DE969872C

DE969872C - Thermal trip device operated with alternating current

Info

Publication number: DE969872C
Application number: DES31754A
Authority: DE
Inventors: George C Armstrong
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1940-07-26
Filing date: 1941-01-25
Publication date: 1958-07-24
Also published as: CA432267A; DE970329C; US2347018A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Auslösevorrichtung, insbesondere ein Überstromrelais. Ein solches Relais ist für Wechselstromkreise gedacht, kann in Luft oder in öl arbeiten und gewährleistet auch bei sehr hohen Überlastungen eine gleichbleibende und zuverlässige Arbeitsweise.The invention relates to a thermal trip device, in particular an overcurrent relay. Such a relay is intended for AC circuits, can work in air or in oil and is guaranteed A consistent and reliable way of working even with very high overloads.

Es sind Auslösevorrichtungen bekannt, welche als temperaturempfindliches Organ einen magnetischen Körper haben, der bei einer bestimmten Erwärmung seine magnetischen Eigenschaften verliert und dadurch einen Arbeitsvorgang, z. B. das öffnen oder Schließen eines Kontaktes, bewirkt oder einleitet. Die z.B. aus der deutschen Patentschrift 438 121 und der britischen Patentschrift 295 039 bekannten Vorrichtungen haben zur Erwärmung des temperaturempfindlichen magnetischen Körpers Transformatoren und Heizspulen, oder aber sie werden selbst in den zu überwachenden Stromkreis eingeschlossen, wie es z. B. nach der deutschen Patentschrift 649 369 der Fall ist, und durch den Strom selbst erwärmt, welcher durch den thermomagnetischen Körper fließt. Diese Anordnungen verlangen aber besondere Aufwendungen für zusätzliche Einrichtungen, wie z. B. die obenerwähnten Transformatoren und Heizspulen mit ihren Zuleitungen, Anschlußklemmen usw.There are triggering devices are known which, as a temperature-sensitive organ, use a magnetic one Body that loses its magnetic properties when heated to a certain degree and thereby an operation, e.g. B. the opening or closing of a contact, causes or initiates. Those known e.g. from German patent specification 438 121 and British patent specification 295 039 Devices have transformers for heating the temperature-sensitive magnetic body and heating coils, or they are included in the circuit to be monitored, how it z. B. is the case according to German patent specification 649 369, and heated by the current itself, which flows through the thermomagnetic body. However, these orders require special expenses for additional facilities, such as B. the transformers mentioned above and heating coils with their leads, terminals, etc.

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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist schon vorgeschlagen worden, den magnetischen Körper durch Wirbelstrombeheizung zu erwärmen.To avoid these disadvantages, it has already been proposed to use the magnetic body To heat eddy current heating.

Die Erfindung betrifft die vorteilhafte weitere Ausbildung einer solchen Auslösevorrichtung. Sie bezieht sich daher auf eine thermische, mit Wechselstrom betriebene Auslösevorrichtung mit einer Magnetspule, insbesondere auf ein Überstromrelais mit einem temperaturempfindlichen magnetischenThe invention relates to the advantageous further Formation of such a release device. It therefore refers to a thermal, with alternating current operated release device with a magnetic coil, in particular on an overcurrent relay with a temperature sensitive magnetic

ίο Körper, welcher bei einer bestimmten Erwärmung seine magnetische Eigenschaft verliert und nur durch von Wirbelströmen erzeugte Wärme beheizt wird. Die Erfindung besteht darin, daß der magnetische Körper selbst eine Sekundärwicklung der.ίο body, which with a certain warming loses its magnetic property and is only heated by heat generated by eddy currents will. The invention consists in that the magnetic body itself has a secondary winding of the.

Magnetspule bildet, welche von dem zu überwachenden Strom durchflossen wird, und daß er mit einem oder mehreren selbst Wirbelströme erzeugenden Körpern derart verbunden ist, daß die von diesem erzeugte Wirbelstromwärme auf den magnetischenForms solenoid, which is traversed by the current to be monitored, and that he is with a or several bodies which generate eddy currents themselves are connected in such a way that the one generated by it Eddy current heat on the magnetic

ao Körper durch Leitung unmittelbar oder Strahlung mittelbar übergehen kann. Durch diese Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß der temperaturempfindliche magnetische Körper schneller als bei den bekannten Auslösevorrichtungen erwärmt wird.ao body can pass directly through conduction or radiation indirectly. Through this invention the advantage is achieved that the temperature-sensitive magnetic body faster than at the known release devices is heated.

Besonders günstig ist es, wenn man den magnetischen Körper als Zylinder ausbildet und diesen zwischen zwei Zylindern anordnet, welche Wirbelstromwärme erzeugen. Das hat den Vorteil, daß die Auslösevorrichtung geringe Abmessungen hat.It is particularly favorable if the magnetic body is designed as a cylinder and this arranged between two cylinders which generate eddy current heat. This has the advantage that the Trip device has small dimensions.

Wird der magnetische Körper gemäß der weiteren Erfindung als beweglicher Magnetanker ausgebildet, so ergibt sich dadurch eine weitere Platzersparnis. If the magnetic body according to the further invention is designed as a movable magnet armature, this results in a further saving of space.

