DE533322C - Differential-Strom- und UEberlastungsschutzeinrichtung - Google Patents

Description

Es ist eine bekannte Tatsache, daß ein Drehstrommotor beim Ausbleiben der Spannung in einer Phase durch einen Spannungsrückgangsauslöser nicht abgeschaltet weiden kann, da in diesem Fall die Spannungsspule der gestörten Phase vom Motor her Rückspannung erhält. Ein einwandfreies Abschalten des Motors beim Ausbleiben der Spannung in einer Phase läßt sich vielmehr lediglieh mittels eines Nullstromauslösers erreichen.

Nullstrom- und Maximalnullstromauslöser für derartige Zwecke sind bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt. Ihr Nachteil ist, daß je nach ihrer Konstruktion entweder eine bestimmte Mindestbelastungsstromstärke erforderlich ist, um den Schalter in Betrieb zu halten, oder aber, daß bei Vermeidung dieses Übelstandes die Konstruktion der Ausao löser mehr oder weniger kompliziert wird.

Die Erfindung besitzt den bekannten Ausführungen gegenüber den Vorteil, daß sie sich wegen ihrer Einfachheit, sowohl für Motorschutzhalter als auch für Hauptschalter (Netzes schalter), in gleichem Maße eignet.

Der Auslöser besteht aus mehreren Magnetsystemen, deren Spulen von den jeweiligen Betriebsströmen des betreffenden Schalters durchflossen werden. Die Anordnung ist dabei beispielsweise entsprechend der Abb. 1 so getroffen, daß je zwei von den Strömen zweier verschiedener Phasen gespeiste Magnetsysteme über eine kräftige Feder/ einander entgegenarbeiten. Dadurch erhält man je nach der Zahl der verwendeten Magnete ein oder mehrere Doppelsysteme, die bei symmetrischer Belastung der betreffenden Phasen für sich das Gleichgewicht halten, bei ungleicher Belastung dagegen nach der einen oder anderen Seite aus ihrer normalen Gleichgewichtslage heraustreten und dadurch mittels eines Anschlaghebels α die Auslösung des Schalters mechanisch oder elektrisch bewirken. Durch die Zwischenschaltung der Feder/ wird erreicht, daß die Auslösung des Schalters auch bei einem in beiden Phasen gleichstarken Überstrom, unter dessen Einfluß die Feder f gespannt wird, erfolgen kann.

Durch die mechanische oder elektrische Kupplung mehrerer derartiger Doppelsysteme läßt sich der Differentialschutz auf alle Phasen ausdehnen. So ist beispielsweise in der Abb. 2 eine Anordnung wiedergegeben, bei der zwei Doppelsysteme mit den Magneten M₁ und M₂ bzw. M₃ und M₄ verwendet werden. Zwischen diesen Magnetsystemen befindet sich ein auf einer festen Achse C gelagertes scherenartiges Hebelsystem, dessen beide Scherenhälften A und B durch die Feder F so weit gegeneinander gezogen werden, wie es der in der Scherenhälfte B befindliche Anschlag E erlaubt. Die vier Hebelarme H₁, H₂, H₃ und H₁ dieses Scherensystems sind dabei mit den Ankern der entsprechenden Magnetsysteme gekuppelt.

Bei der Betrachtung der Wirkungsweise dieses Auslösers muß man erstens unterscheiden die Auslösung bei Unsymmetrie,

d. h. bei Ausbleiben der Spannung in einer Phase bzw. bei ein- oder zweiphasigem Überstrom, und dann-die -Auslösung bei Symmetrie, d. h. bei dreiphasigem Überstrom. Die Auslösung bei Unsymmetrie erfolgt in der Weise, daß das gesamte Scherensystem von dem stärkeren Magnetsystem einseitig angezogen und um die Achse C gedreht wird. Durch diese Bewegung kann dann in beliebiger Weise, sowohl mechanisch als auch elektrisch, die Auslösung des Schalters gesteuert werden. In der Zeichnung ist die Anordnung beispielsweise so getroffen, daß bei Unsymmetrie durch die einseitige, keilförmige Wirkung des Scherensystems der die Schalterauslösung einleitende Auslösehebel G so weit gehoben wird, bis die Auslösung erfolgen kann.

Bei der Symmetrieauslösung (dreiphasiger Überstrom) wird unter dem Einfluß der gleichstarken Zugkräfte der vier Magnetsysteme die Feder F des Scherensystems gespannt, so daß durch die Spreizung der beiden Scherenhälften A und B die Schalterauslösung eingeleitet wird. Bei der gezeichneten Anordnung wird also der ' Auslösehebel G ebenfalls wieder so weit hochgekeilt, bis die Auslösung freigegeben wird.

Der vorstehend beschriebene Differentialnullstrom- und Überstromauslöser besitzt außerdem gegenüber den bekannten Konstruktionen noch den großen Vorzug, daß er sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln auch als Überlastungsschutz ausbilden läßt, wenn irgendeines der verwendeten Magnetsysteme mit einem Wärmeelement ausgerüstet wird. Ein Ausführungsbeispiel für ein derartiges Element ist in der Abb. 3 wiedergegeben. Der massive Eisenanker N des betreffenden Magneten ist im Innern ausgebohrt. Der dadurch entstandene Hohlraum O wird nach außen durch die Verschlußschraube U abgeschlossen. Durch eine Bohrung in dieser Verschlußschraube ist ein Bolzen P mit einem vorderen Ansatz Q geführt. Der Innenraum O des Ankers N ist mit einem geeigneten Schmelzlot ausgegossen, so daß der Bolzen P_x der die Kupplung zwischen dem Anker N und seinen Gegenanker bzw. dem Scherensystem besorgt, inxnormalen Betriebszustande in dem Anker N fest eingelötet ist. Sobald jedoch unter dem Einfluß einer Überlastung durch die Heizwirkung der Magnetspule und der Wirbelströme in dem massiven Eisen das Lot schmilzt, wird die starre Kupplung zwischen dem Bolzen P und dem Magnetanker N gelöst, so daß die Zugkraft des betreffenden Magneten das System nicht mehr weiter im Gleichgewicht halten kann, wodurch die Auslösung herbeigeführt wird.

Die in der Abb. 1 skizzierte Anordnung mit nur von zwei Phasen beeinflußten Magnetsystemen ist in dieser einfachen Form für den Schutz eines Drehstrommotors nicht ausreichend, da z. B. beim Ausbleiben der Spannung in der Phase T wohl die Stromaufnahme in den beiden anderen Phasen R und S gleichmäßig steigt, jedoch immerhin noch nicht ausreicht, um die als Schutz gegen stärkere Überströme (Kurzschlüsse) vorgesehene Feder f zu spannen und so die Auslösung zu bewirken. Der Motor wird also in diesem Falle zweiphasig weiterlaufen und bei längerem Betriebe durch die Überlastung dieser beiden Phasen Schaden leiden.

Wird dagegen eines der beiden Magnetsysteme der Abb. 1 mit einem wärmeempfindlichen Anker nach Abb. 3 ausgerüstet, so lötet sich bei Ausbleiben der Spannung in der nicht in das Schutzsystem einbezogenen PhaseT infolge der Überlastung der beiden anderen Phasen der Kupplungsbolzen P in diesem Anker aus, worauf durch die Störung des Gleichgewichts die Auslösung des Schalters erfolgt.

Die Kombination eines Differentialstromsystemes, wie es beispielsweise die Abb. 1 zeigt, mit einem Wärmeelement, beispielsweise nach Abb. 3, stellt also einen in allen Fällen ausreichenden Motorschutz dar, der bei Ausbleiben der Spannung in irgendeiner Phase sowie bei Überlastung und bei Kurzschluß sicher abschaltet.

Für die Wirkungsweise und die Brauchbarkeit des vorbeschriebenen Schutzsystems ist es dabei vollkommen gleichgültig, in welcher Form die konstruktive Lösung gefunden wird, d. h. ob die Kupplung der Magnetsysteme der beiden Phasen mechanisch oder aber mittels entsprechender Kontaktanordnung elektrisch vorgenommen wird.

Der Einbau dieses Differential-Strom- und Überlastungsschutzes kann in beliebiger Weise in dem Motorschalter oder aber auch am Motor selbst vorgenommen werden. Letzteres läßt sich bei entsprechendem konstruktiven Aufbau bequem in der Weise vornehmen, daß das Differentialrelais an Stelle der Tragöse auf das Motorgehäuse aufgeschraubt wird. Der direkte Aufbau auf den Motor ist in allen den Fällen besonders empfehlenswert, wo Motorschalter und Motor voneinander getrennt in zwei Räumen mit großen Temperaturunterschieden installiert sind. Die Auslösung des Motorschalters kann bei dieser Installationsart, die außerdem auch den Vorteil besitzt, daß das beschriebene Schutzsystem bei jeder bestehenden Anlage noch nachträglich eingebaut werden kann, elek- iao irisch über eine Spannungsrückgangs- oder Arbeitsstromauslösespule gesteuert werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   ι. Differential-Strom- undUberlastungsschutzeinrichtung, bei denen mehrere elektromagnetische Systeme einen gemeinsamen Kontakthebel beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entgegenwirkenden, den Kontakthebel beeinflussenden Anker je zweier elektro-

   to magnetischer Systeme oder mehrerer solcher elektromagnetischerDoppelsysteme, deren Energiespulen von den im normalen Betriebe gleichen Strömen je zweier Phasen durchflossen werden, mechanisch oder mittels entsprechender Kontaktanordnung elektrisch derart gekuppelt sind, daß der Kontakthebel bei symmetrischer Stromverteilung eine bestimmte, entsprechend der Stromstärke veränderliche

   ao Gleichgewichtslage einnimmt.
2. 2. Differential-Strom- und Uberlastungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei unsymmetrischer Stromverteilung das Gleichgewicht der miteinander gekuppelten Magnetsysteme gestört und durch das Verlassen der Gleichgewichtslage die Auslösung des Schalters mechanisch oder elektrisch bewirkt wird.
3. 3. Differential-Strom- und Uberlastungs^ schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Auslösung bei symmetrischer starker Uberstrombelastung die einzelnen Magnetsysteme über eine oder mehrere kräftige Federn miteinander gekuppelt sind, so daß sie unter Überwindung dieser Federkräfte ihre normale Gleichgewichtslage verlassen und so die Schalterauslösung herbeiführen können.
4. 4. Differential-Strom- und Uberlastungsschutzeinrichtung für Drehstrom nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Benutzung von vier elektromagnetischen Systemen, die durch ein auf einer festen Achse gelagertes scherenartiges Hebelsystem, das aus zwei durch eine Feder zusammengehaltenen Doppelhebeln besteht, gekuppelt sind.
5. 5. Differential-Strom- und Uberlastungsschutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker irgendeines der verwendeten Magnetsysteme mit einem Wärmeelement ausgerüstet wird, das unter dem Einfluß einer Überlastungsstromstärke durch die Heizwirkung der Magnetspule und der Wirbelströme in dem massiven Eisen die Kupplung zwischen dem betreffenden Anker und dem übrigen System löst, so daß infolge der hierdurch hervorgerufenen Verschiebung des Gleichgewichts die Auslösung des Schalters herbeigeführt wird.
6. 6. Differential-Strom- und Überlastungsschutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Benutzung von nur zwei Magnetsystemen verschiedener Phasen, von denen ein System mit einem wärmeempfindlichen Anker nach Anspruch S ausgerüstet ist, bei Ausbleiben der Spannung in der nicht in das Schutzsystem einbezogenen dritten Phase infolge der Überlastung in den beiden anderen Phasen durch die Lösung der Ankerkupplung in dem Wärmeelement eine Gleichheitsstörung und dadurch die Schalterauslösung herbeigeführt 'wird.
7. 7. Differential-Strom- und Uberlastungsschutzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausschaltung der die Auslösung störend beein-· flussenden Temperaturdifferenzen zwischen dem Aufstellungsort von Schalter und Motor das Differentialüberlastungsschutzrelais direkt auf den Motor aufgebaut wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen