DE69707387T2

DE69707387T2 - Thermische Auslöseeinrichtung für Schutzgerät

Info

Publication number: DE69707387T2
Application number: DE69707387T
Authority: DE
Inventors: Alain Fraisse
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: FR2753835B1; DE69707387D1; FR2753835A1; EP0831510A1; US5844466A; EP0831510B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermische Bimetallauslösevorrichtung für ein elektrisches Gerät zum Schutz gegen Überströme, wie etwa ein Bimetallrelais oder ein Schutzschalter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie z. B. aus dem Dokument FR-A-2 553 928 bekannt ist.
In einem derartigen Gerät besteht die Aufgabe der thermischen Auslösevorrichtung darin, den Schutz einer vom Gerät versorgten elektrischen Anlage vor Überlastströmen zu gewährleisten, wobei die Erwärmung des Bimetalls die Überlastung darstellt und die Auslösung des Schutzgeräts bestimmt, wenn es eine vorgegebene Schwelle erreicht.
Das Bimetall hat im allgemeinen ein erstes freies, verformbares Ende und ein zweites an einer Trägersohlplatte aus leitendem Werkstoff befestigtes Ende. Die Montage des Bimetalls kann durch Einbau des zweiten Endes in eine Sohlplattenaussparung erfolgen.
Die Erwärmung des Bimetalls erfolgt normalerweise dadurch, dass Strom durch eine elektrisch isolierte und in thermischem Kontakt mit dem Bimetall stehende Heizwicklung geht, sie kann aber auch dadurch erfolgen, dass der Strom direkt durch das Bimetall geht.
Wenn der Strom direkt durch das Bimetall geht, ohne dass eine Heizwicklung verwendet wird, erwärmt der von der Sohlplatte kommende Strom das Bimetall sofort; bei Überlastung verformt sich das freie Ende dann schnell, was zu einer bemerkenswert kurzen Auslösefrist führt.
Eine derartige Vorrichtung ermöglicht eine vorteilhaft preiswerte Herstellung des Schutzgeräts. Für bestimmte elektrische Anlagen vom Typ mit Motorstart darf bei Überladung die Auslösung des Schutzgeräts nicht verfrüht stattfinden und benötigt deshalb eine bestimmte Schaltzeit, was nur durch das Vorhandensein der Heizwicklung durchführbar ist.
Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine thermische Bimetallauslösevorrichtung ohne Heizwicklung vorzusehen, um bei der Herstellung von Schutzgeräten eine Ersparnis zu erzielen, und deren Eigenschaften es ermöglichen, eine Auslösefrist zu erhalten, die über einem Standardwert liegt.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung ein elektrisch leitendes Bimetall und eine Platte vorgegebener Dicke, die als Unterlage für das Bimetall dient, wobei das Bimetall ein erstes freies, verformbares Ende und ein zweites, in einer Aussparung der Platte eingebautes Ende, oder Fuß, hat, dadurch gekennzeichnet, dass:
- der Fuß des Bimetalls durch die Aussparung geht, um unterhalb der Plattenunterseite um eine weit über der Plattendicke liegende Höhe überzustehen;
- der Vorsprung des Fußes einen elektrischen Anschlusspunkt an einem leitenden Glied hat, um das direkte Heizelement des Bimetalls darzustellen.
Der Anschlusspunkt befindet sich in einer bestimmten Entfernung von der Plattenunterseite, so dass man einfach durch die Wahl dieser Entfernung die Kalibrierung des Schutzgeräts bestimmen kann.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen besser aus der folgenden Beschreibung hervor, unter Bezugnahme auf die als Beispiel angegebene beiliegende Zeichnung.
Die Fig. 1 ist ein Aufriss der erfindungsgemäßen. Vorrichtung.
Die in der Fig. 1 dargestellte thermische Auslösevorrichtung ist dazu gedacht, in ein elektrisches Schutzgerät, z. B. einen Motorschutzschalter, integriert zu werden, um Überlastströme nach Ablauf einer bestimmten Frist zu erfassen.
Die thermische Auslösevorrichtung umfasst ein Bimetall 10, das direkt das Heizelement darstellt.
Das Bimetall 10 ist auf einer Trägerplatte 20 befestigt; die Platte 20 ist aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gemacht und ist über ein erstes Ende 21 mit einem nicht dargestellten, mit einem Leistungspol des Ausschalters verbundenen, leitenden Stromausgangsteil verbunden.
Das Bimetall 10 ist dünn, hat eine allgemein längliche rechteckige Form, die sich in einer Ebene QQ' erstreckt. Es umfasst ein erstes freies, verformbares Ende 11 und eine zweites Ende, oder Fuß, 12 zur elektrischen Verbindung mit einem leitenden Stromeingangsteil 30, das mit einer Anschlussklemme verbunden ist.
Die allgemein rechteckig geformte Trägerplatte 20, von vorgegebener Dicke e, erstreckt sich in einer zur Ebene QQ' senkrechten Ebene PP'. Sie umfasst in der Nähe eines zweiten Endes 22 eine rechteckige Aussparung 23, die sich parallel zur Längsrichtung der Platte erstreckt.
Das Bimetall 10 durchquert die Platte 20 über die Aussparung 23, wobei seine beiden großen, entgegengesetzten Seitenflächen 13 sich in der Ebene QQ' parallel zur Längsrichtung der Platte befinden. Die Breite der Aussparung 23 ist der Dicke des Bimetalls angepasst, um dessen Einbau zu ermöglichen.
Das Bimetall hat auf einer seiner Längskanten 14 eine Schulter 15, die auf der Oberseite 20a der Platte 20 zu ruhen kommt, um das Bimetall auf die Platte zu setzen. Die Position der Schulter 15 ist so vorgesehen, dass der Bimetallfuß 12 um eine Höhe h unterhalb der Unterseite 20b der Platte 20 übersteht.
Die Breite 1 des Bimetallfußes 12 unterhalb der Schulter 15 ist höchstens so groß wie die Breite 1' des sich oberhalb der Platte befindenden oberen Bimetallteils 11a.
Die mechanische Befestigung des Bimetalls 10 auf der Platte 20 wird durch Schweißen hergestellt, z. B. durch Laserstrahlschweißen, das an der Oberseite 20a der Platte und/oder an ihrer Unterseite 20b erfolgen kann. Das Schweißen begünstigt außerdem die elektrische Verbindung zwischen Bimetall 10 und Platte 20.
Der Vorsprung des Bimetallfußes 12 ist elektrisch mit einem leitenden Glied 30 durch eine Anschlussbeflechtung 40 verbunden; die Beflechtung 40 ist auf einer Seite an einem elektrischen Anschlusspunkt 16 des Fußes 12 und auf der anderen Seite an einem Ende 31 des Glieds 30 angeschweißt. Die Anschlussbeflechtung 40 kann auch ein Metallband oder eine Verlängerung des leitenden Glieds 30 sein.
Der Anschlusspunkt 16 wird auf der Höhe h in einer bestimmten Entfernung d, die von der Kalibrierung des elektrischen Geräts abhängig ist, gewählt.
Vorteilhafterweise wird er auf dem Fuß 12 und nicht auf dem oberen Bimetallteil 11a angebracht, um dieses nicht zu beschädigen. Die direkte Erwärmung des Bimetalls erfolgt also am Fuß 12 und an der zwischen Fuß und Platte angebrachten Schweißnaht.
Es ist bekannt, dass die für die Verformung des Endes 11 des Bimetalls notwendige Wärmeleistung ungefähr konstant bleibt, so dass es notwendig ist, dass der ohmsche Widerstand R des Bimetalls in Abhängigkeit von der Gerätegröße geändert werden kann. Der ohmsche Widerstand R ist um so kleiner als die die Nominalstärke darstellende Gerätegröße groß ist.
Der Widerstand R kann somit in Abhängigkeit von der Entfernung d und/oder der Breite 1 des Fußes 12 geändert werden. Die Entfernung d ist um so kleiner als die Größe groß ist, und die Breite 1 ist um so kleiner als die Größe klein ist.
Um den Widerstand R anzupassen, insbesondere um ihn zu verringern, kann das Bimetall auch eine Zwischenschicht aus Kupfer umfassen.
Schließlich erstreckt sich das leitende Glied 30 in einer zur Ebene PP' senkrechten Ebene; es umfasst einen aufwärts gerichteten Zweig 32, dessen unteres Ende 31 mit der Anschlussbeflechtung 40 verbunden ist, und einen abwärts gerichteten Zweig 33, dessen oberes, bogenförmiges Ende 34 mit dem oberen Ende des aufwärts gerichteten Zweigs 32 verbunden ist. Der abwärts gerichtete Zweig 33 hat an seinem unteren Ende 35 eine abgewinkelte Verlängerung 36, die senkrecht zu den Zweigen 32, 33 ist und sich parallel zur Ebene PP' befindet; die Verlängerung 36 ist elektrisch mit einer (nicht dargestellten) Anschlussklemme verbunden.
Die Form des Glieds 30 ermöglicht es, einen ausreichenden Temperaturgradienten zwischen dem Bimetall 10 und der Stromeingangsanschlussklemme zu erhalten, so dass seine Temperatur im Verhältnis zu der des Bimetalls niedrig ist.

Claims

1. Thermische Auslösevorrichtung für Schutzgeräte, bestehend aus einem elektrisch leitenden Bimetall (10) und einer Platte (20) der Dicke (e), die als Unterlage für das Bimetall dient und über ein erstes freies Ende (21) mit einem leitenden Stromausgangsteil verbunden ist, wobei das Bimetall ein erstes freies, verformbares Ende (11) und ein zweites, in einer Aussparung (23) der Platte (20) eingebautes Ende, oder Fuß, (12) hat, dadurch gekennzeichnet, dass:

- der Fuß (12) des Bimetalls (10) durch die Aussparung (23) geht, um unterhalb der Unterseite (20b) der Platte (20) um eine weit über der Dicke (e) der Platte liegende Höhe (h) überzustehen;

- der Vorsprung des Fußes (12) einen elektrischen Anschlusspunkt (16) an einem leitenden Glied (30) hat, um das direkte Heizelement des Bimetalls (10) darzustellen.

2. Thermische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusspunkt (16) sich in einer bestimmten Entfernung (d) von der Innenseite (20b) der Platte in Abhängigkeit von der Kalibrierung des Geräts befindet.

3. Thermische Auslösevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überstehende Fuß (12) eine Breite (1) hat, die höchstens so groß wie die Breite (1') des oberen Teils (11a) des oberhalb der Platte befindlichen Bimetalls ist, um eine Schulter (15) zu formen, die auf der Oberseite (20a) der Platte ruht, wenn der Bimetallfuß (12) durchgehend ist.

4. Thermische Auslösevorrichtung nach einer der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Glied (30) sich parallel zum Bimetall (10) erstreckt und einen aufwärts gerichteten Zweig (32), dessen unteres Ende (31) elektrisch mit dem Anschlusspunkt (16) verbunden ist, und einen abwärts gerichteten Zweig (33), dessen oberes, abgewinkeltes Ende (34) mit dem aufwärts gerichteten Zweig (32) verbunden ist, hat, wobei der abwärts gerichtete Zweig (33) an seinem unteren Ende (35) eine zu den Zweigen (32, 33) senkrechte, abgewinkelte Verlängerung (36) hat und elektrisch an eine Anschlussklemme angeschlossen ist.