Man kann ein schnelles Ansprechen der Auslösevorrichtung noch dadurch erreichen, wenn man diese in der Weise verbessert, daß alle Körper, welche Wirbelstromwärme erzeugen, von einem Schutz umgeben sind, der ein Abstrahlen der Wärme verhindert. Das kann z. B. in der Weise geschehen, daß diese Körper im Innern der Magnetspule liegen, welche von dem zu überwachenden Strom durchflossen wird.You can get a quick response from the trip device can still be achieved by improving them in such a way that all bodies, which generate eddy current heat, are surrounded by a protection that prevents the heat from being emitted prevented. This can e.g. B. done in such a way that these bodies are inside the solenoid, through which the current to be monitored flows.

Die Auslösevorrichtung gemäß der Erfindungkann noch mit einer einstellbaren Einrichtung in Gestalt eines Ausbiegungs- bzw. eines Ausdehnungskörpers, z. B. eines Bimetallkörpers, ausgerüstet sein, dessen Kraft der Auslösekraft entgegenwirkt. Dadurch wird eine Kompensation der Schwankungen der Außentemperatur erreicht.The trip device according to the invention can also be configured with an adjustable device a deflection or an expansion body, e.g. B. a bimetal body, be equipped, the Force counteracts the release force. This compensates for fluctuations in the outside temperature achieved.

Außerdem kann zur Einstellung bzw. Regelung der Auslösezeit der Elektromagnet mit einem Eisenrückschluß mit verstellbarem Luftspalt versehen sein.In addition, the electromagnet with an iron yoke can be used to set or regulate the release time be provided with an adjustable air gap.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Fig. ι bis 3 der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to FIGS. 1 to 3 of the drawing.

Fig. ι zeigt ein Überstromrelais als Ausführungsbeispiel. Die Spule 1 liegt in dem zu schützenden Stromkreis. Der isolierende Spulenkörper 2 trägt einen Sockel 3, an welchem die Kontakteinrichtung befestigt ist. Im Innern der Spule befindet sich ein Kupferzylinder 4 und ein ortsfester Magnetpol 5. Dieser trägt an seinem oberen Ende einen Ring aus einer Stahllegierung 16, z. B. aus »Invar«, einer Stahlnickellegierung mit 36% Nickelgehalt, die einen Curiepunkt, der vorzugsweise über ioo° C liegt, besitzt. Beispielsweise ist eine Stahlnickellegierung mit einem Curiepunkt bei etwa 125 ° C geeignet. Auf dem Ring 16 ruht lose ein beweglich in einer Messinghülse 7 geführter Tauchanker 6.Fig. Ι shows an overcurrent relay as an embodiment. The coil 1 lies in the one to be protected Circuit. The insulating bobbin 2 carries a base 3 on which the contact device is attached. A copper cylinder 4 and a stationary magnetic pole 5 are located inside the coil. This carries at its upper end a ring made of a steel alloy 16, for. B. from "Invar", one Steel nickel alloy with 36% nickel content, which has a Curie point, which is preferably above 100 ° C lies, owns. For example, a steel nickel alloy with a Curie point around 125 ° C is suitable. A plunger 6 movably guided in a brass sleeve 7 rests loosely on the ring 16.

Wird das Polstück 16 magnetisiert, so hält die magnetische Kraft der Wicklung 1 den Tauchanker fest gegen seine untere Auflage. Überschreitet die Stromstärke der Wicklung 1 einen bestimmten Wert, so entstehen Wirbelströme insbesondere in dem Kupferrohr 4, so daß die Temperatur des aus der Legierung bestehenden Teils 16 deren Curiepunkt nach einer gewissen Zeit überschreitet, so daß die magnetische Haltekraft zwischen dem Teil 16 und dem Anker 6 nachläßt. Infolgedessen wird nunmehr der Tauchanker von dem oberen ortsfesten Magnetpol 15 angezogen. Dabei treibt er die Betätigungsstange 8 an und trennt die Kontaktstücke g, 10, die normalerweise durch den federnden Arm 13 geschlossen gehalten werden.If the pole piece 16 is magnetized, the magnetic force of the winding 1 holds the plunger firmly against its lower support. If the current intensity of the winding 1 exceeds a certain value, eddy currents arise in particular in the copper tube 4, so that the temperature of the part 16 made of the alloy exceeds its Curie point after a certain time, so that the magnetic holding force between the part 16 and the armature 6 wears off. As a result, the plunger is now attracted to the upper stationary magnetic pole 15. It drives the actuating rod 8 and separates the contact pieces g, 10, which are normally kept closed by the resilient arm 13.

Mit dem unteren Magnetpol 5 steht eine exzentrische Stahlscheibe 11 in Verbindung, durch deren Drehung um den Achsbolzen 19 ein Luftspalt 12 in dem eisernen Rückschluß des Elektromagneten verstellt wird. Auf diese Weise läßt sich die Wirbelstrombildung beeinflussen. Diese Einstellvorrichtung kann mit einer Eichung (Zeiger 21) versehen werden. Mittels der Mutter 18 läßt sich die verstellbare Scheiben gegebenenfalls festklemmen.With the lower magnetic pole 5 is an eccentric steel disk 11 in connection, through which Rotation around the axle pin 19 creates an air gap 12 in the iron return of the electromagnet is adjusted. In this way, the eddy current formation influence. This setting device can be provided with a calibration (pointer 21) will. By means of the nut 18, the adjustable washers can be clamped if necessary.

