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Verzögerter Überstromauslöser. Es sind verzögerte magnetische Überstromauslöser für Wechselstrom bekannt, bei denen nur ein Magnetkreis benutzt wird und der Eisenschluss an zwei Stellen unterbrochen ist. In einem der Luftspalte ist der die Auslösearbeit liefernde Anker angeordnet, während im zweiten Luftspalt der Läufer eines Wechselstrommotors vorgesehen ist, der die Verzögerung des Auslösers regelt.
Die Erfindung betrifft demgegenüber einen verzögerten Überstromauslöser mit einer Erregerspule und zwei von dieser Spule zu erregenden magnetischen greisen. Der Auslöser ist vorzugsweise bestimmt, durch den zu überwachenden Strom, direkt oder über Stromwandler, gespiesen zu werden.
Erfindungsgemäss wird der eine dieser Magnetkreise ausschliesslich zur Lieferung der zur Auslösung erforderlichen Energie benutzt, während der andere wenigstens zum Teil zur Erregung eines Wechselstrommotors bestimmt ist, der die Verzögerung des Aus- lösers steuert. Die Vorteile gegenüber bekannten Anordnungen bestehen darin, dass einerseits eine höhere Genauigkeit der zeitlichen Verzögerung erreicht werden kann, und anderseits auch die Fähigkeit des Auslösers zur Energieaufnahme, die bei einer bestimmten Durchflutung durch die magnetische Leitfähigkeit des Auslösers bestimmt wird, auf ein Höchstmass gebracht werden kann.
Bei den bekannten Anordnungen mit Motoren werden die Luftspalte für den Arbeitsanker und für den Motor hintereinander geschaltet, wodurch ein hoher magnetischer Widerstand und demzufolge eine niedrige magnetische Leitfähigkeit entstehen. Bei der Anordnung gemäss der Erfindung können hingegen beide Luftspalten ohne weiteres parallel gelegt werden, so dass sich ihre Leitfähigkeiten addieren, wodurch die höchst erreichbare Leitfähigkeit erzielt werden kann.
Sind beispielsweise die magnetischen Leitfähigkeiten beider Luftspalte angenähert
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gleich, so erfordert die Anordnung gemäss der Erfindung nur die Hälfte der Amperewindungen wie bei den bekannten Ausführungen, um die gleiche Energieabgabe und das gleiche Drehmoment zu erzeugen.
Beide Arbeitskreise erhalten zweckmässi- gerweise einen gemeinsamen Schenkel, der von der Erregerspule umgeben ist. Beide Magnetkreise werden vorteilhaft derart angeordnet, dass sie einander ausserhalb der gemeinsamen Erregerspule nicht beeinflussen. Die Vermeidung gegenseitiger Beeinflussung wird bei der Erfindung zum Beispiel dadurch erreicht, dass die ausserhalb der Spule liegenden Teile der Magnetkreise auf entgegengesetzten Seiten der Spule liegen. Es ergibt sich dabei eine Anordnung ähnlich dem Eisenkörper der Manteltransformatoren. Besondere bauliche Vorteile erhält man auch, wenn die Eisen-Blechschichtrichtung in beiden Kreisen gleich ist.
Durch die Anordnung gemäss der Erfindung kann das Verhalten der Auslöser, insbesondere bei kleinen Ansprechströmen, gegenüber den bekannten wesentlich verbessert werden. Die gegebene, relativ hohe magnetische Leitfähigkeit der Eisenkreise führt jedoch dazu, dass bei starken Überströmen oder bei Kurzschlussströmen ausserordentlich starke Flüsse auftreten.
Während dies im Arbeitskreis ungefährlich ist, besteht im Motorkreis die Gefahr, dass Beschädigungen des Motors bezw. des damit verbundenen Präzisionsgetriebes bei den bei Kurzschlüssen auftretenden grossen Drehmomenten entste- hen. Die Anordnung gemäss der Erfindung lässt sieh jedoch derart ausbilden, dass auch bei hohen Strömen keine zu grossen Kräfte am Motorläufer auftreten. Hierzu werden vorzugsweise Sättigungserscheinungen benutzt, die auf verschiedene Arten angewandt werden können.
