DE10058068A1 - Thermisches Überlastrelais - Google Patents

Abstract

Ein thermisches Überlastrelais umfaßt ein Bimetall, welches bei einem Überstrom verbiegbar ist, einen Auslösehebel, der einer Verschiebung eines mit dem freien Ende des Bimetalls verbundenen Betätigungsstifts folgt, einen Umschaltmechanismus, der von dem Auslösehebel zum Öffnen oder Schließen eines Kontakts auslösbar ist und eine Schwenkplatte, die um ihr eines Ende verschwenkbar gelagert ist, sowie eine Spannfeder aufweist, durch welche die Schwenkplatte umklappbar ist, wenn der Auslösehebel ein Druck auf die Spannfeder ausübt, und eine Einstellscheibe zum Einstellen eines Auslösestromwerts, die über eine Einstellstange mit einem Ende des Auslösehebels gekoppelt ist. In der Mitte eines Drahts der Spannfeder ist ein Vorsprung ausgebildet, welcher an dem Auslösehebel anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermisches Überlastrelais zur Verwendung in Verbindung mit einem elektromagnetischen Schaltschütz, und insbesondere einen Umschaltmechanismus zur Stabilisierung des von dem Überlastrelais durchgeführten Umschaltvorgangs.

Zum Schutz eines Elektromotors vor einer Überlast, ist es allgemein üblich, ein thermisches Überlastrelais mit einem elektromagnetischen Schaltschütz zu kombinieren, das mit der Strom­ versorgungsschaltung für den Elektromotor verbunden ist, wobei das Schaltschütz den Strom bei Überlast abschaltet und den Elektromotor stoppt. Die Fig. 4 und 5 zeigen ein herkömmliches thermisches Überlastrelais, wobei Fig. 4 eine Ansicht des internen Mechanismus des Relais in dessen stationärem oder Ruhezustand ist, während Fig. 5 die gleiche Ansicht im Überlastzustand zeigt.

In diesen Figuren sind ein Hauptgehäuse mit 1, ein Bimetall mit 2 (nur eine Phase einer dreiphasi­ gen Schaltung ist dargestellt), ein mit der Spitze bzw. dem freien Ende des Bimetalls 2 verbunde­ ner Betätigungsstift mit 3, ein Umschaltmechanismus zum Öffnen oder Schließen von Kontakten mit 4, ein Ruhekontakt, der ein bewegliches Kontaktstück 5a und ein feststehendes Kontaktstück 5b enthält, mit 5, ein Arbeitskontakt, der ein feststehendes Kontaktstück 6a und ein bewegliches Kontaktstück 6b enthält, mit 6, ein Auslösehebel mit 7, eine Einstellstange mit 8 und eine Einstellscheibe mit 9 bezeichnet. Der Auslösehebel 7 ist um einen Anlenkpunkt 7b drehbar angeordnet und verbindet den Betätigungsstift 3 mit dem Umschaltmechanismus 4. Die Einstell­ stange 8, deren unteres Ende in einem im Hauptgehäuse 1 ausgebildeten Schlitz 1a gelagert ist, ist mit dem proximalen Ende des Auslösehebels 7 am Anlenkpunkt 7b gekoppelt. Die Einstell­ scheibe 9 besitzt eine Nockenfläche 9a, an der ein oberes Ende 8a der Einstellstange 8 anstößt. Der Umschaltmechanismus 4 umfaßt eine Schwenkplatte 10, deren eines Ende in einer V- förmigen Nut 11a eines im wesentlichen U-förmigen Tragstücks 11 verriegelt und gelagert ist, eine Zug- oder Spannfeder (Umschaltantriebsfeder), die zwischen einem Spitzenabschnitt 10a der Schwenkplatte 10 und einem Federhalteabschnitt 11b des Tragstücks 11 gespannt ist, und einen Arbeitskontakt-Antriebshebel 13, der von der Schwenkplatte 10 in Form des Buchstaben L nach hinten ragt. Das bewegliche Kontaktstück 5a des Ruhekontakts 5 ist an einem vorderen Ab­ schnitt oder Spitzenabschnitt der Schwenkplatte 10 angebracht. Das feststehende Kontaktstück 5b des Ruhekontakts 5 ist an einem Kontakthalter 14 in der Form einer flachen Feder angebracht, dessen eines Ende am Boden des Hauptgehäuses 1 befestigt ist, so daß der Kontakthalter horizontal im Relais liegt.

