DE905999C - Steuerung fuer elektrische Geraete, z.B. Relais - Google Patents

Steuerung fuer elektrische Geraete, z.B. Relais

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DE905999C
DE905999C DES6224D DES0006224D DE905999C DE 905999 C DE905999 C DE 905999C DE S6224 D DES6224 D DE S6224D DE S0006224 D DES0006224 D DE S0006224D DE 905999 C DE905999 C DE 905999C
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relay
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choke
saturated
armature
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DES6224D
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English (en)
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Georg C Armstrong
Kurt Mahnke
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H02H3/085Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current making use of a thermal sensor, e.g. thermistor, heated by the excess current

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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die einzelnen Maßnahmen stellen, aber nicht nur im Zusammenhang, sondern auch losgelöst davon wertvolle Verbesserungen dar.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerung für elektrische Geräte, z. B. Relais od. dgl., zum Schutz derselben und der Stromkreise gegen Überlastungen und Kurzschlüsse, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Gerätewicklung, z. B. zum Heizkörper dies Relais, eine gesättigte Drossel od. dgl. vorgesehen ist, die bei Überlastung die Auslösung eines Schalters herbeiführt. a. Steuerung nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, daß die z. B. als Stromquelle für die Heizung eines Wärmeauslösers (B:imetalls) dienende gesättigte Drossel, der giesättigte Transformator od. dgl. mit einem Magnetanker ausgerüstet ist, der durch den Strreufluß der Drossel od. dgl. bestätigt wird.. 3. Steuerung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem induktiven Nebenschlu:ß, insbesondere der gesättigten Drossel oder dem gesättigten Transformator zugeordnete Anker am Eisenkern der Drossel od. dgl. drehbar gelagert ist. q.. Steuerung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseorgan des Relais oder der Drossel bz.w. des Transformators die Auslösung des Schalters elektrisch oder mechanisch herbeiführt. 5. Steuerung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß das mittels der gesättigten Drossel o3. dgl. gesteuerte Aüslöseorgan über mindestens eine drehbare Klinke auf die Kontaktvorrichtung des Schalters einwirkt. 6. Steuerung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere drehbare Anker einer gemeinsamen Stange zugeordnet sind, die durch einen oder mehrere Anker ausgelöst wird und unter Einwirkung eines Kraftspeichers einen Schaltarm betätigt, der die Trennung eines Haltestromkreises des Schalters herbeiführt. 7. Steuerung nach Anspruch i bis q, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker der Drossel od. dgl. im Haltestromkreis vorgesehene Kontakte direkt steuert. B. Steuerung nach Anspruch i bis q. und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Haltestromkreis vorgesehenen Kontakte in Reihe mit einem mittels des Bimetallelementes gesteuerten Schalter geschaltet sind. g. Steuerung nach Anspruch z bis q:, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei direkter Steuerung der Drehanker zugleich den beweglichen Kontakt trägt, der mit im Haltestromkreis vorgesehenen Kontakten zusammenwirkt. io. Steuerung nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß an dem Heizkörper die Sekundärwicklung des, gesättigten Transformators angeschlossen ist, dessen drehbarer, durch Streufluß betätigter Anker das Öffnen bzw. Schließen des äußeren Stromkreises bewirkt. i i. Steuerung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß jeder drehbare Anker unter der Wirkung einer einstellbaren Feder steht. 12. Steuerung nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß außer denn. Relais finit Relaisschalter und dem gesattigteu Transformator mit Drehanker ein selbsttätiger Stromunterbrecher zum Abschalten bei Übermäßiger Belastung oder Kurzschlüssen im Hauptstromkreis vorgesehen ist. 13- Steuerung nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dien dirchba@reen Magnetankern der Drosseln od. dgl. ein gemeinsames, in seiner Längsrichtung verschiebbares Auslöseorgan zugeordnet ist; dessen Verschiebebewegung über dr@ehlaare Klinken zur Auslösung einer Haltevorrichtung ausgenutzt wird, derart, diaß eine gemeinsame drehbare Ausläsesitange das Öffnen bzw. Schließen der Kontakte bewirkt. i4.. Steuerung nach Anspruch i Iris 13, dadurch gekennzeichnet, daß die- Kontakte tragende Ausläsestange federnd gelagert und zugleich über Bügel an den- Klemmen des Relais od. dgl. drehbar angeordnet ist, wobei mindestens einer der Bügel einen vorstehenden Armteil besitzt, der beün Öffnen des Halte,-stroinkreises in eine die Wiedereinschaltung vorbereitende Lage gebracht wird. 15. Steuerung nach Ansprüiäh i bis 14, dadurch gaelcennzeichnet, daß die Wiedereinschaltvorrichtung einen längs verschIebbaren abgefederten Bolzen, enthält, der mit dem vorstehenden Armteil eines der die Auslösestange tragenden Bügel zusammenwirkt.
DES6224D 1938-10-12 1939-10-13 Steuerung fuer elektrische Geraete, z.B. Relais Expired DE905999C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017093122A (ja) * 2015-11-09 2017-05-25 龍門技術服務有限公司 サーキットブレーカーの引き外しシステム

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