 gegen das Messingrohr gezogenen beweglichen Widerlager 39 eingespannt ist. Das bewegliche Widerlager bildet zusammen mit einem festen Kontakt einen Schalter im Stromzweig der Wicklung 7 des Spannungsrückgangsrelais B₂, der durch die Leitung 41, 31 mit der Zuleitung 2,The expansion body of the thermostat consists of a brass tube 35 which is clamped with cutting edges between a fixed abutment and a movable abutment 39 articulated at 37 and drawn against the brass tube by a spring 38. The movable abutment, together with a fixed contact, forms a switch in the branch of the winding 7 of the voltage drop relay B ₂ , which is connected through the line 41, 31 to the supply line 2,

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durch die Leitung 37, 34 mit der Zuleitung 3 verbunden ist.is connected to the supply line 3 by the line 37, 34.

Um die Wirkungsweise des Schutzschalters zu erläutern, sei angenommen: Die Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ seien so eingestellt, daß sie bei 30 Prozent Überlastung des Motors ihre Tauchkerne anheben und die Schalter D₁, D₂, D₃ schließen. Der Thermostat E sei so eingestellt, daß von der Ein-To explain how the circuit breaker works, let us assume: The overload relays C ₁ , C ₂ , C ₃ are set so that when the motor is 30 percent overloaded, they raise their plunger cores and switch D ₁ , D ₂ , D ₃ close. The thermostat E is set so that the input

ίο schaltung der Heizwicklung 32 zehn Minuten vergehen, bis das Messingrohr 35 durch seine Ausdehnung den Schalter 39, 40 öffnet. Die Anlaufrelais B₁, B_s seien so eingestellt, daß sie bei 2oprozentiger Überschreitung des normalen Anlaufstromes ansprechen. Das Spannungsrückgangsrelais B₂ sei so eingestellt, daß es bei einem Rückgang der Spannung um 30 Prozent anspricht.ίο switching of the heating coil 32 ten minutes pass until the brass tube 35 opens the switch 39, 40 due to its expansion. The starting relays B ₁ , B _s are set so that they respond when the normal starting current is exceeded by 2%. The voltage drop relay B ₂ is set so that it responds when the voltage drops by 30 percent.

Die Zeichnung zeigt die Schalter A₁, A₂, A₃ in geschlossenem Zustand. Sind die Schalter eben geschlossen worden, um den Motor anzulassen, so ergibt sich, falls in der Wicklung des Motors nicht etwa ein Kurzschluß besteht, folgendes Spiel: Die Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ sprechen an, schließen die Schalter D₁, D₂, D₃ und schalten dadurch die Heizwicklung des Thermostaten ein. Die Überlastungsrelais sprechen an, weil der Anlaufstrom den Vollaststrom um mehr als 30 Prozent überschreitet. Diese Einschaltung des Thermostaten bleibt aber wirkungslos, weil die Zeit des Anlaufes nicht ausreicht, das Messingrohr des Thermostaten bis zur Öffnung des Schalters 39, 40 und somit zur Abschaltung des Spannungsrückgangsrelais B₂ auszudehnen.The drawing shows the switches A ₁ , A ₂ , A ₃ in the closed state. If the switches have just been closed to start the engine, the following game arises, provided there is no short circuit in the winding of the motor: The overload _{relays C 1} , C ₂ , C ₃ respond, the switches D ₁ , D ₂ , D ₃ and thereby switch on the heating coil of the thermostat. The overload relays respond because the starting current exceeds the full load current by more than 30 percent. This activation of the thermostat remains ineffective because the start-up time is insufficient to expand the brass tube of the thermostat to the opening of the switch 39, 40 and thus to switch off the voltage drop relay B _2.

Wird beim Anlauf die normale Anlaufstromstärke um mehr als 20 Prozent überschritten, so wird wenigstens eines der Anlaufrelais B₁, B₃ ansprechen. Der Tauch-If the normal start-up current strength is exceeded by more than 20 percent during start-up, at least one of the start-up relays B ₁ , B _{3 will} respond. The diving

kern 8 stößt dabei die Rolle 21 nach oben; der Kniehebel, den die Schubstange 20 der Schaltnocken 24 bei der gezeichneten Schließstellung der Teile miteinander bilden, wird im Gelenkpunkt aufgelöst. Die Schalter feder 16 federt zurück und stößt vermittels der Schubstange 20 und Rolle 21 gegen die Nase 25 am Schaltnocken 24, dreht dadurch die Achse 26 im Uhrzeigersinn und bewirkt so auch die öffnung der Schalter A₂ und A₃. core 8 pushes the roller 21 upwards; the toggle lever, which the push rod 20 of the switching cams 24 form with one another in the illustrated closed position of the parts, is released at the hinge point. The switch spring 16 springs back and, by means of the push rod 20 and roller 21, pushes against the lug 25 on the switching cam 24, thereby turning the axis 26 clockwise and thus also opening the switches A ₂ and A ₃ .

Wird der Motor längere Zeit stark überlastet, beispielsweise zehn Minuten lang um mehr als 30 Prozent, so wird durch den Thermostaten E das Spannungsrückgangsrelais B₂ abgeschaltet. Sein Anker 12 wird durch die Feder 13 abgerissen. Der Schlag seines freien Endes gegen die Rolle 21 des Schalters A<, löst dann wieder alle drei Schalter in der eben beschriebenen Weise aus.If the motor is heavily overloaded for a long time, for example by more than 30 percent for ten minutes, then the thermostat E switches off the voltage drop relay B ₂ . Its armature 12 is torn off by the spring 13. The impact of its free end against the roller 21 of the switch A < then triggers all three switches again in the manner just described.

Die Wirkung des beschriebenen Schutzschalters kann weiter verfeinert werden, wenn man die Überlastungsrelais C₁, C₂, C₃ verschieden empfindlich einstellt und in die Zweige der Schalter D₁, D₂, D₃ verschiedene Widerstände legt, derart, daß die für die Öffnung des Schalters 39, 40 erforderlichen Erhitzungszeiten des Thermostaten je nach dem Grade der Überlastung verschieden, und zwar bei größerer Überlastung kleiner werden.The effect of the circuit breaker described can be further refined if the overload relays C ₁ , C ₂ , C _{3 are set} differently sensitive and in the branches of the switches D ₁ , D ₂ , D ₃ different resistors are placed so that the opening of the switch 39, 40 required heating times of the thermostat depending on the degree of overload, namely smaller with greater overload.

Claims

Patent Claims:

1. Circuit breaker for induction motors, on whose tripping mechanism an overload relay with an effect delayed by a thermostat and a voltage drop relay act and whose tripping mechanism is also subject to the action of a starting relay (e.g. B ₁ ), which opens the switch when the normal limit is exceeded Start-up current strength caused by a certain amount, characterized by an electromagnetic overload _{relay (e.g. C 1} ) for switching on a thermostat (E), the heating element (winding 32) of which is in a voltage branch and which in a known manner through the intermediary of the voltage drop relay (B ₂ ) can act on the tripping mechanism of the circuit breaker.

2. Circuit breaker according to claim 1 for a three-phase motor with several Overload relay, characterized in that the overload relay for different Sensitivities are set and resistances of various sizes in the heating current branch of the thermostat turn on.

3. Circuit breaker according to claim 1 for a three-phase motor, characterized by three single-pole, mechanically coupled self- opening switches (A ₁ , A ₂ , A _s ) with tripping magnets, two of which (B ₁ , B ₃ ) are set as starting relays, the third (B ₂ ) is designed as a voltage drop relay and by three overload _{relays (C 1} , C ₂ , C ₃ ) with switches (D ₁ , D ₂ , D ₃ ), which are parallel to each other in the heating current branch (31, 33, 32, 37, 34) of the thermostat (E) lie.

1 sheet of drawings.