DE512048C

DE512048C - Equipment for measuring instruments and relays to protect the moving system against current overload

Info

Publication number: DE512048C
Application number: DEH98595D
Authority: DE
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1923-10-29
Filing date: 1924-09-21
Publication date: 1930-11-08

Description

Einrichtung bei meßinstrumenten und Relais zum Schutze des beweglichen Systems gegen Stromüberlastung Bei Meßgeräten und Relais, insbesondere bei Geräten, die auf elektrisch-magnetischer Wirkung beruhen, wird neuerdings eine größere Sicherung gegen die Wirkung der Stromüberlastung gefordert. Dieser Forderung wird durch die Erfindung entsprochen, durch welche es gelungen ist, z. B. Weicheisenmeßgeräte herzustellen, die Überlastungen bis zum Vierzig- und Fünfzigfachen des Nennstromes ohne Beschädigung des empfindlichen Meßwerkes aushalten. Dies wird im wesentlichen durch Verwendung eines zusätzlichen Drehmomentes erreicht, das jedoch derart erzeugt wird, daß es während der normalen Strombelastung (also innerhalb der anzuzeigenden Meßwerte) gar nicht oder nur sehr gering zur Wirkung kommt, während es bei übermäßigen, außerhalb des eigentlichen Meßbereiches liegenden Strombelastungen das normale Drehmoment überwiegt.Equipment for measuring instruments and relays to protect the movable System against current overload For measuring devices and relays, especially for devices which are based on an electro-magnetic effect, has recently become a larger fuse required against the effect of current overload. This requirement is supported by the Invention complied by which it has been possible to z. B. to manufacture soft iron gauges, the overloads up to forty and fifty times the rated current without damage of the sensitive measuring mechanism. This is essentially done through use an additional torque is achieved, but this is generated in such a way that it during normal current load (i.e. within the measured values to be displayed) No or only very little effect, while excessive, outside the current loads lying in the actual measuring range the normal torque predominates.

Es sind bereis Maßnahmen bekannt geworden, welche zusätzliche Drehmomente verwenden zu dem Zweck, den Verlauf der Skala vom Meßgerät so zu beeinflussen, daß die Werte am Ende der Skala zusammengedrängt, am Anfang dagegen möglichst gespreizt sind. Solche Geräte dienen in der Hauptsache dazu, Anlaufstromstärken von Motoren wenigstens schätzungsweise messen zu können. Der Schutz gegen Gberlastungen, die eine höhere Größenordnung der Nennstromstärke betragen, ist mit diesen älteren Geräten nicht erreicht und auch nicht beabsichtigt worden.There are already measures known which additional torques use for the purpose of influencing the course of the scale of the measuring device in such a way that the values at the end of the scale compressed, at the beginning, however, as spread out as possible are. Such devices are mainly used to measure the starting currents of motors to be able to measure at least approximately. Protection against overloads that a higher order of magnitude of the rated amperage is with these older devices not achieved and not intended.

Die Erfindung geht sowohl ihrem Ziel wie auch ihrer Wirkung nach über diese bekannten Maßnahmen hinaus, und sie schafft Geräte von solchen Eigenschaften, wie sie vorher nicht für möglich gehalten wurden.The invention is based on both its aim and its effect these well-known measures, and it creates devices with such properties, as they were previously not thought possible.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt. Bei dem schematisch dargestellten Beispiel nach Abb. i ist ein Weicheisenmeßgerät angenommen, dessen Spule s einen festen Eisenkern k, und einen mit der Achse des Zeigers z drehbaren Eisenkern k@ gleichnamig magnetisiert, so daß durch die bekannte abstoßende Wirkung zwischen den Eisenkernen die Zeigerachse in Richtung des Pfeiles gedreht wird. Außer diesen beiden Eisenkernen k1 und k. ist noch ein dritter Eisenkern k3 nahezu gegenüber von k1 angebracht. Da dieser ebenfalls mit k gleichnamig magnetisiert wird, so übt er auf k.. ein entgegengesetztes Drehmoment aus.Some exemplary embodiments are shown in the drawing. In the example shown schematically according to Fig Is rotated in the direction of the arrow. Except for these two iron cores k1 and k. a third iron core k3 is attached almost opposite k1. Since this is also magnetized with the same name as k, it exerts an opposite torque on k ...

