DE452520C

DE452520C - Thermal switching device

Info

Publication number: DE452520C
Application number: DEA47281D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Publication date: 1927-11-15

Description

Bei den elektrothermischen Relais wird das thermische Abbild vielfach mittels eines geeigneten elektrischen Erhitzers durch Wärmeleitung oder -strahlung geheizt. Diese Methode erfordert jedoch eine sehr sorgfältige elektrische Isolation des Heizelements. Schaltet man das Heizelement direkt in den Heizstromkreis ein, so ist es schwierig, eine genügende Heizwirkung der geforäuchliehen stromleitenden Heizelemente zu erhalten, da das Material dieses Elements in der Regel einen geringen spezifischen Widerstand besitzt.In electrothermal relays, the thermal image is often created using a suitable electric heater heated by conduction or radiation. These However, this method requires very careful electrical insulation of the heating element. If the heating element is switched on directly into the heating circuit, it is difficult to to obtain a sufficient heating effect of the appropriate electrically conductive heating elements, because the material of this element usually has a low specific resistance owns.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, sind verschiedene Mittel angewandt worden, z. B. hat man besondere Bimetallelemente mit hohem Widerstand hergestellt. Ferner hat man den Widerstand eines gewöhnlichen Bimetallstreifens dadurch vergrößert, daß man ihn schlitzte, so daß sein Querschnitt verringert und die Länge des Stromweges vergrößert wird. Ferner hat man das Heizelement mit einem zweiten Stromkreis großer Stromstärke verbunden, so daß es mit einem hohen Heizstrom gespeist wird. Alle diese bekannten Hilfsmittel lassen aber noch zu wünschen übrig, da Spezialheizelemente und die Verwendung einer zweiten Stromquelle kostspielig und umständlich sind. Schließlich sind noch thermische Relais bekannt geworden, bei denen sich das Heizelement in einem elektromagnetischen Feld befindet. Der hierdurch in dem Element selbst erzeugte Heizstrom ist verhältnismäßig groß. Infolgedessen ist auch die Be- j heizung des Elements ausreichend, da die Stromwärme bekanntlich mit dem Quadrat des Stromes zunimmt. Der niedrige spezifische Widerstand eines gewöhnlichen Bimetallelements ist dabei von besonderem Vorteil, da der Heizstrom um so größer ist, je kleiner der Widerstand des Elements ist. Eine derartige Anordnung vermeidet also die im vorstehenden beschriebenen Nachteile der anderen bekannten Einrichtungen; sie weist aber noch den Nachteil auf, daß die Kontaktgebung ziemlich langsam ist.Various means have been used to overcome these difficulties, z. B. one has made special bimetal elements with high resistance. Further one has increased the resistance of an ordinary bimetallic strip that it was slit so that its cross-section and the length of the current path decreased is enlarged. Furthermore, you have the heating element with a second large circuit Amperage connected so that it is fed with a high heating current. All these known aids leave a lot to be desired, as special heating elements and using a second power source are costly and cumbersome. Finally, there are thermal relays become known in which the heating element is in an electromagnetic field is located. The heating current generated in this way in the element itself is proportionate great. As a result, the heating of the element is also sufficient, since the electricity heat is known to be with the square the current increases. The low resistivity of an ordinary bimetal element is of particular advantage because the heating current is greater, the lower the resistance of the element. Such an arrangement thus avoids the disadvantages described above the other known entities; but it still has the disadvantage that the Making contact is quite slow.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, indem man mit der thermischen Steuerung der Schaltvorrichtung noch eine elektromagnetische verbindet. Dies wird dadurch erreicht, daß man das Heizelement derart anordnet, daß es bei einer bestimmten Formänderung inner- oder außerhalb des Anziehungsbereichs eines Elektromagneten gelangt. Sobald dies der Fall ist, wird es von dem Elektromagneten angezogen, so daß die Kontaktgebung sehr rasch erfolgt.According to the invention, this disadvantage is avoided by using the thermal Control of the switching device still connects an electromagnetic. This is because of this achieves that the heating element is arranged in such a way that it is inside or outside the area of attraction at a certain change in shape of an electromagnet. As soon as this is the case, it is attracted by the electromagnet, so that the Contact is made very quickly.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Abb. ι zeigt die Schaltvorrichtung teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt.Fig. Ι shows the switching device partly in view and partly in section.

Abb. 2 stellt eine Aufsicht auf einen Teil der Schaltvorrichtung dar.Fig. 2 shows a plan view of part of the switching device.

Abb. 3 zeigt die zweite Ausführungsform teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt, undFig. 3 shows the second embodiment partly in view and partly in section, and

Abb. 4 stellt eine Aufsicht der Schaltvorrichtung dar.Fig. 4 shows a top view of the switching device.

1.0 ist der als Heizelement dienende Bimetallstreifen, der aus einem magnetisierbaren Metall ibesteht und die aus Abb. 2 ersichtliche Ellipsenform besitzt. Er ist über ein Magnetglied 11 geschoben, an dem er mit seinem einen Ende mittels Schrauben 12 befestigt ist. Das andere Ende des Bimetallstreifens trägt einen Kontakt 13, der mit einem ortsfesten einstellbaren Kontakt 14 zusammenarbeitet. An Stelle der Ellipsenform kann der Bimetallstreifen natürlich auch andere Formen erhalten, z. B. kann er als einfache Scheibe ausgebildet sein. Zur Erwärmung dieses Heizelements ist eine Erregerwicklung 15 vorgesehen. Der Kraftlinienfluß dieser Wicklung führt über einen im wesentlichen geschlossenen Weg, der durch das Magnetglied 11, den Magnetkern 16, die Schraube 18, den Stift 19 gebildet wird. Zwischen dem Magnetglied 11 und dem Kern 16 liegt eine Isolierscheibe 17, die die Bildung eines Polpaares bewirkt. Um den magnetischen Widerstand des Kraftlinienweges verändern zu können, ist die Schraube 18 konisch ausgebildet und arbeitet mit einer entsprechenden konischen Aushöhlung in dem Magnetglied 11 zusammen. 19 ist eine an der Schraube 18 angebrachte Führungsstange, die in das Magnetglied 111.0 is the bimetal strip serving as a heating element, which consists of a magnetizable metal and that shown in Fig. 2 Has an elliptical shape. He is pushed over a magnetic member 11, on which he is with one end is fastened by means of screws 12. The other end of the bimetal strip carries a contact 13 which is connected to a fixed adjustable contact 14 cooperates. Instead of the elliptical shape, the bimetal strip can of course also receive other forms, e.g. B. it can be designed as a simple disc. To the An excitation winding 15 is provided for heating this heating element. The flow of lines of force this winding leads over a substantially closed path through the magnetic member 11, the magnetic core 16, the screw 18, the pin 19 are formed will. Between the magnetic member 11 and the core 16 is an insulating washer 17 which causes the formation of a pole pair. About the magnetic resistance of the path of the lines of force to be able to change, the screw 18 is conical and works with a corresponding conical cavity in the magnetic member 11 together. 19 is a guide rod attached to the screw 18 and inserted into the magnetic member 11

eingreift und eine genaue Einstellung erleichtern soll. Mittels einer Gegenmutter 20 kann man die Schraube 18 nach erfolgter Einstellung festlegen. In dem Magnetkern 16 ist eine Schraube 21 angebracht, mit der man die Entfernung zwischen dem Pol des Magnetkernes und dem Bimetallstreifen 10 einstellen kann.intervenes and should facilitate a precise setting. By means of a lock nut 20 you can set the screw 18 after setting. In the magnetic core 16 a screw 21 is attached, with which the distance between the pole of the Magnetic core and the bimetal strip 10 can set.

Sobald man die Wicklung 15 erregt, wird in dem Bimetallstreifen in an sich bekannter Weise ein Induktionsstrom hervorgerufen. Die Größe dieses Stromes ist dem Widerstand des Elements umgekehrt proportional. Durch diesen Strom wird die Temperatur des Heizelements erhöht. Außerdem wird sie noch durch die Eisenverluste in dem magnetischen Kreis vergrößert. Infolge der Erwärmung ändert das Heizelement seine Form und sein Kontakt 13 nähert sich dem Kontakt 14. Sobald es eine bestimmte Stellung erreicht hat, wird es von dem Magnetpol des Eisenkernes 16 angezogen und schließt die Kontakte 13, 14. Man kann auch eine besondere Haltespule zum Festhalten der Kontakte 13 und 14 vorsehen. Ferner kann man noch Dämpfungseinrichtungen anordnen, die ein Schwingen des Bimetallstreifens bei der Annäherung an die Kontakte verhindern. As soon as the winding 15 is energized, it is known per se in the bimetallic strip Way caused an induction current. The magnitude of this current is the resistance of the element is inversely proportional. This current increases the temperature of the heating element. Also will it is increased by the iron losses in the magnetic circuit. As a result of When heated, the heating element changes shape and its contact 13 approaches that Contact 14. As soon as it has reached a certain position, it is removed from the magnetic pole of the iron core 16 attracted and closes the contacts 13, 14. You can also have a Provide a special holding coil to hold the contacts 13 and 14 in place. Furthermore can you can still arrange damping devices that cause the bimetal strip to swing when approaching the contacts.

Wie weit man das Heizelement erwärmen muß, um die nötige Formänderung zu erhalten, ist von dem Grade der Erregung der Wicklung 15 abhängig. Bei niedrigerer Erregung der Wicklung 15 ist eine starke Heizung des Elements erforderlich, während sie bei stärkerer Erregung der Wicklung 15 kleiner sein kann, da dann die magnetische Anziehungswirkung des Magnetkernes größer ist. Bei einer außergewöhnlich starken Erregung genügt die von den Polen auf das Element ro ausgeübte Anziehung, um einen augenblicklichen Kontaktschluß der Kontakte 13 und 14 herbeizuführen, bevor das Heizelement merkbar erwärmt ist. Man erhält hierdurch eine Sicherheitsvorrichtung gegen Kurzschlüsse. Sobald die Wicklung 15 aberregt wird, hält die Polschraube 21 das Heizelement 10 nicht mehr und der Heizstrom hört auf zu fließen. Infolgedessen kehrt das Heizelement allmählich in seine ursprüngliche Form zurück.How far you have to heat the heating element to get the necessary shape change, depends on the degree of excitation of the winding 15. With lower arousal the winding 15 requires a strong heating of the element while it with stronger excitation of the winding 15 can be smaller, since then the magnetic The attraction of the magnetic core is greater. With an exceptionally strong one Arousal, the attraction exerted by the poles on the element ro is sufficient to generate one bring about instantaneous contact closure of contacts 13 and 14 before the Heating element is noticeably warmed up. This gives a safety device against short circuits. As soon as the winding 15 is de-excited, the pole screw 21 stops the heating element 10 no longer and the heating current stops flowing. Consequently the heating element gradually returns to its original shape.

Durch Verstellen des Schraubengliedes 18 kann man die Anziehungskraft des Polstückes 21 auf den Bimetallstreifen und auch den in dem Element 10 induzierten Heizstrom verändern.By adjusting the screw link 18 one can see the attraction of the pole piece 21 on the bimetal strip and also change the heating current induced in the element 10.

Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 10 an dem Magnet] och 22 angebracht, das seinerseits an dem Magnetkern 23 befestigt ist. Die Form des Heizelements läßt sich aus der Abb. 4 deutlich entnehmen. Der Magnetfluß des durch den U-förmigen Schenkel 24, den Kern und das Magnetjoch 22 gebildeten Magnetkreises ist durch je einen Luftspalt zwisehen den Enden des U-förmigen Schenkels und des Magnetjoches 22 unterbrochen.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist imIn the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the heating element 10 is attached to the magnet hole 22, which in turn is attached to the magnet core 23. The shape of the heating element can be clearly seen in Fig. 4. The magnetic flux of the magnetic circuit formed by the U-shaped leg 24, the core and the magnetic yoke 22 is interrupted by an air gap between the ends of the U-shaped leg and the magnetic yoke 22.
The mode of operation of the arrangement is in

wesentlichen dieselbe wie die der in Abb. 1 dargestellten Einrichtung. Sobald durch die Spule 15 ein Strom fließt, wird in dem Heizelement ein Heizstrom hervorgerufen, der das Bimetallelement verbiegt. Sobald diese Formänderung eine bestimmte Größe erreicht hat, gelangt der Kontakt 13 des Heizelements 10 in den Luftspalt und wird durch den in diesem Luftspalt fließenden Kraftfluß angezogen, so daß er seinen Gegenkontakt 14 berührt.essentially the same as that of the device shown in Fig. 1. Once through the Coil 15 a current flows, a heating current is generated in the heating element, the the bimetal element bends. As soon as this change in shape reaches a certain size has, the contact 13 of the heating element 10 enters the air gap and is through attracted the force flow flowing in this air gap, so that it has its mating contact 14 touched.

Der Vorgang bei Aberregung der Spule ist genau derselbe wie bei der in Abb- 1 dargestellten Einrichtung, so daß es sich erübrigt, ihn nochmals zu erläutern.The process when the coil is de-energized is exactly the same as that shown in FIG Establishment so that there is no need to explain it again.

Claims

Patent claims:

1. Thermally acting switching device, characterized in that the thermal image located in an electromagnetic field is arranged in this way is that there is a certain change in shape occurring as a result of the current heat inside or outside the Attraction area of an electromagnet arrives.

2. Thermally acting switching device according to claim 1, characterized in that that the thermal replica forms the secondary circuit of a transformer.

3. Thermally acting switching device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the magnetic resistance of the path of the line of force of the electromagnet by suitable adjustment devices (conical adjusting screw 18) is adjustable.

4. Thermally acting switching device according to claim 1 to 3, characterized characterized in that the distance between the thermal image and the pole of the electromagnet is adjustable, e.g. by means of an adjusting screw (21).

1 sheet of drawings.