DE729097C - Thermisches Relais fuer die UEberwachung und den Schutz elektrischer Leitungen, Maschinen und Apparate - Google Patents

Description

• Thermisches Relais für die Überwachung und den Schutz elektrischer Leitungen, Maschinen und Apparate Für die Überwachung und den Schutz elektrischer Leitungen, Maschinen und Apparate gegen Überlastung verwendet man Einrichtungen und Relais, welche durch die vom Belastungsstrom des zu .schützenden Gegenstandes erzeugte Wärme zum Ansprechen gebracht werden. Am häufigsten benutzt man Einrichtungen und Relais mit Bimetallstreifen, die unmittelbar oder mittelbar über einen als Wärmespeicher dienenden Eisenkörper vom Strom beheizt werden. Diese Einrichtungen arbeiten als überstromauslöser und gestatten, durch entsprechende Bemessung des Eisenkörpers die Auslösezeit zu verlängern. Sie genügen aber nicht, wenn es sich darum handelt, die Zeitkonstante des zu schützenden Gegenstandes genau abzubilden, weil entweder ihre eigene Zeitkonstante zu klein ist oder weil sie mit hoher Eisensättigung arbeiten. Es ist an sich bekannt, thermische Abbilder von elektrischen Maschinen und Transformatoren aus in elektrischer und thermischer Wirkung ähnlichen Stoffen und in entsprechender räumlicher Anordnung wie das Urbild zu bauen und die Masse des Abbildes, welche die Wärme aufnimmt, derjenigen des Urbildes so anzupassen, daß an einer Stelle des Abbildes dieselben Erwärmungs- und Abkühlungsverhältnisse auftreten wie am Urbild. An dieser Stelle des Abbildes ist ein Thermoelement eingebaut, das seinerseits auf ein besonderes Relais arbeitet. Diese Einrichtungen haben aber den Nachteil, daß sie große Abmessungen erhalten und sehr unhandlich sind, so daß ihre Verwendung z. B. als Hauptstromrelais unmöglich ist. Es sind schließlich Relais bekannt, bei welchen der Strom des zu überwachenden Gegenstandes einen geschlossenen Eisenkreis magnetisiert, der eine Sekundärwicklung trägt, die eine Heizwicklung für eine Masse mit niedrigem Schmelzpunkt speist, welche zum Fließen gebracht wird und die Auslösung bewirkt. Diese Relais haben außer den obengenannten Nachteilen noch den Mangel, daß zwei große Massen vorhanden sind, nämlich neben der die Temperaturkonstante des zu schützenden Gegenstandes aufweisenden Masse des thermischen Abbildes noch die für den Stromwandler benutzte Masse des Eisenkerns.
• Gegenstand der Erfindung ist ein thermisches Relais für die Überwachung und den Schutz .elektrischer Leitungen, Maschinen und Apparate gegen Überlastungen unter Verwendung eines Magnetkerns und eines auf die Erwärmung des Magnetkerns ansprechenden Ausdehnungskörpers, bei welchem der Magnetkern als wirksame Masse des thermischen Abbildes des zu schützenden Gegenstandes mitbenutzt wird; bei welchem erfindungsgemäß die den Magnetkern erregende, vom Strom des Schützlings oder von einem mit ihm gleichsinnig veränderlichen Strom durchflossene Erregerspule vom Magnetkern thermisch gut isoliert ist, während eine auf dem Magnetkern befindliche Sekundärwicklung die in ihr induktiv erzeugte Stromwärme an den Magnetkern als Heizenergie abgibt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Der Magnetkern a besteht aus zwei durch Joche verbundenen paralleler, Schenkeln, von denen einer die vom Strom des zu schützenden Gegenstandes gespeiste Wicklung b trägt und der andere in einer Längsbohrung zu einer Säule c geschichtete Scheiben aus Bimetall enthält. Die Bohrung ist an beiden Enden durch Gewindepfropfen dl, d2 abgeschlossen. Der Gewindepfropfen dl trägt einen Zeigere, der über eine Skala gleitet. Durch eine Bohrung des Gewindepfropfens d2 ist eine Stange/ geführt, die unter der Wirkung einer Feder g gegen die Bimetallsäule gedrückt wird und die Bimetallscheiben in Berührung hält. Die Bitnetallscheiben sind so geschichtet, daß sie sich in entgegengesetzter Richtung durch Wölbung ausbiegen. Die Wicklung b besitzt zwei Anschlüsse lt für den zu schützenden Gegenstand, von welchen nur der obere Anschluß dargestellt ist. Die Anschlüsse h sitzen, an den Enden eines Isolierrohres i, das die Wicklung b trägt und den einen Magnetschenkel umfalät, der mit dem Isolierrohr verschraubt ist. Das Isolierrohr stellt also gleichzeitig die elektrische und die Wärmeisolation der Erregerwicklung b dar. Der diese Wicklung tragende Schenkel ist zweckmäßig lamelliert, während der übrige Kernteil massiv ist.
