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Überlastungsschutzeinrichtung für die Wicklung elektrischer Maschinen
Es ist bekannt, zum Schutz elektrischer Apparate und Maschinen einen Wärmeschalter
zu verwenden, dessen wärmeempfindliches Glied unter Einwirkung der von dem elektrischen
Apparat oder der Maschine entwickelten Wärme seine Form ändert und beim Erreichen
der zulässigen Höchsttemperatur die Abschaltung ges Apparates oder der Maschine
bewirkt. Dias wärmeempfindliche Glied des Wärmeschalters kann den Stromkreis des
zu schützenden Apparates selbst unterbrechen oder bei größeren Strömen die Auslösung
eines Schalters herbeiführen, der im Stromkreis des Apparates liegt. Damit für verschiedene
Stromstärken zwecks Vereinfachung der Fabrikation und der Lagerhaltung Relais gleicher
Ausführung verwendet werden können, können ferner bekanntermaßen zusätzliche Heizwiderstände
zur Beeinflussung des wärmeempfindlichen Gliedes vorgesehen sein.
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Bei der Erfindung handelt es sich nun darum, die Wicklung elektrischer
Maschinen; insbesondere .die Erregerwicklung von Motoren, gegen Überlastung zu schützen.
Der Wärmeübergang von der Wicklung auf den als Wärmerelais wirkenden Wärmeschalter
kann dabei noch dadurch wesentlich verbessert werden, daß die Grundplatte des Wärmerelais
sich in die Wicklung hineinerstreckt und aus einem die Wärme gut leitenden Material,
z. B. Kupfer, besteht. Bei dieser Ausbildung und Anordnung der Grundplatte im Wicklungskopf
kann auch der Teil der Grundplatte, an dem sich das Wärmerelais befindet, aus der
Wicklung herausragen. Da das Wärmerelais bei dieser Anordnung freiliegt, läßt es
sich bequem nachsehen und erforderlichenfalls auswechseln.
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Damit das Wärmerelais einen sicheren Schutz der zugehörigen Wicklung
gewährleistet, muß die Temperaturzeitkuxve des Relais der Temp.eraturzeitkurve der
zu schütz-enden Wicklung angepaßt sein, d. h. in dem Augenblick, in dem die zulässige
Höchsttemperatur der Wicklung .erreicht wird, muß das Relais ansprechen und die
Wicklung abschalten.
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Es ist bekannt, zu diesem Zwecke zusätzliche Körper außerhalb der
Wicklung anzubringen, durch welche die Wärmezufuhr zu dem temperaturempfindlichen
Organ verändert wird.
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Nach der Erfindung ist nun zur Berücksichtigung der Temperaturerhöhung,
welche durch die im benachbarten Eisen entstandene und an die Wicklung abgegebene
Wärme verursacht ist, eine dieser Erwärmutig
entsprechende zusätzliche
Wärmequelle rnit dem temperaturempfindlichen Organ in wärmeleitende Verbindung gebracht.
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In dem besonderen Fall, daß nicht die Temperatur der Wicklung, sondern
die Temperatur des Eisenseine unzulässige Höhe erreicht, wird dann dem Wärmerelais
vom Eisen aus die zum Ansprechen erforderliche Wärmemenge zugeführt.
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Die Verbindung besteht nach der weiteren Erfindung aus einem Blech,
welches z. B. einen Fortsatz der Grundplatte des Relais bildet und das der Wicklung
benachbarte Eisen berührt. Zwecks weiterer Anpassung kann das Blech erfindungsgemäß
so ausgebildet und angeordnet sein, daß es Wärme nach außen durch Strahlung abgeben
kann. Je nach der Größe des wärmeausstrahlenden Bleches wird ein kleinerer oder
größerer Teil Wärme dem Wärmerelais entzogen und dadurch das Ansprechen des Wärmerelaismehr
oder weniger verzögert. Das wärmeausstrahlende Blech .steht nach :der Erfindung
über einen dünnen Steg mit dem Wärmerelais in Verbindung, so daß bei besonders hohem
Überstrom infolge der durch den dünnen Steg bewirkten Wärmestauung das Relai.-sofort
anspricht.
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Eine andere Möglichkeit, :die Ternperäturzeitkurve des Wärmerelais
zu beeinflussen, ist folgende: Mit dem Relais wird ein Blech aus ferromagnetischem
Material verbunden, und :an der Stelle des Wicklungskopfes, an der sich das Wärmerelais
befindet; wird ein den Wicklungskopf umfassendes, Eisen angeordnet, das zum Rückschluß
des Streuflusses dient; Der dann das ferromagnetische Blech durchsetzende Streüfluß
bewirkt durch Wirbelstrombildung eine Erwärmung :des Bleches, die durch das Blech
dem Wärmerelais zugeleitet wird. Dadurch, daß die Verhältnisse des Eisenrückschlusses
geändert werden, hat man es in .der Hand, die zusätzlich erzeugte Wärme zu ändern
und dadurch die Temperaturzeitkurve des Wärmerelais mit der Temperaturzeitkurve
der zu schützenden Wicklung in übereinstimmung zu bringen.
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In den Fig. i bis 6 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Fig. i ist i i :ein DTehstrommotor, dessen Gehäuse mit 12 bezeichnet ist. 13
ist das Statorblechpak et: und 14 einer von den Teilen der Statorwicklung, die aus
beiden Seiten des Blechpaketes herausragen und mit Wicklungskopf bezeichnet werden.
16 ist der Läufer des Motors, :der auf der Welle 17 sitzt.
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Im Stromkreis der Statorwicklung des dargestellten Drehstrommotors
liegt der Schalter 18, von dem die Leitungen 2 r, 22 und 23 zu den Anschlußklemmen
des Motors führen. 24 ist :ein Magnet, der im erregten Zustand den Schalter 18 in
der eingeschalteten Stellung hält. Das :eine Ende der Spule des Magneten 24 liegt
direkt an der Leitung 22, das andere Ende der Spule ist über die Leitung 38 mit
einem in dem Wicklungskopf 14 liegenden Wärmerelais 26 verbunden. D,es.sen Grundplatte
27 berührt das Statorblechpaket 13. 39 ist eine das Wärmerelais mit der Leitung
2 i verbindende Leitung.
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Das Wärmerelais ist in Fig:3 Beispielsweise dargestellt. Auf .der
Grundplatte 27 sind zwei feste Kontaktstücke 28 und 29 isoliert angeordnet. 31 ist
eine Zweimetallsch erbe, die auf einem in der Platte 27 sitzenden und durch eine
Mutter 34 festgehaltenen Schraubenbolzen 33 so lose festgehalten ist, daß sie bei
Erwärmung aus -der gezeichneten Stellang, in der sie die Kontaktstücke 28 und 29
miteinander verbindet, in die andere symmetrische Stellung umspringen kann. 32 ist
ein an der Grundplatte 27 befestigtes; Kontaktstücke und Zweimetallscheibe einschließendes
Gehäuse.
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Die Anordnung des in Fig.3 dargestellten Wärmerelais ist nach Fig.2
eine andere als nach Fig. i. Nach Fig. 2 befindet sich das Wärmerelais 26 außerhalb
des Wicklungskopfes und ist an dem Teil37 einer innerhalb des. Wicklungskopfes befindlichen
Platte aus gut wärmeleitendem Material angebracht, die auf der einen Seite bis an
das Statorblechpaket reicht, auf der anderen Seite rechtwinklig abgebogen ist -und
aus dem Wicklungskopf herausragt. Die Platte 36 wund die Grundplatte 27 des Wärmerelais
26 können dabei aus einem Stück bestehen.
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In Fig. 4 ist das Blech 43 so herumgebogen, daß es das Statorblechpaket
außen berührt. Die gestreckte Form des Bleches 43 zeigt Fig. 5. Der wärmeausstrahlende
Teil 46 des Bleches steht mit dem Wärmerelais 26 über den dünnen Steg .44. in Verbindung,
der bei hohem Überlastungsstrom eineWärmestauung beim Abfluß der Wärme vom Relais
26 zu der wärmeausstrahlenden Fläche 46 des Bleches 43 bewirkt, so daß das Wärmerelais
rascher anspricht als bei einem lange andauernden mäßigen Überstrom.
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In Fig. 6 ist :eine Anordnung dargestellt, bei der :eine zusätzliche
Heizung des Wärmerelais 26 durch Wirbelströme herbeigeführt wird, die in einem mit
dem Wärmerelais 26 verbundenen, aus ferromagnetischem Material bestehenden Blech
48 erzeugt werden. Das Wärmerelais 26 ist zwischen den Lagen des Wicklungskopfes
angeordnet. 49 ist eine das Wärmerelais gegen die Wicklungslagen elektrisch isolierende
Schicht. Um den Wicklungskopf herum greift ein Bügel 5 i aus Eisen, dessen Öffnung
dem Statorblechpaket zugekehrt ist. Der Bügel 15, der lamelliert
sein
kann, bildet einen Rückschluß für den an dieser Stelle vorhandenen Streufluß, so
daß der durch das Blech q.8 hindurchgehend=s Teil des Streuflusses zunimmt. Der
Streufluß hat Wirbelströme zur Folge, die das Blech und damit das mit dem Blech
verburadene Wärmerelais 26 erwärmen. Durch Änderung des Eisenrückschlusses ist man
in der Lage, die dem Relais zugeführte zusätzliche Wärme zu ändern und dadurch :die
Temperaturz:eitkurve des Relais so zu gestalten, daß sie der Temperaturzeitkurve
der zu schützenden Wicklung entspricht.