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Thermischer überstromzeitauslöser Die Erfindung bezieht sich auf einen
thermischen überstromzeitauslöser, bei welchem je ein mittelbar und ein unmittelbar
durch Stromdurchgang beheiztes, temperaturempfindliches Mittel der Heizwirkung des
gleichen Stromes unterworfen und so angeordnet sind, daß ihre Formänderungen auf
einen gesneinsamienoder mehrere zusammenarbeitende Kontakte einwirken. Bei bekannten
Vorrichtungen dieser Art hat man zwei Birnetallstreifen nebeneinander angeordnet
und, miteinander fest verbunden und lediglich einen von beiden in den Stromkreis
des zu Gerätes gelegt, d. h. durch unmittelbaren Wärmedurchgang beheizt, den anderen
hingegen durch Wärmeleitung und Strahlung erwärmt. Derartige Vorrichtungen haben
aber die für den Betrieb sehr ungünstige Eigenschaft, daß sie nicht kurzschlußfest
sind. Bei starkem Anstieg des Stromes werden vielmehr die empfindlichen Bmetallstreifen
sofort zerstört. Diesem Mangel könnte nur durch eine besonders große Bemessung dieser
Streifen abgeholfen werden; dann aber würde das Gerät einen zu großen Umfang erhalten
und aus diesem Grunde nachteilig sein. Die Erfindung vermeidet alle Nachteile der
bekannten Vorrichtungen; ihr Wesen besteht darin, daß das mittelbar beheizte Mittel
in einem Bünetallstreifen, das stromdurchflossene Mittel in seinem Dehnungsstab
besteht.
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Man kennt ferner Wärmerelais, welche sich durch die Verbindung dreier
Auslöseorgane kennzeichnen. Diese drei Organe bestehen in, einem durch eine Wicklung
mittels Wärmeübertragung beheizten Deformationskörper, einem unmittelbar stromdurchflossenen
Deformationskörper und endlich einem, elektromagnetischenKurzschlußauslöser. DieseW
ärmerelais sehen demnach zur Erreichung des gleichen Zweckes drei einzelne Geräte
vor, deren Aufwand nach den zu vorliegender Erfindung führenden Erkenntnissen vermieden
werden kann.
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Die Erfindung vermeidet sowohl das Zusammenwirken zweier Bimetallstreifen
als auch ;eine Zusammenfügung von dreieinzelnen Geräten. Durch die Verwendung eines
sog. Dehnungsstabes ,als stromdurchflossenen Leiter wird der neue überstromzeitauslöser
nichtpur in Aufbau und Betrieb sehr einfach und sicher,
sondern
v=or allen Dingen auch kurzschlußfest Dabei sind unter einem Dehnungsstab im Sinne
dieser Erfindung homogene Stäbe zu verstehen, welche einen größeren stromdurchflossenen
Querschnitt und auch eine gewisse Masse besitzen und sich dadurch grundlegend von
stromdtirchtl@@ssetien Bimetallstreifen unterscheiden. Das neue Relais verbindet
den Vorteil der erheblichen Kurzsclilußfestigkeit mit einem schnellen Ansprechen
auf Überströme. Dieses schnelle Ansprechen neben ausreichender Kurzschlußfestigkeit
wird durch die ei-@entümliche Kombination des Delinungsstabes mit dem Bimetallstreifen
erreicht.
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Dehnungsstäbe an sich sind nicht mehr neu; sie sind bereits ebenso
wie Binietallstreifen in Wärmerelais verschiedentlich zur Anwendung gekommen, jedoch
nicht in der eigentümlichen Verbindung mit einem Bimetallstreiferi gemäß der Erfindung.
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Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform des neuen Auslösers kennzeichnet
sich durch eine Anordnung und Bemessung des Dehnungsstabes derart, daß letzterer
zti der mittell)aren Beheizung des Bimetallstreifens dient. Hierdurch wird eine
besondere Heizwicklung für den Bimetallstreifen vermieden. Eine solche mittelbare
Beheizung ist an sich bekannt; man hat sie bereits bei Überstromzeitauslösern in
folgender Weise zur Anwendung gebracht. Ein durch eine Heizwicklung mittelbar beheizter
Bimetallstreifen krümmt sich in bekannter Weise und schiebt infolge seiner Bewegung
einen Anker, welcher am Ende einer festgespannten Stahlfeder befestigt ist und ferner
eine Kontaktbrücke für das Schließen und Offnen von Kontakten enthält, in den Anziehungsbereich
eines Magneten.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sind die beiden
temperaturempfindlichen Mittel derart angeordnet, daß sich die Auslösebewegungen
beider an einer gemeinsamen Auslöseleiste summieren. Dadurch ergibt sich der Vorteil,
daß selbst bei einem geringen Aufwand an elektrischer Heizenergie ein großer Verschiebeweg
der Aus-Iöseleiste erreicht wird.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Abb. i
bis 5 der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen: Abb. i und ;2 Überstromzeitauslöser
in Seitenansicht, bei denen der Bimetallstreifen und der Dehnungsstab getrennt für
sich auf die Auslöseleiste einwirken, Abb. 3 und 4 Auslöser, bei denen Dehnungsstab
und Bitretallstreifen hintereinandergeschaltet sind und auf einen gemeinsamen Mitnehmer
an der Auslöseleiste einwirken, Abb. 5 einen senkrechten Querschnitt durch den Rahmen
des in Abb. 4 dargestellten Gerätes. Bei dem in Abb. t für eine Phase dargestellten
Auslöser fließt der Strom des zu überwachenden Motors von der Klemme i über einen
unmittelbar strombeheizten Dehnungsstab 2 und die Heizwicklung 3 eines Bimetallstreifens
4 zur Klemme 6. Der Bimetallstreifen ist bei 5 fest eingespannt, der Dehnungsstab
2 hingegen bei 7. Er drückt mit dem anderen Ende gegen den kurzen Arm eines zweiarmigen
Hebels B. Unter dem Einfluß der Stromwärme bewegen sich sowohl der lange Arm des
Hebels 8 als auch das freie Ende des Bimetallstreifens 4 in Richtung des Pfeiles
9 und verschieben dabei eine Übertragungsleiste io, wobei der Hilfskontakt i i beim
Überschreiten der Auslösegrenze geöffnet wird. An Stelle des Hilfskontaktes i i
kann die Bewegung der Übertragungsleiste io auch hur mechanischen Auslösung eines
Schalters benetzt werden.
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In Abb.2 ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Wärmestrahlung
des stromdurchflossenen Dehnungsstabes 17 gleichzeitig für die Beheizung
des Bimetallstreifens 18 benutzt wird. Der "bei i 9 eingespannte Bimetallstreifen
ergibt einen Ausschlag in Richtung des Pfeiles @2o. Auch der lange Arm des Hebels
21 führt bei Ausdehnung des Dehnungsstabes 17 zu einem Ausschlag der Leiste
22 in Richtung des Pfeiles 2o. Die Au%schläge werden in bekannter Weise durch die
übertragungsleiste 22 für die Öffnung eines Hilfskontaktes 23 oder für die mechanische
Auslösung eines Schalters benutzt.
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Eine bessere Wärmeausnutzung wird jedoch erzielt, wenn der Bimetall
streifen 24 mit dem Dehnungsstab 25 gemäß Abb. 3 mechanisch gekuppelt ist: Die Kupplung
erfolgt derart, daß der bei 26 gelagerte und von dem Dehnungsstab 25 beeinflußte
Hebel 27 mit dein. Bimetallstreifen 24 bei 28 starr miteinander verbunden wird.
Die Ausschläge des Dehnungsstabes 25 wie auch des Bimetallstreifens 24 erfolgen
beide in der Richtung des Pfeiles 29 und wirken über die Übertragungsleiste 30 auf
den Hilfskontakt 3i. Der über die Stromzuführung 32 und 33 unmittelbar beheizte
Dehnungsstab 25 dehnt sich aus ;und bewirkt eine Drehung des Hebels 27 in der Weise,
daß der als langer Hebelarm wirkende Bi. metallstreifen 27 einen Ausschlag in Richtung
des Pfeiles 29 ergibt. Durch die Wärmestrahlung des Dehnungsstabes 25 krümmt sich
aber außerdem der Birnetallstreifen 24 in Richtung des Pfeiles 29, so daß eine Addition
der Ausschläge stattfindet. Die Einstellung erfolgt derart, daß bei niedrigen Überströmen
infolge der längeren Auslösezeit in der Hauptsache die Krümmung des Bimetallstreifens
zur Auslösung benutzt wird. Bei hohen Überströmen ist jedoch die Wärmeabstrahlung
infolge
der kurzen Auslösezeit fast ohne Wirkung auf den Bimetallstreifen,
so daß dieser sich bei hohen Überströmen nicht oder nur sehr wenig krümmt. Durch
die infolge hoher Überströme eintretende starke Wärmeentwicklung im Dehnungsstab
dagegen wird dieser länger und beeinflußt 'den Hebel 7.7 mit dem daran befestigten
Bimetallstreifen 24 in der Weise, daß eine Auslösung in kurzer Zeit erfolgt.
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Die gleiche Wirkung wird bei der Anordnung gemäß Abb. 4 jerzielt.
Hierbei wird der Dehnungsstab 34 auf Zug beansprucht. Der bei 35 gelagerte, als
Hebel ausgebildete Rahmen 36 erhält durch die Druckfeder 37 sein Drehmoment in Richtung
des Pfeiles 38. Hierdurch wird ,der in einem unveränderlichen Befestigungspunkt
39 einerseits und dem Hebelende 40 anderseits eingespannte Dehnungsstab 34
gespannt. An der Befestigungsstelle 4i ist der Biinetallstreifen 42 m@echa-'nisch-mit
dem, als Rahmen ausgebildeten Hebel 36 starr verbunden. Der Delmungsstab 34 wird
über dielStromzuführungen 43 und 44 unmittelbar vom, elektrischen Strom durchflossen
und dehnt sich aus, so, daß der als Rahmen ausgebildete Hebel 36 Leinen Ausschlag
in Richtung des Pfeiles 38 ergibt. Durch Wärmestrahlungen wird der Bimetallstreifen
42 von dem elektrisch beheizten Dehnungsstab 34 erwärmt und krümmt sich derart,
daß ein zusätzlicher `Ausschlag in Richtung des Pfeiles 38 erfolgt.
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In Abb. 5 ist der als Rahmen ausgebildete Hebe136 im senkrechten Querschnitt
dargestellt. Der U-förmige Rahmen 36 umfaßt :den Dehnungsstab- 34 und zum Teil auch
den Bimetallstreifen 42, so daß eine weitere Wärmeausnutzung infolge der Rückstrahlungen
des Rahmens 36 gegeben ist.