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Steuerung für elektrische Geräte, z. B. Relais Die Erfindung bezieht
sich auf eine Steuerung für elektrische Geräte, z. iB'.. Relais, St.romunterbrecherauslösevorrichtungen,
Meß- ibzw. Anzeigegeräte od. dgl., zum Schutz derselben und der Stromkreise gegen
Überlastungen und Kurzschlüsse.
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Die Erfindung ermöglicht eine Verlängerung der Zeitcharakteristik
(Auslösezelt) des Relais ohne Änderung (der Biauart des bereits konstruierten bzw.
ohne Störung der Verbindungen des schon benutzten Relais herbeizuführen.
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Bei thermischen Relais, bei denen ein bimetallenes, bei Erwärmung
ansprechendes Element und ein vom zu schützenden Stromkreis aus erregter Heizkörper
verwendet wird, besteht eine Möglichkeit zur Erhöhung der Arbeitszeitdes Relais
darin, die Masse des BimetalIelementes zu vergrößern, indemdasselbe für Erzielung
einer bestimmten Heizwirkung länger ausgeführt wird, um seine Temperatur bis zum
Effektivwert, bei welchem das Relais ,in Wirkung tritt, zu vergrößern. Wenn die
Masse des Biimetallelementes wiederum allein durch die Vergrößerung seiner Dicke
vergrößert wird, so wird die Wärnne, die für das Aribeiten eines solchen Elementes
notwendig ist, für eine gegebene Länge eines solchen Elementes nicht vergrößert,
es .sei denn, daß der Hitzeverlust vergrößert wird. Bei hohen Überlastungen, nämlich
bei einer extrem
hohen Erhitzung ist indessen die Vergrößerung der
Auslösezeit durch die Anwendung eines dickeren B:imetadls :sehr gering; ferner wird
hierbei :der Heizkörper in der Zwischenzeit ,gegen Ausbrennen nicht geschützt, wenn
die Überlastung zu hoch .ist.
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Ferner können die Überlastschutzrelais in Kontrollapparaten für Motoranlasser
für Wechselströmmotoren, die besonders träge Einrichtungen antreiben und die keine
Anlaßwiderstände für ein allmähliches Beschleunigen des Motors auf seine Arbeitsgeschwindigkeit
besitzen, beim Anlauf so erhitzt werden, daß die Relais unter dem Einfluß des übermäßigen
Anlaufstromes auslösen, bevor der Motor seine Arbeitsgeschwindigkeit erreicht hat,
bei welcher der Arbeitsstrom auf einen normalen Wert zurückgeht. Wenn man die Überlastrelais,
um,diesen'lBedingungen Rechnung zu tragen, überdimensioniert, so wird die Arbeitsweise
des Relais im Hinblick auf den Motorschutz ungünstig geändert. Es erscheint daher
erwünscht, diese Bedingungen durch,die Vergrößerung der Auslösezeit des Relais während
einer normalen Strombelastung oder selbst während (der geringen Überlastungen, die
z. B.. durch den hohen Anlaufstrom hervorgerufen werden, zu vergrößern.
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Bei hoher Überlastung können ferner die Heizelemente; die bei thermischen
Relais zur Erregung des B.imetallrelais verwendet werden, so weit erhitzt werden,
@daß sie ausbrennen, bevor das Bimetallglied das Ansprechen des Heizelementes herbeiführt,
um das Relais und somit den entsprechendenUnterbrecher zumAuslösen zu bringen.
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Die Erfindung ermöglicht :den Schutz des Heizelementes des thermischen
Relais @im Hinblick auf diese beiden Forderungen zu schaffen und eine umgekehrte
Zeitspanne in der Wirkung :des Relaisherzustellen, um den Bedingungen bei einem
abnormen Strom während :des Anlaufes gerecht zu werden und außerdem geringe normale
Überlastungen, die im Rahmen der Kapazitätsdes Motors auftreten, zu meistern.
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Um eine solche Steuerung und einen derartigen Schutz für elektrische
Geräte, z. B. Relais, und Stromkreise zu schaffen, wird erfindungsgemäß parallel
zur Gerätewicklung, z. BI. zur Heizwicklung oder zum Heizkörper (des Relais eine
gesättigte Drossel od. dgl. vorgesehen, die bei 'Überlastung die Auslösung eines
Schalters herbeiführt. Die Re,äktanz der Drossel wird vermindert, bis der Kern gesättigt
ist. Die Teilung des Stromes zwischen dem Heizelement und der Drossel ändert sich
hierbei entsprechend.
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Die Maßnahme, !die Drossel parallel zu einem Widerstand zu schalten,
ist an sich bekannt. Dagegen ist idie Benutzung eines .:gesättigten Kernes einer
Drossel in Parallelschaltung zu den Heizklemmen eines thermischen Relais od. dgl.
neu und besonders vorteilhaft.
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Es wind hierbei,die Eigenschaft der D'ros,sel ausgenutzt"daß, wenn
der Drosselkern gesättigt wird, die Impedanz :der Drossel vermindert wird. Wenn
die Drossel parallel zum Heizelement des thermischen Relais geschaltet wird, so
i.st,die Impedanz der Drossel bei normalem Strom verhältnismäßig , gr,
, oß, so @daß nur ein relativ geringer Magnetisierungsstrom die Drossel durchfließt
und ein großer Teil des Laststromes das Heizelement erregt. Wenn aber der Laststrom
his zur Lastkapazität des zum Schutz des Stromkreises bestimmten Relais ansteigt,
so wird der Drosselkern anwachsend magnetisiert, bis er gesättigt wird. Nähert sieh
der Drosselkern diesem Zustand, so vermindert :sich die Impedanz der Drossel, und
der Strom teilt sich demzufolge zwischen dem Heizelement und der Drossel entsprechend
:der Änderung der Impedanz ider Drossel. Bei höheren Werten des Laststromes wird
die Drossel deshalb einen wesentlichen Teil ödes Laststromes durch das Heizelement
durchlassen, so daß :das Heizelement nicht direkt proportional der Last, sondern
in einem beträchtlichen kleineren Grad erregt wird.
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Das Heizelement des Relais wird also vor hohen Überlastströmen geschützt,
während zugleich die Wärmeeinwirkung solcher Ströme auf das Bimetallelement uriproportional
kleiner gestaltet wird, als die Wirkung des vollen Laststromes werden würde, wobei
die Zeitspanne der Wirkung des Bimetallelementes bei der Auslösung des Relais bei
Überlastungen entsprechend vergrößert wird. Die Steuerungsmittel sind hierbei klein,
widerstandsfähig und empfindlich. Man kann dabei für die Vergrößerung der Zeitverzögerung
Mittel vorsehen, ohne eine Änderung der Abmessungen oder des Fassungsvermögens einer
z. B. thermischen Einheit vorzunehmen, die normalerweise verwendet wird, oder eine
Anordnung für die Vergrößerung :des Zeitintervalls schaffen, indem die Wärmekapazität
der thermischen Einheit geändert wird.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, die erstrebte Schutzwirkung
zu erzielen, ;besteht darin, daß eine magnetische Auslösevorrichtung vorgesehen
wird, die gemäß einem weiteren Vorschlag nach der Erfindung durch das magnetische
Streufeld der Dirossel oder des Transformators betätigt wird, wenn er gesättigt
ist. Hierzu kann ein kleiner Transformator verwendet werden. Bei hohen Überlastungen
oder Kurzschlüssen wird ermöglicht, den Heizkörper gegen übermäßige Ströme durch
Schnellauslösung zu schützen.
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Um die Sättigungseigenschaft des Transformators bei der Steuerung
zu benützen, kann erfindungsigemäß ein (drehbarer Anker vorgesehen werden, der den
Transformator bzw. Drosselkern berührt, um idurch.den Streu- oder Verlustfluß des
Transformators angezogen zu werden, wenn der Trans.formatorkern gesättigt ist, wobei
der Anker als Auslösung für,das Relais oder für einen äußeren Stromkreis zu dem
Unterbrecherstromkreis dienen kann.
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In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Es zeigt Fig. i eine Schaltung, die einen Motor mit einem thermischen
SchutzrelaÄs nebst einer Drossel .nach der Erfindung enthält, um den Hauptschalter
elektrisch zu steuern,
Fig. 2 eine Schaltung ähnlich der nach Fig.
i unter Verwendung eines Relais zur direkten mechanischen Steuerung des Hauptschalters,
Fig. 3 eine Kurve, die die Abhängigkeit zwischen dem Strom und der Impedanz der
,Drossel wiedergibt, Fig. 4. ein einfaches Kreisdiagramm, das ,die Beziehung zwischen
der Drosselimpedanz und dem Widerstand des Heizelementes im normalen Stromzustand
veranschaulicht, Fi;g. 5 ein ähnliches Diagramm wie nach Fig. q., welches die Änderung
in der Stromteilung zwischen der Drossel und dem Heizelement bei übermäßigem Laststrom
darstellt, Fig. 6 eine graphische Darstellung der variablen Zeitkurve für den veränderlichen
Stromzustand bei einemRelais mit und ohneDrossel und mit Bimetall mit großer Masse,
Fig. 7, 8 und 9 weitere Ausführungsformen der Anordnungen nach der Erfindung, Fig.
io ein mit einem gesättigten Drosselkern versehenes Relais im Grundriß, Feig. i
i eine Seitenansicht des in Fig. io gezeigten Relais, Fig. 12 einen Schnitt des
Relais nach Linie III-III der Fig. io, Fig. 13 einen Schnitt des Relais nach
Linie IV-IV der Fig. io, Fig. 1q. die Ansicht eines von Verklinku.ngsgliedern nach
Linie V-V der Fig. i i, Fig. 15 eine Seitenansicht einer Auslösevorrichtung,
die durch den Anker des gesättigten Drosselkernes gesteuert wird, Fig. 16 einen
Schnitt des Relais nach LinieVII-VII der Fig. io, aus dem die Einschaltvorrichtung
ersichtlich ist, Fig. 17, 18 und i9 eine Draufsicht bzw. Seitenansichten
eines gesättigten Transformators, der mit einem Anker für die Steuerung der Kontakte
im äußeren Stromkreis versehen ist.
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Wie Fig. i zeigt, wird ein Motor 12 von einem elektrischen Stromkreis
i i über einen Stromunterbrecher 13 gespeist, der mittels eines thermischen Relais
1q. gesteuert wird, welches wie üblich konstruiert und angeordnet sein kann, indem
es eine der Wärmecharakteristik des Motors 12 entsprechen-de Charakteristik besitzt.
Dias thermische Relais 1q. dient somi=t bei normalen S-tTombedingungen dazu, den
Stromunterbrecher 13 zu betätigen und den Motor von dem Stromkreis abzutrennen,
wenn ein übermäßiger Strom, der den Motor zu überlasten oder zu gefährden droht,
lange genug andauert.
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Das thermische Relais 1q. enthält, wie es schematisch dargestellt
ist, zwei Heizelemente 16 und 17, die mittels zweier Hauptleiter mit dem Motor verbunden
und denen zwei - entsprechende Wärmeelemente, solche wie Bimetallstreifen 18 und
ig, zugeordnet sind, die durch diese Heizkörper 16, 17
proportional
dem Laststrom, der die Heizkörper duirchfiießt, beheizt werden.
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Bei der in Fig. i gezeigten Anordnung ist das Relais mit einer gemeinsamen
Auslösestange 2,1 versehen, die mittels jedes oder # der beiden Bimetallelemenite
i8 und ig in eine Stellung gebracht werden kann, in der sie durch eine Feder 22
bewegt wird, um einen Schaltarm 23 zu betätigen und den Steuerstromkreis für den
Stromunterbrecher 13 an dem Schalter 24 zu öffnen. Normalerweise wird die Auslösestange
21 gegen die Bewegung mittels einer ortsfesten Haltenase 25 gesperrt. Wenn die Auslösestange
mittels eines Bimetallelementes hinaufbewegt wird, so bewegt sich das untere Ende
der Auslösestange über den Vorsprung der Haltenase und wird mittels der Feder 22
ausgelöst, wobei der Schaltarm 23 sich gegen die Kraft einer verhältnismäßig schwachen
Druckfeder 26 bewegt.
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Ist der Motor mit dem Erregerstromkreis i i verbunden, so wird die
Betätigungsspule 65 des Unterbrechers 13 über einen Druckknopfschalter 28 und den
Relaiskontaktschalter 24 erregt. Wenn der Unterbrecher 13 geschlossen wird, so schließt
er einen Hilfskontakt 29, wodurch ein Haltestromkreis für seine eigene, Betätigungsspule
gebildet wird, damit der Druckknopfschalter 28 losgelassen werden kann.
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Wenn das Relais 1q. infolge der Erwärmung des Bimetallelementes betätigt
wird, öffnet der Relaiskontakt 24. den Stromkreis der Betätigungsspule des Unterbrechers
13. Der Unterbrecher wird dann geöffnet und trennt den Motor 12 vom Stromkreis i
i ab. Um das Relais 1q. wieder zu schließen, wird ein Schließknopf 3o niedergedrückt,
wodurch der Schaltarm 23 geschwenkt und die Auslösestange 2 1 wieder in ihre Ausgangslage
gelangt.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Bauart ist ein ab-
geändertes Relais
34 mit einer gemeinsamen Auslösestange 35 vorgesehen, die mit zwes Ausläsearmen
36 und 37 ausgerüstet ist, die im Wege der Bewegung der Bimetallelemente 18 und
ig beim Krümmen derselben liegen; so d:aß durch das Ver biegen jedes der Bimetalleleimente
die Ausdöser stange 35 bei einer übermäßigen Belastung betätigt wird. Die Auslösestange
35 ist mit einem Auslösearm 38 versehen, um eine drehbare Sehwingkl-inke 39 auszulösen,
die, wie schematisch dargestellt ist, durch Stromunterbrecher 13 in seiner geschlossenen
Lage gegen die Kraft einer gespannten FedeTqo verklinkt wird, welche das Bestreben
hat, den, Unterbrecher zu öffnen.
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Wenn die Motorbelastung übermäßig hach wird, so könnten die Heizelemente
16 und i7 für das Bineetall innerhalb eines kleinere Zeitintervalls übermäßig hoch
erhitzt worden, noch bevor die Bimetallelemente 18 und ig so weit erhitzt sind,
da,ß die Auslösestange 2i betätigt und der Stromunterbrecher 13 geöffnet wird. In
diesem Falle können die Heizelemente 16 und 17 so weit überhitze werden, daß sie
ausbrennen, so daß das Relais zerstört wird.
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Unter bestimmten Bedingungen, und zwar z. B. wenn der Motor vom Ruhezustand
aus angelassen wird und eine träge Einrichtung antreibt, kann er während der kleinen
Anlaufperiode, d. h. solange er auf seine Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt
wird,
einen übermäßigen Anlaurfstrorn aufnehmen. Bei übermäßigen Stromstärken kann: der
Motor zwar einen großen Anlaufstrom eine geringe Zeit aushalten, dagegen: kann aber
das: thermische Relais, wie es bis jetzt der Fall war, den Motor abtrennen, bevor
derselbe seine volle Geschwindigkeit erreicht hat.
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Durch die erfindnngsigemäße Anordnung gesättigter Drosseln 4z und
42 an den< Heizelementen 16 und 17 wird den beiden: vorgenannten Erscheinungen,
d. h. ein mögliches Ausbrennen- der Heizelemente oder vorzeitiges Auslösen, vorgebeugt.
Hierbei werden die Strombedingungen nicht geändert, d.. h: die Drosseln können mit
den Klemmen der Hezelernente dies thermischen: Relais verbunden werden, ohne daß
der Haupt- oder Relaisstromkreis geöffnet oder die Trennung der Stromverbindungen
der bereits installierten Einrichtung in einer anderen Weis vorgenommen: zu werden
braucht.
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Wird die Drossel an einem bereits konstruierten, jedoch noch nicht
installierten Relais angewandt, so kann dieselbe sehr einfach mit den Anschl.ußklemme:n
des Relais verbunden werden, ohne daß eine Änderung in der Bauart oder Arbeitscharakteristik
des Relais erforderlich ist, vorausgesetzt, daß der für die Unterbringung der Drossel
erforderliche Raum zur Verfügung steht.
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Die Drosseln 41 und 42 sindi so gewählt, daß der Drosselkern gesättigt
wird, wenn der das Heizelement 16 oder 17 durchfließende Strom so, groß ist,
wie es für einen vorbestimmten Spannungsabfall am Heizelement festgelegt ist. Wie
aus dem Diagramm der Drossel nach Fig. 3 hervorgeht, wird beim Ansteigen; des die
Drossel durchfließenden Stromes dies Impedanz bzw. Realtanz. verkleinert. Ein solcher
Verlauf wird durch die Bemessung des Drosselkernes in der Weise festgelegt, daß
der Drosselkern bei einem Teil des Stromes durch die Drossel gesättigt wird, welcher
einem vorher festgelegten Laststrom entspricht.
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Aus Fig. 4 ist die normale Beziehung zwischen dem Laststrom, dem Strom
durch eines der Heizelemente und dem Strom durch die entsprechende Drossel ersichtlich.
Der Durchmesser 45 des Kreises stellt den Laststrom unter normalen Strombedingungen
dar. Durch den großen Vektor 46 ist der den Widerstand des Heizelementes durchfließende
Strom wiedergegeben, während der kleine Vektor 47 den normalen, die Drossel durchfließenden
Magnetisierungsstrom bei normalen Belastungsbedingungen darstellt. Diese Quadraturbeziehung
zwischen dem Widerstandsstrom und dem Drosselstrom besteht infolge der hohen induktiven
Eigenschaft der im hebenschluß liegenden Realtanz und da der Heizelementwiderstand
keine induktive Eigenschaft besitzt.
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Steigt der Laststrom auf einen abnormen Betrag an, so werden dann
die Bedingungen, wie es aus dem Kreisdiagramm nach Fig.5 ersichtlich ist, geändert.
Der Laststrom ist nun durch den vergrößerten Durchmesser j z dargestellt. Der Ström
durch die Drossel ist infolge der Verringerung der Realtanz der Drossel utiproportional
gestiegen; ein solcher vergrößerter Strom :ist durch den Vektor 52 dargestellt.
Der Strom durch das Heiz= element ist durch dien Vektor 53 wiedergegeben, welcher
nun urproportional kleiner im Verhältnis zu dem durch den Durchmesser 51 dargestellten
Laststrom geworden ist, als es bei dem in Fig. 4 dargestellten normalen Belastungsbedingungen
der Fall war, -wo der Stromvektor 46 des Widerstandes beinahe so groß wie der gesamte
Laststromvektor 45 ist.
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In der graphischen Darstellung nach Fig. 6 gibt die Kurve 55 die Zeitstromkurve
des Relais 14 nach Fig. t wieder. Die zweite Kurve 56 stellt die Änderung oder Zunahme
in dem Zeitintervall des B metallelementes darr; die durch die Vergrößerung der
Masse des B.imetalleleinenfies zustande gebracht werden: kann;. Die Kurve 57 veranschaulicht
die Änderung der Zeitstromkurve des Relais 14 die durch die Anwendung des gesättigten
Drosselkernes an einem Heizelement dies Relais herbeigeführt werden; kann.
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Im Hinblick auf Fig.6 sei bemerkt, daß das Bimetall mit vergrößerter
Masse eine längere Auslösezeit bei mäßigen Überlastungen (Kurve 56) liefert, daß
aber die Verknüpfung mit gesättigter Drossel (Kurve 57) längere Auslösezeiten bei
hohen Überlastungen verursacht, indem die Zeit mit der Vergrößerung der Überlastung
fortwährend zunimmt.
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In der Beschreibung ist die Anwendung eines gesättigten Dirosselkernes
am nicht induktivem Stromerregungselement eines thermischen Relais beschrieben,
bei dein besonders große Vorteile der gesättigten Drossel ausgenutzt werden können.
Dieselbe prinzipielle Anwendung des gesättigten Drosselkernes eignet sich jedoch
auch für einen induktiven Widerstand; um einen Spannungsabfall zur Erregung einer
Betätigungsvorrichtung herbeizuführen, bei der eine Verzögerung verlangt wird.
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Dass Prinzip der Relaiswirkung ist ferner in der Schaltung nach Fig.
7 gezeigt. Wie aus der Schaltung hervorgeht, wird durch= die Wirkung des Birnetallelementes
3 oder eines Ankers4¢ ein: Auslöse@elemen-t betätigt, das gegen die Auslösestange
116 bewegt wird; um die Trennung der Kontakte 2o und 24 zu verursachen.
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Wenn das Relais wieder eingeschaltet werden, soll, so, wird der Betätigungsknopf
einer Wiedereinschaltvorrichtung 135 bewegt, wie es nachstehend noch näher erläutert
wird. Die Einzelheiten der Wiedereinischaltvorrichtung sind in Fis. 13 und
16 dargestellt.
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Nachdem das Relais wieder eingeschaltet ist, kann der Schalter 13
durch augenblickliche Erregung des Stromes der Betätigungsspule 65 mittels eines
Druckknopfes 69 wieder geschlossen werden. Die Kantaktstänge 66 des Schalters 13
wird dann= durch ihre Haltekontakte 70 selbst gehalten.
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Mittels der in Fig. 7 dargestellten Anordnung kann das Relais direkt
durch den Auslöseanker 44
der Drossel betätigt werden, um den Haltestromkreis
der Schaltstange zu öffnen, wodurch der Motor 68 vor den Einflüssen der übermäßigen
Belastung oder des Kurzschlusses geschützt wird.
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In Fig. 9 ist eine abgeänderte Steueraa Ordnung dargestellt, bei der
der Anker 44 zusammen mit der Drossel 4o einen Schalter 72 für Kontaktre direkt
steuert, so daß der Sch alter 72 unter dem Einfluß der Drosselsättigung, die das
Anziehen des Ankers 44. verursacht, geöffnet wird, um den verbundenen Stromkreis
zu entregen und den Motor 68 abzuschalten. In diesem Falle ist der Schalter 72 zur
Steuerung dies Stromkreises d-,--r Kontaktstange des Schalters:13 in Reihe mit einem
einfachen. Schialter 73 dargestellt, der durch das Bimtetallglied 3 gesteuert wird.
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Durch die Verwendung einer Drossel bei einem thermischen Relais wird
einte besonders vorteilhafte Anordnung erzielt; dasselbe Prinzip nach der Erfindung
kann aber statt dessen auf einen gesättigten Transformator unigewandt worden, der
nicht wie eine Drossel mit einer Wicklung, sondern mit zwei Wicklungen verstehen
ist.
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Für die Abart, die einen Transformator enthält, kann dem magnetischen
Kern des Transformators ein drehbarer Magnetanker 44 zugeordnet werden, der nach
der erfolgten Sättigung des Kornes durch den Streufluß angezogen wird:.
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Wie in Fig. 17, 18 und i9 gezeigt ist, ist ein Transformator 8o, der
bei einem bestimmten Laststrom gesättigt wird, mit einem Magnetkern 81 versehen.
Ein Anker 82 ist an einem Zapfen 83 in einem Bügel 84 drohbar gelagert, der an dem
Kern 81 anliegt, um mach der Sättigung durch den Streufluß angezogen zu werden.
Der Anker kann, wie gezeigt, so angeordnet werden, daß er einen beweglichen Kontakt
85 betätigt und das Öffnen und Schließen eines äußeren Stromkreises zwischen zwei
feststehenden Kontaktstücken steuert. Die Kontaktstücke 86 und 87 können getrennt
an einem thermischen überlastrelais an den Seiten des Transformators gebracht und
durch die Leiter 89 mit einem in dem Sekundärstromkreis des Transformators vorgesehenen
Heizkörper 88 verbunden worden, um, das Bimetallglied zu leiten und das Kontaktstück
85 zu betätigen. Wenn die magnetischen Teile des Transformators gtesättigt sind,
so wird durch den Verlust- oder St@reutfluß der Anker 82 angezogen, um den miit
den feststehenden Kontaktstücken 86 und 87 verbundenen Stromkreis zu steuern.
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Der Anker 82 kann zum Öffnen edier zum Schließen des Stromkreises
zwischen den., Kontakten 86 und 87 angeordnet werden. Ein derartiger drehbarer mit
einem Transformator zusammenwirkender Anker, der den Stromkreis zwischen den zugehörigen
Kontakten schließt, ist in der Schaltung nach Fig.8 vorgesehen. Bei dieser Anordnung
wird der Stromkreis durch die parallel zäum Heizkörper mit dem Bimetallglied angeordneten
Kontakte gesteuert, um den: Heizkörper gegen übermäßige Lastströme zu schützen.
Bei der Anordnung nach Fig. 8 wird ein selbsttätiger Stromunterbrecher 9o verwendet;
um den Motor im Falte %-ori übermäßiige i Belastungen oder Kurzschlüssen von dem
Hauptseomkreis abzutrennen. Für normale Belastungen wird der Schutz durch ein entsprechendes
thermisches Relaisgi ergänzt, welches erlaubt, den Steomkreis dies Hauptschalters
92 durch Ansprechen dies Relaisschalters 93 unter der Wirkung des mit dem Heizkörper
95 zusammenarbeitenden Bimetalls 94 zu öffnen.
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Wi.2 insbesondere Fig. io, i i und 12 zeigen, kann das mit i bezeichnete
thermische Überlastrel-a.is eine Grundplatte 2, eine Mehrzahl von auf Wärme reagierenden
Vorrichtungen oder Bimetallglieder 3, Heizkörper 4, Auslöseklinken 5, einen Haltehebel
6, eine Feder 7 und einte Stange 116 für die Auslösung der Stromkreiskontakte 20
und 24 und, eine von Hand einschaltbare Vorrichtung 135 enthalten.
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Die Heizkörper 4 können als rinnenförmtige Strahlungsheizkörper ausgeführt
werden, diie an den Anschlußschienen 111 mittels der Schrauben 112 auswechselbar
angebracht sind. Die Bimetaddv orrichltung 3 kann einen oder mehmere getrennte Bimetallstmeifen
enthalten und, wie Fig. io zeigt, an einem Ende an dem Auslösung verhindernden Hebel
6 durch geeignete Mittel, z. B. Niete to, starr angebracht werden, wobei die Bi.netallelemente
innerhalb der rinnenförmigen Strahdungsheizkönper 4 liegen.
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Der Strahlungskörper 4 und das Bimetaldelement 3 können in einem gewünschten
Isoliermittel, z. B. in Luft, oder in einem anderen Isoliermedium vorgesehen, werden,
wobei die Btianetallelemente je nach der Art des den Heizkörper umgebenden Mediums
gekrümmt werd. Die Auslösekl uke 5 kann an dem freien Ende dies IM-3 angebracht
und außerdem mittels einer Schraubenfeder 7 schwingend gehalten werden, die mit
ihrem einen Ende an der Auslösekliinke 5 und mit ihrem anderen Endre an dem Auslösung
verhindernden Hebe1:6 befestigt ist. Die Auslösekliii1ke 5 wird in nicht ausgelöster
Lagre durch die FedeT7 gehalten, indem, das obere Ende der Klinke 5 sich gegen einen
Schulterteil 113 des Haltehebels 6 legt. Das Ende dies Hebels 6 erstreckt sich durch
die Öffnung 114 in ' der Auslöseklinke 5.
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Die Querstange 116 ist an der Tragplatte 2 mittels der Bügel i 17
und 117a schwenkbar angebracht, welche an: den Klemmten r 18 drehbar angeordnet
sind (vgl-. Fig. 13). An dein Bügel, 117a ist der Kontakt i9 starr vorgesehen, der
mit dem Kontakt 24 ain, freien Ende des biegsam zurückspringenden Fingers 121 zusammenwirkt,
der an seinem anderen Ende an dem Klem:rnstück 122 starr befestigt, ist.
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Während; das Bimetallelement 3 abwärts oder von dem die Auslösung
verhindernden Hebel 6 unter dem E.influß der vom Heizkörper 4 ausgestrahlten Hitze
gebogen wird, wird' die Araslöseklinke 5 von dem Hebel 6 längs seines Schulterteiles
113 und somit gegen die Grundplatte
2 so weit bewegt, bis die Öffnung
114 von dem Schulterteil 113 frei wird; wobei wiederum die Feder 7 die Auslöseklinke
5 aufwärts längs des Hebels 6, und zwar, wie Fig. i i zeigt, um das freie Ende des
Bimeitalls als Drehpunkt gezogen wird. Wenn die Auslöseklinke 5 von: dem Hebel -6
gelöst ist, greift sie an die Querstange 116 und bewegt sich mit derselben nach
der Feder7. Wenn die Querstange 116, wie vorstehend beschrieben ist, aufwärts geschwenkt
wird, so werden die Bügel 117 und I l7" um die Klemmen 118 entsprechend gedreht,
wobei der Kontakt 2o von dem Kontakt 24 getrennt wird, während ein vorstehender
unterer Armteil 12,4 (Fg. 16) des Bügels 117 in Berührung mit einem. von Hand betätigbaren
Wfiedereinschaltbolzen 130 gelangt, der au einem Lagerbügel 132 der von Hand betätigbaren
Wiedereinschaltvorrichtung 135 verschiebbar angebracht ist. In derselben Zeit drückt
ein vorstehender Arm 125 des Bügels 117a eine Gegendiruckfeder 126 zusammen (Fig.
13).
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Damit das Relais wieder eingeschal,üet und der Kontakt zwischen dien
Kontaktstücken 2o und 24 wiederhergestellt wird, wird der Bolzen 13o der handbetätigten
Wiedereinschaltvörrichtung 135
nach innen gegen die Wirkung der Feder 131
verschoben, wodurch der vorstehende Armteil i24 des Bügels i i 7 in seine normale,
im wesentlichen parallel zu der Grundplatte verlaufende Lage gebracht wird. Gleichzeitig
mit dieser Wirkung wird die Querstange 116 in ihre normale Betätigungslage zurückgebracht,
wobei die Kontakte 20 und 24 in die Einschaltlage ,gebracht werden sowie die Auslöseklinke
5 an den Schulterteil 1-13 des die Auslösung verhindernden Hebels 6 wieder angelenkt
wird. Die Gegendruckfeder 126 vermittelt den normalen Kontaktdruck.
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Durch die Benutzung einer an den Strahlungskörpern 4 angeschlossenen
gesättigten Drossel oder eines Transformators kann den: besonderen Erfordernissenn
des Stromkreises des Relais Rechnung getragen werden. Das Relais kann somit mit
einer festgesetzten Zeitcharakteristik für eine gegebene Belastung oder mit einer
verzögerten Zeitcharakteristik bei derselben Belastung wirken.
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Die Drossel 40 wird; wie Fig. i i zweigt, an einem Lager oder Rahmen
141 angebracht, welcher für den Auslösung verhindernden Hebel 6 vorgesehen ist.
Die Drossel 40 enthält eine Spule äqa und einem umfaßten lamellierten Magnetkern
143, an welchem ein Magnetanker 144 mittels einer Feder 145 drehbar angebracht ist,
wobei der Aueschlag des Ankers durch einen aus nicht magnetischem Werkstoff bestehenden
Anschlagarm 146 begrenzt wird.
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Der eine Endteil dies Ankerst 144 euth:ält in geneigter Reihe angeordnete
Öffnungen 147, damit die Feder 145 ausgewählt und eingestellt werden kann. Das andere
Ende dies drehbaren Ankers 144 wird verwendet, um beim Steuern die Zwangsläufigkeit
mit einer in ihrer Längsirichtung bewegbaren Auslösestange 15o herbeizuführen, die
zwischen den festen Haltehebeln 6 vorgesehen ist. Die Auslösestange wird vorzugsweise
aus nicht magnetischem und elektrisch isolierendem Werkstoff, z. B. au:s unter dem
Namen Micärta bekanntem oder aus irgendeinem beliebigen anderen Isolationsmaterial
hergestellt und normalerweise mittels einer Feder 151 in ihrer äußeren reichten
Lage gehalten. In diesem nicht ausgelösten Zustande hält die Auslösestange, wie
in Fig. io und 15 gezeigt ist, eine in der Mitte liegende und drehbar Klinke 152
fest, um eine Klinke, oder Auslö.sevorrichtung 153 zu, steuern, die ähnlich den
zwei Auslöseklinkenl5, die mit dem Bimetal.lstreifen i8 zusammenwirken, ausgeführt
ist.
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Die Auslösestange 150 enthält zwei ringförmige Nuten 155 und
156, in welche die entsprechenden Anker 144 der beiden gesättigten Drosseln 4o normalerweise
hineinragen. In der Auslösestange i5o ist ferner eine ringförmige Ausnehmung 157
vorgesehen, in welche der Hinterarm i52a der die Auslösung verhindernden Klinke
152 gelangen kann (vgl. Fig. io und 15), um die Klinke i 52 an der Schulter i 52b
dies Vorderarmes 152c auszulösen, wenn die Auslöse@stange i 5o in axialer Richtung
gegen ihre Feder i5i mittels einfies der beiden Anker 144 der ansprechenden Drossel
verschoben wird.
