DE639582C - UEberstromschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß an Überstromschutzeinrichtungen, welche für Elektromotoren mit hohem Anlaufstrom bestimmt sind, besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, damit die Motoren während des Anlaufens erst bei einem höheren Strom abgeschaltet werden als während des späteren Dauerbetriebes.

Die Schutzeinrichtung nach der Erfindung geht von den bekannten Flüssigkeitsschaltern aus, bei denen die Bewegung der Flüssigkeitssäule, beispielsweise die Bewegung einer Quecksilbersäule, durch die die Schaltkontakte betätigt werden, von der Wärmeausdehnung eines Gasvolumens abhängig ist, welches durch die Strom wärme erhitzt wird. Erfindungsgemäß ist bei eingeschalteter Heizleistung die die Flüssigkeitsbewegung verursachende Wärmeentwicklung durch die

ao Bewegung der Schaltflüssigkeit veränderlich. Während also bei den bisher bekanntgewordenen, nach diesem Prinzip arbeitenden Flüssigkeitsschaltern die auf das Gasvolumen übertragene Wärme lediglich von dem durch den Heizwiderstand fließenden. Strom abhängig waren, wird gemäß der Erfindung eine zusätzliche Abhängigkeit dadurch herbeigeführt, daß während der Bewegung der Schaltflüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter eine Änderung der Wärmeübertragung auf das Gasvolumen bei sonst gleichbleibendem Heizstrom herbeigeführt wird. Eine besonders zweckmäßige und einfache Ausführungsform für die Überstromschutzeinrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß der Heizwiderstand, welcher das über der Schaltflüssigkeit stehende Gasvolumen erhitzt und deren Bewegung durch Wärmeausdehnung verursacht, zum Teil in die Schaltflüssigkeit eintaucht. Ein beispielsweise stabförmig ausgebildeter Heizwiderstand ragt somit im kalten Zustande der Überstromschutzeinrichtung nur zu einem geringen Teil aus dem Spiegel der Schaltflüssigkeit heraus, während der übrige Teil des Widerstandes unterhalb, also in die Schaltflüssigkeit eintaucht. Wird der Heizstrom, welcher entweder unmittelbar oder mittelbar dem Stromkreis des zu schützenden Apparates oder der zu schützenden Maschine entnommen wird und daher ein Maß für den Strom in dieser Maschine darstellt, eingeschaltet, so ist für die Heizung des Gasvolumens zunächst nur derjenige Teil des Heizwiderstandes maßgebend, der sich · außerhalb der Schaltflüssigkeit befindet, und die Bewegung der Schaltflüssigkeit hängt daher nur von der Wärme ab, die von diesem Teil des Widerstandes erzeugt wird. Sobald , die Schaltflüssigkeit durch die Wärmeausdehnung des Gasvolumens bewegt wird, ändert sich selbsttätig die wärmeabgebende Oberfläche des Heizwiderstandes und dessen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben zt'orden:

Dr-big. Fritz Voerste in Berlin-Charlottenburg.

wirksamer elektrischer Widerstand, und es tritt daher bei sonst gleichbleibendem Heizstrom eine Zunahme der auf das Gasvolumen übertragenen Wärme ein. Das bedeutet, daß; zu Beginn des Betriebes des Flüssigkeit^ | schalters, d. h. bei einem zu schützen(Kpi| nisse für das geheizte Gasvolumen ändert. Diesem Zweck können entweder .Kühlrippen an dem Schaltflüssigkeitsbehälter bzw. eine '"Flüssigkeitskühlung oder ähnliche, an sich Äkannte Maßnahmen dienen.

;ί/^:'·;ίη der Zeichnung ist ein Ausführungsbei-

Motor unmittelbar nach, dessen Einschalte%|^^piel der Erfindung dargestellt.

ein wesentlich größerer Strom notwendig' ist, um die für die Betätigung des Flüssigkeitsschalters notwendige Wärmeausdehnung " des Gasvolumens zu erreichen. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit sind infolge der Wärmeausdehnung des Gasvolumens und infolge der dadurch bedingten Bewegung der Schaltflüssigkeit die wärmeabgebende Oberfläche des Widerstandes und sein Widerstandswert wesentlich größer geworden, und es genügt daher auch schon eine entsprechend kleinere Zunahme des Stromes, um die für die Betätigung der Schutzeinrichtung notwendige Flüssigkeitsbewegung herbeizuführen.

Durch besondere Formgebung des in die Schaltflüssigkeit eintauchenden Heizwiderstandes oder des die Schaltflüssigkeit aufnehmenden Behälters oder durch Anwendung beider Mittel gleichzeitig, kann eine bestimmte Abhängigkeit zwischen der Bewegung der Schaltflüssigkeit und der dabei entstehenden Zunahme der wärmeäbgebenden Oberfläche des Heizwiderstandes erreicht werden. Außer der wärmeabgebenden Oberfläche ändert sich dabei auch der wirksame elektrische Widerstand. So kann man beispielsweise den Heizwiderstand kegelformig bzw. keilförmig ausbilden und ihn mit seinem spitzen Ende in die Schaltflüssigkeit eintauchen. Die wärmeabgebende Oberfläche des Heizwiderstandes ändert sich dann zunächst um größere Teilbeträge als bei der weiteren Bewegung der Schaltflüssigkeit. Das gleiche Ziel läßt sich auch dadurch erreichen, daß der Behälter für die Schaltflüssigkeit trichterförmig ausgebildet wird. Um eine bestimmte Stromzeitkennlinie der Überstromschutzeinrichtung zu erreichen und somit die Schutzeinrichtung den besonderen Verhältnissen, z. B. dem Nennstrom des zu schützenden Apparates, anzupassen, kann man Kühlmittel verwenden, die auf das durch den Widerstand geheizte Gasvolumen einwirken. Durch diese Kühlmittel kann man in bestimmtem Maße die Geschwindigkeit, mit der die Temperatur und damit die Größe des . Gasvolumens bei gegebener Heizleistung wächst, verhindern und somit die Bewegung der Flüssigkeitssäule verzögern. Auf diese Weise ist es möglich, ein und dieselbe Type von Flüssigkeits-Überstromschaltern zum Schutz von Apparaten mit verschiedenen Nennströmen zu verwenden, und zwar lediglich dadurch, daß man die Abkühlverhält-

Ein Glasbehälter ι ist U-förmig ausgebildet und zum Teil mit Quecksilber gefüllt. In dem linken Arm des Behälters befindet sich ein stabförmiger Heizwiderstand 2, der zum Teil in das Quecksilber eintaucht und an einen Meßwiderstand 3 im Stromkreis des zu schützenden Apparates, beispielsweise eines Elektromotors, angeschlossen ist. Die Kontakte 4 und 5 führen zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Relais, welches den zu schützenden Apparat ausschaltet oder auch ein Warnungssignal auslöst, sobald eine bestimmte Überlastung eingetreten ist. Der Relaisstromkreis kann auch dadurch betätigt werden, daß in dem rechten Arm des Behälters ι ein Schwimmkörper angeordnet ist, der bei einer bestimmten Bewegung der Quecksilbersäule einen im Innern des Behälters befindlichen Kontakt schließt, der beispielsweise in Form der bei Vakuumschaltern üblichen Kontakte ausgebildet sein kann. An dem linken Arm des Behälters 1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Mantel 6 angedeutet, um eine bestimmte Kennlinie der Schutzeinrichtung in dem obenerwähnten Sinne zu erreichen.

In kaltem Zustande der Schutzeinrichtung ist der mit α bezeichnete, aus dem Quecksilber herausragende Teil des Heizwiderstandes 2 für die Wärmeausdehnung des in dem Raum 7 befindlichen Gasvolumens, beispielsweise Luftvolumens, maßgebend. Wenn dagegen die Quecksilbersäule durch Ausdehnung des Gasvolumens um den Betrag b nach unten verdrängt ist, so ist in gleichem Maße der Heizwiderstand größer geworden, und entsprechend ist auch die Wärmemenge größer geworden, die bei gleicher Änderung des den Widerstand 2 durchfließenden Stromes zusätzlich entsteht und auf die Bewegung der Quecksilbersäule in dem Behälter 1 einwirkt.

Es sind bereits Überstromschutzeinrichtungen bekanntgeworden, die in konstruktiver Hinsicht gewisse Ähnlichkeiten mit einer Überstromschutzeinrichtung gemäß der Erfindung aufweisen. So ist es beispielsweise bekanntgeworden, die Vergrößerung des die Flüssigkeitsbewegung hervorrufenden Gasvolumens durch Verdampfung der Flüssigkeit infolge des durch sie hindurchfließenden Verbraucherstromes zu bewirken. Damit die Verdampfung erst bei einem ganz bestimmten Überstrom einsetzt, sind bei der bekannten Einrichtung Mittel vorgesehen, die

Claims (8)

den Durchtrittsquerschnitt des Verbraucherstromes durch die Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Verbraucherstrom vermindern. „ Patentansprüche:

1. Überstromschutzeinrichtung, bei der die Stromwärme auf ein Gasvolumen übertragen wird, dessen Wärmeausdehnung die Schaltfiüssigkeit eines Flüssigkeitsschalters bewegt, insbesondere für Motoren mit hohem Anlaufstrom, dadurch gekennzeichnet, daß bei eingeschalteter Heizleistung die die Flüssigkeitsbewegung verursachende Wärmeentwick- lung durch die Bewegung der Schaltflüssigkeit veränderlich ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen beispielsweise stabförmigen Heizwiderstand, der in kaltem Zustand zum größten Teil in die Schaltflüssigkeit eintaucht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen der Flüssigkeitsbewegung und der Änderung des Heizwiderstandes der in die Flüssigkeit' eintauchende Widerstandskörper in geeigneter Weise so geformt ist, daß sein Widerstand sich nicht in allen Bereichen linear mit der Höhe des SchaltfLüssigkeitsstandes ändert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand kegel- oder keilförmig ausgebildet ist und mit der Spitzseite in die Schaltflüssigkeit eintaucht.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen der Flüssigkeitsbewegung und der Änderung des Heizwiderstandes dem Behälter für· die Schaltflüssigkeit eine von der zylindrischen Form abweichende Form gegeben wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter trichterförmig ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen der Flüssigkeitsbewegung und der Änderung des Heizwiderstandes der in die Flüssigkeit eintauchende Widerstand in geeigneter Weise geformt wird und zugleich dem Behälter für die Schaltflüssigkeit eine von der zylindrischen Form abweichende Form gegeben wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, da- ' durch gekennzeichnet, daß zur. Herbeiführung einer bestimmten Abhängigkeit zwischen der Flüssigkeitsbewegung und der Änderung des Heizwiderstandes Kühlmittel, vorzugsweise Kühlrippen an dem Schaltflüssigkeitsbehälter oder eine Flüssigkeitskühlung, angewendet werden, die auf das durch den Widerstand geheizte Gasvolumen einwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen