DE533322C

DE533322C - Differential current and overload protection device

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Publication number: DE533322C
Application number: DEE35607D
Authority: DE
Original assignee: EMAG ELEK ZITAETS AKT GES; PH HEILMANN DIPL ING
Current assignee: EMAG ELEK ZITAETS AKT GES; PH HEILMANN DIPL ING
Priority date: 1927-04-28
Filing date: 1927-04-28
Publication date: 1931-09-11

Description

Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Drehstrommotor beim Ausbleiben der Spannung in einer Phase durch einen Spannungsrückgangsauslöser nicht abgeschaltet weiden kann, da in diesem Fall die Spannungsspule der gestörten Phase vom Motor her Rückspannung erhält. Ein einwandfreies Abschalten des Motors beim Ausbleiben der Spannung in einer Phase läßt sich vielmehr lediglieh mittels eines Nullstromauslösers erreichen. It is a known fact that a three-phase motor in the absence of voltage not switched off in one phase by a voltage drop release can, since in this case the voltage coil of the disturbed phase from the motor reverse voltage receives. A proper shutdown of the motor when there is no voltage in one phase can only be achieved by means of a zero current release.

Nullstrom- und Maximalnullstromauslöser für derartige Zwecke sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ihr Nachteil ist, daß je nach ihrer Konstruktion entweder eine bestimmte Mindestbelastungsstromstärke erforderlich ist, um den Schalter in Betrieb zu halten, oder aber, daß bei Vermeidung dieses Übelstandes die Konstruktion der Ausao löser mehr oder weniger kompliziert wird.Zero current and maximum zero current releases for such purposes are already in different Executions known. Their disadvantage is that, depending on their construction, either a certain minimum load current strength is required to keep the switch in operation, or that if avoided this drawback the construction of the Ausao solver becomes more or less complicated.

Die Erfindung besitzt den bekannten Ausführungen gegenüber den Vorteil, daß sie sich wegen ihrer Einfachheit, sowohl für Motorschutzhalter als auch für Hauptschalter (Netzes schalter), in gleichem Maße eignet.The invention has the known designs over the advantage that they because of their simplicity, both for motor protection holder and for main switch (mains switch), is equally suitable.

Der Auslöser besteht aus mehreren Magnetsystemen, deren Spulen von den jeweiligen Betriebsströmen des betreffenden Schalters durchflossen werden. Die Anordnung ist dabei beispielsweise entsprechend der Abb. 1 so getroffen, daß je zwei von den Strömen zweier verschiedener Phasen gespeiste Magnetsysteme über eine kräftige Feder/ einander entgegenarbeiten. Dadurch erhält man je nach der Zahl der verwendeten Magnete ein oder mehrere Doppelsysteme, die bei symmetrischer Belastung der betreffenden Phasen für sich das Gleichgewicht halten, bei ungleicher Belastung dagegen nach der einen oder anderen Seite aus ihrer normalen Gleichgewichtslage heraustreten und dadurch mittels eines Anschlaghebels α die Auslösung des Schalters mechanisch oder elektrisch bewirken. Durch die Zwischenschaltung der Feder/ wird erreicht, daß die Auslösung des Schalters auch bei einem in beiden Phasen gleichstarken Überstrom, unter dessen Einfluß die Feder f gespannt wird, erfolgen kann.The release consists of several magnet systems, the coils of which are traversed by the respective operating currents of the respective switch. The arrangement is made, for example, in accordance with FIG. 1, so that two magnet systems each, fed by the currents of two different phases, work against each other via a powerful spring. In this way, depending on the number of magnets used, one or more double systems are obtained, which hold the equilibrium for themselves when the phases in question are symmetrically loaded, but step out of their normal equilibrium position to one side or the other when the load is unequal and thereby move out of their normal equilibrium position by means of a stop lever α die Trigger the switch mechanically or electrically. The interconnection of the spring / ensures that the switch can also be triggered in the event of an overcurrent which is equally strong in both phases and under the influence of which the spring f is tensioned.

Durch die mechanische oder elektrische Kupplung mehrerer derartiger Doppelsysteme läßt sich der Differentialschutz auf alle Phasen ausdehnen. So ist beispielsweise in der Abb. 2 eine Anordnung wiedergegeben, bei der zwei Doppelsysteme mit den Magneten M₁ und M₂ bzw. M₃ und M₄ verwendet werden. Zwischen diesen Magnetsystemen befindet sich ein auf einer festen Achse C gelagertes scherenartiges Hebelsystem, dessen beide Scherenhälften A und B durch die Feder F so weit gegeneinander gezogen werden, wie es der in der Scherenhälfte B befindliche Anschlag E erlaubt. Die vier Hebelarme H₁, H₂, H₃ und H₁ dieses Scherensystems sind dabei mit den Ankern der entsprechenden Magnetsysteme gekuppelt.The differential protection can be extended to all phases through the mechanical or electrical coupling of several such double systems. For example, in Fig. 2 an arrangement is shown in which two double systems with the magnets M ₁ and M ₂ or M ₃ and M ₄ are used. Between these magnet systems there is a scissor-like lever system mounted on a fixed axis C , the two scissor halves A and B of which are pulled against each other by the spring F as far as the stop E located in the scissors half B allows. The four lever arms H ₁ , H ₂ , H ₃ and H _{1 of} this scissor system are coupled with the anchors of the corresponding magnet systems.

Bei der Betrachtung der Wirkungsweise dieses Auslösers muß man erstens unterscheiden die Auslösung bei Unsymmetrie,When considering the mode of action of this trigger, one must first distinguish tripping in the event of asymmetry,

d. h. bei Ausbleiben der Spannung in einer Phase bzw. bei ein- oder zweiphasigem Überstrom, und dann-die -Auslösung bei Symmetrie, d. h. bei dreiphasigem Überstrom. Die Auslösung bei Unsymmetrie erfolgt in der Weise, daß das gesamte Scherensystem von dem stärkeren Magnetsystem einseitig angezogen und um die Achse C gedreht wird. Durch diese Bewegung kann dann in beliebiger Weise, sowohl mechanisch als auch elektrisch, die Auslösung des Schalters gesteuert werden. In der Zeichnung ist die Anordnung beispielsweise so getroffen, daß bei Unsymmetrie durch die einseitige, keilförmige Wirkung des Scherensystems der die Schalterauslösung einleitende Auslösehebel G so weit gehoben wird, bis die Auslösung erfolgen kann.ie if there is no voltage in one phase or if there is a one- or two-phase overcurrent, and then -tripping in the case of symmetry, ie in the case of three-phase overcurrent. The triggering in the event of asymmetry takes place in such a way that the entire scissor system is attracted on one side by the stronger magnet system and rotated about the axis C. This movement can then be used to control the triggering of the switch in any way, both mechanically and electrically. In the drawing, for example, the arrangement is such that in the event of asymmetry due to the one-sided, wedge-shaped action of the scissor system, the release lever G initiating the switch release is raised until release can take place.

Bei der Symmetrieauslösung (dreiphasiger Überstrom) wird unter dem Einfluß der gleichstarken Zugkräfte der vier Magnetsysteme die Feder F des Scherensystems gespannt, so daß durch die Spreizung der beiden Scherenhälften A und B die Schalterauslösung eingeleitet wird. Bei der gezeichneten Anordnung wird also der ' Auslösehebel G ebenfalls wieder so weit hochgekeilt, bis die Auslösung freigegeben wird.In the case of symmetrical release (three-phase overcurrent), the spring F of the scissor system is tensioned under the influence of the equally strong tensile forces of the four magnet systems, so that the switch tripping is initiated when the two scissor halves A and B are spread apart. In the arrangement shown, the 'release lever G is also wedged up again until the release is released.

Der vorstehend beschriebene Differentialnullstrom- und Überstromauslöser besitzt außerdem gegenüber den bekannten Konstruktionen noch den großen Vorzug, daß er sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln auch als Überlastungsschutz ausbilden läßt, wenn irgendeines der verwendeten Magnetsysteme mit einem Wärmeelement ausgerüstet wird. Ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges Element ist in der Abb. 3 wiedergegeben. Der massive Eisenanker N des betreffenden Magneten ist im Innern ausgebohrt. Der dadurch entstandene Hohlraum O wird nach außen durch die Verschlußschraube U abgeschlossen. Durch eine Bohrung in dieser Verschlußschraube ist ein Bolzen P mit einem vorderen Ansatz Q geführt. Der Innenraum O des Ankers N ist mit einem geeigneten Schmelzlot ausgegossen, so daß der Bolzen P_x der die Kupplung zwischen dem Anker N und seinen Gegenanker bzw. dem Scherensystem besorgt, inxnormalen Betriebszustande in dem Anker N fest eingelötet ist. Sobald jedoch unter dem Einfluß einer Überlastung durch die Heizwirkung der Magnetspule und der Wirbelströme in dem massiven Eisen das Lot schmilzt, wird die starre Kupplung zwischen dem Bolzen P und dem Magnetanker N gelöst, so daß die Zugkraft des betreffenden Magneten das System nicht mehr weiter im Gleichgewicht halten kann, wodurch die Auslösung herbeigeführt wird.The differential zero current and overcurrent release described above also has the great advantage over the known constructions that it can also be designed as overload protection with relatively simple means if any of the magnet systems used is equipped with a heating element. An exemplary embodiment for such an element is shown in FIG. The massive iron armature N of the magnet in question is drilled inside. The resulting cavity O is closed to the outside by the screw plug U. A bolt P with a front projection Q is guided through a hole in this screw plug. The interior O of the armature N is filled with a suitable fusible link, so that the bolt P _x, which provides the coupling between the armature N and its counter-armature or the scissor system, is firmly soldered into the armature N in normal operating conditions. However, as soon as the solder melts under the influence of an overload due to the heating effect of the magnet coil and the eddy currents in the solid iron, the rigid coupling between the bolt P and the magnet armature N is released , so that the tensile force of the magnet in question no longer affects the system Can maintain balance, thereby causing the release.

Die in der Abb. 1 skizzierte Anordnung mit nur von zwei Phasen beeinflußten Magnetsystemen ist in dieser einfachen Form für den Schutz eines Drehstrommotors nicht ausreichend, da z. B. beim Ausbleiben der Spannung in der Phase T wohl die Stromaufnahme in den beiden anderen Phasen R und S gleichmäßig steigt, jedoch immerhin noch nicht ausreicht, um die als Schutz gegen stärkere Überströme (Kurzschlüsse) vorgesehene Feder f zu spannen und so die Auslösung zu bewirken. Der Motor wird also in diesem Falle zweiphasig weiterlaufen und bei längerem Betriebe durch die Überlastung dieser beiden Phasen Schaden leiden.The arrangement sketched in Fig. 1 with only two phases influenced magnet systems is not sufficient in this simple form for the protection of a three-phase motor, since z. B. If there is no voltage in phase T , the current consumption in the other two phases R and S increases evenly, but is still not sufficient to tension the spring f provided as protection against strong overcurrents (short circuits) and thus triggering cause. In this case, the motor will continue to run in two phases and will suffer damage from overloading these two phases during longer periods of operation.

Wird dagegen eines der beiden Magnetsysteme der Abb. 1 mit einem wärmeempfindlichen Anker nach Abb. 3 ausgerüstet, so lötet sich bei Ausbleiben der Spannung in der nicht in das Schutzsystem einbezogenen PhaseT infolge der Überlastung der beiden anderen Phasen der Kupplungsbolzen P in diesem Anker aus, worauf durch die Störung des Gleichgewichts die Auslösung des Schalters erfolgt.If, on the other hand, one of the two magnet systems of Fig. 1 is used with a heat-sensitive Armature equipped as shown in Fig. 3, so if there is no voltage in the not included in the protection system will be soldered PhaseT due to the overload of the other two phases of the coupling pin P in this armature, whereupon the switch is triggered by the disturbance of the equilibrium he follows.

Die Kombination eines Differentialstromsystemes, wie es beispielsweise die Abb. 1 zeigt, mit einem Wärmeelement, beispielsweise nach Abb. 3, stellt also einen in allen Fällen ausreichenden Motorschutz dar, der bei Ausbleiben der Spannung in irgendeiner Phase sowie bei Überlastung und bei Kurzschluß sicher abschaltet.The combination of a differential current system, such as that shown in Fig. 1 shows, with a heating element, for example according to Fig. 3, thus represents one in all In some cases, sufficient motor protection is provided in the event of a voltage failure in any Phase as well as in the event of overload and short circuit.

Für die Wirkungsweise und die Brauchbarkeit des vorbeschriebenen Schutzsystems ist es dabei vollkommen gleichgültig, in welcher Form die konstruktive Lösung gefunden wird, d. h. ob die Kupplung der Magnetsysteme der beiden Phasen mechanisch oder aber mittels entsprechender Kontaktanordnung elektrisch vorgenommen wird.For the mode of operation and the usability of the protective system described above it is completely irrelevant in what form the constructive solution was found will, d. H. whether the coupling of the magnet systems of the two phases is mechanical or by means of a corresponding contact arrangement is done electrically.

Der Einbau dieses Differential-Strom- und Überlastungsschutzes kann in beliebiger Weise in dem Motorschalter oder aber auch am Motor selbst vorgenommen werden. Letzteres läßt sich bei entsprechendem konstruktiven Aufbau bequem in der Weise vornehmen, daß das Differentialrelais an Stelle der Tragöse auf das Motorgehäuse aufgeschraubt wird. Der direkte Aufbau auf den Motor ist in allen den Fällen besonders empfehlenswert, wo Motorschalter und Motor voneinander getrennt in zwei Räumen mit großen Temperaturunterschieden installiert sind. Die Auslösung des Motorschalters kann bei dieser Installationsart, die außerdem auch den Vorteil besitzt, daß das beschriebene Schutzsystem bei jeder bestehenden Anlage noch nachträglich eingebaut werden kann, elek- iao irisch über eine Spannungsrückgangs- oder Arbeitsstromauslösespule gesteuert werden.The installation of this differential current and overload protection can be done in any way in the engine switch or on the engine itself. The latter can be easily made with an appropriate structural design in such a way that the differential relay is screwed onto the motor housing in place of the lifting eye. The direct installation on the engine is particularly recommended in all cases where Motor switch and motor separated from each other in two rooms with large temperature differences are installed. The triggering of the motor switch can also have the advantage with this type of installation possesses that the protection system described is still applicable to any existing system can be retrofitted, elek- iao Irish controlled via a voltage drop or shunt trip coil.

Claims

Patent claims:

ι. Differential current and overload protection device, in which several electromagnetic systems influence a common contact lever, thereby characterized in that the counteracting armatures influencing the contact lever each have two electrical

to magnetic systems or several such electromagnetic double systems, whose energy coils are traversed by the same currents in two phases in normal operation, mechanically or are electrically coupled by means of a corresponding contact arrangement in such a way that the contact lever is symmetrical Current distribution a certain, variable according to the current strength

ao assumes a position of equilibrium.

2. Differential current and overload protection device according to claim 1, characterized characterized in that with asymmetrical current distribution the equilibrium of the coupled together Magnet systems disturbed and the release by leaving the equilibrium position of the switch is effected mechanically or electrically.

3. Differential Current and Overload ^ Protective device according to claim 1, characterized in that to achieve tripping in the event of a symmetrical, strong overcurrent load, the individual magnet systems are coupled to one another via one or more powerful springs, so that they leave their normal equilibrium position by overcoming these spring forces and so trigger the switch can bring about.

4. Differential current and overload protection device for three-phase current according to the Claims 1 to 3, characterized by the use of four electromagnetic Systems, which are supported by a scissor-like lever system on a fixed axis, which consists of two through one Spring held together double levers are coupled.

5. Differential current and overload protection device according to claims 1 to 4, characterized in that the armature is any of the magnet systems used is equipped with a heating element that under the influence of an overload current through the Heating effect of the solenoid and the eddy currents in the massive iron affect the coupling between the one Anchor and the rest of the system triggers, so that as a result of the resulting shift in equilibrium, the triggering the switch is brought about.

6. Differential current and overload protection device according to claims 1, 2, 3 and 5, characterized in that by using only two magnet systems different phases, of which a system is equipped with a heat-sensitive anchor according to claim S, if there is no voltage in the third party not included in the protection system Phase as a result of the overload in the other two phases due to the loosening of the anchor coupling in the heating element a disorder of equality and thereby triggering the switch is brought about '.

7. differential current and overload protection device according to claim 6, characterized characterized in that, in order to eliminate the temperature differences between the location of the switch and motor, the differential overload protection relay is built directly onto the engine.

1 sheet of drawings