DE938799C - Steuerbarer Magnetkreis - Google Patents

Steuerbarer Magnetkreis

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Publication number
DE938799C
DE938799C DES6679D DES0006679D DE938799C DE 938799 C DE938799 C DE 938799C DE S6679 D DES6679 D DE S6679D DE S0006679 D DES0006679 D DE S0006679D DE 938799 C DE938799 C DE 938799C
Authority
DE
Germany
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magnetic circuit
magnetic
circuit according
conductor
curie
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Expired
Application number
DES6679D
Other languages
English (en)
Inventor
Paul Duffing
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE938799C publication Critical patent/DE938799C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14Electrothermal mechanisms
    • H01H71/142Electrothermal mechanisms actuated due to change of magnetic permeability

Description

  • Steuerbarer Magnetkreis Es sind schon steuerbare Magnetkreise vorgeschlagen worden, die als Steuerelemente verwendet werden können. Hierbei wird durch willkürlich oder selbsttätig gesteuerte, auf einem Teil des Magnetkreises örtlich begrenzte Änderung des magnetischen Widerstandes der auf einen Anker wirkende, vorzugsweise von einem permanenten Magneten als MMK aufgedrückte Flüß derart beeinflußt, daß der Anker abfällt.
  • Nach der Erfindung ergibt sich eine besonders vorteilhafte Anordnung für Steuerelemente dieser Art dadurch, daß in den KraftfluBkreis ein magnetischer Leiter mit niedrigem Curiepunkt eingeschaltet ist und die Widerstandsänderung durch Temperaturänderung dieses Leiters bewirkt wird.
  • Die Wärme kann hierbei vorzugsweise stromabhängig geändert werden, und zwar entweder indirekt, indem der Strom ein dem Curieleiter benachbartes Heizelement durchströmt, oder aber auch direkt, indem der Curieleiter gleichzeitig als elektrischer Leiter verwendet wird.
  • Mit besonderem Vorteil wird der ferromagnetische Teil des Magnetkreises an der für die Einschaltung des Curieleiters bestimmten Stelle mit verbreitertem Querschnitt ausgeführt. Der Curieleiter erhält in der Richtung des Xraftlinienflusses nur eine sehr geringe Ausdehnung und wirdzweckmäßig in Form eines dünnen blechartigen Streifens verwendet, der quer zur Kraftflußrichtung in den Magnetkreis eingelegt ist.
  • In der neueren Zeit sind verschiedene magnetische Leiter gefunden worden, deren Curiepunkt verhältnismäßig niedrig liegt, etwa bei roo°. Das sind Leiter aus Legierungen von Eisen-Nickel, von Eisen-Mangan, von Eisen-Nickel-Mangan und von Eisen-Nickel-Chrom in geeignetem Mischlingsverhältnis. Von den Legierungen Eisen-Nickel haben beispielsweise solche mit etwa 30°/o Nickelgehalt einen sehr niedrigen Curiepunkt.
  • Mit Hilfe eines derartigen magnetischen Steuerelements kann eine ähnliche temperaturabhängige Steuerung wie mit Bimetallstreifen hervorgerufen werden, aber mit dem großen Vorteil, -daß verhältnismäßig hohe Kraftwirkungen ohne jede Zwischenglieder; Verklinkungen, Übersetzungen u. dgl. ausgelöst werden können, und daß außerdem dank des Fortfalls derartiger Zwischenglieder auch ein besonders rasches (trägheitsloses) Arbeiten ermöglicht .wird.
  • Je nach den Voraussetzungen des Anwendungsfalles kann die Anordnung des Curieleiters entweder mit sehr guten oder mit sehr schlechten Kühlungsverhältnissen ausgeführt werden; die erstere kommt dann in Betracht, wenn es- auf das Erfassen schneller Temperaturänderungen ankommt, während durch eine gute Wärmeisolation eine überwachung der stationären Betriebswärme möglich ist. Durch geeignete Abstimmung der Kühlung, beispielsweise durch geeignet bemessene Wärmeisolation, kann ein gutes Wärmeabbild für irgendein auf Temperatur zu überwachendes Gerät erreicht werden. Besonders einfache Anordnungen ergeben sich, wenn entsprechend- einem früheren Vorschlag der Hauptfiuß im Magnetkörper durch einen permanenten Magneten aufgedrückt wird. Hierbeiempfiehlt es sich, den Magnetkörper mit großem Kraftlinienquerschnitt auszuführen und den Kraftlinienquerschnitt an den dem Anker-zugeordneten Polschuhen unter Aufrechterhaltung eines entsprechenden Streupfades stark zu verengen, damit dort eine hohe örtliche Kraftliniendichte und damit eine hohe Haltekraft erreicht werden kann. Da bei derartigen Anordnungen das Magnetfeld nur eine geringe Fernwirkung hat, werden zur Zurückführung des Ankers zweckmäßig besondere Einrichtungen vorgesehen, die diesen in den Bereich der Polschuhe bringen.