DE452520C - Thermisch wirkende Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Bei den elektrothermischen Relais wird das thermische Abbild vielfach mittels eines geeigneten elektrischen Erhitzers durch Wärmeleitung oder -strahlung geheizt. Diese Methode erfordert jedoch eine sehr sorgfältige elektrische Isolation des Heizelements. Schaltet man das Heizelement direkt in den Heizstromkreis ein, so ist es schwierig, eine genügende Heizwirkung der geforäuchliehen stromleitenden Heizelemente zu erhalten, da das Material dieses Elements in der Regel einen geringen spezifischen Widerstand besitzt.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, sind verschiedene Mittel angewandt worden, z. B. hat man besondere Bimetallelemente mit hohem Widerstand hergestellt. Ferner hat man den Widerstand eines gewöhnlichen Bimetallstreifens dadurch vergrößert, daß man ihn schlitzte, so daß sein Querschnitt verringert und die Länge des Stromweges vergrößert wird. Ferner hat man das Heizelement mit einem zweiten Stromkreis großer Stromstärke verbunden, so daß es mit einem hohen Heizstrom gespeist wird. Alle diese bekannten Hilfsmittel lassen aber noch zu wünschen übrig, da Spezialheizelemente und die Verwendung einer zweiten Stromquelle kostspielig und umständlich sind. Schließlich sind noch thermische Relais bekannt geworden, bei denen sich das Heizelement in einem elektromagnetischen Feld befindet. Der hierdurch in dem Element selbst erzeugte Heizstrom ist verhältnismäßig groß. Infolgedessen ist auch die Be- j heizung des Elements ausreichend, da die Stromwärme bekanntlich mit dem Quadrat des Stromes zunimmt. Der niedrige spezifische Widerstand eines gewöhnlichen Bimetallelements ist dabei von besonderem Vorteil, da der Heizstrom um so größer ist, je kleiner der Widerstand des Elements ist. Eine derartige Anordnung vermeidet also die im vorstehenden beschriebenen Nachteile der anderen bekannten Einrichtungen; sie weist aber noch den Nachteil auf, daß die Kontaktgebung ziemlich langsam ist.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden, indem man mit der thermischen Steuerung der Schaltvorrichtung noch eine elektromagnetische verbindet. Dies wird dadurch erreicht, daß man das Heizelement derart anordnet, daß es bei einer bestimmten Formänderung inner- oder außerhalb des Anziehungsbereichs eines Elektromagneten gelangt. Sobald dies der Fall ist, wird es von dem Elektromagneten angezogen, so daß die Kontaktgebung sehr rasch erfolgt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Abb. ι zeigt die Schaltvorrichtung teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt.

Abb. 2 stellt eine Aufsicht auf einen Teil der Schaltvorrichtung dar.

Abb. 3 zeigt die zweite Ausführungsform teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt, und

Abb. 4 stellt eine Aufsicht der Schaltvorrichtung dar.

1.0 ist der als Heizelement dienende Bimetallstreifen, der aus einem magnetisierbaren Metall ibesteht und die aus Abb. 2 ersichtliche Ellipsenform besitzt. Er ist über ein Magnetglied 11 geschoben, an dem er mit seinem einen Ende mittels Schrauben 12 befestigt ist. Das andere Ende des Bimetallstreifens trägt einen Kontakt 13, der mit einem ortsfesten einstellbaren Kontakt 14 zusammenarbeitet. An Stelle der Ellipsenform kann der Bimetallstreifen natürlich auch andere Formen erhalten, z. B. kann er als einfache Scheibe ausgebildet sein. Zur Erwärmung dieses Heizelements ist eine Erregerwicklung 15 vorgesehen. Der Kraftlinienfluß dieser Wicklung führt über einen im wesentlichen geschlossenen Weg, der durch das Magnetglied 11, den Magnetkern 16, die Schraube 18, den Stift 19 gebildet wird. Zwischen dem Magnetglied 11 und dem Kern 16 liegt eine Isolierscheibe 17, die die Bildung eines Polpaares bewirkt. Um den magnetischen Widerstand des Kraftlinienweges verändern zu können, ist die Schraube 18 konisch ausgebildet und arbeitet mit einer entsprechenden konischen Aushöhlung in dem Magnetglied 11 zusammen. 19 ist eine an der Schraube 18 angebrachte Führungsstange, die in das Magnetglied 11

eingreift und eine genaue Einstellung erleichtern soll. Mittels einer Gegenmutter 20 kann man die Schraube 18 nach erfolgter Einstellung festlegen. In dem Magnetkern 16 ist eine Schraube 21 angebracht, mit der man die Entfernung zwischen dem Pol des Magnetkernes und dem Bimetallstreifen 10 einstellen kann.

Sobald man die Wicklung 15 erregt, wird in dem Bimetallstreifen in an sich bekannter Weise ein Induktionsstrom hervorgerufen. Die Größe dieses Stromes ist dem Widerstand des Elements umgekehrt proportional. Durch diesen Strom wird die Temperatur des Heizelements erhöht. Außerdem wird sie noch durch die Eisenverluste in dem magnetischen Kreis vergrößert. Infolge der Erwärmung ändert das Heizelement seine Form und sein Kontakt 13 nähert sich dem Kontakt 14. Sobald es eine bestimmte Stellung erreicht hat, wird es von dem Magnetpol des Eisenkernes 16 angezogen und schließt die Kontakte 13, 14. Man kann auch eine besondere Haltespule zum Festhalten der Kontakte 13 und 14 vorsehen. Ferner kann man noch Dämpfungseinrichtungen anordnen, die ein Schwingen des Bimetallstreifens bei der Annäherung an die Kontakte verhindern.

Wie weit man das Heizelement erwärmen muß, um die nötige Formänderung zu erhalten, ist von dem Grade der Erregung der Wicklung 15 abhängig. Bei niedrigerer Erregung der Wicklung 15 ist eine starke Heizung des Elements erforderlich, während sie bei stärkerer Erregung der Wicklung 15 kleiner sein kann, da dann die magnetische Anziehungswirkung des Magnetkernes größer ist. Bei einer außergewöhnlich starken Erregung genügt die von den Polen auf das Element ro ausgeübte Anziehung, um einen augenblicklichen Kontaktschluß der Kontakte 13 und 14 herbeizuführen, bevor das Heizelement merkbar erwärmt ist. Man erhält hierdurch eine Sicherheitsvorrichtung gegen Kurzschlüsse. Sobald die Wicklung 15 aberregt wird, hält die Polschraube 21 das Heizelement 10 nicht mehr und der Heizstrom hört auf zu fließen. Infolgedessen kehrt das Heizelement allmählich in seine ursprüngliche Form zurück.

Durch Verstellen des Schraubengliedes 18 kann man die Anziehungskraft des Polstückes 21 auf den Bimetallstreifen und auch den in dem Element 10 induzierten Heizstrom verändern.

Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 10 an dem Magnet] och 22 angebracht, das seinerseits an dem Magnetkern 23 befestigt ist. Die Form des Heizelements läßt sich aus der Abb. 4 deutlich entnehmen. Der Magnetfluß des durch den U-förmigen Schenkel 24, den Kern und das Magnetjoch 22 gebildeten Magnetkreises ist durch je einen Luftspalt zwisehen den Enden des U-förmigen Schenkels und des Magnetjoches 22 unterbrochen.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist im

wesentlichen dieselbe wie die der in Abb. 1 dargestellten Einrichtung. Sobald durch die Spule 15 ein Strom fließt, wird in dem Heizelement ein Heizstrom hervorgerufen, der das Bimetallelement verbiegt. Sobald diese Formänderung eine bestimmte Größe erreicht hat, gelangt der Kontakt 13 des Heizelements 10 in den Luftspalt und wird durch den in diesem Luftspalt fließenden Kraftfluß angezogen, so daß er seinen Gegenkontakt 14 berührt.

Der Vorgang bei Aberregung der Spule ist genau derselbe wie bei der in Abb- 1 dargestellten Einrichtung, so daß es sich erübrigt, ihn nochmals zu erläutern.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Thermisch wirkende Schaltvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem elektromagnetischen Felde befindliche thermische Abbild derart angeordnet ist, daß es bei einer bestimmten, infolge der Stromwärme auftretenden Formänderung inner- oder außerhalb des Anziehungsbereichs eines Elektromagneten gelangt.

2. Thermisch wirkende Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Abbild den Sekundärstromkreis eines Transformators bildet.

3. Thermisch wirkende Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand des Kraftlinienweges des Elektromagneten durch geeignete Einstellvorrichtungen (konische Stellschraube 18) regelbar ist.

4. Thermisch wirkende Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen dem thermischen Abbild und dem Pol des Elektromagneten einstellbar ist, z.B. durch eine Stellschraube (21).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.