Besitzen beide Magnetkreise einen gemeinsamen Schenkel in der Erregerspule, so kann durch eine zusätzliche Sättigung dieses Schenkels der Gesamtfluss und damit der Flussanteil für den Motor bei hohen Strömen begrenzt werden. Die zusätzliche Sättigung kann dadurch erreicht wer- den, dass bei Überschreiten eines bestimmten Stromes der Anker unverzögert angezogen wird, wodurch sich die Leitfähigkeit des Arbeitskreises sprunghaft erhöht.
Hierdurch wird eine starke Sättigung des Mittelschenkels erzielt. Darüber hinaus geht ein grosser Teil des verringerten Gesamtflusses durch den Arbeitskreis, da sich dessen magnetische Leitfähigkeit durch das Anziehen des Ankers wesentlich erhöht. In dieser Möglichkeit liegt ein besonderer Vorzug, denn bei bekannten Konstruktionen findet bei unver- zögertem Ansprechen des Ankers nicht eine Minderung, sondern eine Erhöhung des Motorflusses statt.
Bei dieser besonderen Ausführungsform muss jedoch, da der Auslöser mit der vorgesehenen Verzögerung auslösen soll, zwischen dem Auslösegestänge und dem Anker ein elastisches Glied (Durchreissfeder) eingeschaltet werden, das bei kleinen Überströmen formstarr bleibt und nur bei Kurzschlüssen durchgerissen wird. Das Auslöseglied wird dabei zweckmässigerweise durch die Sperrung entgegen der Kraft der Durchreissfeder zurückgehalten.
Es ist ferner möglich, die Flussbegren- zung in dem Motorkreise selbst dadurch zu bewirken, dass Teile des Motorkreises als Sättigungsstege ausgebildet sind, das heisst ge- ringen Querschnitt usw. aufweisen und erforderlichenfalls aus Material mit stark ausgeprägtem Sättigungsknick bestehen.
Die Wirksamkeit dieser Massnahme kann noch dadurch erhöht werden, dass parallel zur Mo- torbohrung ein Luftweg relativ grosser Leitfähigkeit angeordnet wird, wodurch die Sät- tigung der Stege eher auftritt. Dazu kann zum Beispiel ein Überbrückungsjoch dienen, das zu beiden Seiten des Motors längs des Motorkreises in geringem Abstand angeordnet ist. Dieses Joch kann gleichzeitig als Hilfsanker für Momentaususlösung dienen.
Es ist schliesslich möglich, die magnetische Leitfähigkeit des Läufers selbst gering " zu halten, indem der Läufer aus Stahl hergestellt wird und einen geringen Querschnitt in Flussriehtung besitzt: Bei starken Er-
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regungen sättigt sich der Motor und ein gro- sser Teil des Flusses geht, ohne an der Drehmomentbildung teilzunehmen, durch die Motorbohrung. Derartige Motoren sind zum Beispiel Motoren, die die Iiysterese zur Bildung des Drehmomentes ausnutzen. Diese Motoren arbeiten vorzugsweise als Synchronmotoren, sie dienen also für unabhängig verzögerte Auslöser.
Bei stromabhängig verzögerten Auslösern kann die Abhängigkeit der Laufzeit vom Strom dadurch erreicht werden, dass entgegen der Drehung des Motors stark drehzahlabhängige Widerstände (z. B. Windflügel in Luft oder Öl) wirken.
Bei Anwendung eines Klappankers im Arbeitskreis ist es möglich, den Motorkreis zur Erhöhung der Zugkraft hinzuzuziehen, indem am Anker ein Fortsatz angeordnet ist, so dass zwischen diesem Fortsatz und dem Motorkreis ein zusätzlicher arbeitleistender Fluss entsteht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
1 ist die Erregerspule. 2-4-16 ist der magnetische Arbeitskreis, 3-7-16 ist der magnetische Motorkreis, wobei 16 der gemeinsame Schenkel ist. Die äussern Schenkel 2-4 bezw. 3-7 sind einander gegenüber angeordnet. Der Motor 5 kann an jeder Stelle des magnetischen Kreisteils 3-7 angeordnet werden. Zur Erzeugung des Drehfeldes dienen Kurzschlussringe 6. Der Anker 4 ist als Klappanker ausgebildet. Zwischen dem obern Motorkreisteil 7 und dem Ankerfortsatz 17 entsteht ein zusätzliches Arbeitsfeld. Der Anker 4 ist über eine Durchreissfeder 8 und ein Langlochgelenk 9 mit dem als Schubstange ausgebildeten Auslöseglied 10 verbunden.