Da nun aber k3 dicker ist als k1, so ist er auch später gesättigt als k1. Wenn also Stromerhöhungen auf k, infolge seiner Sättigung schon längst keine Erhöhung des Magnetismus mehr hervorrufen, so steigt der Magnetismus von k3 noch und treibt den Kern k2 zurück.But since k3 is now thicker than k1, it will also be saturated later as k1. So if the current increases to k, due to its saturation it is no longer any If the increase in magnetism causes more, the magnetism increases from k3 still and drives the core k2 back.

Das Gerät nach Abb. i wirkt also derart, daß bei normaler Belastung k2 von 1a, so weit abgestoßen wird, daß der Zeiger z bis zum Endwert der Skala gedreht wird. Bei geringen Überlastungen überwiegt noch immer das Drehmoment von k,. und k2, während k3 noch nicht vollkommen magnetisiert ist. Steigt dagegen die Überlastung um ein Mehrfaches der Nennstromstärke, insbesondere auf einen Wert von höherer Größenordnung, so wächst der Magnetismus des noch nicht gesättigten Kernes k3 immer mehr an und treibt den Kern k. zurück. Auf diesen wird also die Differenz der Wirkung ausgeübt, derart, daß bei starken Überlastungen auf die Zeigerachse keine übermäßige Kraft mehr einwirken kann.The device according to Fig. I thus works in such a way that under normal load k2 of 1a, is repelled so far that the pointer z rotates to the end value of the scale will. In the case of low overloads, the torque of k, still predominates. and k2, while k3 is not yet completely magnetized. On the other hand, if the overload increases by a multiple of the nominal current strength, in particular to a value of a higher order of magnitude, so the magnetism of the not yet saturated core k3 increases more and more drives the core k. return. The difference in effect is therefore exerted on this, in such a way that there is no excessive force on the pointer axis in the event of severe overloads can act more.

Bei sehr großen Überlastungen wird die genannte Differenz der Wirkung so klein, daß der Zeiger überhaupt nicht einmal mehr über den Bereich der Skala hinausgeht, sondern auf irgendeinem Wert der Skala zu stehen kommt.In the case of very large overloads, the above-mentioned difference becomes the effect so small that the pointer is no longer even beyond the range of the scale but comes up on some value on the scale.

In Abb. i i ist der Zeigerausschlagswinkel eines derartigen Meßgerätes in Abhängigkeit von dem X-fachen des Nennstromes dargestellt. Die -Kurve zeigt, daß der Zeigerausschlag zunächst über den Nennstrom bis zum Skalenendwert und dann noch etwas darüber hinaus steht, bei weiteren Überlastungen aber langsam abfällt und bei sehr hohen Überlastungen Werte annimmt, die geringer sind als der Skalenendwert; eine mechanische Überbeanspruchung des beweglichen Teils findet also nicht mehr statt.In Fig. I i is the pointer deflection angle of such a measuring device shown as a function of X times the nominal current. The curve shows that the pointer deflection first over the nominal current up to the full scale value and then is a little higher than that, but slowly drops in the event of further overloads and in the case of very high overloads it assumes values that are lower than the full scale value; there is no longer any mechanical overstressing of the moving part instead of.

Abb. a und 3 veranschaulichen schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel. Auf der Achse a sind die Kerne k, und k2 befestigt. Unter der Wirkung der Stromspule s,. wird kl von dem festen Eisenkern kg abgestoßen. Dagegen steht k, lediglich unter der Wirkung einer exzentrisch zu a gelagerten Spule s2, deren Windungen denjenigen der Spule s1 parallel oder hintereinander geschaltet sein mögen. Die Wirkung von s1 auf k, und k3 ergibt einen normalen Skalenverlauf. Dieser wird innerhalb der Gebrauchsstromstärke etwas beeinträchtigt und von der entgegengesetzten Wirkung des Magnetfeldes von s2 auf k2, weil, wie unten beim nächsten Ausführungsbeispiel gezeigt wird, sich k, möglichst nahe an die Spulenwand einzustellen sucht. Die beiden entgegengesetzt gerichteten Kräfte können nun so bemessen werden, daß der Wirkungsanteil von s2 bei der normalen Gebrauchsstärke nur wenige Prozent ausmacht, dagegen bei zunehmender Stromstärke immer beträchtlicher wird, so daß ziemlich allmählich eine Umkehr des Ausschlages eintritt. Eine Überlastung um ein Vielfaches hat auch hier gezeigt, daß der Zeiger überhaupt nicht mehr seine Endlage erreicht, sondern schon früher von der Gegenwirkung aufgefangen und nach der Mitte der Skala zu zurückgedrängt wird.Figs. A and 3 schematically illustrate a further embodiment. The cores k 1 and k 2 are attached to the axis a. Under the action of the current coil s ,. is repelled by the solid iron core kg. On the other hand, k, is only below the effect of a coil s2 mounted eccentrically to a, the turns of which correspond to those the coil s1 may be connected in parallel or in series. The effect of s1 to k, and k3 results in a normal scale. This is within the Usage amperage somewhat impaired and of the opposite effect of the magnetic field from s2 to k2 because, as in the next embodiment below is shown, k, seeks to set itself as close as possible to the coil wall. The two oppositely directed forces can now be measured in such a way that the active component of s2 makes up only a few percent at normal use strength, but at increasing amperage becomes more and more considerable, so that rather gradually a Reversal of the deflection occurs. There is also a multiple overload here shown that the pointer no longer reaches its end position, but already earlier caught by the counteraction and pushed back towards the middle of the scale will.

Die Wirkung der weiteren Ausführungsform nach Abb. q. und 5 sei an Hand der Abb. 6, 7, 8 und i i etwas ausführlicher beschrieben. In Abb.6 ist die Spulen- und Kernanordnung körperlich dargestellt. Abb. 7 zeigt in Draufsicht eine Spulen- und Kernanordnung bei zentrischer Anordnung der Zeigerachse, welche Anordnung keinen Schutz gegen Überlastung gewährt, während Abb. 8 die Spulen- und Kernanordnung mit exzentrischer Lagerung der Zeigerachse darstellt, welche Anordnung Schutz gegen Überlastung gewährt. In den Abb. 7 und 8 bedeuten die Punkte den Querschnitt durch die Einheitskraftlinien. Man sieht also, daß die Punkte nach dem Rande viel enger stehen als nach der Mitte zu, d. h. daß die Stärke des Feldes vom Rande zur Mitte abnimmt.The effect of the further embodiment according to Fig. Q. and 5 is on Hand of Fig. 6, 7, 8 and i i described in somewhat more detail. In Fig.6 is the Coil and core arrangement physically shown. Fig. 7 shows a top view Coil and core arrangement with a central arrangement of the pointer axis, which arrangement does not provide protection against overload, while Fig. 8 shows the coil and core arrangement with eccentric mounting of the pointer axis represents which arrangement protection against Overload granted. In Figs. 7 and 8, the points mean the cross-section through the unit lines of force. So you can see that the points are much narrower towards the edge stand as to the middle, d. H. that the strength of the field from the edge to the center decreases.

In Abb.8 ist die exzentrische Achse im Gegensatz zu Abb.5 etwas nach links gerückt, was ein klareres Bild der Kraftwirkung gibt. Bei der Anordnung nach Abb. 5 tritt aber die gewollte Wirkung ebenfalls ein.In Fig.8 the eccentric axis is slightly behind in contrast to Fig.5 moved to the left, which gives a clearer picture of the force effect. When arranging according to Fig. 5, however, also has the intended effect.

Es wirken auf den beweglichen Eisenkern zwei Kräfte. Die erste Kraft beruht auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig magnetisierten Pole iil und 7i. sowie s1 und s_. Diese Kraft tritt sowohl bei der Anordnung nach Abb.7 wie auch bei derjenigen nach Abb.8 ein. Diese allein würde den beweglichen Kern k. nach k_' bringen. Nun ist aber bei der Anordnung nach Abb.8 die Achse exzentrisch gelagert, und zwar so, daß sich der bewegliche Kern k2 auf seiner Bahn (Zeigerstellung Null bis Endausschlag) von einem Punkt bewegt, der mehr am Rande des Spuleninnern, also im stärkeren Feld liegt, nach einem Punkt, der mehr nach dem Mittelpunkt, also im schwächeren Feld liegt. Dadurch entsteht eine zweite Kraft, welche den beweglichen Kern vom schwächeren zum stärkeren Feld, also rückwärts zu bewegen sucht.Two forces act on the movable iron core. The first force is based on the mutual repulsion of the magnetized poles iil and of the same name 7i. as well as s1 and s_. This force occurs both in the arrangement according to Fig. 7 as well as at the one in Fig. 8. This alone would make the movable core k. after k_ ' bring. However, in the arrangement according to Fig. 8, the axis is mounted eccentrically, in such a way that the movable core k2 is on its path (pointer position zero to end deflection) moved from a point that is more on the edge of the inside of the coil, i.e. lies in the stronger field, after a point that is closer to the center, i.e. in the weaker field. This creates a second force that makes the moving Kern from the weaker to the stronger field, i.e. seeks to move backwards.

Solange nun die beiden Kerne k, und k, noch nicht gesättigt sind, also mit zunehmender Spulenstärke ihren Magnetismus noch erhöhen, kommt die zurückdrehende Kraft nicht oder nur sehr wenig zur Wirkung. Dies ist sogar noch der Fall bei einer Stromstärke, welche dem Endausschlag der Skala entspricht. Erhöht sich der Strom weiter bis zum Sättigungspunkt der Kerne, so kann sich die abstoßende Kraft nicht weiter erhöhen. Es behält sowohl der feststehende Kern k,, wie der bewegliche Kern k. im wesentlichen seine Stärke bei. Dagegen erhöht sich das Magnetfeld der Spule noch immer im wesentlichen proportional dem Strome. Wird der Strom in der Spule nunmehr um ein Vielfaches des Nennstromes erhöht, so gibt es eine Stromstärke, bei welcher dieses Feld auf den nunmehr fast konstanten Magnetkern k, so stark rückdrehend wirkt, daß die rückwärtsdrehende Kraft die vorwärtsdrehende Kraft überwiegt. Wie wiederum die Abb. i i erkennen läßt, geschieht dies etwa nach dem Zweieinhalbfachen des Nennstromes. Steigt der Spulenstrom noch höher, so wird das Feld der Spule immer stärker, und es erhöht sich die rückwärtsdrehende Kraft auf den Kern k2 so stark, daß schließlich der Zeiger sogar unter den Endwert der Skala sinkt. Damit ist. aber die vorwärtsdrehende Kraft auf dem beweglichen Kern überwunden, und es kann bei noch so hoher Überlastung der Kern nicht mehr über die Skala hinausgeschleudert werden.As long as the two nuclei k, and k, are not yet saturated, So if the coil strength increases, the magnetism turns back No or very little force to have an effect. This is even still the case with one Amperage which corresponds to the end of the scale. The current increases further to the saturation point of the nuclei, the repulsive force cannot further increase. Both the fixed core and the movable core are retained k. in the essential to its strength. In contrast, the magnetic field increases of the coil is still essentially proportional to the current. If the current is in the coil is now increased by a multiple of the nominal current, there is a current strength at which this field on the now almost constant magnetic core k, so strongly reversed acts so that the backward-rotating force outweighs the forward-rotating force. As Again the Fig. i i can be seen, this happens about two and a half times of the nominal current. If the coil current rises even higher, the field of the coil always increases stronger, and the backward rotating force on the core k2 increases so much, that finally the pointer even sinks below the final value of the scale. So is. but the forward rotating force on the moving core is overcome, and it can at no matter how high an overload the core is no longer thrown beyond the scale will.

Der gleiche Erfindungsgedanke läßt sich auch auf elektromagnetische Instrumente mit eingezogenem Eisenkern übertragen (Abb. 9). In dieser bedeutet k,. denjenigen Eisenkern, der von der Spule eingezogen wird und den normalen Endausschlag des Instruments herbeiführen soll. Dieser Kern k1 ist dünner und daher früher gesättigt als der kürzere und dickere Eisenkern k2, welcher mit dem beweglichen Kern k, starr verbunden ist. k. übt wegen seiner kürzeren und dickeren Form zunächst keine nennenswerte Wirkung aus. Erst bei großen Stromüberlastungen, bei denen k, längst gesättigt ist und seine magnetische Kraft nicht mehr erhöhen kann, geht die Magnetisierung des dicken Eisenkerns k. immer weiter, so daß sie nunmehr eine rückdrehende Kraft auf die Zeigerachse ausübt. Es entsteht also im wesentlichen dieselbe Wirkung wie bei der zuvor beschriebenen Anordnung.The same idea of the invention can also be applied to electromagnetic Transfer instruments with retracted iron core (Fig. 9). In this k means. the iron core that is drawn in by the coil and the normal final deflection of the instrument. This core k1 is thinner and therefore saturated earlier than the shorter and thicker iron core k2, which is rigid with the movable core k connected is. k. because of its shorter and thicker shape does not practice any noteworthy at first Effect. Only in the case of large current overloads, where k i has long been saturated and can no longer increase its magnetic force, the magnetization of the thick iron core k. on and on, so that they now have a reverse turning force the pointer axis exercises. The effect is essentially the same as with the arrangement described above.

Nach dem gleichen Erfindungsgedanken lassen sich auch andersartige Systeme gegen Überlastungen schützen, z. B. ein Drehspulsystem, wie es Abb. io veranschaulicht.According to the same idea of the invention, other types can also be used Protect systems against overloads, e.g. B. a moving coil system, as illustrated in Fig. Io.

Die Drehspule d dient für die eigentliche Anzeige des Instruments, während die Spule s mit dem zu ihr exzentrisch gelagerten Eisenkern k in der vorher beschriebenen Weise eine Gegenwirkung bei Überlastungen hervorruft.The moving coil d is used for the actual display of the instrument, while the coil s with the iron core k mounted eccentrically to it in the previous one described manner causes a counteraction in case of overloads.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Setup for measuring instruments and relays for Protection of the moving system against current overload, whereby the moving system is exposed to the action of additional opposing torques, thereby characterized that by special design or arrangement of the system parts the additional torque during normal current load, d. H. within the measured values to be displayed does not have any or only very little effect, however in the case of excessive, outside the actual measuring or display range Current loads the normal torque of the system so outweighs that this reverses its direction of rotation or in the event of a sudden short-circuit-like current load not reached its final value at all. a. Device according to claim i for electromagnetic Soft iron measuring devices with repelling cores, characterized in that a second, a backward driving force producing iron core outside the normal Path of the movable iron core is provided lying, on an outside point lying along the path of the movable core, d. H. about its end position out. 3. Device according to claim i and a, characterized in that the second Core has such a shape or is located at such a point of the magnetic field found that the magnetic saturation only occurs at a considerably higher current strength than the first solid core. q .. Device according to claim i to 3 in soft iron measuring devices with repulsive cores and eccentric bearing of the movable core, thereby characterized in that the eccentric bearing is such that the movable The core is more in the inner, weaker field of the coil when the pointer deflects, so that after both nuclei are saturated, the moving nucleus becomes the stronger Coil field turning back torque predominates.