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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Überstromrelais, welches ein zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbares Schaltwerk, wenigstens ein Hauptthermobimetall, einen mit dem Hauptthermobimetall gekoppelten Übertragungsschieber, einen mit dem Übertragungsschieber gekoppelten Betätigungshebel und ein mit dem Betätigungshebel gekoppeltes Kompensationsthermobimetall umfasst, wobei im Überstromfall das wenigstens eine Hauptthermobimetall aus einer Ruhestellung in eine Auslösestellung verbogen ist, und dabei den Übertragungsschieber aus seiner Normalstellung in seine Überstromstellung verschiebt, wodurch der Übertragungsschieber auf den Betätigungshebel so wirkt, dass der Betätigungshebel das Umschalten des Schaltwerks von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung bewirkt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Oft sind gattungsgemäße Überstromrelais als dreiphasige Geräte ausgeführt, bei denen in einem Gehäuse für jede Phase ein Hauptstrompfad mit einem Hauptthermobimetall vorhanden ist.
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Bei gattungsgemäßen Überstromrelais sind alle für die Funktion notwendigen Baugruppen und Komponenten in einem Gehäuse umfasst, insbesondere Anschlussklemmen für den Hauptstrompfad, Anschlussklemmen für den oder die Hilfsstrompfade, ein Hauptthermobimetall im Hauptstrompfad, wenigstens eine Kontaktstelle zum Öffnen oder Schließen des Hilfsstrompfades, ein oft als Schnappschaltwerk ausgebildetes Schaltwerk zum Umschalten der wenigstens einen Kontaktstelle zwischen zwei Schaltstellungen, ein Betätigungshebel, welcher bei entsprechender Betätigung um einen bestimmten Auslöseweg verschwenkt wird, und dadurch mit seinem Betätigungsende auf einen Betätigungspunkt des Schnappschaltwerks einwirkt, so dass dadurch das Schnappschaltwerk zum Umschnappen gebracht wird, sowie eine Schiebermechanik mit einem Übertragungsschieber, die eine Ausbiegung des Hauptthermobimetalls auf den Betätigungshebel überträgt.
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Die Funktion eines gattungsgemäßen Überstromrelais ist die folgende. Aufgrund der Stromwärme des Stroms in dem oder den Hauptstrompfaden biegt sich das oder die Hauptthermobimetalle aus. Wenn der Strom eine bestimmte kritische Größe überschreitet, ist die Ausbiegung stark genug, um über die Kopplung der Schiebermechanik den Betätigungshebel so weit zu verschwenken, dass der Betätigungshebel das Schnappschaltwerk zum Umschnappen bringen kann.
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Die
DE 11 15 352 B beschreibt ein Überstromschalter mit einem von Hand betätigbaren Schaltschieber, bei dem ein schwenkbarer Querarm durch eine unter der Kraft einer Verspannfeder stehenden Sperrklinke in der Kontaktschlussstellung gehalten wird, und bei dem ein an der Sperrklinke angeordneter Bimetallstreifen mit einem weiteren Bimetallstreifen zusammenwirkt, der von dem zu überwachenden Strom durchflossen ist und als die Sperrklinke betätigendes Organ wirkt.
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Die
US 2009 / 0 027 154 A1 beschreibt einen Flugzeugtrennschalter ein Gehäuse mit einer Öffnung, trennbaren Kontakten, einem Betätigungsmechanismus, der so aufgebaut ist, dass er die Kontakte öffnet und schließt, und einem Auslösemechanismus, der so aufgebaut ist, dass er mit dem Betätigungsmechanismus zusammenwirkt, um den Betätigungsmechanismus auszulösen, umfasst.
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Um das Gerät auf unterschiedliche Nennstromstärken einstellen zu können, ist bei gattungsgemäßen Geräten eine Einstellvorrichtung vorhanden, die entweder direkt auf den Betätigungshebel oder auf das Schnappschaltwerk wirkt und den Abstand des Betätigungsendes des Betätigungshebels zum Betätigungspunkt des Schnappschaltwerks in der Ruheposition des Betätigungshebels verändert. Dieser Abstand wird auch als Schaltabstand bezeichnet. Wenn der Schaltabstand größer ist, dann muss sich das bzw. müssen sich die Hauptthermobimetalle weiter ausbiegen, um den Schaltabstand zu überwinden und den Auslösehebel in Kontakt mit dem Betätigungspunkt des Schnappschaltwerkes zu bringen und umgekehrt.