Bei Entregung der Spule geht das Relais von selbst in seine Ruhelage zurück. Durch Anbringen einer von Hand auslösbaren Verklinkung für das bewegliche Schaltglied, wie sie nicht mit dargestellt ist, läßt sich außerdem auch leicht eine willkürliche Wiedereinschaltung bzw. EntSperrung schaffen. Durch entsprechende Bemessung des magnetischen Kreises kann man eine augenblickliche Auslösung bei sehr hohen Strömen infolge Sättigung der Teile des unteren Magnetpols erhalten.When the coil is de-energized, the relay automatically returns to its rest position. By attaching a manually releasable latch for the movable switching element, not shown is, it is also easy to create an arbitrary reclosing or unlocking. An instantaneous trip can be achieved by appropriately dimensioning the magnetic circuit obtained at very high currents due to saturation of the parts of the lower magnetic pole.

Fig. 2 zeigt eine Temperaturkompensationseinrichtung für die Anordnung nach Fig. 1 mit einem Bimetall 22, das mittels einer Schraube 23 einstellbar ist und Einflüsse der Raumtemperatur kompensiert. Bei Zunahme der Raumtemperatur biegt sich das Bimetall, dessen Kraft der Anziehungskraft des oberen Magnetpols entgegenwirkt, in Pfeilrichtung nach unten. Durch Drehen der Schraube 23 läßt sich die Auslösetemperatur verändern. Damit die Wärme der Spule das Bimetall nicht beheizt, kehrt man in diesem Falle das Relais zweckmäßig um.Fig. 2 shows a temperature compensation device for the arrangement of FIG. 1 with a Bimetal 22, which can be adjusted by means of a screw 23 and compensates for room temperature influences. When the room temperature increases, the bimetal bends, the force of which is the force of attraction of the counteracts the upper magnetic pole, in the direction of the arrow downwards. By turning the screw 23 can change the trigger temperature. So that the heat of the coil does not heat the bimetal, one returns to In this case, the relay expediently.

Dieses einstellbare Relais kann sowohl in Luft als auch unter öl arbeiten. Soll es unter öl arbeiten, so wird es zweckmäßig mit Schlitzen zum Hindurchtreten des Öls versehen. An Stelle einer Stahlnickellegierung kann man auch eine Kupfernickellegierung (z.B. »Monelmetall« )verwenden. Ferner läßt sich der Curiepunkt einer Stahlnickellegierung, beispielsweise durch geringe Zusätze von Silizium oder Chrom, beeinflussen.This adjustable relay can work both in air and under oil. Should it work under oil, so it is expediently provided with slots for the oil to pass through. Instead of a steel-nickel alloy a copper-nickel alloy (e.g. »Monel metal«) can also be used. Furthermore lets the Curie point of a steel-nickel alloy, for example by adding small amounts of silicon or chrome.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich nicht auf das hier im einzelnen geschilderte Beispiel. So läßt sichThe possibilities for using and carrying out the invention are not limited to this example described here in detail. So can

die Erfindung insbesondere auch für Temperaturregelgeräte ausnutzen.Use the invention in particular for temperature control devices.

Claims

Patent claims:

1. Thermal, alternating current operated release device with a magnetic coil, in particular Overcurrent relay, with a temperature-sensitive magnetic body, which becomes magnetic when heated to a certain level Loses property and is only heated by heat generated by eddy currents, characterized in that the magnetic body (i6) itself has a secondary winding of the Magnet coil (ι) forms, which is traversed by the current to be monitored, and that he connected in this way to one or more bodies (4, 7) which themselves generate eddy current heat is that the eddy current heat generated by this on the magnetic body (16) can be passed over directly by conduction or indirectly by radiation.

2. Tripping device according to claim 1, characterized in that the magnetic Body (16) is designed as a cylinder, which generates eddy current heat between two Cylinders (4, 7) is arranged.

3. Tripping device according to claim 2, characterized in that the magnetic Body (16) is designed as a movable magnet armature (6).

4. tripping device according to claim i, 2 or 3, characterized in that all eddy current heat generating bodies (4, 16, 7) of are surrounded by heat radiation protection by being inside the magnet coil (1), through which the current to be monitored flows.

5. Trip device according to claim 1 and one or more of claims 2 to 4, characterized by an adjustable device to compensate for the outside temperature in the form of a flexure or expansion body (bimetal 22), the force of which is the triggering force counteracts.

6. tripping device according to claim 1 and one or more of claims 2 to 5, characterized by an electromagnet with iron yoke with adjustable air gap (12).

Considered publications:
German Patent Nos. 649369, 647747, 939. 45 ² S ² O, 438 121;

British Patent No. 295,039; ETZ, 1924, p. 1135

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings