DE515697C - UEberstromschaltung mit selbsttaetiger mehrmaliger Wiedereinschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Überstromschaltung mit selbsttätiger mehrmaliger Wiedereinschaltung unter Verwendung mehrerer je eine Quecksilberschaltröhre tragender Bimetallamellen.

Gemäß der Erfindung schaltet die erste, zunächst allein im Heizstromkreis liegende Bimetallamelle bei ihrem Ansprechen durch die von ihr betätigte Schaltröhre die zweite

ίο Bimetallamelle in Reihe hinzu, worauf diese zweite Lamelle in der gleichen Weise die Überbrückung der dritten Lamelle aufhebt und so fort. Hierbei ist die Ansprechzeit zwischen den einzelnen Bimettallamellen durch selbstregelnde Widerstände oder gesättigte Transformatoren von den Änderungen der Netzspannung unabhängig gemacht.

Die bekannten Überstromschaltungen weisen entweder mehrere elektromagnetische Relais oder andere elektromagnetische Apparate auf. Derartige Schaltungen sind teuer und in der Wirkung wenig sicher; denn sie haben Schaltradeinrichtung, welche leicht versagen kann. Außerdem wird die Regelung der Zeiträume, welche zwischen den mehrmaligen Wiedereinschaltungen liegen, durch Dämpfungsmittel, durch Uhrwerke oder andere teuere. Einrichtungen erzielt, die eine peinliche Regelung benötigen und nicht sicher arbeiten.

Alle diese Nachteile werden vermieden bei dem Gegenstande der Erfindung. Die Formveränderung der Bimetallamelle findet stets mit Sicherheit statt und bringt stets eine Schwingung der Quecksilberschaltröhre hervor, welche das Öffnen und Schließen des elektrischen Stromkreises ohne Kontakte zerstörende Funkenbildung bewirkt. Die Regelung des Zeitzwischenraumes, welche zwei Schaltvorgänge voneinander trennt, erfolgt mit einfacheren Mitteln sicher und leicht durch die Regelung des Stromes, welcher die Bimetallamelle durchfließt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Überstromschaltung gemaß der Erfindung veranschaulicht.

Abb. ι zeigt schematisch die Überstromschaltung, während die Abb. 2 und 3 besondere Einrichtungen zeigen, deren Zweck unten näher erläutert ist.

Die dargestellte Überstromschaltung (Abb. 1) besteht aus vier Bimetallamellen 6, 7, 8, 9, deren jede eine Quecksilberschaltröhre 10 bzw. 11, 12, 13 tragt. Die dargestellte Stellung der Überstromschaltung entspricht dem stromlosen Zustande der Bimetallamellen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Richtung der Schwingung der letzteren bei Erwärmung durch Strom an. Bei den vier Quecksilberschaltröhren sind die ersten drei, 10,11 und 12, mit je drei Kontakten für die Stromzuleitung bzw. Ableitung versehen. Die Menge des Quecksilbers ist derart bemessen, daß ein dauernder Stromschluß nur zwischen den am nächsten zusammenliegenden Kontakten stattfindet, wie die Abbildung zeigt, so daß nur ein vorübergehender kurzer Stromschluß zwischen einem dieser beiden und dem dritten