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Bei gattungsgemäßen Überstromrelais ist außerdem eine Temperaturkompensationseinrichtung vorgesehen. Bei Erwärmung des Gerätes, beispielsweise aufgrund einer Erhöhung der Umgebungstemperatur, biegt sich das bzw. biegen sich die Hauptthermobimetalle nämlich bereits aus und dadurch verringert sich der Schaltabstand. Das ist unerwünscht, da der Schaltabstand möglichst unabhängig von der Umgebungstemperatur bleiben soll. Zum Ausgleich ist üblicherweise ein Kompensationsbimetall vorgesehen. Dieses biegt sich bei Änderung der Umgebungstemperatur aus und wirkt dabei auf den Betätigungshebel so ein, dass der Effekt des bzw. der Hauptthermobimetalle kompensiert wird. Bei einer Temperaturerhöhung würde also das Kompensationsbimetall das Betätigungsende des Betätigungshebels von dem Betätigungspunkt wegdrücken und dadurch eine Verringerung des Schaltabstandes, die aufgrund der Einwirkung des bzw. der Hauptthermobimetalle eintritt, kompensieren. Das Kompensationsbimetall ist separat im Gehäuse gelagert.
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In thermischen Überlastrelais sind also drei Funktionen zu realisieren. Eine erste Funktion ist die thermische Justage, d.h. die Einjustierung des Schaltabstandes so, dass alle nach der für die jeweilige Anwendung gültige Norm oder Vorschrift geforderte Auslösekennlinien eingehalten werden. Eine zweite Funktion betrifft die Kompensation, d.h., die Sicherstellung, dass die Auslösekennlinien auch bei tiefen oder hohen Umgebungstemperaturen noch erfüllt bzw. eingehalten werden, beispielsweise etwa in einem Umgebungstemperaturbereich zwischen -25°C und +70°C. Eine dritte Funktion betrifft die Realisierung einer Stromeinstellmöglichkeit in einem bestimmten Stromintervall, so, dass eine Anpassung auf den jeweiligen Motornennstrom erfolgen kann.
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Es sind Überlastrelais bekannt geworden, die einen modularen Aufbau aufweisen, mit einem Unterteil, umfassend die thermische Auslöseeinrichtung, die Hauptanschlussklemmen und Kuppelleiter, mit einem Oberteil umfassend die HilfskontaktAnschlussklemmen, einen Montageträger mit dem Schnappschaltwerk und eine Verstellmechanik mit dem Kompensationsbimetall, mit einer Klemmenabdeckung, auch als Frontabdeckung bezeichnet, und mit einer Kuppelleiter-Abdeckung. Damit ist es im Prinzip möglich, Schaltgeräte verschiedener Typen, insbesondere verschiedener Baugrößen, modular aufzubauen. Unterschiede in der Baugröße und der Nennstromstärke manifestieren sich insbesondere im Unterteil mit der thermischen Auslösevorrichtung und den Hauptanschlussklemmen. Das Oberteil mit dem Schaltwerk und der Hilfskontaktanordnung könnte dagegen als Standardbaugruppe mit unterschiedlichen Unterteilen zusammen verbaut werden. Damit benötigt man weniger unterschiedliche Einzelbaugruppen, um eine weite Bandbreite von Überlastrelais herzustellen.
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Allerdings ist die Temperaturkompensationseinrichtung bisher auf die entsprechende Nennstromstärke, wie sie durch Auslegung des Unterteils festgelegt ist, angepasst und ausgelegt. Die Temperaturkompensationsvorrichtung befindet sich jedoch im Oberteil-Modul. Deshalb kann heute der eigentliche Vorteil der modularen Bauweise von Überlastrelais nicht genutzt werden, denn wegen der Temperaturkompensationseinrichtung kann ein standardisiertes Oberteil nicht in einfacher Weise auch für andere Schaltgeräte, insbesondere auch solche mit anderer Baugröße, verwendet werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überlastrelais so zu verbessern, dass auf einfache Weise der Grad der Temperaturkompensation verändert werden kann und es damit ermöglicht wird, dass eine standardisierte Oberteil-Baugruppe, die eine Temperaturkompensationseinrichtung für eine bestimmte Baugröße bzw. Nennstromstärke enthält, mit einem anderen Überlastrelais einer anderen Baugröße bzw. Nennstromstärke verwendet werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Überlastrelais mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß also sind eine auslöserseitige Koppelstelle des Betätigungshebels mit einer betätigungshebelseitigen Koppelstelle des Übertragungsschiebers über ein Zusatzkompensationsbimetall miteinander gekoppelt, wobei durch ein Verbiegen des Zusatzkompensationsbimetalls die Lage der auslöserseitigen Koppelstelle des Betätigungshebels relativ zu der betätigungshebelseitigen Koppelstelle des Übertragungsschiebers veränderlich ist.
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Der erfindungsgemäße Vorteil liegt darin, dass nur ein einziges Teil oder eine einzige Baugruppe, nämlich das Zusatzkompensationsbimetall, dem Gerät hinzugefügt werden muss, um eine standardisierte Oberteil-Baugruppe, die eine Temperaturkompensationseinrichtung für eine bestimmte Baugröße bzw. Nennstromstärke enthält, mit einem anderen Überlastrelais einer anderen Baugröße bzw. Nennstromstärke verwendbar zu machen. Das Zusatzkompensationsbimetall kann dabei an der Peripherie des Oberteils bzw. Des Unterteils angesetzt werden. Ein Eingriff in das Innere des Oberteils oder des Unterteils ist nicht erforderlich. Die Konstruktion und Auslegung des eigentlichen Kompensationsbimetalls bleibt unverändert. Eine Anpassung eines standardisierten Oberteils mit einem standardisierten Kompensationsbimetall an Unterteile mit unterschiedlichen Baugrößen bzw. Nennstromstärken erfolgt mittels des einen Bauteils des Zusatzkompensationsbimetalls.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, dass eine komplette nicht modifizierte Schaltwerksbaugruppe, das Oberteil, die in großen Stückzahlen vollautomatisch und damit kostengünstig gefertigt werden kann, auch für Geräte größerer Baugröße einsetzbar wird, ohne Funktionseinbußen in Kauf nehmen zu müssen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Zusatzkompensationsthermobimetall mit einem Thermobimetallblechstreifen ausgebildet, der mit einem Ende an der auslöserseitigen Koppelstelle des Betätigungshebels eingespannt ist. Das kann beispielsweise so erfolgen, dass in das freie Endstück des Betätigungshebels ein entsprechender Streifen aus Thermobimetall eingesetzt wird. Die Einsetzstelle kann so gestaltet sein, dass der Thermobimetallstreifen einfach austauschbar ist. Beispielsweise könnte ein einfacher Aufnahmeschlitz sein, in dem der Thermobimetallstreifen der Zusatzkompensation eingeschoben wird, und darin entweder festgeklemmt oder festgeschraubt oder auf eine andere, im Prinzip bekannte weise, lösbar fixiert wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Zusatzkompensationsthermobimetall als ein bogenförmiger Thermobimetallblechstreifen ausgebildet, der mit einem ersten freien Ende auf die betätigungshebelseitige Koppelstelle des Übertragungsschiebers und mit einem zweiten freien Ende auf die auslöserseitige Koppelstelle des Betätigungshebels wirkt. Ein solcher bogenförmiger oder U-förmiger Streifen aus Bimetall zur Zusatztemperaturkompensation kann sehr einfach nachträglich von außen angebracht werden. Er kann beispielsweise mit seiner Bogenöffnung auf einen Haltezapfen aufgeschoben werden. Der Haltezapfen kann sich beispielsweise in der Klemmenabdeckung, der Frontabdeckung oder in der Kuppelleiterabdeckung befinden. Die konstruktive Auslegung ist dann so gestaltet, dass der bogenförmige Thermobimetallstreifen in das Abdeckungsteil eingesetzt wird, und beim Zusammenfügen der Abdeckung automatisch in die richtige Position gelangt, in der er mit seinem ersten freien Ende auf die betätigungshebelseitige Koppelstelle des Übertragungsschiebers und mit seinem zweiten freien Ende auf die auslöserseitige Koppelstelle des Betätigungshebels wirkt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist nach dem Abklingen des Überstroms das Hauptthermobimetall in seine Ruhestellung zurückgebogen bzw. sind nach dem Abklingen des Überstroms die Hauptthermobimetalle in ihre Ruhestellung zurückgebogen und das Schaltwerk wirkt bei einem automatischen Rücksetzen aus seiner zweiten in die erste Schaltstellung so auf den Betätigungshebel, dass dieser den Übertragungsschieber in dessen Ausgangslage zurückschiebt, wobei ein Rücksetzunterstützungselement vorhanden ist, das eine zusätzliche Rücksetzkraft auf den Übertragungsschieber zur Unterstützung von dessen Zurückschieben ausübt.
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In dieser vorteilhaften Ausführungsform wird folgendes Problem gelöst, das manchmal auftreten kann. Standardisierte Schaltwerke haben oft eine geringe Rückstellkraft. Das kann bei Überlastrelais größerer Baugrößen, bei denen auch der Übertragungsschieber entsprechend größer ist und damit eine größere Masse aufweist sowie eine größere Reibungsfläche mit seiner Lagerung, was zu einer größeren zu überwindenden Reibungskraft führt, aufgrund der zu bewegenden Massen in bestimmten Einbaulagen, sowie durch Auftreten von größeren Reibwerten zwischen den bewegten Teilen zu Problemen beim automatischen Rücksetzen der Geräte nach dem Auslösen führen.
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Mit der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß der Erfindung gelingt es, den automatischen Reset nach einer Auslösung, trotz einer auftretenden erhöhten Reibung und einer bei den größeren Baugrößen größeren zu bewegenden Massen, sicher zu stellen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Rücksetzunterstützungselement ein federelastisch verformbares Teil ist, das im Überstromfall unter Ausnutzung der Biegekraft des Hauptthermobimetalls bzw. der Hauptthermobimetalle elastisch verformt wird und dessen federelastische Rückstellkraft nach Abklingen des Überstroms die zusätzliche Rückstellkraft auf den Übertragungsschieber bereitstellt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Rücksetzunterstützungselement eine Kegelfeder sein. Vorteil ist dabei, dass eine Kegelfeder auch in einem geringen Bauvolumen untergebracht werden kann.
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Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform wird also erfindungsgemäß mit dem Überschuss aus der Auslösekraft der thermischen Auslöser eine zusätzliche Feder gespannt, deren rückstellende Federkraft beim Reset freigesetzt wird, um den Übertragungsschieber sicher zurückzuschieben.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile sind in den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Figurenliste
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Figuren und Beschreibung dienen dem besseren Verständnis des Gegenstands. Gegenstände oder Teile von Gegenständen, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine Schematische Darstellung der Erfindung.
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Dabei zeigen:
- 1 eine Ansicht einer praktischen Ausführung eines erfindungsgemäßen Überstromrelais, in Art einer Explosionszeichnung, in einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Explosionszeichnung des Unterteils des Überstromrelais nach 1,
- 3 eine Explosionszeichnung des Oberteils des Überstromrelais nach 1, in einem ersten Montageschritt,
- 4 eine Explosionszeichnung des Oberteils des Überstromrelais nach 1, in einem zweiten Montageschritt,
- 5 eine Explosionszeichnung des Montageträgers des Überstromrelais nach 1 ,
- 6 eine Explosionszeichnung der Verstellmechanik des Überstromrelais nach 1,
- 7 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Überstromrelais, auf der das Zusatzkompensationsbimetall dargestellt ist und die Kegelfeder, in drei unterschiedlichen Teilansichten,
- 8 schematisch und stilisiert eine Ausführungsform der Erfindung,
- 9 schematisch und stilisiert eine zweite Ausführungsform der Erfindung,
- 10 schematisch und stilisiert eine dritte Ausführungsform der Erfindung,
- 11 schematisch und stilisiert eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
- 12 schematisch und stilisiert eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach 8,
- 13 schematisch und stilisiert eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach 9,
- 14 schematisch und stilisiert eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach 10,
- 15 schematisch und stilisiert eine Variante der Ausführungsform der Erfindung nach 11,
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In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile oder Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es werde zunächst die 8 betrachtet. Diese zeigt schematisch und stilisiert Teile eines elektrischen Überstromrelais 200. Das Gerät umfasst ein Oberteil 2 und ein Unterteil 1. Man erkennt im Oberteil 2 ein zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbares Schaltwerk 201, im Unterteil 1 ein Hauptthermobimetall 202 und einen mit dem Hauptthermobimetall 202 gekoppelten Übertragungsschieber 203, im Oberteil 2 einen mit dem Übertragungsschieber 203 gekoppelten Betätigungshebel 204 und ein mit dem Betätigungshebel 204 gekoppeltes Kompensationsthermobimetall 205.
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In der 8 ist exemplarisch, um die Erfindung schematisch zu erläutern, nur ein Hauptthermobimetall dargestellt. Wie bereits erwähnt, ist es meistens üblich, drei Hauptthermobimetalle in einem dreiphasigen Gerät mit drei >hauptstrompfaden vorzusehen. Die erfindungsgemäße Funktion und Problemlösung lässt sich allerdings exemplarisch auch an einem Hauptthermobimetall erläutern.
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Der Übertragungsschieber 203 ist ein flaches Bauteil. Er kann selbst wieder aus zwei oder mehreren flachen Bauteilen zusammengesetzt sein und noch weitere Funktionen erfüllen, beispielsweise eine Funktion der Phasenausfallsicherung. Der Übertragungsschieber 203 kann auch aus zwei übereinander liegenden, längs einer Gleitfläche aneinander gleitenden Schieberplatten gebildet sein, wie es die Darstellung der 8 andeutet. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann eine Vielzahl von möglichen und im Prinzip bekannten Konstruktionsprinzipien und varianten eines Übertragungsschiebers verwendet werden. Ein praktisches Beispiel wird weiter unten im Zusammenhang mit den 1 bis 7 beschrieben.
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Das Hauptthermobimetall 202 greift mit seinem freien Ende in eine Ausnehmung an der Breitseite des Übertragungsschiebers 203 ein. Dadurch ist eine Kopplung der Auslenkbewegung des Hauptthermobimetalls 202 mit dem Übertragungsschieber 203 gegeben. Der Übertragungsschieber 203 ist mit einem Fortsatz 207 ausgebildet, der senkrecht von dem Übertragungsschieber 203 weg steht und nach oben, in Richtung auf den Betätigungshebel 204 hin, weist.
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Im Überstromfall wird das Hauptthermobimetall 202 aus einer Ruhestellung, gezeigt in der 8, in eine Auslösestellung verbogen, in Pfeilrichtung P1 gegen den Uhrzeigersinn. Dabei verschiebt es dann den Übertragungsschieber 203 aus seiner Normalstellung in seine Überstromstellung, nach links gemäß Pfeilrichtung P2. Dadurch wirkt der Übertragungsschieber 203 mit seinem Fortsatz 207 auf den Betätigungshebel 204 so ein, dass der Betätigungshebel 204 um seine Schwenkachse 213 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Daher wird der Fortsatz 207 auch als betätigungsseitige Koppelstelle des Übertragungsschiebers bezeichnet.
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Der Betätigungshebel 204 hat an seinem anderen Ende ein Betätigungsende 214. Der Abstand des Betätigungsendes 214 des Betätigungshebels 204 zum Betätigungspunkt des Schnappschaltwerks 201 in der Ruheposition des Betätigungshebels 204 wird als Schaltabstand S bezeichnet. Wenn der Schaltabstand S größer ist, dann muss sich das Hauptthermobimetall weiter ausbiegen, um den Schaltabstand zu überwinden und den Betätigungshebel 204 in Kontakt mit dem Betätigungspunkt des Schnappschaltwerkes 201 zu bringen und umgekehrt. Der Mechanismus ist hier nur schematisch-funktional beschrieben. In praktischen Ausführungen kann zwischen dem Betätigungsende 214A des Betätigungshebels 204 und dem Schaltwerk 201 noch eine mechanische Übertragungskette angeordnet sein, die beispielsweise noch einen Auslösehebel umfasst, und die hier mit einer als strichlierte Linie dargestellten Wirkverbindungslinie 215 angedeutet ist. Wenn das Betätigungsende 214A des Betätigungshebels 204 den Schaltabstand S überwunden hat, bewirkt der Betätigungshebel 204A das Umschalten des Schaltwerks 201 von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung.
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Weiter ist eine Temperaturkompensationseinrichtung mit einem Kompensationsbimetall 205 vorgesehen. Bei Erwärmung des Gerätes, beispielsweise aufgrund einer Erhöhung der Umgebungstemperatur, biegt sich das Haupt-Thermobimetall 202 nämlich bereits aus, und dadurch verringert sich der Schaltabstand S. Das ist unerwünscht, da der Schaltabstand S möglichst unabhängig von der Umgebungstemperatur bleiben soll. Zum Ausgleich ist das Kompensationsbimetall 205 vorgesehen. Dieses biegt sich bei Änderung der Umgebungstemperatur entgegen dem Uhrzeigersinn, in Pfeilrichtung P3, aus und wirkt dabei auf den Betätigungshebel 204 so ein, dass der Effekt des Hauptthermobimetalls 202 kompensiert wird. Bei einer Temperaturerhöhung würde also das Kompensationsbimetall 205 den Betätigungshebel 204 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenken und so das Betätigungsende 214 des Betätigungshebels 204 von dem Betätigungspunkt wegdrücken und dadurch eine Verringerung des Schaltabstandes S, die aufgrund der Einwirkung des Hauptthermobimetalls 202 eintritt, kompensieren. Das Kompensationsbimetall 205 ist separat im Gehäuse gelagert. Durch eine Kompensationsbimetall-Justiereinrichtung (nicht dargestellt) wird das Kompensationsbimetall 205 bei der Gerätefertigung dabei in die erforderliche Position gebracht, um abhängig vom eingestellten Auslösestrom den gewünschten Kompensationseffekt erzielen zu können.
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In Geräten größerer Baugröße kann es vorkommen, dass bei dem Kompensationsbimetall 205 im Bereich des Oberteils nur noch wenig Eigenerwärmung ankommt. Wenn ein Schaltwerk 201, das ursprünglich nur für kleine Baugrößen konzipiert wurde, hier nun Verwendung finden soll, so kann die Wärme im Bereich des Oberteils für die Kompensation nicht ausreichen.
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Deshalb ist in der Nähe des Unterteils ein Zusatzkompensationsbimetall vorgesehen.
