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Temperaturabhängige elektrische Schaltvorrichtung Die Erfindung betrifft
eine temperaturabhängige elektrische Schaltvorrichtung, die besonders zum Einbau
in ölgefüllte elektrische Apparate, z. B. in Schalter, Transformatoren, Kondensatoren,
Kabelanlagen usw., dient. Das temperaturabhängige Organ des Schalters ist ein Bimetallstreifen,
der sich bei Temperaturänderungen mehr oder weniger stark verzieht oder verbiegt.
Dieser ist einseitig festgehalten, seine freien Enden führen die Schaltbewegung
aus.
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Bei derartigen Schaltvorrichtungen ist es schwierig, den zum Schalten
der vom Bimetallstreifen zu betätigenden Stromkreise erforderlichen Kontaktdruck
zu erzielen. Bei den bekannten Anordnungen wird das eine Ende des Bimetallstreifens
fest eingespannt. Z. B: wird bei U-förmig ausgebildeten Bimetallstreifen das Bogenstück
des Streifens fest eingespannt. Die freien Schenkelenden führen bei Erwärmung bzw.
Abkühlung die Schaltbewegung aus. Da der Streifen bekanntlich seine Form unter Temperaturänderungen
nur langsam ändert, nähern sich die mit den freien Enden verbundenen Schaltkontakte
auch nur langsam ihren Gegenkontakten. Es ist infolgedessen der für eine sichere
Schaltung der Stromkreise erforderliche Kontaktdruck gerade bei beginnender Kontaktberührung
nur gering, wodurch die Schaltsicherheit verschlechtert wird. Beim Schalten von
Stromkreisen, die stärkere Ströme zu führen haben, können die Kontakte bei der anfänglichen
leichten Kontaktberührung und dem hohen Übergangswiderstand zusammenschweißen, so
daß die Schaltvorrichtung unbrauchbar wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und auch den
anfänglichen Kontaktdruck genügend stark zu machen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Bimetallstreifen
in seinem Stützpunkt in Richtung der Ausbiegung des Streifens schwenkbar gelagert
wird. Hierbei trägt der eine freie Schenkel die mit festen Kontakten zusammenwirkenden
Schaltkontakte, während auf den anderen freien Schenkel eine Kippfeder in der Weise
einwirkt, daß bei einer Abstandsänderung der Schenkelenden des Bimetallstreifens
infolge Erwärmung oder Abkühlung der Angriffspunkt der Feder am Bimetallstreifen
in eine Labillage gelangt. In dieser kippt der Streifen von seiner einen Lage in
die andere um und öffnet oder schließt dabei sprunghaft den Stromkreis.
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Gegenüber bekannten Schaltern mit einem einseitig eingespannten und
unter Wirkung einer Kippfeder stehenden einfachen Bimetallstreifen wird hierdurch
der Vorteil erzielt, daß die Kraftspeicherfeder beim Ausschalten nach Überschreiten
der
Kipplage die Federung des Bimetallstreifens nicht zu überwinden hat, da der Streifen
schwenkbar gelagert ist: Die Schaltgeschwindig"@, keit kann also durch die Federung
des Bimetil@ Streifens nicht verringert werden. Da beide Fi'I den des Bimetallstreifens
frei sind, wird di° Geschwindigkeit der Schaltbewegung verdoppelt. Ferner wird der
Kontaktdruck bei der erlindungsgemäßenSchaltvörrichtüngschön aus demGründe besser
aufrechterhalten als bei den bekannten Schaltern mit einfachen Bimetallstreifen
und Kippfeder, weil sich der den Kontakt tragende und im eingeschalteten Zustand
an dem festen Kontakt anliegende Schenkel des U-förmigen Bimetallstreifens beim
Spreizen der Schenkel unter dem EinfluB der Wärmeänderung bis zum Augenblick des
Kippens nach der Seite des festen Kontaktes hin zu bewegen versucht und dadurch
die Kontaktberührung sichert.
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Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der temperaturabhängigen Schaltvorrichtung
gemäß der Erfindung.
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Fig. i stellt den Aufriß im Schnitt und Fig. 2 den Grundriß dar.
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Der Bimetallstreifen i ist U-förmig ausgebildet und mit seinem Bogenstück
2 drehbar oder schwenkbar auf seinem Lagerbock 3 gelagert. Wie aus dem in Fig. 2
gezeigten Grundriß deutlicher zu erkennen ist, ist der Bimetallstreifen an seinem
Bogenstück 2 mit halbkugelförmigen Ansätzen q. oder nach beliebiger Kurvenfläche
ausgebildeten Ansätzen versehen, die in Lagerpfannen des Lagerbockes 3 drehbar sind.
An dem einen Schenkel des U-förmigen Bimetallstreifens ist der Schaltkontakt 5 angeordnet;
während am anderen Schenkel die Feder 6 angreift. Das ändere Ende der Feder, die
eine gewisse Vorspannung haben kann, ist an einem Hebel ? befestigt; der an der
Stelle 8 drehbar gelagert ist. Die Endstellungen des freien Endes dieses Hebels
sind durch verstellbare Anschläge 9 und zo gegeben. Die ganze Anordnung ist auf
einer Grundplatte =i, vorzugsweise aus Isolierstoff, befestigt, die mit einer Abdeckhaube
12 versehen ist.
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In Fig: i ist die Schaltvorrichtung im geöffneten Zustand gezeigt
(Bimetallstreifen i und Hebel ? sind stark ausgezogen dargestellt). Hierbei liegt
der eine Schenkel des Bimetall-Streifens, und zwar vorzugsweise der den Schaltkontakt
5 tragende Schenkel, an einem Anschlag 13 an, der am Deckel i2 befestigt sein kann.
Die andere Endstellung der Schaltvorrichtung ist in Fig. i gestrichelt dargestellt.
Der Schaltkontakt 5 liegt auf dem Gegenkontakt 6 auf und schließt einen Stromkreis,
z. B. einen Steuerstromkreis. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet folgendermaßen:
Angenommen, der Bimetällstreifen habe unter der normalen Temperatur die in Fig.
i ausgezogen gezeichnete Stellung. Die Schaltkontakte 5. und 6 sind geöffnet. Der
den Kontakt tragende Schenkel des Bimetallstreifens liegt in der durch den Anschlag
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Der Angriffspunkt der Feder 6 am Schenkel des Bimetallstreifens i wird dadurch so
lange verlagert, bis die Wirkungslinie der Federkraft etwa mit der Verbindungslinie
dieses Angriffspunktes mit dem Drehpunkt q. des Bogenstückes 2 zusammenfällt, wobei
gegebenenfalls die Spannung der Feder 6 größer als in der Endlage sein kann. Die
Schaltvorrichtung befindet sich nunmehr in ihrer Labilläge. Es genügt eine geringe
weitere Veränderung des Ab-Standes der beiden Bimetallschenkel zum Überschreiten
der Labillage und damit zum Kippen des Bimetallstreifens mit seinem Kontakt 5 und
des Hebels 7 in die durch den Gegenkontakt 6 bzw. den Anschlag 9 gegebene zweite
Endstellung.
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In dieser hat der Bimetallstreifen und der Hebel 7 die in Fig. i gestrichelt
gezeichnete Lage: Infolge des Umkippens des Hebels 7 in die durch den Anschlag 9
gegebene Endstellung wird auch die Wirkungslinie der Federkraft so weit verschoben,
daß die Kontakte 5 und 6 mit großem Druck aufeinandergepreßt werden und eine sichere
Kontaktgabe gewährleistet ist.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann man in an sich bekannter Weise auch
zwei oder mehrere Bimetallstreifen parallel verwenden. Diese werden dann vorteilhaft
durch einen Steg =q. miteinander gekuppelt, an dem eine oder mehrere Zugfedern 6
angreifen können. Auch eine Mehrfachanordnung der Hebel 7, die dann ebenfalls durch
Stege 15 miteinander verbunden sind, kann die Stabilität der ganzen Anordnung
erhöhen.
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Die Bimetallstreifen selbst können einen Teil des zu überwachenden
Stromkreises bilden. Die Stromzuführungen erfolgen über die festen Kontakte 16 und
17. Der Steg =q. verbindet dann die einzelnen Bimetallstreifen leitend miteinander:
Die Bimetallstreifen können auch von einem Teilstrom des, zu überwachenden Stromkreises
durchflossen werden. Die Kontakte können sowohl den zu überwachenden Stromkreis
unmittelbar unterbrechen oder schließen oder zurr Schließen von besonderen Steuerstromkreisen
herangezogen werden.
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Als Überlastungsschutz hat die Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung
noch den weiteren Vorteil, daß sie erst anspricht, wenn der zu überwachende elektrische
Apparat bzw. Teile des Apparates, z. B. das Isolieröl,. unzulässig hohe Temperaturen
annehmen. Auf kurzzeitige Über-' lastungen spricht daher die Schaltvorrichtung noch
nicht an.
Mit besonderem Vorteil läßt sich die temperaturabhängige
Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung in folgender Transformatorschutzschaltung
verwenden: Die temperaturabhängige Schaltvorrichtung wird in die Ölfüllung des Transformators
eingesetzt und betätigt bei ihrem Ansprechen, also bei langdauernden Überlastungen,
die Auslösevorrichtung der im Niederspannungskreis liegenden Leistungsschalter.
Diese können unter Umständen ebenfalls in das Transformatorgehäuse eingebaut sein.
Die temperaturabhängige Vorrichtung schaltet hierbei die Steuerstromkreise der Schaltschütze.
Die Hochspannungsseite des Transformators ist gegen Überspannung und gegen Überstrom
geschützt, und zwar liegen im Hochspannungskreise Hochspannungsschmelzsicherungen,
die man gegebenenfalls in das Transformatorgehäuse einbauen kann und die einen Auspuff
ins Freie haben.