Kontakt stattfinden kann. Die vierte Quecksilberschaltröhre 13 ist mit nur zwei Kon· takten versehen und ermöglicht zwischen diesen einen dauernden Stromschluß. Die Schaltung der Bimetallamellen und der Quecksilberschaltröhren ist ersichtlich aus der Abb. ι. Die gesamte Einrichtung wird gespeist von der Sekundärwicklung 14 eines kleinen Transformators, die mit einem selbstregelnden Widerstand 15 in Reihe geschaltet ist. An einer der beiden Schienen 16 und 17 - des zu regelnden Stromkreises ist ein Schalthebel 18 angeordnet, dessen anziehende Spule 19 Strom von der zwischen den Schienen 16 und 17 herrschenden Spannung Unter Zwischenschaltung der Kontakte 20 eines Relais erhält, welches auf eine maximale Stromstärke anspricht. Mit dem Schalthebel 18 ist ein Hilfskontakt 21 verbunden, der sich gleichzeitig mit dem Schalthebel 18 schließt. Die Primärwicklung 23 des Speisetransformators für Bimetallamellen und Quecksilberschaltröhren'¹ wird durch eine Wechselstromhilfsquelle 24 unter Zwischenschaltung eines zweiten Hilfskontaktes 22 gespeist, der am Schalthebel 18 angeordnet ist und geöffnet wird, wenn dieser sich schließt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende. Wenn ein Überstrom auftritt und durch denselben die Öffnung des Kontaktes 20 des Maximalstromrelais erfolgt, so schaltet der Schalthebel 18, von dem angenommen wird, daß er sich in geschlossener Stellung befindet, den Netzstrom bei 16 und 17 aus, wodurch der Stromkreis der Spule 23 über die Kontakte 22 geschlossen wird. Die Spule 14 wird zur Stromabgabe erregt und speist die Bimetallamelle 6 unter Zwischenschaltung der Quecksilberschaltröhre ι ο mit Strom, der praktisch von der Spannung des Speisestromes der Quelle 24 infolge des selbstregelnden Widerstandes 1.5 unabhängig ist. Die durch den' Strom erwärmte Bimetallamelle 6 krümmt sich in der Pfeilrichtung, wobei sie eine Schwenkung der Quecksilberschaltröhre 10 herbeiführt, und nach Beendigung dieses Zeitraumes, der praktisch von der Spannung des Speisestromes unabhängig ist, öffnet das in dem Schalter rollende Quecksilber den Dauerkontakt in der Rohre 10, während anderseits durch das den dritten Kontakt streifende Quecksilber der Schaltröhre 10 zwischen den Polen des Kontaktes 21 ein vorübergehender Stromschluß herbeigeführt wird. Es erhält infolgedessen die Spule 19 Strom, der von den Kontaktschienen 16 und 17 ausgeht, und der Schalthebel 18 schließt sich, indem er zugleich den Schalter 22 öffnet.

Wenn die Ursache des Überstromes inzwisehen verschwunden ist, so bleibt der Kontakt 18 geschlossen, und die Spule 23 erhält keinen Strom mehr. Die Bimetallamelle 6 wird nicht mehr erwärmt, und der Schalter 10 kehrt in seine in Abb. 1 dargestellte Ruhelage zurück.

Wenn indes die Ursache für die Entstehung des Überstromes fortdauert, so öffnet sich der Kontakt 18 sofort von neuem und schließt den Hilfsstromkreis der Spule 23. Die Wicklung 14 speist von neuem den Stromkreis der Bimetallamellen und der Schaltröhren, indem der Strom in diesem Falle durch die Bimetallamelle 6 und 7 und die in der Zeichnung rechts liegenden Kontakte der Schaltröhre 11 fließt. Diese letztere neigt sich bei der Schwenkung der erwärmten BimetaE-lamelle 7, und nach einem bestimmten Zeitverlauf bildet sich von neuem ein vorübergehender Stromschluß an dem Kontakt 21, der einen neuen Tastversuch für das Schließen des Schalthebels 18 herbeiführt. Wenn der Überstrom verschwunden ist, kehren alle einzelnen Teile in ihren Anfangszustand zurück. Wenn er aber anhält, wird nunmehr die Schaltröhre 12 durch die Lamelle 8 in Wirksamkeit gesetzt, und nach Verlauf eines gewissen Zeitraumes wird in der vorbeschriebenen Weise ein weiterer Schaltversuch eintreten. Wenn dieser letztere gelingt, kehrt alles in seinen Anfangszustand zurück; wenn im Gegensatz die Schaltung nicht stattfindet, tritt die "Bimetallamelle 9 in Tätigkeit und schließt über den Quecksilberschalter 13 den Stromkreis des Signals.

Alles Vorhergehende setzt voraus, daß die Impedanz der Spule 19 groß ist gegenüber der jenigen des Heizstromkreises der Bimetallamelle, was ja die Hauptbedingung ist. Es ist zu bemerken, daß bei der beschriebenen Überstromschaltung sich der selbstregu- lierende Widerstand 15 Änderungen des Stromes infolge von Veränderungen der Spannung des Speisestromes widersetzt sowie auch infolge der Veränderungen, welche durch die Änderung des Widerstandes des Heizstromkreises eintreten, sobald aufeinanderfolgend in den Stromkreis eine, zwei, drei oder vier Bimetallamellen eingeschaltet werden. Daraus ergibt sich, daß die Überstromschaltung für eine beliebige Zahl von Tastversuchen zum Wiedereinschalten des Stromkreises angewandt werden kann. Die Zeit, die zwischen den einzelnen Schaltungen verfließt, kann besonders für jede Bimetallamelle geregelt werden.