• Der im Kern von dem in der Wicklung b fließenden Strom erzeugte Wirbelstrom erwärmt denselben, wodurch die Bimetallscheiben sich kalottenartig durchbiegen und eine Verlängerung der Säule c hervorrufen. Diese Verlängerung der Bimetallsäule wird über die Stange/, ein Zahnsegment k1 und ein Ritzel k2 auf eine Freigabeklinke k3 für eine Feder m als Kraftspeicher eines Auslösehebels n übertragen. Die Freigabeklinke k3 drückt auf eine abgefederte Sperrklinke k1: diese gibt eine Klinke k5 frei, wodurch ein unter Wirkung des Kraftspeichers in stehender Kniehebel k", k7 durchgedrückt und der Auslösehebel n betätigt wird. Die Feder in kann von Hand oder selbsttätig inbekannter W eisewiedergespanntwer den, wobei die Verklinkung von k1 bis h7 wiederhergestellt wird. Die Freigabeklinke !t3 wird nach Abkühlung des Magnetkerns und der Bimetallsäule durch die Feder ä in ihre Ruhestellung gebracht.
• Auf der Welle der Freigabeklinke k;; sitzt ein Zeiger o, der auf einer Skala die Temperatur des Magnetkerns und damit diejenige des ztt schützenden Gegenstandes anzeigt. Zweckmäßig wird mit diesem Zeiger ein Schleppzeiger o1 gekuppelt, der es gestattet, die Höchsttemperatur abzulesen. Der Zeigere dient für die Einstellung der Ansprechtemperatur der Bimetallsäule. Durch Verstellen dieses Zeigers wird mit Hilfe des Gewindepfropfens dl die Bimetallsäule e in- der Bohrung des Magnetkerns längs verschoben und damit über f, k1, h2 die Freigabeklinke k3 gegenüber der Sperrklinke k, entsprechend verstellt. Zur Regulierung des für die Beheizung des Kernes -wirksamen Stromes ist eine zusätzliche Wicklung p vorgesehen, die durch Widerstandsveränderung in ihrer Wirkung geändert werden kann.
• Um die Temperaturkonstante des thermischen Abbildes derjenigen des zu schützenden Gegenstandes anpassen zu können, kann die wirksame Eisenmasse des Magnetkerns durch auswechselbar anbaubare Metallteile dem Schützling thermisch angepaßt werden. Eine Anpassung der thermischen Zeitkonstante des Relais ist auch durch Änderung der Abkühlverh,ältnisse des Kernes möglich. Zu diesem Zweck kann der :Magnetkern in einen Schutzkasten t- aus schlecht wärmeleitendem Stoff eingebaut sein, wie es die Abbildung zeigt. Der Schutzkastenr kann mit verstellbaren Ventilationsöffnungen ausgerüstet sein; auch karm der Magnetkern mit Kühlrippen versehen werden. Zur Regulierung des wirksamen Stromes kann ein einstellbarer Luftspalt des Magnetkörpers dienen.
• Wie dargestellt, kann das thermische Relais mit einem Hilfsanker g versehen sein, der bei Überschreitung eines mit dem Zeiger z einstellbaren Überstromes, unabhängig von der Temperatur, die Verklinkung des Auslösehebels rz momentan löst.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Thermisches Relais für die überwachung und den Schutz elektrischer Leitungen, Maschinen und Apparate gegen Überlastungen unter Verwendung eines Magnetkerns und eines auf die Erwärmung des Magnetkerns ansprechenden Ausdehnungskörpers, bei welchem der Magnetkern als wirksame Masse des thermischen Abbildes des zu schützenden Gegenstandes mitbenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß. die den Magnetkern erregende, vom Strom des Schützlings oder von einem mit ihm gleichsinnig veränderlichen Strom durchflossene Erregerspule vom Magnetkern thermisch gut isoliert ist, während eine auf dem Magnetkern befindliche Sekundärwicklung die in ihr induktiv erzeugte Stromwärme an den Magnetkern als Heizenergie abgibt. 2. Thermisches Relais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß die wirksame Masse des thermischen Abbildes durch an die Eisenmasse des Magnetkerns auswechselbar anbaubare Metallteile den Schützlingen thermisch angepaßt werden kann. 3. Thermisches Relais nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern zwei durch Joche verbundene Schenkel besitzt, von denen einer die vom Strom des zu schützenden Gegenstandes gespeiste Wicklung (b) und der andere in einer Längsbohrung das auf die Erwärmung des Kerns ansprechende Auslöseglied (c) trägt. 4. Thermisches Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslöseglied aus zu einer Säule geschichteten Scheiben aus Bimetall besteht, die durch eine Feder in Berührung gehalten werden. 5. Thermisches Relais nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schenkel des Magnetkerns zwecks Wärmeisolation in einem Isolierrohr (z) befestigt ist, das gleichzeitig als Isolation für die Wicklung (b) und für die Anschlußklemmen (h) dient. 6. Thermisches Relais nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Erwärmung des Kerns herbeigeführten Längenänderungen des Auslösegliedes über ein Zwischengestänge finit Zahnelement (ki) und Ritzel (k2) auf eine Freigabeklinke (k3) des Kraftspeichers (m) für die Auslösung übertragen wird, der selbsttätig oder von Hand wieder aufgeladen wird. 7. Thermisches Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, .daß mit der Freigabeklinke (k3) des Kraftspeichers ein Zeiger (o) unmittelbar oder mittelbar gekuppelt ist, der die Temperatur des thermischen Abbildes und damit des zu schützenden Gegenstandes anzeigt. B. Thermisches Relais nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Temperaturzeiger (o) ein Schleppzeiger (o1) für die Anzeige der Höchsttemperatur gekuppelt ist. 9. Thermisches Relais nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechtemperatur für die Freigabe des Kraftspeichers des Auslöseorgans einstellbar ist. i o. Thermisches Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallsäule in der Bohrung des Magnetkerns längs verschoben und damit die Freigabeklinke für den Kraftspeicher entsprechend verstellt wird. i i. Thermisches Relais nach Anspruch i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hilfsanker (g) vorgesehen ist, der bei Überschreitung eines einstellbaren überstromes augenblicklich die Verklinkung des Kraftspeichers (m) für den Auslösehebel (n) löst, unabhängig von der Temperatur. 12. Thermisches Relais nach Anspruch i bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung des wirksamen Stromes eine zusätzliche Wicklung (p) vorgesehen ist, die durch Widerstände in ihrer Wirkung geändert werden kann. 13. Thermisches Relais nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regulierung des wirksamen Stromes ein einstellbarer Luftspalt des Magnetkörpers dient.