DE682156C

DE682156C - Overcurrent switch, especially in base form

Info

Publication number: DE682156C
Application number: DEST54054D
Authority: DE
Original assignee: Stotz Kontakt GmbH
Current assignee: Stotz Kontakt GmbH
Priority date: 1935-10-27
Filing date: 1935-10-27
Publication date: 1939-10-09

Description

Überstromschalter, insbesondere in Sockelform Überstromschalter, auch solche in Sockelform, besitzen außer demelektromagnetischen Auslöseelement auch noch einen Thermostat, meist in Form eines Bimetallstreifens oder eines Heizstabes. Der Thermostat hatte bei früheren Ausführungsformen nur die Aufgabe, zu verhindern, daß der Elektromagnet bei an sich hohen, aber nur kurzzeitigen Belastungen auslöst. Zu diesem Zwecke wurde der Anker durch den Thermostat bei Erwärmung dem Elektromagnet genähert oder z. B. durch einen Heizstab die Spannung der Ankerrückholfeder vermindert. Man kann auf diese Weise dem Elektromagnet eine gewisse Charakteristik geben, die aber nur in sehr engen Grenzen bleibt.Overcurrent switches, especially in base form overcurrent switches, too those in the form of a base also have, in addition to the electromagnetic release element nor a thermostat, usually in the form of a bimetal strip or a heating rod. In earlier embodiments, the thermostat only had the task of preventing that the electromagnet triggers in the event of high, but only brief, loads. For this purpose, the armature became the electromagnet when heated by the thermostat approximated or z. B. the tension of the armature return spring is reduced by a heating rod. In this way you can give the electromagnet a certain characteristic, the but only remains within very narrow limits.

Bei neueren Ausführungen von Überstromschaltern wirkt der Thermostat selbst auch als Auslöseelement, und man hat die Anordnung so getroffen, daß der Elektromagnet z. B. zufolge der Stärke seiner Rückholfeder nur bei ganz hohen, insbesondere also kurzschlußarti,gen Überlastungen auslöst, während dem träger arbeitenden Thermostat die Auslösung bei mittleren und geringen Überströmen überlassen wird. Man. kann einem Thermostat durch die Art der Beheizung (mittelbar oder unmittelbar), durch die Art der Wärmezufuhr vom Heizpaket zum Bimetallstreifen, durch metallische Beschwerungen u. dgl. in gewissen Grenzen eine bestimmte Auslösecharakteristik geben, so daß der Thermostat in Abhängigkeit von der Überlastungshöhe in kürzerer oder längerer Zeit nach Wunsch anspricht. In Abb. i ist in einem Koordinatensystem mit logarithmischer Maßeinteilung eine Stromzeitkurve eines üblichen Thermostats in stark ausgezogenen Linien (Kurve I) dargestellt. Angenommen ist die Charakteristik eines Thermostats, der beispielsweise bei einer Überlastung in Höhe der siebenfachen Nennstromstärke nach etwa q. Sekunden auslöst. Bei einer Überschreitung der Nennstromstärke nur um das Doppelte der Nennstromstärke würde dieser Thermostat erst etwa nach a5 Sekunden ansprechen. Die Kurve I eines üblichen-Thermostats zeigt eine starke Krümmung etwa von .der Gestalt einer Hyperbel, die sich der Abszisse und der Ordinate asy mptotisch nähert. Sie unterscheidet sich hierdurch grundsätzlich von der Auslösecharakteristik einer Schmelzsicherung, die im Gegensatz zur Arbeitsweise eines Thermostats bei hohen Belastungen durch Durchbrennenden Stromkreis unterbricht, also nicht kurzschlußsicher sein kann. Die Stromzeitkurve einer Schmelzsicherung ist im Gegensatz zur Kurve I ganz flach gekrümmt und zur Abszisse nur wenig. geneigt. An der Kurve I ist ferner auffällig, daß die Zeitdifferenzen bei geringen Stromschwankungen bei hoher Überlastung wesentlich geringer sind als bei geringerer Überlastung, was durch einen Vergleich der Strecken y und z ersichtlich wird. Es werden aber häufig an die Auslösecharäkteristiken von Bimetallauslösern besondere Anforderungen gestellt; es besteht z. B. die Aufgabe, .daß der Überstromschalter in verschiedenen Zeitintervallen verschieden schnell ansprechen soll. Wird gefordert, daß der Überstromschalter bei einer siebenfachen Nennstromüberschreitung nicht vor einer Sekunde, aber auch nicht später als 2 Sekunden anspricht, andererseits aber bei nur dreifacher Überschreitung der Nennstromstärke nicht vor 2o Sekunden, aber auch nicht nach 30 Sekunden auslösen soll, ist ersichtlich, daß ein Thermostat mit einer Stromzeitkurve I den Bedingungen nicht genügen könnte. Man hätte es zwar in der Hand, z. B. durch metallische Beschwerungen dem Thermostat eine Charakteristik nach der in schwachen Linien ausgezogenen Kurve III zu geben, in welchem Falle die Auslösung bei einer dreifachen Überschreitung des Nennstromes etwa nach 25 Sekunden erfolgt. Aber ein Thermostat mit der Charakteristik nach Kurve III würde nach Auftreten einer siebenfachen Überlastung erst nach ii Sekunden, also zu spät, auslösen. Umgekehrt wäre es, wenn man dem Thermostat eine Charakteristik gibt, nach der er bei einer siebenfachen Überlastung nach 1,5 Sekunden auslöst. Die Stromzeitkurve eines solchen Thermostats würde der Kurve I parallel verlaufen und durch den Punkt F gehen: Ein solcher Thermostat löst aber beim Auftreten einer dreifachen Überlastung schon nach q. Sekunden, also zu früh, aus.In newer versions of overcurrent switches, the thermostat itself also acts as a trigger element, and the arrangement has been made so that the electromagnet z. B. according to the strength of its return spring only at very high, so in particular Kurzschlussarti, triggers gene overloads, while the lazy thermostat is left to trigger at medium and low overcurrents. Man. can give a thermostat a certain trigger characteristic by the type of heating (direct or indirect), by the type of heat supply from the heating package to the bimetallic strip, by metallic weights and the like within certain limits, so that the thermostat is shorter depending on the level of overload or for a longer period of time as desired. In Fig. I, a current-time curve of a conventional thermostat is shown in solid lines (curve I) in a coordinate system with logarithmic graduation. The characteristics of a thermostat are assumed which, for example, in the event of an overload of seven times the nominal current strength after about q. Seconds. If the nominal current strength is exceeded by only twice the nominal current strength, this thermostat would only respond after about a5 seconds. The curve I of a conventional thermostat shows a strong curvature of about the shape of a hyperbola, which asymptotically approaches the abscissa and ordinate. In this way it differs fundamentally from the tripping characteristics of a fuse, which, in contrast to the operation of a thermostat, interrupts the circuit when it burns out, i.e. it cannot be short-circuit-proof. In contrast to curve I, the current-time curve of a fuse is very flat and curved only slightly to the abscissa. inclined. It is also noticeable on curve I that the time differences are significantly smaller in the case of small current fluctuations in the case of a high overload than in the case of a lower overload, which can be seen by comparing the distances y and z. However, special requirements are often placed on the release characteristics of bimetal releases; there is z. B. the task. That the overcurrent switch should respond at different speeds at different time intervals. If it is required that the overcurrent switch should not trip before a second, but not later than 2 seconds, if the rated current is exceeded seven times, but on the other hand, if the rated current is exceeded only three times, not before 20 seconds or even after 30 seconds, it can be seen that a thermostat with a current-time curve I could not meet the conditions. You would have it in your hand, e.g. B. to give the thermostat a characteristic according to the curve III drawn in weak lines, in which case the tripping occurs when the rated current is exceeded three times after about 25 seconds. But a thermostat with the characteristic according to curve III would trigger after a sevenfold overload only after ii seconds, i.e. too late. It would be the other way around if the thermostat was given a characteristic that would trigger it after 1.5 seconds in the event of a sevenfold overload. The current-time curve of such a thermostat would run parallel to curve I and pass through point F: Such a thermostat would, however, release to q when a triple overload occurs. Seconds, too early.

Die Stromzeitkurve eines Thermostats, die den obererwähnten Bedingungen genügt, müßte etwa die Form der in gestrichelten Linien veranschaulichten Kurve II haben. Die Kurve verläuft wesentlich flacher, sie nähert sich bedenklich der Stromzeitkurve einer Schmelzsicherung. Ein Thermostat mit so flacher Charakteristik nach Kurve II ist daher nicht mit ausreichender Sicherheit kurzschlußfest herzustellen; es bestünde also die Gefahr, daß ein solcher Thermostat beim Auftreten . eines Kurzschlusses durchbrennt. Kurve II zeigt übrigens, daß im Bereich hoher Überlastungen die Zeitdifferenzen bei den geringen Stromschwankungen größer werden, wie der Vergleich der Strecken x und y erkennen läßt. Ein solcher Thermostat würde demnach im Bereich hoher Überlastungen nicht genau genug arbeiten.The current-time curve of a thermostat that meets the above-mentioned conditions suffices, the shape of the curve shown in dashed lines should be II have. The curve is much flatter, it approaches the alarmingly Current-time curve of a fuse. A thermostat with such flat characteristics according to curve II it is therefore not possible to produce short-circuit-proof with sufficient reliability; there would therefore be a risk that such a thermostat would occur. a short circuit blows. Incidentally, curve II shows that the time differences are in the area of high overloads with the small current fluctuations become larger, as the comparison of the routes x and y can be recognized. Such a thermostat would therefore be in the area of high overloads not working accurately enough.

Um einen Thermostat kurzschlußsicher auszubilden und doch einer bestimmten Bedingung anzupassen, hat man verschiedene Wege vorgeschlagen. Es ist z. B. bekanntgeworden, zwei Bimetallstreifen zu verwenden, die einander entgegenwirken. Dabei wird der eine Thermostat unmittelbar, der andere durch den ersten Thermostat mittelbar beheizt. Man erreicht aber durch diese gegenseitige Beeinflussung der Thermostate, die gegebenenfalls auch störend wirken kann, nicht das Ziel; .dem Thermostat eine Charakteristik zu geben, die bei den verschieden hohen Überlastungen den gewollten Bedingungen genau 'entspricht.To make a thermostat short-circuit proof and yet a certain one To adapt the condition, various ways have been suggested. It is Z. B. became known to use two bimetal strips that counteract each other. The one thermostat is heated directly, the other indirectly heated by the first thermostat. But by this mutual influencing of the thermostats, which may be achieved can also have a disruptive effect, not the target; . assign a characteristic to the thermostat give that exactly the desired conditions with the different high overloads 'is equivalent to.

Bei einem weiteren bekannten Vorschlage werden ebenfalls zwei Bimetallstreifen verwendet. Im Bereich geringer Überlastungen soll der mittelbar beheizte Thermostat, im Bereich mittlerer Überlastungen ein urmittelbar beheizter Thermostat und im Bereich hoher Überlastungen ein elektromagnetischer Kurzschlußauslöser ansprechen. Bei .dieser Anordnung wird die verschieden hohe Trägheit eines mittelbar und eines unmittelbar beheizten Thermostats zur Erzielung einer Auslösecharakteristik des Selbstschalters ausgenutzt. Aber abgesehen von der Schwierigkeit, nicht weniger als drei Auslösemittel mit ihren Zuführungsleitungen, Anschluß- und Lötstellen: unterzubringen, gelingt es eben nicht, namentlich im Bereich mittlerer Belastungen dem- unmittelbar beheizten Thermastat eine solche Charakteristik zu geben, däß -er mit Sicherheit kurzschlußfest ist. Die Charakteristik eines solchen in mittleren Überlastungsbereichen wirksamen, unmittelbar beheizten Thermostats. wird zu flach, sie nähert sich zu sehr der Chrakteristik einer Schmelzsicherung.In another known proposal, two bimetal strips are also used used. In the area of low overloads, the indirectly heated thermostat should an immediately heated thermostat in the area of medium overloads and in the area high overloads trigger an electromagnetic short-circuit release. At this Arrangement becomes the different levels of inertia, one indirect and one direct heated thermostat to achieve a trigger characteristic of the self-switch exploited. But apart from the difficulty, no less than three triggers with their supply lines, connection and soldering points: accommodating, succeeds it just doesn't, especially in the medium load range, heated directly To give Thermastat such a characteristic that it is short-circuit-proof with certainty is. The characteristic of such an effective in medium overload areas, directly heated thermostat. becomes too flat, it comes too close to the characteristic a fuse.

Die Erfindung betrifft einen überstromschalter, insbesondere in Sockelform, der mit einem elektromagnetischen und mit einem thermischen Auslöseelement versehen ist. Nach der Erfindung wird zur Erfüllung der gestellten Bedingungen vorgeschlagen, den Anker .des Elektromagnets unter den zusätzlichen Einfluß einer mechanischen Verzögerungseinrichtung zu stellen, die diesem elektromagnetischen Auslöseelement eine andere Charakteristik gibt, als sie der Thermostat aufweist. Die Erfindung besteht also im wesentlichen darin, dem Thermostat das' Ansprechen in dem einen Überlastungsbereich zu überlassen und in dem anderen Überlastungsbereich den mechanisch verzögerten Elektromagnet zur Wirkung zu bringen. Dieser Elektromagnet übernimmt also bei der Ausbildung nach der Erfindung ,die Überwachung eines Teiles derjenigen höheren Überlastungen, die sonst dem Thermostat zugeordnet werden. Man hat es nunmehr bei nur zwei Auslösemitteln in der Hand, dem Thermostat eine Charakteristik zu geben, die mit hinreichender Sicherheit Kurzschlußfestigkeit des Thermostats ergibt, und die Charakteristik des Elektromagnets zu wählen, daß der Elektromagnet bei den höheren ihm zugewiesenen Überlastungen rascher anspricht, als es der Thermostat zufolge seiner Charakteristik tun würde. Die Verzögerungseinrichtung kann verschiedenartig gestaltet sein,, z. B. in Form einer Bremse, die aus einem kleinen Zylinder besteht, in dem mit Paßsitz ein Kolben gleitet; -der eine Teil .der Luftbremse ist am Anker, .der andere Teil am Schaltergestell befestigt.The invention relates to an overcurrent switch, in particular in the form of a base, which is provided with an electromagnetic and a thermal release element is. According to the invention, it is proposed to meet the conditions set, the armature of the electromagnet under the additional influence of a mechanical Delay device to provide this electromagnetic release element has a different characteristic than the thermostat has. The invention essentially consists in giving the thermostat the 'response in one To leave the overload area and the mechanical in the other overload area to bring delayed electromagnet to effect. This electromagnet takes over So in the training according to the invention, the monitoring of a part of those higher overloads that are otherwise assigned to the thermostat. You have it now to give the thermostat a characteristic with only two triggering devices in hand, which gives the thermostat a short-circuit resistance with sufficient certainty, and the characteristic of the electromagnet to choose that the electromagnet at the higher him assigned overloads responds faster than the thermostat according to its characteristic would do. The delay device can be of various types be designed ,, z. B. in the form of a brake, which consists of a small cylinder, in which a piston slides with a snug fit; - one part of the air brake is on the anchor, .the other part is attached to the switch frame.

Eine solche Ausführungsform ist. als Beispiel für einen Überstromschalter nach der Erfindung in Abb. 2 veranschaulicht. In dem am Sockel 2 befestigten Gestell 3 ist ein Schaltgriff q. drehbar gelagert, der über eine Lasche 5 mit den Kniehebeln 6, 7 in Verbindung steht. Der gleichzeitig als Ausschaltfeder dienende Schalthebel g ist in bekannter Weise über eine Lasche 5 und eine Rolle 8 mit den Kniehebeln 6, 7 verbunden. Eine Lasche io, .die im Gestell 3 als doppelarmiger Hebel fest gelagert ist, führt den Gelenkpunkt zwischen den Hebeln 5, 6 auf einem Kreisbogen.One such embodiment is. as an example of an overcurrent switch according to the invention illustrated in fig. In the frame attached to the base 2 3 is a switch handle q. rotatably mounted, via a bracket 5 with the toggle levers 6, 7 communicates. The switch lever, which also serves as a switch-off spring g is in a known manner via a tab 5 and a roller 8 with the toggle levers 6, 7 connected. A tab io, which is firmly mounted in the frame 3 as a double-armed lever is, leads the point of articulation between the levers 5, 6 on an arc of a circle.

Am Gestell 3 ist um den Bolzen i i ein Auslösehebel12 drehbar gelagert, der winkelig abgebogen ist und mit seinem abwärts weisenden Hebelarm auf den Gelenkpunkt 13 der Kniehebel einwirkt. In der Einschaltstellung befindet sich dieser Gelenkpunkt 13 an. der gestrichelt gezeichneten Stelle. Eine nicht gezeichnete Feder sucht den Hebel 12 im Sinne (entgegen d ,em Uhrzeiger zu drehen; sie ist hieran so lange gehindert, als der Hebel I2 mit dem Sperrhebel 14 in Eingriff steht. Der Bimetallkörper 15 bringt bei Erwärmung den Hebel 14 außer Eingriff mit dem Schalthebel 12. Die Charakteristik dieses Thermostats 15 ist so gewählt, daß die Auslösung bei einer dreifachen Überschreitung des Nennstromes bei 25 Sekunden, also im Bereich zwischen 2o und 30 Sekunden, anspricht; die Stromzeitkurve des Thermostats 15 entspricht also etwa der Kurve III der Abb. i. Bei einer siebenfachen Überschreitung der Nennstromstärke würde demnach dieser Thermostat erst nach etwa i i Sekunden ansprechen.On the frame 3, a release lever 12 is rotatably mounted around the bolt ii, which is bent at an angle and acts with its downwardly pointing lever arm on the pivot point 13 of the toggle levers. This pivot point 13 is in the switched-on position. the point shown in dashed lines. A spring, not shown, seeks the lever 12 to rotate counterclockwise; it is prevented from doing so as long as the lever I2 is in engagement with the locking lever 14. The bimetallic body 15 disengages the lever 14 when it is heated the switching lever 12. The characteristics of this thermostat 15 are chosen so that the triggering is triggered when the rated current is exceeded three times at 25 seconds, i.e. in the range between 20 and 30 seconds; the current-time curve of the thermostat 15 thus corresponds approximately to curve III in Fig I. If the rated current is exceeded seven times, this thermostat would only respond after about two seconds.

Am Gestell 3 ist ferner um den Bolzen i i drehbar der Anker 16 gelagert, der ebenfalls einen nach unten weisenden Ansatz zur Einwirkung auf den Gelenkbolzen 13 besitzt. Die Ankerrückholfeder 17 ist schwächer, als sie sein müßte, wenn der Elektromagnet 18 den Anker 16 nur bei Kurzschluß anziehen dürfte. Um die als Beispiel angenommene Bedingung einer Ausjösung bei siebenfacher Nennstromüberlastung etwa mach 1,5 Sekunden zu erfüllen, wirkt auf den Anker 16 die Luftbremse ig ein, deren Kolben am Anker und deren Zylinder am Gestell 3 befestigt ist. Die Wirkungsweise des überstromschalters ist folgende: Tritt eine nur dreifache Überschreitung der Nennstromstärke ein, so wird der Anker 16 überhaupt nicht angezogen, da er j a unter der Wirkung der entsprechend bemessenen Rückholfeder 17 steht und zusätzlich durch die Luftbremse ig gehemmt wird. Dagegen biegt sich der Thermostat 15 so aus, daß er entsprechend seiner Charakteristik, wie vorgeschrieben, etwa nach 25 Sekunden den Hebel 12 freigibt, der den Gelenkpunkt 13 durchdrückt. Tritt hingegen beispielsweise eine siebenfache Überschreitung der Nennstromstärke ein, so genügt die Elektromagnetkraft zur Übelwindung der Rückholfeder 17 und der Hemmung durch die Luftbremse, und der Schalter löst nach etwa einer Sekunde aus.The armature 16 is also mounted on the frame 3 so as to be rotatable about the bolt i i, which also has a downward-facing approach to act on the hinge pin 13 owns. The armature return spring 17 is weaker than it should be if the Electromagnet 18 is likely to attract armature 16 only in the event of a short circuit. To that as an example assumed condition of tripping at seven times the rated current overload, for example make 1.5 seconds to meet, acts on the armature 16, the air brake ig, whose The piston is attached to the armature and its cylinder is attached to the frame 3. The mode of action of the overcurrent switch is as follows: If the Nominal amperage, the armature 16 is not attracted at all, since it is under the effect of the correspondingly sized return spring 17 is and additionally through the air brake ig is inhibited. In contrast, the thermostat 15 bends so that according to its characteristics, as prescribed, after about 25 seconds releases the lever 12, which pushes the pivot point 13 through. However, it occurs, for example if the rated current is exceeded seven times, the electromagnetic force is sufficient for the evil winding of the return spring 17 and the inhibition by the air brake, and the Switch trips after about a second.

Die Gesamtcharakteristik .des Überstromschalters ist .daher eine besonders eigenartige. Sie entspricht zunächst, und zwar im Bereich der Überlastungen, die dem Thermostat zugewiesen sind, etwa der Kurve III; dann aber geht die Charakteristik gewissermaßen sprungartig in die Kurve nach II über, welche die Charakteristik des mechanisch verzögerten Elektromagnets erkennen läßt. Auf diese Weise ist es gelungen, in demjenigen Bereich der Überlastungen, in welchem die Herstellung eines der Charakteristik entsprechenden, aber kurzsehlußfesten Thermostats schwierig ist, den gewollten flachen Verlauf der Stromzeitleurve sicherzustellen, ohne dabei die Gefahr des Durchbrennens des Thermostats bei Kurzschluß in Kauf nehmen zu müssen. Der weitere Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt darin, daß der Aufbau des Überstromschalters keineswegs von dem sonst üblichen abzuweichen braucht. Es ist lediglich notwendig, dem Anker eine mechanische Verzögerungseinrichtung zuzuordnen, die aber, wie beispielsweise die Luftbremse ig, sich unschwer auf kleinstem Raum unterbringen läßt.The overall characteristic of the overcurrent switch is therefore special strange. First of all, in the area of overloads, it corresponds to assigned to the thermostat, such as curve III; but then the characteristic goes to a certain extent jump into the curve after II, which is the characteristic of the mechanically delayed electromagnet can be recognized. In this way it was possible in that area of overloads in which the production of one of the characteristics appropriate, but short-circuit-proof thermostat is difficult to achieve the desired flat Ensure the course of the current time curve without the risk of burning out having to accept the thermostat in the event of a short circuit. The other advantage of the The subject of the invention is that the structure of the overcurrent switch by no means needs to deviate from the usual. All that is needed is the anchor assign a mechanical delay device, but such as the air brake ig, can easily be accommodated in the smallest of spaces.

Claims

PATENT CLAIM: Overcurrent switch, especially in base form, the is provided with an electromagnetic and a thermal release element, characterized in that the armature (16) of the electromagnet (i8) under the additional. Influence of a mechanical delay device (ig) is that this release element (16, 18) have a different characteristic than the thermostat (15).