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In der normalen, nicht ausgelösten Stellung des Relais ruht der Hinterarm
152a des drehbaren Haltearmes 152 (vgl. Fig. io und 15) auf der Zylinderfläche i58
der Auslösestange 15o, so. daß die Auslösevorrichtungi53 an einer Bewegung mittels
der Feder 159 gehindert wird. Das innere Ende der Auslösevorrichtung 153 ist an
einem feststehenden, vorstehenden Finger 16o des Lagers 161 drehbar angebracht,
dessen Seitenarm 162 als Träger für die drehbare Klinke 152, dient. Das äußere Ende
der Auslösevorrichtung 153 weist eine Öffnung ä53aauf, durch welche das untere Ende
der Halteklinke 152 hindurchgeht. Wie Fig. 15 zeigt, legt sich die Auslösevorrichtung
153 gegen die kleineNase i52b,welche dieAuslösevorrichtung 153 gegen die Bewegung
um den drehbaren Fingen 16o als Drehpunkt festhält.
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Um die Vorrichtung 153 auszulösen, ruß die Auslösestange i5o durch
irgendeinen der Drosselanker 144 bewegt werden. Bei normaler Belastung fließt praktisch
der ganze Laststrom durch die Heizkörper, während nur ein sehr geringer Strom durch
die Drosselkörper im Hinblick auf ihre verhältnismäßig hohe Impedanz im Vergleich
zu dem Widerstand der nicht induktiven Heizkörper hindurchgeht.
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Beim Anstieg dies Laststromes gegenüber ,der normalen Stromstärke
wird die Aufteilung des Stromes zwischen dien Heizkörpern und den Drosselau verändert.
Bei der Vergrößerung des Stromes hat der angemessene Teil des Laststromes, der durch
.die Drossel hindurachfiießt, das Bestreben, einen Sättigungszustand in der Drossel
hervorzurufen. Solcher Sättigungszustand hat wiederum das Bestreben" die Impedanz
der Drossel zu vermindern. Biet Verkleinerung der Drosselimpedanz
wird
das Verhältnis zwischen der Impedanz der Drossel und dem Widerstand des Heizkörpers
verändert, so daß ein im Verhältnis größerer Teil des, Laststromes durch die Drossel
hindurchfließt.
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Im gesättigten Zustand dies Drosselkernes wird ein hinreichender Streufluß
hervorgerufen, der den Anker 144 anzieht, wodurch die Auslösestange i5o betätigt
wird. In Abhängigkeit von dem Zustand des Stromkreises am Motor können die Heizkörper
und die mit diesem zusammenwirkend-en Drosseln gleich oder ungleich erregt sein.
Auf diese Weise werden beide Drosselkerne oder einer deir Drosselkernse die. Auslösestange
i5o betätigen, wodurch die Halteklinke 152 um ihren Zapfen 15,4 hinreichend gedreht
wird, um die Auslösevorrichtung 153 zu bewegen und die Auslösestange 116 zu betätigen,
damit die Kontakte ig und 24 voneinander getrennt weirden.
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Wenn die Halteklinke 152 mittels der Auslösestan:ge ausgelöst wird
und sich um ihnen Zapfen 154 dreht, so wird die Nase 152b angehoben, bis sie die
Öffnung 153a in der Klinke 153 erreicht, worauf die Klinke 153 frei wird, um um
ihren Drehfinger i 6o in Eingriff mit der Stange 116 gedreht zu werden und die Kontakte
ig und 2q. zu trennen. Die obere Kante der Öffnung 153a legt sich dann gegen die
Rückseite der oberen Kante 152d der Klinke 152.
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Wenn das Relais darauf wieder eingeschaltet wird, so wird die Querstange
vorwärts und die Vorrichtung 153 in ihrer Ausgangslage abwärts bewegt, wobei das
äußere Ende 153e der Vorrichtung 153 mit dem Vorsprung 152e der Klinke 152 in Eingriff
kommt; die Klinke 152 wird gedreht, so daß der rückseitige Arm 152a aus dem Einschnitt
in der Auslösestange i5o herausgehoben wird, wodurch sie ihre unwirksame Ausgangslage
wieder einnimmt, in der sie die Halteklinke 152 in wirksamer Lage hält; während
die Aus, lösestange i5o in ihre Ausgangslage gelangt, bewegt sich die Vorrichtung
153 fortdauernd vorwärts, indem sie von der Querstange 116 bewegt wird. Die oberste
Kante der Öffnung 153a ist hoch genug, um über den obersten Teil des Vorsprungs
152e der Klinkenseite 152e bewegt zu werden, wenn die Klinke in ihre Ausgangslage
gedreht wird, damit die Querstange 116 sich hinlänglich weit nach vorwärts bewegen
kann, um die rechte und die linke Klinke 5 und die Klinke 153 wieder anzulenken.
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Die einzelnen Maßnahmen stellen, aber nicht nur im Zusammenhang, sondern
auch losgelöst davon wertvolle Verbesserungen dar.