Bei Auftreten eines Überstromes führt der Anker 4 und damit seine Verlängerung unter dem Einfluss des Magnetes eine Teilbewegung aus, wodurch das Auslöseglied 10 nach unten geführt wird. Durch am Aus- lö seglied 10 angebrachte, nicht dargestellte, mit dem Motor in Verbindung stehende Vorsprünge oder Klinken erfolgt nach dieser Teilabwärtsbewegung der Schubstange 10 beispielsweise durch Federn und Zahnräder die Freigabe der Auslösestange 10, die sich unter dem Einfluss des Magnetankers 4 und seiner Verlängerung vollständig nach unten bewegt.
Bei grösseren Überströmen würde die Ver- klinkung zu stark beansprucht werden. Aus diesem Grunde ist zwischen der Verlängerung des Ankers 4 und dem Auslöseglied 10 eine Feder zwischengeschaltet, die ein sofortiges Anziehen des Ankers zulässt, während das Auslöseglied 10 zurückgehalten wird. 18 ist der Anker für Momentanauslösung, der die Auslösebewebung bei grossen Strömen unabhängig vom Getriebe freigibt.
Er bildet gleichzeitig einen Nebenschluss zum Motor. indem ein grosser Teil des die Schenkel 3 bezw. 7 durchdringenden Flusses durch die Luftspalte 19 bezw. 20 hindurchtritt. Wird einer dieser Schenkel (insbesondere Schenkel 3) als Sättigungssteg ausgebildet, so ergibt dieser zusätzliche Fluss eine schnelle Sätti- gung dieses Steges. Der Motor arbeitet auf ein nicht dargestelltes Getriebe, das im Raum 13 untergebracht ist und die Auslösebewe- gung des Gliedes 10 sperrt. Die Schubstange 10 ist bei 11 gelagert. Bei 12 werden zweckmässigerweise die Einstellskalen angeordnet. 14 und 15 sind Stromanschlüsse.
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Delayed overcurrent release. Delayed magnetic overcurrent releases for alternating currents are known in which only one magnetic circuit is used and the iron circuit is interrupted at two points. The armature that performs the tripping work is arranged in one of the air gaps, while the rotor of an alternating current motor, which regulates the delay of the release, is provided in the second air gap.
In contrast, the invention relates to a delayed overcurrent release with an excitation coil and two magnetic greisen to be excited by this coil. The release is preferably intended to be fed by the current to be monitored, directly or via a current transformer.
According to the invention, one of these magnetic circuits is used exclusively to supply the energy required for triggering, while the other is at least partially intended to excite an alternating current motor that controls the delay of the trigger. The advantages over known arrangements are that, on the one hand, a higher accuracy of the time delay can be achieved and, on the other hand, the ability of the release to absorb energy, which is determined by the magnetic conductivity of the release at a certain flow rate, can be increased to a maximum .
In the known arrangements with motors, the air gaps for the working armature and for the motor are connected in series, which results in a high magnetic resistance and consequently a low magnetic conductivity. In the arrangement according to the invention, on the other hand, both air gaps can easily be placed in parallel, so that their conductivities add up, whereby the highest possible conductivity can be achieved.
For example, are the magnetic conductivities of both air gaps approximated?
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the same, the arrangement according to the invention requires only half the ampere-turns as in the known designs in order to generate the same energy output and the same torque.
Both working groups expediently have a common leg that is surrounded by the excitation coil. Both magnetic circuits are advantageously arranged in such a way that they do not influence one another outside the common excitation coil. The avoidance of mutual interference is achieved in the invention, for example, in that the parts of the magnetic circuits that are outside the coil are on opposite sides of the coil. The result is an arrangement similar to the iron body of the jacket transformers. Special structural advantages are also obtained if the direction of the iron sheet layer is the same in both circles.
Due to the arrangement according to the invention, the behavior of the releases, in particular with low response currents, can be significantly improved compared to the known ones. However, the given, relatively high magnetic conductivity of the iron circuits leads to extremely strong flows occurring in the event of strong overcurrents or short-circuit currents.
While this is not dangerous in the working group, there is a risk in the motor circuit that damage to the motor or of the associated precision gears are generated by the high torques that occur in short circuits. The arrangement according to the invention can, however, be designed in such a way that even with high currents no excessive forces occur on the motor rotor. For this purpose, saturation phenomena are preferably used, which can be applied in various ways.
If both magnetic circuits have a common leg in the excitation coil, the total flux and thus the flux component for the motor at high currents can be limited by additionally saturating this leg. The additional saturation can be achieved by pulling the armature instantaneously when a certain current is exceeded, which increases the conductivity of the working group by leaps and bounds.
This results in a strong saturation of the middle leg. In addition, a large part of the reduced total flow goes through the working circuit, since its magnetic conductivity increases significantly when the armature is tightened. There is a particular advantage in this option, because in known designs, if the armature responds without delay, there is not a decrease but an increase in the motor flux.
In this particular embodiment, however, since the release should release with the intended delay, an elastic member (tear-through spring) must be switched on between the release linkage and the armature, which remains rigid in the event of small overcurrents and is only torn in the event of short circuits. The release member is expediently held back by the blocking against the force of the tear-through spring.
It is also possible to limit the flux in the motor circuit itself in that parts of the motor circuit are designed as saturation webs, that is to say have a small cross section, etc. and, if necessary, consist of material with a pronounced saturation kink.
The effectiveness of this measure can be further increased by arranging an airway of relatively high conductivity parallel to the motor bore, whereby the saturation of the webs occurs sooner. A bridging yoke can be used for this, for example, which is arranged on both sides of the motor along the motor circuit at a small distance. This yoke can also serve as an auxiliary anchor for momentary release.
Finally, it is possible to keep the magnetic conductivity of the rotor itself low "by making the rotor from steel and having a small cross-section in the flow direction.
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the motor becomes saturated and a large part of the flux goes through the motor bore without participating in the generation of torque. Such motors are, for example, motors that use the Iiysteresis to generate the torque. These motors work primarily as synchronous motors, so they are used for independently delayed triggers.
In the case of current-dependent delayed releases, the dependency of the running time on the current can be achieved by the fact that, against the rotation of the motor, strongly speed-dependent resistances (e.g. wind blades in air or oil) act.
When using a hinged armature in the working group, it is possible to use the motor circuit to increase the tensile force by arranging an extension on the armature so that an additional work-performing flow is created between this extension and the motor circuit.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing.
1 is the excitation coil. 2-4-16 is the magnetic working circuit, 3-7-16 is the magnetic motor circuit, with 16 being the common leg. The outer legs 2-4 respectively. 3-7 are arranged opposite one another. The motor 5 can be arranged at any point of the magnetic circuit part 3-7. Short-circuit rings 6 are used to generate the rotating field. The armature 4 is designed as a hinged armature. An additional working field is created between the upper motor circuit part 7 and the armature extension 17. The armature 4 is connected via a tear-through spring 8 and a slot joint 9 to the release element 10, which is designed as a push rod.
When an overcurrent occurs, the armature 4, and thus its extension, performs a partial movement under the influence of the magnet, as a result of which the release element 10 is guided downwards. After this partial downward movement of the push rod 10, the release rod 10, which is under the influence of the armature 4 and its extension, is released by means of projections or pawls (not shown) attached to the release member 10 and connected to the motor moved completely down.
In the case of larger overcurrents, the latch would be stressed too much. For this reason, a spring is interposed between the extension of the armature 4 and the release element 10, which allows the armature to be tightened immediately while the release element 10 is held back. 18 is the armature for instantaneous release, which releases the release movement in the case of large currents regardless of the gearbox.
At the same time, it forms a shunt to the engine. by a large part of the legs 3 respectively. 7 penetrating flow through the air gap 19 respectively. 20 passes through. If one of these legs (in particular leg 3) is designed as a saturation web, this additional flow results in rapid saturation of this web. The motor works on a gear (not shown), which is housed in space 13 and blocks the release movement of link 10. The push rod 10 is mounted at 11. At 12, the setting scales are conveniently arranged. 14 and 15 are power connections.