DE571857C

DE571857C - Electromagnetic circuit breaker with thermal delay

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Publication number: DE571857C
Application number: DEE33153D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-10-07
Filing date: 1925-10-08
Publication date: 1933-03-06

Description

Elektromagnetischer Selbstschalter mit thermischer Verzögerung Thermische Verzögerungsvorrichtungen an Selbstschaltern haben die Aufgabe, Stromstöße, die z. B. beim Einschalten auftreten, abzufangen und ein sofortiges Abschalten zu verhindern. Die Stromstöße zeigen sich insbesondere dann, wenn in den zu sichernden Stromkreisen beispielsweise hochkerzige Metallfadenlampen eingeschaltet sind. Wenn auch im allgemeinen nur kurz, so dauern diese Stromstöße doch immer so lange an, daß ein einfacher Selbstschalter zur Auslösung gebracht wird. Eine Wärmevorrichtung verhindert diese Wirkungen der Einschaltstromspitzen. Jede andere Auslösestromstärke bewirkt durch Erwärmung eine Schwächung der dem Thermostaten innewohnenden Gegenkraft zur Magnetbewegung, durch welche die Auslöseeinrichtung betätigt wird. Der Zeitraum, in dem diese Auslösung erfolgt, ist abhängig von der Höhe der Stromstärke. Über. eine gewisse Stromstärke hinaus ist der Thermostat nicht mehr imstande, die Wirkung des Elektromagneten aufzuheben, so daß bei sehr großen Überströmen oder bei Kurzschlüssen eine sofortige (unverzögerte) Auslösung erfolgt.Electromagnetic circuit breaker with thermal delay thermal Delay devices on circuit breakers have the task of preventing current surges z. B. occur when switching on, intercept and prevent immediate shutdown. The power surges are particularly evident when in the circuits to be protected For example, high-candle metal filament lamps are switched on. Even if in general only briefly, these current surges always last so long that a simple self-switch is triggered. A heating device prevents these effects of the Inrush current peaks. Every other tripping current strength causes a Weakening of the thermostat's inherent counterforce to the magnet movement which the release device is actuated. The period of time during which this tripping takes place, depends on the magnitude of the amperage. Above. a certain amperage In addition, the thermostat is no longer able to cancel the action of the electromagnet, so that in the event of very large overcurrents or short circuits, an immediate (undelayed) Triggering takes place.

Derartige Selbstschalter besitzen demnach die Eigenschaft, daß die sog. Zeitstromkurve des Selbstschalters für große Ströme derjenigen einer Sicherung höheren Nennstromes nahekommt. Bei kleineren Strömen kann die Zeitstromkurve derjenigen einer Sicherung gleichen Nennstromes gleichwertig sein. In der Zeichnung ist in Abb. r die Zeitstromkurve eines Selbstschalters mit thermischer Verzögerung zusammen mit der Zeitstromkurve von zwei Sicherungen verschiedener Nennstromstärke dargestellt. Mit A ist die Kurve einer Sicherung für a5 Amp. Nennstrom, mit B die Kurve einer Sicherung für 15 Amp. Nennstrom und mit C die Kurve des Selbstschalters für 15 Amp. Nennstrom bezeichnet. Aus dem Kurvenbild geht hervor, daß der Selbstschalter im Gebiete geringer, langandauernder Belastungen annähernd die Charakteristik der Sicherung von r5. Amp. Nennstrom aufweist, während bei höheren Stromstößen, die nur kurzzeitig wirken, wie dies z. B. beim Einschalten von Metalldrahtlampen und Kurzschlußmotoren der Fall ist, der Selbstschalter die Trägheit einer 25 Amp. Sicherung zeigt. Bei Verwendung thermischer Verzögerungen kann demnach das sog. Übersichern von Motorstromkreisen unterbleiben. Die Sicherung, d. h. das Absichern des Stromkreises mit Sicherungen solcher Stärken, die beim Anlauf eines Motors nicht immer abschmelzen, wird dadurch hinfällig, so daß der Motor bei einer dauernden Überlastung durch einen solchen Selbstschalter wirklich geschützt ist.Such circuit breakers accordingly have the property that the so-called time current curve of the circuit breaker for large currents comes close to that of a fuse with a higher rated current. With lower currents, the time current curve can be equivalent to that of a fuse with the same rated current. In the drawing, Fig. R shows the time-current curve of a circuit breaker with thermal delay together with the time-current curve of two fuses of different rated currents. A is the curve of a fuse for a5 amp. Rated current, with B the curve of a fuse for 15 amp. Rated current and with C the curve of the circuit breaker for 15 amp. Rated current. The graph shows that the circuit breaker in areas with low, long-term loads approximates the characteristics of the fuse of r5. Amp. Nominal current, while at higher current surges that only act for a short time, as z. B. when switching on metal wire lamps and short-circuit motors is the case, the circuit breaker shows the inertia of a 25 amp fuse. When using thermal delays, the so-called over-securing of motor circuits can therefore be omitted. The fuse, ie the protection of the circuit with fuses of such strengths that do not always melt when a motor starts up, becomes obsolete, so that the motor is really protected by such an automatic switch in the event of a permanent overload.

Die Erfindung geht von'derErkenntnis aus, daß für die Wirkung eines Thermostreifens außer der Wärmemenge auch noch die Verteilung der Wärme im Streifen oder einer Verbindung von mehreren Streifen entscheielend ist. Je nachdem die Haupterwärmung an verschiedenen Stellen stattfindet, wird auch die Bewegung, die Schnelligkeit der Durchwärm- üng und Abkühlung u. dgl. geändert. Von der Gestalt eines Streifens ist aber auch seine Kraftäußerung abhängig, und es kann durch entsprechende Formgebung erreicht werden, daß für eine bestimmte Anordnung die größtmöglichste Kraft erreicht wird. Die Wirkung kann nicht nur durch die Form (Länge, Breite, Dicke) des Streifens beeinflußt werden, sondern auch durch die Art seiner Anordnung.The invention is based on the knowledge that for the effect of a Thermal strip besides the amount of heat also the distribution of the heat in the strip or a combination of several strips is. Depending on whether the main heating takes place in different places, the Movement, the speed of warming up and cooling down and the like changed. from but the shape of a strip also depends on its expression of force, and it can can be achieved by appropriate shaping that for a particular arrangement the greatest possible force is achieved. The effect can not only come from the shape (Length, width, thickness) of the strip can be influenced, but also by the type its arrangement.

Es ist an sich bekannt, bei thermischen Selbstschaltern Bimetallstreifen mit über ihre Länge sich veränderndem Querschnitt zu verwenden. Hierbei wird jedoch nicht, wie nach der vorliegenden Erfindung; der Zweck verfolgt, die besondere Form der Bimetallstreifen zur Beeinflussung der Auslösekurve bei elektromagnetischen Selbstschaltern mit thermischer Verzögerung als thermische Verzögerungseinrichtung zu verwenden.It is known per se for bimetallic strips in thermal circuit breakers to be used with a cross-section that changes over its length. Here, however not as in the present invention; the purpose pursues the special form the bimetal strip to influence the release curve in electromagnetic Circuit breakers with thermal delay as thermal delay device to use.

Während demnach bei den bekannten Ausführungen von thermischen Verzögerungen stets eben nur eine auf Wärme ansprechende Vorrichtung verwendet wurde, deren Form, Bemessung, Ausdehnung usw. hinsichtlich ihrer Wirkungen unbeachtet blieb, wird gemäß der Erfindung durch die besondere Ausbildung des Thermostaten eine weitgehendste Anpassung des Selbstschalters an die verschiedensten Betriebsverhältnisse und ein entsprechender Verlauf der Zeitstromkurve ermöglicht.Accordingly, during the known designs of thermal delays only a device that responds to heat was used, the shape of which Dimensioning, expansion, etc. were ignored with regard to their effects, is according to the invention by the special design of the thermostat a most extensive Adaptation of the self-switch to the most varied of operating conditions and a corresponding course of the time current curve enables.

Verschiedene Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung an Hand einiger Beispiele veranschaulicht.Various possible embodiments of the inventive concept are illustrated in the drawing using a few examples.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.2 besitzt die auf Wärme ansprechende Vorrichtung, der Bimetallstreifen i, etwa U-förmige Gestalt, wobei die Breite der Schenkel nach ihrem Vereinigungspunkte geringer wird. Durch einen parallelen Widerstand a ist die Wirkung des Streifens einstellbar, und zwar kann die Einstellung mittels eines in dem Schlitz des Bimetallstreifens gleitenden Schiebers erfolgen.In the embodiment according to Fig. 2, the heat-responsive Device, the bimetallic strip i, approximately U-shaped, the width of the Thigh becomes smaller after their union points. Through a parallel resistor a, the effect of the strip is adjustable, namely the setting can be done by means of a slider sliding in the slot of the bimetal strip.

In dem Bimetallstreifen nach Abb.3 ist eine Reihe von Öffnungen 3 angeordnet, durch welche durch Einfügen eines Kurzschlußstückes ebenfalls eine bestimmte Beeinflussung der Zeitstromkurven erzielt werden kann.In the bimetal strip according to Figure 3 there is a row of openings 3 arranged, through which by inserting a short-circuit piece also a certain Influencing the time flow curves can be achieved.

Die weiteren Abbildungen zeigen die vorteilhafte Anordnung der erläuterten Thermostaten in Verbindung mit dem elektromagnetischen Auslöseorgan.The other figures show the advantageous arrangement of the explained Thermostats in connection with the electromagnetic trigger element.

Bei der Ausführung nach Abb. q. drückt der Bimetallstreifen i mit seinem oberen Ende fast senkrecht auf den Kopf des Ankers 4 der Auslösespule 5 und erhält dadurch eine große Widerstandsfähigkeit gegen Stöße. Diese Widerstandskraft wird durch ein Gegenlager 6 erhöht. Die Bimetallfeder kann in kaltetn Zustand einer Spannung wenig nachgeben, wird aber bei Erwärmung sich aufrollen und den Ankerkopf 4 freigeben. Das Gegenlager 6 kann elastisch sein und durch eine Schraube einstellbar gemacht werden.With the execution according to fig. Q. the bimetal strip i presses with it its upper end almost perpendicular to the head of the armature 4 of the trip coil 5 and This gives it great resistance to impacts. This resilience is increased by a counter bearing 6. The bimetallic spring can in the cold state a Tension yields little, but will roll up when heated and the anchor head 4 release. The counter bearing 6 can be elastic and adjustable by means of a screw be made.

Bei der Ausführungsform nach Abb.5 drückt der Bimetallstreifen i mit seinem Ende einseitig auf den Kopf des Ankers d., so daß dieser in seiner Führung sich leicht schräg stellt und in kaltem Zustand klemmt. Das bedeutet eine stärkere Festhaltung in kaltem Zustand, also die Möglichkeit größerer Stoßbelastung. Werden am Anker Rillen 7 und gegebenenfalls in der Führung kleine Vorsprünge 8 angebracht, so wird die Festhaltung noch verstärkt.In the embodiment according to Figure 5, the bimetallic strip i also presses its end unilaterally on the head of the anchor d., so that this is in its leadership tilts slightly and jams when cold. That means a stronger one Holding in cold condition, so the possibility of greater shock loads. Will Grooves 7 on the anchor and, if necessary, small projections 8 in the guide, so the retention is strengthened.

Nach Abb. 6 ist der Bimetallstreifen i mit einer Feder 9 verbunden, die gleichzeitig als Stromführung zu den Schaltkontakten dient. Diese Feder kann aus einfachem Metall bestehen, sie kann aber auch aus Bimetall hergestellt sein, so daß sie die Wirkung des Bimetallstreifens i im kalten und warmen Zustand im gleichen Sinne unterstützt. Ihre Verbindung mit dem Bimetallstreifen -kann an einer bestimmten Stelle erfolgen, beispielsweise auch in der "aus Abb. 7 ersichtlichen Weise. Wie aus Abb. 8, einem Gründriß der Abb.7, ersichtlich ist, braucht die Feder 9 mit dem Bimetallstreifen nicht in der gleichen Ebene zu liegen, sondern beide können in einem Winkel a beliebiger Größe angeordnet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb.6 ist sowohl der Bimetallstreifen i als auch die Zusatzfeder 9 in einer Tut des Schaltergehäuses angeordnet, die evtl. mit einer wärmeisolierenden Masse ausgefüllt werden kann.According to Fig. 6, the bimetal strip i is connected to a spring 9, which also serves as a power supply to the switch contacts. This spring can consist of simple metal, but it can also be made of bimetal, so that they have the same effect of the bimetallic strip i in the cold and warm state Supports the senses. Their connection with the bimetal strip can be at a specific Place take place, for example in the "from Fig. 7 apparent manner. How from Fig. 8, a plan of Fig.7, the spring 9 needs with the Bimetal strips do not lie in the same plane, but both can be in be arranged at an angle a of any size. In the embodiment according to Fig.6 is both the bimetallic strip i and the additional spring 9 in a tut of the switch housing arranged, which may be filled with a heat-insulating compound can be.

Nach Abb. 9 ist der Bimetallstreifen i um den Ankerkopf herumgeführt. Die Zuleitung zu den Kontakten erfolgt durch eine mit dem Bimetallstreifen i verbundene Feder 9; die entweder aus gewöhnlichem Federmaterial oder aus Bimetall besteht. Im letzteren Falle hat die Feder sowohl bremsende als auch die Auslösung fördernde Wirkung.According to Fig. 9, the bimetallic strip i is led around the anchor head. The feed line to the contacts is made through a connected to the bimetallic strip i Spring 9; which consists either of ordinary spring material or of bimetal. In the latter case, the spring has both braking and tripping promotional Effect.

Der Bimetallstreifen i gemäß Abb. 1o wirkt unmittelbar auf den Schaltmechanismus und ist mit einem als Anker dienenden Eisenstück q. versehen, das auf dem Sperrbolzen 1q. für den unter Federspannung stehenden Schaltgriff 15 sitzt. Das Eisenstück q. steht unter dem Einfluß der beiden gegenüberliegenden Pole des Magnetkerns 16. Bei Erwärmung des Bimetallstreifens wird der Bolzen 1q. in der Pfeilrichtung bewegt, wodurch der Schaltgriff i5 freigegeben wird und die Ausschaltung erfolgt. Bei starkem Überstrom bzw. bei Kurzschluß wird der Anker 4 durch den Magnetkern 16 ebenfalls in der Pfeilrichtung angezogen, so daß wiederum die Ausschaltung des Schalters erfolgt. Um eine Regelung herbeiführen zu können, ist eine Regulierschraube 17 angeordnet, durch welche der Bimetallstreifen und damit der Anker verstellt werden kann. Es ist nicht notwendig, daß der Bimetallstreifen i mit dem Anker 4 fest verbunden ist, er kann sich vielmehr auch lose gegen den Anker legen, so daß bei elektromagnetischer Auslösung der Bimetallstreifen nicht beansprucht wird.The bimetallic strip i according to Fig. 1o acts directly on the switching mechanism and is equipped with a piece of iron q serving as an anchor. provided that on the locking pin 1q. for the spring-loaded switch handle 15 is seated. The iron piece q. is under the influence of the two opposite poles of the magnetic core 16. When the bimetal strip is heated, the bolt 1q. Moved in the direction of the arrow, whereby the switch handle i5 is released and the switch-off takes place. In the event of a strong overcurrent or a short circuit, the armature 4 is also attracted by the magnetic core 16 in the direction of the arrow, so that the switch is again switched off. In order to be able to bring about a regulation, a regulating screw 17 is arranged through which the bimetallic strip and thus the armature can be adjusted. It is not necessary for the bimetallic strip i to be firmly connected to the armature 4; rather, it can also lie loosely against the armature, so that the bimetallic strip is not stressed in the event of an electromagnetic release.

Eine ähnliche Anordnung zeigt Abb. i i, nach welcher der Bimetallstreifen i die Sperrnase 18 trägt, so daß er bei Überstrom unmittelbar auslöst. Die Auslösung wird noch unterstützt durch den Ankerkopf .4, der abgeschrägt ist und beim Anheben in demselben Sinne arbeitet wie die erwärmte Feder. Wenn Außenpole angebracht sind, ähnlich wie Abb. io, so kann auch am Bimetallstreifen noch ein Ankerstück vorgesehen sein, daß im Sinne der erwärmten Feder mitwirkt. Die thermische Vorrichtung läßt sich auch am Schaltstück einbauen, so daß die thermische und magnetische Vorrichtung in ähnlicher Zusammenwirkung wie in Abb. i i eine Freiauslösung betätigen könnte.A similar arrangement is shown in Fig. I i, according to which the bimetal strip i carries the locking lug 18 so that it triggers immediately in the event of an overcurrent. The trigger is still supported by the anchor head .4, which is beveled and when lifting works in the same sense as the heated spring. If outside poles are attached, similar to fig. io, an anchor piece can also be provided on the bimetal strip be that contributes in the sense of the heated spring. The thermal device leaves also install on the contact piece, so that the thermal and magnetic device in a similar interaction as in Fig. i i could actuate a trip-free release.

Bei den in den Abb. 12 und 13 dargestellten Ausführungsformen sitzt der Anker 4. an dem Bimetallstreifen i im Drehstück fest. Der Bimetallstreifen verbindet über 2o die Kontakte des Schalters. Am Anker 4 sitzt ein Mitnehmerstück, das den Schaltgriff ig mit dem Schaltstück im kalten Zustand kuppelt und durch magnetische Wirkung allein oder durch thermische Wirkung allein oder durch beide Wirkungen zusammen, ähnlich wie nach Abb. io, entkuppelt wird.In the embodiments shown in Figs. 12 and 13 sits the anchor 4. fixed to the bimetal strip i in the rotating piece. The bimetal strip connects over 2o the contacts of the switch. At the anchor 4 sits a driver piece that the Switching handle ig couples with the switching piece in the cold state and by means of magnetic Effect alone or through thermal effect alone or through both effects together, similar to Fig. io, is uncoupled.

Der Bimetallstreifen i nach Abb. 14 trägt gleichfalls einen Anker 4 mit einer Sperrnase 18. Die Auslösung erfolgt entweder elektromagnetisch, indem der Magnet den Anker anzieht, oder durch den Bimetallstreifen, welcher den Anker und die Sperrnase nach abwärts drückt.The bimetallic strip i according to Fig. 14 also carries an anchor 4 with a locking lug 18. The release takes place either electromagnetically by the magnet attracts the armature, or through the bimetallic strip that holds the armature and pushes the locking nose downwards.

Bei allen Ausführungen, bei denen der Bimetallstreifen auf dem Anker ruht, muß eine Isolierung vorhanden sein, da der Bimetallstreifen ganz oder teilweise stromdurchflossen ist. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß entweder der Kopf des Ankers 4, wie in Abb. 15 dargestellt, aus Isoliermaterial besteht oder, wie Abb. 16 zeigt, mit einer isolierenden Masse oder einer Isolierhaube 2z umkleidet ist; oder es kann auch, wie aus Abb. 17 hervorgeht, das Ende des Bimetallstreifens mit einem Isolierstück 23 versehen sein.In all versions where the bimetal strip is on the anchor is resting, an insulation must be present, since the bimetal strip wholly or partially current flows through it. This can be done in a simple manner in that either the head of the anchor 4, as shown in Fig. 15, is made of insulating material or, as Fig. 16 shows, covered with an insulating compound or an insulating hood 2z is; or, as can be seen from Fig. 17, it can also be the end of the bimetallic strip be provided with an insulating piece 23.

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen ist besonderer Wert darauf gelegt, daß durch die eigenartige Ausbildung des Bimetallstreifens genügend Kühlflächen vorhanden sind, so daß ein Wiedereinschalten auch ohne Kühlung möglich ist. Falls dieses nicht erwünscht ist, können natürlich auch durch besondere Anordnung des Bimetallstreifens, Einbettung in wärmeisolierende Stoffe u. dgl., beliebig lange Pausen erreicht werden.In the embodiments described above, it is of particular importance placed that through the peculiar design of the bimetal strip enough cooling surfaces are available so that they can be switched on again without cooling. If this is not desired, of course, by special arrangement of the Bimetal strips, embedding in heat-insulating materials and the like, of any length Breaks can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic self switch with thermal Delay, characterized in that the thermal delay device forming bimetal strips to influence the release curve a thermal Circuit breakers known per se, changing cross section over its length owns.

2. Automatic switch according to claim i, characterized in that the bimetal strip (i) is tapered towards its free end, possibly following a curve (Fig. 2).

3. Automatic switch according to claim i to 2, characterized in that the scheme of the current flow through the bimetallic strip in whole or in part as required With the help of a variable short-circuit device (2, 3) can take place (Fig. 2, 3).

4. circuit breaker according to claim i, characterized in that the on heat appealing device (i) in the vicinity of its point of attack against 'a solid The counter bearing (6) is in place (Figs. 4, 5).

5. circuit breaker according to claim i, characterized in that that the device responding to heat (i) on one side of the magnet armature (4) acts and causes a clamping of the same or an insertion in notches (7, 8) (Fig. 5).

6. Circuit breaker according to claim i, characterized in that one or more springs (g) supporting the bimetal strip are made of bimetal in a currentless or current-carrying arrangement (Fig. 6, 7, 8, 9).

7. Circuit breaker according to claim i, characterized in that the heat-responsive device (i) is connected to a movable armature (4) between the poles of a preferably U-shaped magnet (16) which directly or indirectly blocks the switching device {Fig . io to 14). B. circuit breaker according to claim r to 7, characterized in that the bimetallic strip (r) is isolated from the armature (q.) By the part of the armature facing the free end of the strip being made of insulating material or covered with an insulating material cap (2i) or by providing the free end of the strip with an attachment body (22) made of insulating material (Fig. 15 to r7).