Die Wirkung der Überstromschaltung hängt im wesentlichen ab von dem Drehwinkel des freien Endes der erwärmten Bimetallamelle und infolgedessen von der Dauer der Erwärmung und der Stromstärke des Heizstromes.

Die Erfahrung zeigt, daß bei konstanter Stärke des Heizstromes der Drehwinkel des

freien Endes der Bimetallamelle entsprechend dem Zeitraum nach, einem bestimmten Faktor anwächst und einem Grenzwert zustrebt, der proportional ist dem Quadrat des Heizstromes. Wenn im Gegensatz hierzu die Stärke des Heizstromes veränderlich ist, so kann sie , während eines gewissen Zeitraumes in der Nachbarschaft eines bestimmten Wertes beibehalten werden, und es lassen sich während

ίο dieser Zeit bestimmte Vorgänge erzielen. Es kann zu diesem Zwecke der Heizstromkreis der Überstromschaltung vom Kontrollstrom oder von einem demselben proportionalen Strom durchlaufen werden. Das läßt sich indes nicht immer durchführen, z. B. in dem Falle, wenn ein Strom angewendet wird, der nur wenig geringer ist als der Maximalstrom. Wenn der Dr eh winkel der Bimetallamellen der Überstromsicherung dem Quadrat des Heizstromes proportional ist, dann ist die erhaltene Drehung für den kritischen Strom zu gering, um besondere Schaltungen zuzulassen. In diesem Fall muß eine Schaltung angewendet werden, welche ein weit langsameres Ansteigen des Heizstromes der Überstromschaltung ermöglicht als der zu kontrollierende Stromkreis.

Eine Schaltung dieser Art ist in Abb. 2 dargestellt. In dem zu kontrollierenden Stromkreis ist ein fester Widerstand 2 5 eingeschaltet, der von dem größeren Teil des Stromes durchflossen wird. Im Nebenschluß liegt eine Bimetallamelle 27 nebst einer Quecksilberschaltröhre mit einem selbstregelnden Widerstand 26 in Reihe. Wenn der Strom in dem Hauptstromkreis wächst, so wird die potentielle Differenz in dem Widerstand 25 in demselben Verhältnis anwachsen; aber das gilt nicht für den Strom, der den Nebenschlußkreis durchfließt, und zwar infolge des Anwachsens des selbstregelnden Widerstandes 26.

Eine zweite Art der Schaltung ist in Abb. 3 dargestellt. Sie besteht darin, daß in den Stromkreis, der von dem veränderlichen Strom (beispielsweise Wechselstrom) durchflossen wird, die primäre Wicklung 28 eines Transformators eingeschaltet ist, dessen magnetischer Stromkreis 29 mit einer genügend hohen Induktion arbeitet, wenn der in der Primärwicklung fließende Strom sein Maximum erreicht. Die Sekundärwicklung 30 des Transformators wird über die Bimetallamelle 31 geschlossen, die eine Quecksilberschaltröhre 32 trägt. Die Wirkung des Systems ist folgende. Der in der Sekundärwicklung fließende Strom ist bestimmt durch den Überschuß der primären Amperewindungen über die magnetisierenden Amperewindungen; infolgedessen wachsen jene sehr schnell mit der Induktion, mit der der magnetische Kreislauf arbeitet. Es ergibt sich daraus, daß der in dem thermischen Relais fließende Strom bei weitem langsamer wächst als der primäre Strom. Die beschriebene Schaltung gemäß Abb. 3 ermöglicht daher den Betrieb einer Überstromschaltung vorliegender Art mit Strömen, die viel schwächer sind als der Maximalstrom, welchen dieselbe ertragen kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Überstromschaltung mit selbsttätiger mehrmaliger Wiedereinschaltung mittels mehrerer je eine Quecksilberschaltröhre tragender Bimetallamellen, dadurch gekennzeichnet, daß die zunächst allein im Heizstromkreis (14) liegende erste Lamelle (6) bei ihrem Ansprechen durch ihre Schaltröhre (10) die zweite Lamelle (7) in Reihe hinzuschaltet, dann die zweite Lamelle (7) in der gleichen Weise die Überbrückung der dritten Lamelle (8) aufhebt und so fort.

2. Überstromschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit zwischen den einzelnen Bimetalllamellen (6 bis 9) durch selbstregelnde Widerstände oder durch gesättigte Transformatoren von der Änderung der Netzspannung unabhängig gemacht ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen