DE645119C - Elektrisches Kipprelais zum Unwirksammachen der UEberstromausloeseeinrichtung von Motoren mit grossem Anlaufstrom waehrend des Anlaufens des Motors - Google Patents

Description

Bei der Stromüberwachung· und Regelung von Motoren mit hohen Anlaufströmen müssen die auf Überstrom ansprechenden Einrichtungen während des Anlaufens außer Wirksamkeit gesetzt werden. Sie können beispielsweise durch eine Kontakteinrichtung überbrückt werden, die sich nach dem Einschalten nach Ablauf einer bestimmten Verzögerungszeit öffnet. Zum Hervorrufen der Verzögerung werden Uhrwerke oder thermische Verzögerungseinrichtungen benutzt. Diese sind aber meist umständlich und teuer. Außerdem wird damit keine unmittelbare Stromabhängigkeit erzielt, sie sind vielmehr zeitabhängig und auf eine bestimmte Dauer des Anlaufvorganges eingestellt. Sie genügen daher nicht, wenn die Anlaufdauer z. B. infolge der Verschiedenheit des zu überwindenden Anlaufdrehniomentes wechselt.

Mit der Erfindung wird nun die Aufgabe gelöst, ein rein stromabhängiges Kipprelais zum Unwirksammachen der Überstromauslösevorrichtung zu schaffen, das bei hohem Überstrom in derselben Stellung bleibt, die es in unerregtem Zustande einnimmt, in einem dazwischenliegenden Strombereich jedoch auf die andere Stellung übergeht. Dazu bedient man sich zweier von demselben Strom erregter Magnetsysteme, die auf einen gemeinsamen Anker in entgegengesetztem Sinne einwirken und von denen das eine bei einem kleineren Feldwert gesättigt ist als das andere.

Es sind zwar Kipprelais mit dreischenkligem Magnetsystem bekannt, dessen äußere Schenkel verschiedenen Querschnitt haben. Bei diesen ist jedoch der Ankerhub nicht durch einen Anschlag begrenzt, vielmehr wird jeweils der Luftspalt eines der beiden Magnetkreise vollständig geschlossen. Infolgedessen überwiegt im gesättigten Bereich beider Magnetkreise stets die Zugkraft desjenigen Schenkels, welcher angezogen hat. Ein Stellungswechsel des Relais findet daher in diesem Bereich nicht statt, sondern erst beim überschreiten der Sättigungsgrenze des schwächeren Schenkels. Diese Anzugsstellung wird deshalb bei den bekannten Kipprelais in unerregtem Zustande durch eine zusätzliche Federkraft hergestellt, welche im Sinne des schwächer bemessenen Schenkels auf den Anker einwirkt. Das bekannte Magnetsystem eignet sich infolgedessen nur für gewöhnliche Überstromrelais, ist aber zum Lösen der vorliegenden Aufgabe nicht geeignet.

Im Gegensatz dazu wirkt nach der Erfindung die zusätzliche Kraft, beispielsweise eine Gewichts- oder Federkraft, im gleichen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Kurt Büchner in Berlin-Ruhleben.

Sinne wie der erst bei einem höheren Feldwert gesättigte Magnetkreis, uucl außerdem ist der Ankerhub in der Anzugsrichtung dieses Magnetkreises durch einen Anschlag so begrenzt, dal! infolge des verbleibenden Lufy*" Spaltes der magnetische Widerstand diese'! Kreises im ungesättigten Bereich auch in an¹ gezogener Stellung größer ist als der Widerstand des anderen, zur gleichen Zeit gerade in Ürtnungsstellung befindlichen Magnetkreises.

Fig. ι zeigt beispielsweise, welchen Verlauf die Feldkurven (Feld in Abhängigkeit von der magnetischen Spannung//) der beiden Magnetkreise des erfindungsgemäßen Kipprelais im Verhältnis zueinander haben müssen, damit im Bereich kleiner Stromstärken der eine, im Bereich hoher Überströme dagegen der andere Magnetkreis die größere Zugkraft aufbringt. Zur leichteren (Übersicht sind die Feldkurven ohne Hysteresisschleife gezeichnet. Durch die Hysterese wird aber die grundsätzliche Wirkungsweise des Kipprelais nicht beeinflußt. Aus Fig. ι geht hervor, daß sich die Feldkurven schneiden müssen. Zur Erzielung dieses Feldverlaufes können zur Herstellung der beiden Magnetkreise verschiedene Eisensorten verwendet sein, so daß bereits die Magnetisierungskurven selbst (Induktion in Abhängigkeit von der magnetischen Spannung) den gewünschten Verlauf haben. Ausführungsbeispiele dieser Art sind in Fig. 2 und 3 dargestellt. Bei Verwendung der gleichen Eisensorte wird der erforderliche Feldverlauf durch verschiedene Größe der Eisenquerschnitte und der in den Eisenwegen befindlichen Luftspalte erzielt. Dafür ist in Fig. 4 ein Beispiel dargestellt.

In Fig. 2 sind 11 und 12 die beiden Magnetkörper, 14 und 15 die beiden zugehörigen beweglichen Teile, welche starr miteinander verbunden sind und so den für beide Magnetkreise gemeinsamen Anker 10 bilden, der um den Punkt 16 kippbar ist. Der Eisenkörper 11 und der Teil 14 bestehen aus einer Eisensorte kleiner Permeabilität und hoher Sätti-( gungsgrenze, etwa nach Kurve α in Fig. 1, Eisenkörper 12 und Teil 15 dagegen aus einer Eisensorte großer Permeabilität urtd niedriger Sättigungsgrenze nach Kurve b. 13 ist die gemeinsame Erregerspule für beide Magnetkreise. An dem Arm 15 greift eine Zugfeder 19 an und hält den Anker 10 in der gezeichneten Lage, wenn die Spule 13 nicht erregt ist. Der Anker 10 liegt hierbei an einem Anschlag 21, die Kontakte 18 sind durch die am Anker 10 befestigte Brücke 17 geschlossen und die Anzeige- und Sicherungseinrichtungen des Motors damit überbrückt. Geht beim Einschalten des Motors dessen Anlaufstrom oder ein diesem proportionaler Teil durch die Erregerspule 13, so überwiegt die Anziehungskraft des Magnetkreises 11/14, da die Zugkraft des Kreises 12/15 nicht über den I durch seine niedriger liegende Sättigungs-Lgrenze gegebenen Wert hinaus ansteigen kann. Der Anker 10 bleibt infolgedessen in der gezeichneten Lage. Geht nun der Strom von seinem Wert beim Anlauf bis in die Nähe seines Normalwertes zurück, so wird die Sättigungsgrenze des Magnetkreises 12/15 unterschritten, und es überwiegt nun dessen Zugkraft, weil sein Feld infolge der größeren Permeabilität der Eisensorte, aus der er gemacht ist, größer ist als das des Kreises u/14. Der Überschuß ist genügend groß, so daß auch die verhältnismäßig kleine Zugkraft der Feder 19 mit überwunden wird. Infolgedessen kippt der Anker 10 in seine andere Lage, in welcher die Kontakte 18 geöffnet sind. Gleichzeitig ist aber der Luftspalt zwischen den Teilen 12 und 15 kleiner, der Luftspalt zwischen den Teilen 11 und 14 größer geworden. Daher bleibt das Kipprelais auch . ij bei erneutem Ansteigen seines Erregerstromes, etwa infolge Überlastung des Motors, sicher in seiner Öffnungsstellung stehen, so daß die anderen durch Öffnen von Kontakt 18 eingeschalteten Überwachungseinrichtungen ansprechen können. Beim Abschalten des Motors geht der Anker 10 unter dem Zug der Feder 19 in seine Ruhelage zurück. Beim Einschalten wird zwar bis zum Anstieg des Stromes auf den vollen Anlaufwert auch der Bereich niedriger Stromwerte durchlaufen, jedoch kippt hierbei das Relais wegen der Kürze der Anstiegszeit und wegen der Trägheit des Ankers 10 nicht.

Bei dem Ausfühiungsbeispiel nach Fig. 3 hat der Anker 10 die Gestalt eines einarmigen Hebels. Die Bezeichnungen dieser Figur entsprechen denen der Fig. 2, und auch die Wirkungsweise des abgebildeten Relais ist grundsätzlich die gleiche. »«5

In Fig. 4 ist ein Kipprelais dargestellt, bei dem beide Magnetkreise aus derselben Eisensorte hergestellt sind. Die Bezeichnungen sind wiederum die gleichen wie in Fig. 2. Das Magnetsystem 11/14 besitzt einen grö- uo ßeren Querschnitt und einen größeren Luftspalt als das Magnetsystem 12/15. Di^e Verschiedenheit der Luftspalte bedingt eine verschiedene Länge der beiden Arme 14. bzw. 15 des Ankers 10. Als zusätzliche Kraft wirkt das Gewicht des Armes 14. Wegen der Verschiedenheit der magnetischen Charakteristiken in den beiden verschiedenen Stellungen des Kipprelais ist darauf zu achten, daß in beiden Stellungen bei Erregung mit etwa iao normalem Strom die Zugkraft des Magnetsystems 12/15 überwiegt, bei Erregung mit

hohem Überstrom braucht dagegen die Zugkraft des Magnetsystems 11/14 nur in der gezeichneten Stellung das Übergewicht zu haben.

S Die Spule 13 kann bei allen drei Ausführungsbeispielen auch in mehrere Teile unterteilt sein, die auf den Jochen bzw. Schenkeln 11 und 12 angebracht und entweder parallel oder hintereinandergeschaltet sein können.

Die beiden Teilerregungen brauchen nicht gleich groß zu sein, müssen jedoch stets in demselben Verhältnis zueinander stehen. Deshalb ist bei Wechselstrom die Parallelschaltung der Teilerregungen nicht zulässig, weil sich infolge der Sättigung des einen Magnetkreises das Verhältnis der induktiven Widerstände ändert. Ungleiche Größe der Teilerregungen entspricht in Fig. 1 einem verschiedenen Abszissenmeßstab. Daraus geht hervor, daß in der Wahl des gegenseitigen Verhältnisses der Teilerregungen eine weitere Möglichkeit gegeben ist, die beiden Magnetkreise in der gewünschten Weise aufeinander abzustimmen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Kipprelais zum Unwirksammachen der Überstromauslöseeinrichtung von Motoren mit großem Anlaufstrom während des Anlaufens des Motors mit zwei von demselben Strom erregten Magnetsystemen, die auf einen gemeinsamen Anker in entgegengesetztem Sinn einwirken und von denen das eine bei einem kleineren Feldwert gesättigt ist als das andere, und mit einer zusätzlich auf den Anker wirkenden, vom Erregerstrom unabhängigen Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kraft im gleichen Sinne wirkt wie der erst bei einem höheren Feldwert gesättigte Magnetkreis und daß der Ankerhub in der Anzugsrichtung dieses Magnetkreises durch einen Anschlag so begrenzt ist, daß infolge des verbleibenden Luftspaltes der magnetische Widerstand dieses Kreises im ungesättigten Bereich auch in angezogener Stellung größer ist als der Widerstand des anderen, zur gleichen Zeit gerade in Öffnungsstellung befindlichen Magnetkreises.
2. 2. Elektrisches Kipprelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetkreise aus Eisensorten von verschiedener Permeabilität und verschiedener Sättigung bestehen.
3. 3. Elektrisches Kipprelais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisenquerschnitte der beiden Magnetkreise verschieden sind und daß der Öffnungsluftspalt in dem Magnetkreis kleineren Querschnittes kleiner ist als in dem Magnetkreis größeren Querschnittes.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen