DE577459C - Elektromagnetisch-thermisch wirkender Strombegrenzer - Google Patents

Description

Bekannte elektrische Strombegrenzer beruhen auf thermischen Wirkungen des elektrischen Stromes unter Vermittlung eines Wärmeelementes, welches das Öffnen eines Hauptschalters bewirkt, sobald die eingestellte Belastungsgrenze überschritten wird. An einen Strombegrenzer muß man neuerdings die Forderung stellen, daß er den Strom nicht bei kurz dauernden Überbelastun-

to gen unterbricht, welche z. B. beim Ingangsetzen eines Motors oder eines Staubsaugers eintreten. Diese Überbelastungen dauern nur wenige Sekunden. Es gibt Schaltwerke, die bei Überbelastung den Hauptstrom mittels einer Heizwicklung nebst Bimetallfeder selbsttätig unterbrechen, welche aber von Hand wieder eingeschaltet werden müssen. Durch einfachen Umbau sind diese Schaltwerke als Strombegrenzer anwendbar. Hier liegt die Heizwicklung immer im Hauptstrom und wird bei Überbelastung vom ganzen Verbrauchsstrom durchflossen. Da die Heizwicklung, um thermisch wirkungsvoll zu sein, einen hohen Widerstand haben muß, verbraucht sie dann sofort einen wesentlichen Teil der Spannung. Beim Anlassen eines Motors ergibt sich dann, daß, selbst wenn der Motor bei normalem Gang ohne Überbelastung die nötige Spannung hatte, er bei Ingangsetzung nicht die nötige Anlaufsspannung erhalten könnte, sondern eine dauernde Überbelastung verursachen würde, welche wegen der im Hauptstrom liegenden Hochwiderstandsheizwicklung mit Stromunterbrechung enden würde, so daß man den Motor nicht ingangsetzen könnte.

Bei der Erfindung; wird auch ein Hitzorgan und eine Bimetallfeder benutzt. Der Ausgangspunkt der Erfindung ist jedoch ein Strombegrenzer, bei dem in bekannter Weise bei Überbelastung der elektrischen Anlage der Anker eines Elektromagnets den Stromkreis eines Stromwandlers schließt, in dessen Sekundärkreis ein den Hauptschalter des Strombegrenzers steuernder Hitzdraht liegt. Hier wird erfindungsgemäß der Bimetallstreifen derart angeordnet, daß er den Hauptschalter des Strombegrenzers überbrückt und unter der Heizwirkung des somit im Sekundärstrom liegenden Hit'zdrahtes steht. Das Heizorgan des Bimetallstreifens liegt also nie im Hauptstromkreis. Es ist dadurch möglich, den Wattverbrauch des Hitzdrahtes mittels der Primärwicklung derart zu gestalten, daß der Spannungsverbrauch der Wicklung eine niedrige wird, ohne Rücksicht auf den Ohmschen Widerstand des Hitzdrahtes. Bei einer kurz dauernden Überbelastung wird der Bi-

metallstreifen nicht genügend erwärmt, um den Hauptstrom zu unterbrechen.

Die Anordnung bietet den weiteren Vorteil, daß sie an schon vorhandenen Strombegrenzern angebracht werden kann, ohne sie wesentlich zu verändern.

Die Abbildung der Zeichnung veranschaulicht schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

ίο Normalerweise fließt der Strom von der Stromquelle ι durch die Teile 2, 3. 4, 5, 6, die Verbrauchsapparate 7, die Teile 8, 9, die Stromspule 10, den Draht 11, den Schaltkontakthebel 12, die Kontakte 13, den Schal tkontakthebel 14, die Teile 15, 16, 17 zurück zu 1. Bei Überbelastung zieht der Kern 18 der Stromspule 10 den Anker 19 an, wodurch ein Primärstrom über die Teile 1, 2, 3, 4, 5, 20, die Spannungsspule 21 und die Teile 22, 18, 19, 23, 15, 16, 17, ι geschlossen wird. Dadurch bewirkt die Sekundärspule 24, daß der Hitzdraht 25 den Strom an den Kontakten 13 des Hauptschalters 12, 13, 14 unterbricht.

Der Hauptschalter 12, 13, 14 ist durch a5 eine kleine Bimetallfeder 26 kurzgeschlossen, welche zweckmäßig mit ihrem einen Ende am Tragteil 27 des einen Schalterkontakthebels 12 befestigt ist und mit ihrem anderen Ende normalerweise Kontakt mit dem Tragteil 28 des anderen Schaltkontakthebels 14 hat. Die Bimetallfeder 26 wird zweckmäßig U-förmig um den Hitzdraht 25 gelegt. Selbst wenn also die Kontakte 13 bei Überbelastung "rasch geöffnet werden, wird der Hauptstrom fortwährend einige wenige Sekunden durch die Bimetallfeder 26 fließen, falls die Überbelastung genügend lange andauert. Die Wärme des Hitzdrahtes wird dann das Biegen der Bimetallfeder 26 verursachen, so daß ihr freies Ende den Tragteil 28 verläßt und die Kurzschließung aufhebt. Von diesem Augenblick an wirkt der Strombegrenzer in üblicher Weise.

Bei Hitzdrahtstrombegrenzern ist es üb-Hch, die Stromspule 10 in demselben Augenblick kurzzuschließen, in welchem sich die Hauptkontakte 13 öffnen, indem man am oberen Schaltkontakthebel 12 einen Kontakt 29 und am Hebel 23 einen Gegenkontakt 30 angebracht hat, welcher durch einen Widerstand 31, in der Zeichnung gestrichelt, in ständiger Verbindung mit der Klemme 9 bzw. mit dem einen Ende der Stromspule 10 steht. Falls nämlich der Widerstand 31 und die Bimetallfeder 26 nicht vorhanden sind, geschieht folgendes:

Wenn bei der Überbelastung der Anker 19 abwärts gezogen wird und den Hitzdrahtstrom schließt, dann verlängert sich der Draht rasch und öffnet die Kontakte 13, wodurch der Anker 19 bald wieder hinaufgeht.

Nach Verlauf einiger Zeit werden die Kontakte 13 wieder geschlossen. Falls nun die Überbelastung noch andauert, erhält in demselben Augenblick die Spule 10 wieder Strom und zieht den Anker 19 an, so daß der Hitzdraht wieder Strom erhält und fast augenblicklich den Hauptstrom nochmals öffnet, da ja der Hitzdraht eine bedeutend kürzere Zeit zum Öffnen der Kontakte benötigt, als zu seiner Wiederabkühlung erforderlich ist. Daraus folgt, daß der Strombegrenzer zu kurze Lichtperioden gibt und nicht zur Ruhe kommt, ehe man bedeutend mehr als die Überbelastung ausgekuppelt hat. Mittels des Widerstandes 31 und der Kontakte 29, 30 vermeidet man diesen Übelstand. Sobald nämlich der Hitzdraht 25 die beiden Kontakthebel 12 und 14 senkt, und der Kontakthebel 12 sich mit dem Kontakt 29 gegen 30 anlegt, wobei der Hebel 14 sich weiter senkt und die Hauptkontakte 13 öffnet, wird der Widerstand 31 die Spule 10 kurzschließen und dadurch den Anker 19 verhindern, nochmals angezogen zu werden, ehe der Hebel 12 Zeit hat, die Kontakte an 29, 30 zu öffnen.

Wenn man nun die Bimetallfeder 26 anbringt, so zeigt es sich, insbesondere bei größeren Begrenzern für 2500 Watt und mehr, daß der Widerstand 31, selbst wenn er durch einen dicken Kupferdraht ersetzt wird, nicht die Spule 10 wirksam genug kurzzuschließen vermag, weil die Spule durch die Bimetallfeder 26 vollen Strom erhält, selbst wenn die Kontakte 13 offen und somit die Kontakte 29,

30 geschlossen sind. Die Erklärung liegt darin, daß in der Bimetallfeder und ferner in Kontakten und in Bronzefedern u. dgl. immer ein so großer Widerstand vorhanden ist, daß man den Kurzschlußwiderstand der Spule 10 nie unter einer gewissen Grenze haben kann. Daraus folgt, daß der Anker 19 unten liegen bleibt und brennt, bis die Bimetallfeder 26 den Kontakt an 28 öffnet. Dies macht sich stärker geltend bei größerem Wattverbrauch, also bei größeren Stromstärken, die durch den Begrenzer fließen.

Die Kurzschließung der Spille 10 wird dadurch wirksam gemacht, daß der Widerstand

31 durch eine kleine Wicklung 32 ersetzt ist, welche derart um den Kern 18 herumgelegt ist, daß sie elektromagnetisch in entgegengesetzter Richtung zur Spule 10 wirkt.

Sobald nun die^J Kontakte 29, 30 zusammengehen, wird die Wicklung 32 augenblicklich die Spule neutralisieren, so daß der Anker 19 in die Ruhestellung hinaufgeht.

Zweckmäßig wird die Anordnung so bemessen, daß eine Erwärmung des Bimetällstreifens von z. B. S Sekunden nötig ist, damit er die Kurzschließung des Hauptschalters aufheben kann. Diese 5 Sekunden machen

dann den Zeitraum aus, während dessen der Strombegrenzer überbelastet werden kann, ehe er in normale Tätigkeit tritt. Dieser Zeitraum kann leicht geregelt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elektromagnetisch-thermisch wirkender Strombegrenzer, bei dem bei Überbelastung der elektrischen Anlage der Anker des Elektromagnets den Stromkreis eines Stromwandlers schließt, in dessen Sekundärkreis ein den Hauptschalter des Strombegrenzers steuernder Hitzedraht liegt, gekennzeichnet durch einen den Hauptschalter (12, 13, 14) des Strombegrenzers normal überbrückenden, unter der Heizwirkung des Hitzdrahtes (25) stehenden Bimetallstreifen (26).
2. 2. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (26) den Hitzdraht (25) U-förmig umgibt.
3. 3. Strombegrenzer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anordnung einer beim Öffnen des Hauptschalters (12, 13, 14) die Wicklung (ro) des Elektromagnets (18) kurzschließenden und der Wicklung (10) entgegenwirkenden zweiten Wicklung (32) auf dem Magnetkern (18).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen