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Thermischer Auslöser Es werden seit langer Zeit Schalter und Schütze
mit thermischen Auslösern gebaut. Als Aus,löseorgan benutzt man entweder Bimetal:lstreifen,
die direkt oder indirekt von dem zu überwachenden Strom erwärmt werden, :oder Sehmelzlotauslöser,
bei denen ein unter Federspannung stehendes Element durch die Stromwärme ausgelötet
wird. Bei all diesen Auslösern besteht die grundsätzliche Sc'hwieri-gkeit, d,aß
man sie nur für einen relativ engen Strombereich bemessen kann. Übliche Intervalle
sind (1, 4. ... 2) 1" oder seltener (i ...
2) 1,
wobei 1,t der jeweilige Nennstrom des zu überwachenden Gerätes, Motors
od. dgl. ist. Infolge dieser engen Grenzen benötigt z. B. ein Schütz für 15-4 sechs
bis zehn thermnsche Auslöser, die untereinander bezüglich des Nennstromes verschieden
sind.
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Man hat versucht, immer die gleichen Auslöser zu verwenden und durch
passende »Shunts« die Anpassung an den jeweiligen Nennstrom zu bewirken. Dies führt
aber, insbesondere bei größeren Nennströmen, zu erheblichen Stromwärmeverlusten
in den Shunts, durch die eine unzuläs.s,ig hohe Temperatur der Schaltgeräte entsteht.
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Mist der vorliegenden Erfindung werden. die obeng mannten Mängel grundsätzlich
vermieden. Die Erfindung betrifft einen thermischen Auslöser für elektrische Schalfiter,
Schütze u..dgl. mit einem temperatu.rempfin dlichen Organ und mit für die Beheizurig
dieses Organes bestimmten einstellbaren Widerstandekombi.nationen, diie vom zu überwachenden
oder einem von diesem abhängigen Strom durchflossen werden;, und besteht darin,
daß die Widerstände so bemessen sind und entsprechend dem jeweiligen Nennstrom des
zu überwachenden Gerätes derart einzeln oder in Kombination verwendet werden;, daß
die Gesamtleistung für jede Widerstandskombination annähernd gleich
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und die den einzelnen Kombinationen zugeordneten Nennströme einer vorgeschriebenen
Stufung annähernd entsprechen.
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Als temperaturempfindliches Organ kann z. B. ein Bi.metallstre,ifen
oder ein Schmelzlotauslöser oder ein Magnetsystem mit einem Teil aus einem Werkstoff
mit einem Curiepunkt unter beispielswese 4.00° C oder ein Hitzdraht verwendet werden.
Zweckmäßigerweise werden die Widerstände so bemessen, daß die Wärmekapazität der
stromdurchflossenen Widerstände höchstens :2o '/o der Gesamtwärmekapazität des Auslösers
ist. Es ist zweckmäßig, die Stromdichte bei den einzelnen Widerständen ungefähr
gleich vorzusehen. Bei großen Stromstärken kann es unter Umständen von Vorteil sein,
die Widerstände so zu bemessen, daß die Stromdichte mindestens teilweise mit zunehmendern
Widerstandsvolumen zunimmt. Die Widerstände .können aber auch so dimensioniert sein,
daß durch jeweilige Kombination verschiedener Widerstände eine angenähert geometrisch
gestufte Nennstromreilhe gebiildet werden kann. Man kann ferner die Widerstände
auch so bemessen, daß >die vorgeschriebene Stufung nur durch Paxallelschaltumg von
Einzelwiderständen erzielt wird, wobei. man noch vorsehen kann, daß höchstens drei
Einzelwiderstände paraflel geschaltet werden. Bezüglich der Anordnung der Widerstände
innerhalb des Auslösers sind selbstverständlich verschiedene Lösungen möglich. Besonders
zweckmäßig isst es" die Widerstände symmetrisch zum temperaturempfindlichen Organ
anzuordnen.
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Unter Umständen; kann es von Vorteil ,sein, nicht nur von Parallel-,
sondern von Reihenparallelschaltungen Gebrauch zu machen. Da die Heizleistung unabhängig
von der Nennstromstärke konstant sein soll, ist es zweckmäßig, d!ie einzelnen Widerstände
so einzubauen, daß jede vorgesehene Kombination etwa -die gleichen Wärmeübergangsverhältnisse
zum temperaturempfindlichen Organ. aufweist, was beispielsweise durch die erwähnte
symmetrische Anordnung annähernd erreicht wird. Eine weitere vorteilhafte Bauart
ergibt sich, wenn die Widerstände um das. temperaturempfindliche Organ herum angeordnet
werden, so daß das ganze Gebilde einen patronenartigen Aufbau annimmt. DeT Auslöser
kann ferner so gestaltet werden, daß er 2n seiner thermischen Zeitkonstanrte etwa
der Zeitkonstante des zu schützenden Gerätes entspricht. Zwecks-Erzielung einer
:großen theirmischen Zeitkonstante kann der Auslöser in, -einer Isolierflüssigkeit
angeordnet werden oder mit einem isolierenden Stoff, z. B. Sand, angefüllt sein.
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Maul kann zusiätzrlich in an sich bekannter Weise auch noch eine Kurzsohluß,auslösung
vorsehen. Die Auslösung selbst kann entweder unmittelbar magnetisch in Abhängigkeit
der Bewegung des temperaturempfindlichen Organs erfolgen, oder es kann durch Öffnen
oder Schließen eines Kontaiktes das Auslösekommando gegeben worden.
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In. der nadhste'henden Tabelle.sind neun .geeignete Widerstandsstufen
aufgeführt und daneben diejenigen Kombinationen angegeben., die eine ungefähr geometrische
Nennstromstufung mit dem Faktor 1, 2 ergeben. Man erkennt, daß es möglich ist, mit
diesen, neun verschiedenen Widerständen a-...
i, wovon höchstens deren drei
parallel geschaltet werden, eine relativ feine Stufung zu erzielen über einen Strombereich
von etwa i : 26. In der Tabelle bedeutet Y den jeweiligen Leitwert der Widerstandskombination
und
In den Nennstrom für diese Kombination.
| Y ( In I Schaltung |
| a |
| 1,00 1,00 |
| 1,45 1,20 b |
| 2,10 1,45 c |
| 2,45 1,56 a -@ b |
| 3,55 1,89 b + c . |
| 4,55 2,13 @a+b+c |
| 6,55 2,56 d |
| g,oo 3,00 . a + b + d |
| io,io 3,18 b + c + d |
| 1465 3,70 e |
| 21,20 4,6o d -E- c |
| 23,30 4.,83 c -1-- d + e |
| 3370 5'80 -f-f |
| 48,35 6,95 e +f |
| 7,40 d -I- e -I- f |
| 796o 8,92 g |
| 113,30 io,65 f +g |
| 12795 11,30 e + f +g |
| 185,40 13,6o h |
| 265,0o 16,3o g + h |
| 298,7o 1730 f +9+h |
| 43300 20,8o i |
| 618,4o 24,9o h+i |
| 698,oo 26,4o g -f- h -f- i |
Die Tabelle zeigt diegroßen Vorteile eines derartigen Auslösers. Bei den angegebenen
Zahlenwerten beträgt die Heizleistung für alle Kombinationen z. B. i W. In der Praxis
wfird man meistens @höhere Leistungen, z. B. 5 bis io W, vorsehen.
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In Fing. i und 2 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
thermischen Auslösers dargestellt mit neun verschiedenen Widerständen, wobei Fig.
i ein Längsschnitt und Rig. 2 eine Draufsi,dht .ist.
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In- Fig. i bedeuten: i ein., zylindrisches Gehäuse aus Isolieirmateriel;
2 eine Büchse aus Isoliermaterial, die in die metalli:srlhe Kontaktplatte 13 eingesetzt
ist; 3 ein temperaturrempfindliches Organ in Form eines. Bimetallis!treifen@s, der
in der Büchse :2 befestigt ist. Dex Stiraifen 3 trägt am seinem unteren Ende einen
Kontakt 4, der mit dem Kontakt 5 zusammenwirkt. Die Anschlüsse für den nicht dargestellten
Auslösestromkreis sind mit 6 und 7 bezeichnet. 8 ist eine leitende Kontaktplatte
mit der Anschlußstelle g, die in leitender
Verbindung mit den unteren
Emden der Widerstände io steht. Diese Wiederstände sind ungefähr symmetrisch zum
temperatueem-pflnddichen Organ. 3 angeordnet (s. Fig. 2). Die oberen Enden der Widerstände
io sind in der Isolierplatte 17 befestigt. Ihre An(sc@hl@ußstel.len sind mit i i
bezeichnet. Durch Einschrauben der Schirauben 12 können die Widerstände io über
die obere Kontaldplatte 13 in beliebiger Kombination parallel geschaltet werden.
Die Kontaktplatte 13 und Anschl.uß 14 sowie Kontaktplatte 8 und Anschluß 9 können
mit Vorteil je aus einem Stück bestehen.. Die Kontaktplatten 8 und 13 werden durch
Sprengringe 15, 16 im Gehäuse i festgehalten.
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Fig. 2 zeigt die Draufsicht der Anordnung nach Fig. i ; die Bezugszeichen:
haben die gleiche Bedeutung wie in Fig. i. Mit a ... i sind die verschiedenen
Widerstände io bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Es soll beiispielswei,se
eine Auislösung bei etwa 5 A erfolgen. Aus, der vorstehenden Tabelle entnimmt man,
daß die Widerstände c, d und e eingeschaltet werden müssen. Dies erfolgt dadurch,
daß von den Schrauben 12 diejenigen eingeschraubt werden, die diie Bezeichnung e,
d und e aufweisen. Beim Stromdurchgang werden diie zugehörigen Widerstände io erwärmt
und 'heizen durch Strahlum,g und Konvektion den B.imetallstreifen 3. Unter dem Einfluß
dieser Erwärmung biegt sich sein unteres Ende nasch rechts, wodurch diie Kontakte
4 und 5 miteinander in Berührung kommen. Dies hat zurr Folge, daß der Ausslösestromkreis
des zugehörigen Schalters geschlossen wird., wodurch die UnterbTeclhung zustande
kommt. Je nach :der Höhe des Auslösestromes sind die entsprechenden Widerstände
bzw. Wide.rsitan@dskombinationen ein.-zuschalten. Die Werte dieser Widerstände lassen
sich zum voraus entsprechend der gewünschten Stufung, der Heizleistung und dem Auslösest.rombereich
berechnen.