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen magnetischen Steuerelements ist in der Zeichnung dargestellt. Mit z ist der Eisenkörper eines Magneten bezeichnet, in den als Kraftlinienquelle ein permanenter Magnet 2 eingeschaltet ist. Der Eisenkörper ist etwa hufeisenförmig ausgeführt und an einer Stelle verbreiterten Querschnittes von einem zwischengeschalteten Curieleiter 3 durchsetzt und dann zu Polschuhen 4 verengt, denen ein Anker 5 gegenübersteht, der beispielsweise- unter der Ein-Wirkung einer Feder 6 steht. Zwischen den Polen unterhalb des Curieleiters ist ein Luftspalt 7 mit verhältnismäßig geringer Breite offen gelassen, über den sich ein großer Teil des Flusses als Streu fluß schließt. Der Leiter 3 ist hierbei unmittelbar in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet und wird durch den Strom erwärmt. Sobald die kritische Temperatur erreicht ist, wird der magnetische Widerstand des Kraftlinienweges im Curie-. leiter sehr groß, so daß nur noch ein geringer Bruchteil des Flusses über den Anker und die Polschuhe geht, der Anker also unter der Wirkung - der Feder 6 abgezogen wird.
  • Mit besonderem Vorteil kann bei einer derartigen- .Anordnung. außerdem noch eine örtliche Magnetisierung durch einen Steuerstrom vorgesehen werden, wie diese gleichfalls schon angegeben worden ist, durch die eine ähnliche Beeinflussung des Flusses (unabhängig von der Temperatur) unmittelbar stromabhängig bewirkt werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig. 2 gezeigt. In der Nähe der Pole 4 ist hierbei der Eisenkörper von Fenstern 8 durchsetzt, durch welche eine Steuerwicklung 9 hindurchgeführt ist. Im übrigen entspricht die Anordnung im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. r, wobei außerdem das ganze System noch in eine wärmeisolierende Packung zo eingehüllt ist. Die Steuerwicklung 9 ist hierbei in Reihe -finit dem Curieleiter 3 in den Stromkreis geschaltet. Die Beeinflussung des Hälteflusses des Magneten durch den Curieleiter erfolgt hierbei in gleicher Weise wie bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel. Sobald jedoch der Strom (unabhängig von dessen Dauer) eine bestimmte Stromstärke überschreitet, wird durch die Wicklung 9 im Bereich der Fenster 8 eine derartige Flußverteilung hervorgerufen, daß kein ausreichender Teilflüß mehr zu dem Anker 5 gelangen kann, dieser also gleichfalls von der Feder 6 abgezogen wird.
  • Wenn das Abfallen des Ankers hierbei gleichzeitig zum Abschalten des Steuerstromes ausgenutzt wird, kann hierdurch zusätzlich der Vorteil erreicht werden, daß der Curieleiter sicher vor Überlastung geschützt ist.
  • In Fig.3 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, bei der der Curieleiter nicht unmittelbar vom Strom durchflossen ist, sondern indirekt durch eine Heizwicklung r r erwärmt wird, die durch fensterartige Ausnehmungen des Eisenkörpers nahe an dem Cuxieleiter hindurchgeführt ist und hierbei gleichzeitig die Funktion einer elektrischen Steuerwicklung entsprechend der Wicklung 9 nach dem Ausführungsbeispiel Fig. 2 übernimmt.
  • Bei dieser Anordnung ist auf der anderen Seite des als Kraftlinienquelle verwendeten permanenten Magneten ein magnetischer Nebenschluß 12 angeordnet, der über einen Luftspalt 13 führt, dessen wirksamer Wert - z. B. durch eine einstellbare Brücke r4-verändertwerden kann. Die Brücke 14 kann beispielsweise aus einem Block bestehen, der aus zwei durch unmägnetisches Material voneinander getrennten ferromagnetischen Teilen besteht und um eine senkrechte Achse verdreht werden kann, so daß der Winkel zwischen dem urmagnetischen Spalt und dem Luftspalt geändert wird.
  • Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Anker und Polschuhe selbst als Kontakte für den zu steuernden Stromkreis zu verwenden, wobei diese zweckmäßig an den Stromübergangsstellen mit einem gut leitenden Überzug (Silber) versehen werden. In diesem Fall ist eine elektrische Isolierung der beiden Polschuhe voneinander erforderlich, wozu in einfacher Weise eine dünne Isolierschicht verwendet wird, die etwa parallel mit dem Curieleiter das System des Eisenkörpers durchsetzt.
  • Unter Umständen kann es weiter zweckmäßig sein, die Floßänderung nicht durch Abfallen eines Halteankers zu einem Steuervorgang auszunutzen, sondern elektrisch zu erfassen und auf einen Steuervorgang zu übertragen. Hierzu wird etwa an dem den Polschuhen und Anker entsprechenden Teil der Floß über einen schmalen Steg geführt, der von einer Induktionswicklung umgeben ist, in der bei den plötzlichen Änderungen des Flusses eine Spannung induziert wird, die ihrerseits den Steuervorgang bewirken kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in Fig.4 dargestellt. Hierbei ist der Kraftfloß statt über den Anker über eine die beiden Pole miteinander verbindende Brücke 15 geführt, um die eine Induktionswicklung 16 angeordnet ist, in der bei den Floßänderungen Spannungen induziert werden, die zur Steuerung von z. B. Relais oder zur Abgabe von Signalen u. dgl. ausgenutzt werden können. Bei dieser Anordnung sind die Curieleiter zweiteilig gemacht und beispielsweise durch vom Hauptstrom durchflossene Heizleiter 17 durchsetzt, die wieder mit einer für Schnellauslösung bestimmten Steuerwicklung g in Reihe geschaltet sein können.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Steuerbarer Magnetkreis, bei dem zum Zweck der Steuerung eine auf einen Teil des Magnetkreises örtlich begrenzte Änderung des magnetischen Widerstandes durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kraftflußkreis ein magnetischer Leiter mit niedrigem Curiepunkt eingeschaltet ist und die Widerstandsänderung durch Temperaturänderungen dieses Leiters bewirkt wird. z. Magnetkreis nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Curieleiter in Form eines dünnen blechartigen Streifens verwendet wird, der quer zur Kraftflußrichtuug in den Magnetkreis eingelegt ist. 3. Magnetkreis nach Anspruch?, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Magnetkreises an dieser Stelle verbreitert ist. 4. Magnetkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Curieleiter gleichzeitig als elektrischer Leiter verwendet wird. 5. Magnetkreis nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Magnetkreis innerhalb einer wärmeisolierenden Hülle angeordnet ist. 6. Magnetkreis nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung mechanisch mit Hilfe eines Halteankers, der unter der Wirkung einer Gegenkraft bei Unterschreitung eines bestimmten Floßwertes losgelassen wird, erfolgt. 7. Magnetkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung elektrisch mit Hilfe der in einer den Magnetkreis umschließenden Spule induzierten Spannung durchgeführt wird. B. Magnetkreis nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Magnetkreis außerdem noch eine Stelle eingeschaltet ist, an der durch örtliche Magnetisierung mit Hilfe einer Steuerwicklung eine Beeinflussung des Flusses stromabhängig durchgeführt wird. g. Magnetkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwicklung gleichzeitig als Heizwicklung für die Erwärmung des Curieleiters verwendet wird. io. Magnetkreis nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer magnetischer Nebenschluß zum permanenten Magneten angeordnet ist. ii. Magnetkreis nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, däß der magnetische Nebenschluß aus zwei durch urmagnetisches Material voneinander getrennten ferromagnetischen Teilen besteht und um eine senkrechte Achse gedreht werden kann, wodurch der Winkel zwischen dem urmagnetischen Spalt und dem Luftspalt geändert wird.
DES6679D 1943-05-27 1943-05-27 Steuerbarer Magnetkreis Expired DE938799C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0042056B1 (de) * 1980-06-13 1984-10-17 Schupa-Elektro-Gmbh + Co Kg Temperaturkompensation für hochempfindliche permanentmagnetische Haftrelais

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0042056B1 (de) * 1980-06-13 1984-10-17 Schupa-Elektro-Gmbh + Co Kg Temperaturkompensation für hochempfindliche permanentmagnetische Haftrelais

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