Die Spannfeder 12 umfaßt einen schraubenfederartigen Abschnitt 12b aus einem Draht aus Federstahl sowie zu beiden Enden dieses Abschnitts 12b Hakenabschnitte. Der Auslösehebel 7 besitzt einen halbkreisförmigen Vorsprung 7a, der an dem Federdraht etwa in der Mitte der Spannfeder 12 anliegt.

Bei diesem Aufbau ist in dem in Fig. 4 gezeigten stationären Zustand die bewegliche Schwenk­ platte 10 des Umschaltmechanismus 4 gegenüber ihrer neutralen Position unter der Kraft der Spannfeder 12 im Uhrzeigersinn verkippt, und das bewegliche Kontaktstück 5a des Ruhekontakts 5 (der mit der Elektromagnetspule des Schaltschützes in Reihe geschaltet ist) wird gegen das feststehende Kontaktstück 5b gedrückt, um den Ruhekontakt im Einschaltzustand zu hatten. In diesem Zustand ist der Arbeitskontakt 6 geöffnet.

Wenn dann ein Überstrom durch die Hauptschaltung fließt, wird das Bimetall 2 erhitzt und verbiegt sich, so daß sich sein freies Ende bewegt und den Betätigungsstift 3 nach rechts verschiebt. Der Auslösehebel 7 verschwenkt sich daraufhin um den Anlenkpunkt 7b von der in Fig. 5 gestrichelt gezeichneten Stellung zu der ausgezogen gezeichneten Stellung. Wenn dabei der Federdraht in der Mitte der Spannfeder 12 des Umschaltmechanismus 4 von dem Vorsprung 7a des Auslösehebels 7 nach oben gedrückt wird und die Auslenkung der Spannfeder den Totpunkt der beweglichen Schwenkplatte 10 überquert, wird die Schwenkplatte 10 schnell umgeklappt, wodurch das bewegliche Kontaktstück 5a des Ruhekontakts 5 von dem feststehen­ den Kontaktstück 5b getrennt wird. Zugleich drückt der Antriebshebel 13 einen beweglichen Kontaktschuh, an dem das bewegliche Kontaktstück 6b angebracht ist, um dieses mit dem feststehenden Kontaktstück 6a in Kontakt zu bringen und den Arbeitskontakt 6 einzuschalten.

Als nächstes wird die Einstellung des Auslösestromwerts des Überstromrelais unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Wenn die Einstellscheibe 9 gedreht wird, wird die Einstellstange 8, deren oberes Ende 8a an der Nockenfläche 9a anliegt, um den Schlitz 1a im Hauptgehäuse 1 von einer ausgezogen gezeichneten Stellung in Richtung auf eine gestrichelt gezeichnete Stellung ausge­ lenkt. In Verbindung damit kann der Auslösehebel 7, der mit der Einstellstange 8 gekoppelt ist, von einer ausgezogen gezeichneten Position in Richtung auf eine gestrichelt gezeichnete Position verschwenkt werden, was den Spalt zwischen dem Auslösehebel 7 und dem ihm zugewandten Ende des Betätigungsstifts 3 verändert. Diese Einstellung des Auslösestromwerts bewirkt außerdem, daß sich der Vorsprung 7a des Auslösehebels 7 in eine Richtung A (nach rechts) in der Figur bewegt (wobei der Bewegungsbereich des Vorsprungs 7a in der Figur mit C bezeichnet ist).

Das thermische Überlastrelais mit dem oben beschriebenen bekannten Aufbau weist die folgen­ den Probleme bezüglich seiner Betriebseigenschaften auf.

Wenn der Auslösestromwert durch Drehen der Einstellscheibe 9 in oben beschriebener Weise eingestellt wird, bewegt sich der Vorsprung 7a des Auslösehebels 7 relativ zu dem Federdraht, an den der Vorsprung anstößt, in der Richtung A längs der Mitte des Federdrahts (innerhalb des Bewegungsbereichs C). Wenn der Vorsprung 7a längs dem Federdraht in seitlicher Richtung verschoben wird, ändert sich die scheinbare seitliche Steifigkeit der Spannfeder 12, was die Umschaltcharakteristik der Schwenkplatte 10 ändert. Anders ausgedrückt, wenn sich die Position des Vorsprungs 7a in der Richtung A relativ zum Federdraht bewegt, nimmt der Abstand zwischen dem Vorsprung 7a und dem oberen Ende der Spannfeder 12 (entsprechend dem Ende 10a der Schwenkplatte 10) ab, was die scheinbare seitliche Steifigkeit der Feder erhöht. Dadurch wird die Biegung der Spannfeder 12 verringert, wenn sie von dem Betätigungsstift 3 über den Auslösehebel 7 als Folge eines Verbiegens des Bimetalls 2 gestoßen wird. Folglich kann die Schwenkplatte 10 des Umschaltmechanismus 4 nicht rasch umklappen, sondern wird langsam nach oben versetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben beschriebene Problem des Standes der Technik zu beseitigen und ein verbessertes thermisches Überstromrelais zu schaffen, das unabhängig von der Einstellung des Auslösestroms stabil umschaltet und stabile Eigenschaften aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein thermisches Überlastrelais gemäß dem Patentan­ spruch 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Selbst wenn bei dem erfindungsgemäßen Aufbau gemäß Anspruch 1 eine Betätigung der Einstellscheibe über die Einstellstange zu einer Verstellung des Auslösehebels führt, bleibt ein stabiler Umschaltbetrieb gewährleistet, da die Position des Vorsprungs in der Mitte des Feder­ drahts der Spannfeder unverändert bleibt.

Bei der Weiterbildung des Anspruchs 2 wird eine Auslenkung der Spannfeder zur Ermöglichung einer noch stabileren Umschaltung unterdrückt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des internen Aufbaus eines thermischen Überlastrelais gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im stationären Zustand,

Fig. 2 eine Ansicht des internen Mechanismus des Überlastrelais gemäß Fig. 1 im Überlastzu­ stand,

Fig. 3 eine Ansicht der Spannfeder des Überlastrelais der Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Ansicht des internen Aufbaus eines herkömmlichen thermischen Überlastrelais im stationären Zustand, und

Fig. 5 eine Ansicht des internen Aufbaus des herkömmlichen Überlastrelais im Überlastzu­ stand.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte thermische Überlastrelais gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gleicht im wesentlichen dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten und eingangs erläuterten bekannten thermischen Überlastrelais, von dem es sich vor allem in der Spannfeder 20 sowie in dem Wegfall des Vorsprungs 7a des Auslösehebels 7 unterscheidet. Diese Unterschiede werden nachfolgend erläutert.

Fig. 3 zeigt die Spannfeder 20, die zwischen der Schwenkplatte 10 des Umschaltmechanismus 40 und dem Federhalteabschnitt 11b des Tragstücks 11 gespannt ist. Wie dargestellt, umfaßt die Spannfeder 20 einen Federdraht 20a aus Federstahl mit einem schraubenfederartigen Abschnitt 20b und Hakenabschnitten 20c, die in der Darstellung von Fig. 3 an den vertikal entgegengesetz­ ten Enden ausgebildet sind. Ein Vorsprung 20d ist zwischen dem Hakenabschnitt 20c am oberen Ende und dem Schraubenfederabschnitt 20b ausgebildet. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, liegt der Vorsprung 20d an einem flachen Flächenabschnitt 70a des Auslösehebels 70 an. Statt des Vorsprungs 7a beim beschriebenen Stand der Technik ist also beim dargestellten Ausführungs­ beispiel ein flacher Flächenabschnitt 70a vorgesehen. Der Vorsprung 20d ist so ausgebildet, daß er bzw. seine Spitze gegenüber einer die Hakenabschnitte 20c, bzw. die Einhängpunkte an den Hakenabschnitten, verbindenden Linie um eine Strecke Y versetzt ist.

Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei dem Teil des Auslösehebels 70, der in Anlage mit dem Vorsprung 20d der Spannfeder 20 kommt, um einen ebenen Flächenabschnitt 70a. Der Flächen­ abschnitt 70a ist ausreichend bemessen, um eine Relativbewegung zwischen sich und dem Vorsprung 20d der Spannfeder 20 um den seitlichen Bewegungsbereich C zu ermöglichen, um den sich die Kontaktstelle zwischen dem Vorsprung 20d und dem Flächenabschnitt 70a bewegt, wenn die Einstellscheibe 9 betätigt wird. In dem in Fig. 1 gezeigten stationären Zustand, wird der Vorsprung 20d, der sich in der Mitte der Spannfeder 20 befindet, von dem Flächenabschnitt 70a des Auslösehebels 70 gedrückt.

Selbst wenn bei dieser Ausbildung die Einstellscheibe 9 betätigt wird, und sich dabei der Flächenabschnitt 70a des Auslösehebels 70 in der Richtung A in Fig. 1 bewegt, ändert sich die Position der Spannfeder 20, auf die von dem Flächenabschnitt 70a ein Druck ausgeübt wird, nicht in seitlicher Richtung. Wenn sich das Bimetall 2 verbiegt, drückt der Auslösehebel 70 immer an derselben Stelle auf die Spannfeder 20, um die Schwenkplatte 10 umzuklappen. Dies führt zu einem stabilen Umschaltbetrieb ohne Verzögerung.

Da nur ein Teil der Spannfeder 20 ausgebogen ist, ist kein gesondertes Teil erforderlich, was eine preiswerte Herstellung ermöglicht. Da ferner der Vorsprung 20d in der Mitte der Spannfeder 20 gegenüber der die entgegengesetzten Enden der Spannfeder verbindenden Achse um die Strecke Y versetzt ist, kann eine Verbiegung der Spannfeder zur Ermöglichung eines noch stabileren Umschaltens unterdrückt werden.

Wie voranstehend beschrieben, erhält man mit der vorliegenden Erfindung einen stabilen Umschaltbetrieb und stabile Eigenschaften unabhängig von Einstellungen des Auslösestromwerts, und lediglich ein Teil der Spannfeder ist zu einem gebogenen Abschnitt geformt. Daher ist kein gesondertes Teil erforderlich, was eine preiswerte Teileversorgung ermöglicht.

Claims (2)

1. Thermisches Überlastrelais, umfassend;
ein Bimetall (2), welches bei einem Überstrom verbiegbar ist,
einen Auslösehebel (70), der so mit dem Bimetall (2) gekoppelt ist, daß er als Folge eines Verbiegens des Bimetalls (2) bewegbar ist,
einen Umschaltmechanismus (40) zum Öffnen oder Schließen eines Kontakts (5, 6) als Antwort auf eine Bewegung des Auslösehebels (70), wobei der Umschaltmechanismus (40) eine bewegliche Platte (10), die so gelagert ist, daß sie um ihr eines Ende als Lagerpunkt verstellbar ist, sowie eine Spannfeder (20) aufweist, durch welche die bewegliche Platte (10) invertierbar ist, wenn der Auslösehebel (70) Druck auf die Spannfeder (20) ausübt, und
eine Einstellscheibe (9) zum Einstellen eines Auslösestromwerts, die über eine Einstell­ stange (8) mit einem Ende des Auslösehebels (70) gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte eines Drahts der Spannfeder (20) ein Vor­ sprung (20d) ausgebildet ist, welcher an dem Auslösehebel (70) anliegt.

2. Überlastrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (20d) der Spannfeder gegenüber einer die beiden entgegengesetzten Enden der Spannfeder verbinden­ den Achse versetzt ist.