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Das dem Hauptthermobimetall 202 und damit dem Übertragungsschieber 203 zugewandte Ende des Betätigungshebels 204 wird als auslöserseitige Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 bezeichnet. An dieser ist einseitig eingespannt ein Streifen eines Zusatzkompensationsthermobimetalls 208. Mit dem Zusatzkompensationsthermobimetall 208, dessen freiem Ende insbesondere, sind die betätigungshebelseitige Koppelstelle 207 des Übertragungsschiebers 203 und die auslöserseitige Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 miteinander gekoppelt. Durch ein Verbiegen des Zusatzkompensationsbimetalls 208 ist die Lage der auslöserseitigen Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 relativ zu der betätigungshebelseitigen Koppelstelle 207 des Übertragungsschiebers 203 veränderlich.
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Die Wirkung des Zusatzkompensationsbimetalls ist die folgende. Wenn die Ausbiegung des Kompensationsbimetalls 205 nicht ausreicht, um den Schaltabstand S zu kompensieren, so biegt sich das Zusatzkompensationsbimetall 208 zusätzlich im Uhrzeigersinn aus, in Pfeilrichtung P4. Dadurch wird ein Verschwenken des Betätigungshebels 204 um einen zusätzlichen Winkelbereich entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt, und der Schaltabstand S kann sich auf den gewünscht großen Wert einstellen. Eine zu schwache Kompensationswirkung des Kompensationsbimetalls 205 wird so durch das Zusatzkompensationsbimetall 208 ergänzt.
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Der Vorteil liegt darin, dass nur ein einziges Teil oder eine einzige Baugruppe, nämlich das Zusatzkompensationsbimetall 208, dem Gerät hinzugefügt werden muss, um eine standardisierte Oberteil-Baugruppe 2, die das Kompensationsbimetall 205 für eine bestimmte Baugröße bzw. Nennstromstärke enthält, mit einem Unterteil 1 eines anderen Überlastrelais einer anderen Baugröße bzw. Nennstromstärke verwendbar zu machen. Das Zusatzkompensationsbimetall 208 kann dabei an der Peripherie des Oberteils 2 bzw. des Unterteils 1 angesetzt werden. Ein Eingriff in das Innere des Oberteils 2 oder des Unterteils 1 ist nicht erforderlich. Die Konstruktion und Auslegung des eigentlichen Kompensationsbimetalls 205 bleibt unverändert. Eine Anpassung eines standardisierten Oberteils 2 mit einem standardisierten Kompensationsbimetall 205 an Unterteile 1 mit unterschiedlichen Baugrößen bzw. Nennstromstärken erfolgt mittels des einen Bauteils des Zusatzkompensationsbimetalls 208.
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So wird es ermöglicht, dass eine komplette nicht modifizierte Schaltwerksbaugruppe, das Oberteil 2, die in großen Stückzahlen vollautomatisch und damit kostengünstig gefertigt werden kann, auch für Geräte größerer Baugröße einsetzbar wird, ohne Funktionseinbußen in Kauf nehmen zu müssen.
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Das Zusatzkompensationsthermobimetall 208 ist in der in der 8 gezeigten Ausführungsform mit einem Thermobimetallblechstreifen ausgebildet, der mit einem Ende an der auslöserseitigen Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 eingespannt ist. Das kann beispielsweise so erfolgen, dass in das freie Endstück des Betätigungshebels 204 ein entsprechender Streifen aus Thermobimetall eingesetzt wird. Die Einsetzstelle kann so gestaltet sein, dass der Thermobimetallstreifen einfach austauschbar ist. Beispielsweise könnte ein einfacher Aufnahmeschlitz sein, in dem der Thermobimetallstreifen der Zusatzkompensation eingeschoben wird, und darin entweder festgeklemmt oder festgeschraubt oder auf eine andere, im Prinzip bekannte weise, lösbar fixiert wird.
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Die 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Zusatzkompensationsthermobimetall als ein bogenförmiger Thermobimetallblechstreifen 208' ausgebildet ist, der mit einem ersten freien Ende 209 auf die betätigungshebelseitige Koppelstelle 207 des Übertragungsschiebers 203 und mit einem zweiten freien Ende 210 auf die auslöserseitige Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 wirkt. Ein solcher bogenförmiger oder U-förmiger Streifen aus Bimetall zur Zusatztemperaturkompensation kann sehr einfach nachträglich von außen angebracht werden. Er kann beispielsweise mit seiner Bogenöffnung 216 auf einen Haltezapfen 217 aufgeschoben werden. Der Haltezapfen 217 kann sich beispielsweise in der Klemmenabdeckung, der Frontabdeckung oder in der Kuppelleiterabdeckung befinden. Die konstruktive Auslegung ist dann so gestaltet, dass der bogenförmige Thermobimetallstreifen 208' in das Abdeckungsteil eingesetzt wird, und beim Zusammenfügen der Abdeckung automatisch in die richtige Position gelangt, in der er mit seinem ersten freien Ende 209 auf die betätigungshebelseitige Koppelstelle 207 des Übertragungsschiebers 203 und mit seinem zweiten freien Ende 210 auf die auslöserseitige Koppelstelle 206 des Betätigungshebels 204 wirkt. Eine praktische Ausführungsform hierzu ist in der 7 gezeigt und weiter unten beschrieben.
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Nach dem Abklingen des Überstroms biegt sich das Hauptthermobimetall 202 in seine Ruhestellung zurück. Das Schaltwerk 201 wirkt bei einem dann erfolgenden automatischen Rücksetzen aus seiner zweiten in die erste Schaltstellung so auf den Betätigungshebel 204, dass dieser den Übertragungsschieber 203 in dessen Ausgangslage zurückschiebt. In den 10 und 11 sind Ausführungsformen gezeigt, bei denen ein Rücksetzunterstützungselement 211 vorhanden ist, das eine zusätzliche Rücksetzkraft auf den Übertragungsschieber 203 zur Unterstützung von dessen Zurückschieben ausübt. Die Ausführungsform nach 10 entspricht dabei derjenigen nach 8, allerdings mit einem Rücksetzunterstützungselement 211, und die Ausführungsform nach 11 entspricht der Ausführungsform nach 9, ebenfalls mit einem Rücksetzunterstützungselement 211.
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In diesen vorteilhaften Ausführungsformen wird folgendes Problem gelöst, das manchmal auftreten kann. Standardisierte Schaltwerke haben oft eine geringe Rückstellkraft. Das kann bei Überlastrelais größerer Baugrößen, bei denen auch der Übertragungsschieber 203 entsprechend größer ist und damit eine größere Masse aufweist sowie eine größere Reibungsfläche mit seiner Lagerung, was zu einer größeren zu überwindenden Reibungskraft führt, aufgrund der zu bewegenden Massen in bestimmten Einbaulagen, sowie durch Auftreten von größeren Reibwerten zwischen den bewegten Teilen zu Problemen beim automatischen Rücksetzen der Geräte nach dem Auslösen führen.
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Mit den vorteilhaften Ausgestaltungen wie in 10 und 11 gezeigt gelingt es, den automatischen Reset nach einer Auslösung, trotz einer auftretenden erhöhten Reibung und einer bei den größeren Baugrößen größeren zu bewegenden Massen, sicher zu stellen. Dabei ist das Rücksetzunterstützungselement 211 ein federelastisch verformbares Teil, das im Überstromfall unter Ausnutzung der Biegekraft des Hauptthermobimetalls 202 elastisch verformt wird und dessen federelastische Rückstellkraft nach Abklingen des Überstroms die zusätzliche Rückstellkraft auf den Übertragungsschieber 203 bereitstellt. Im Überstromfall drückt nämlich, wie bereits beschrieben, das Hauptthermobimetall 202 den Übertragungsschieber 203 nach links, in Pfeilrichtung P2. Der Fortsatz 207 drückt auch das Zusatzkompensationsbimetall 208 nach links. Dieses drückt längs einer Wirkverbindungslinie 218 das hier als Feder ausgebildete Rücksetzunterstützungselement 211 zusammen. Dadurch wird ein Teil der Verformungsenergie des Hauptthermobimetalls 202 in dem Federelement 211 gespeichert. Diese kann beim Rücksetzen wieder frei werden und dann eine zusätzliche unterstützende Schubkraft auf den Übertragungsschieber 203 ausüben.
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Es wird also mit dem Überschuss aus der Auslösekraft des thermischen Auslösers 202 eine zusätzliche Feder gespannt, deren rückstellende Federkraft beim Reset freigesetzt wird, um den Übertragungsschieber 203 sicher zurückzuschieben. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Rücksetzunterstützungselement 211 eine Kegelfeder. Diese hat den Vorteil, bei einer kleinen Baulänge eine flache Federkennlinie zu haben.
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Die 12 bis 15 zeigen jeweils eine Variante der Ausführungsformen nach den 8 bis 11, 12 eine Variante der 8, 13 eine Variante der 9, 14 eine Variante der 10 und 15 eine Variante der 11.
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In der Variante nach 12 wirkt das freie Ende 214B des Kompensationsbimetalls 205 auf das Schaltwerk 201, dieses wird daher auch als Betätigungsende 214B des Kompensationsbimetalls 205 bezeichnet. Der Schaltabstand S befindet sich hier zwischen dem Betätigungsende 214B des Kompensationsbimetalls 205 und dem Betätigungspunkt des Schnappschaltwerks 201. Wenn sich das Hauptthermobimetall 202 aufgrund einer Erwärmung des Gerätes oder der Umgebung ausbiegt, dann drückt der Betätigungshebel 204 mit seinem Betätigungsende 214A gegen das Kompensationsthermobimetall 205 und drückt dieses entgegen dem Uhrzeigersinn gegen den Betätigungspunkt des Schnappschaltwerks 201, wodurch sich der Schaltabstand S verringert. Das Kompensationsbimetall 205 biegt sich hier bei Erhöhung der Umgebungstemperatur mit dem Uhrzeigersinn, in Pfeilrichtung P3, aus und bewirkt damit, dass der Effekt des Hauptthermobimetalls 202 kompensiert wird. Bei einer Temperaturerhöhung würde also das Kompensationsthermobimetall 205 durch die Bewegung mit dem Uhrzeigersinn eine Verringerung des Schaltabstandes S, die aufgrund der Einwirkung des Hauptthermobimetalls eintritt, kompensieren. Das Kompensationsbimetall 205 ist separat im Gehäuse gelagert oder in die vorhandene Verstellmechanik integriert.
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In den 13 bis 15 ist die Anordnung und gegenseitige funktionale Kopplung zwischen dem Kompensationsbimetall 205, dem Betätigungshebel 204 und dem Schaltwerk 201 ebenso ausgeführt.
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Es werden nun die
1 bis
7 betrachtet. Dort ist eine praktische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Überstromrelais gezeigt. Ein elektrisches Überstromrelais ähnlich dem hier beschriebenen, welches über Kuppelleiter mit einem Schütz zu einer Schaltgerätekombination zusammenbaubar ist, ist aus der
DE 10 2008 062 250 A1 bekannt; dieses Dokument soll daher bezüglich der Funktion und des grundsätzlichen Aufbaus des elektrischen Überstromrelais und dessen Zusammenwirken mit einem Schütz in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung mit einbezogen sein.
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Die 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Überstromrelais, in Art einer Explosionszeichnung, aus der der modulare Aufbau des Gerätes und das Vorgehen bei der Endmontage ersichtlich ist.
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Das erfindungsgemäße Überstromrelais ist aus einem Unterteil 1, einem Oberteil 2, einer Klemmenabdeckung 4 und einer Kuppelleiterabdeckung 5 zusammengesetzt.
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Der Aufbau des Unterteils 1 ist in 2 näher gargestellt, der Aufbau des Oberteils in 3 und 4, wobei in der 5 der Aufbau des Montageträgers 3, der in das Oberteil 2 eingesetzt wird, dargestellt ist, und in der 6 ist der Aufbau der Verstellmechanik 7, die in den Montageträger 3 eingesetzt wird, dargestellt.
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Die Reihenfolge beim Montieren des erfindungsgemäßen Überstromschützes ist somit die folgende. Zuerst wird die Verstellmechanik 7 zusammengesetzt. Diese wird dann als vorgefertigtes Modul zusammen mit anderen Teilen zum Montageträger 3 zusammengebaut. Der Montageträger 3 wird als vorgefertigtes Modul zusammen mit anderen Komponenten in das Oberteil 2 eingesetzt. Parallel dazu wird das Unterteil 1 aus seinen Einzelteilen zusammengefügt. Nun werden die Hauptanschlussklemmen 12 eingesetzt und die Geräterückseite mit einer Klemmenabdeckung 13 geschlossen. Anschließend wird an der Seite der Kuppelleiter 10, 10', 10" der Übertragungshebel 65 und die obere Übertragungsleiste 63 eingesetzt, und abschließend die Kuppelleiterabdeckung 5 aufgesetzt.
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Die Frontabdeckung 4 ist in Form einer Halbschale ausgeführt. An der Hinterseite 43 befinden sich, in der 1 nicht sichtbar, da verdeckt, vier Einführungen für Anschlussleiter an die Hilfskontaktabschlussklemmen 14, 14', 14", 14''', die durch fünf Isolationsrippen 44, 44', 44", 44''' voneinander getrennt sind. Um einen Zugang zu den Klemmschrauben 16, 16', 16", 16''' der Hilfskontaktanschlussklemmen 14, 14', 14", 14''' zu ermöglichen, sind in der hinteren Frontseite vier Zugangsöffnungen 15, 15', 15", 15''' eingebracht.
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An der Frontseite 42 befindet sich eine Plombieröse 45, eine Öffnung 46 für die Stopp-Taste, eine Öffnung 47 für einen Zeiger und einen Test- Einstich, eine Öffnung 48 für einen Einstellknopf, und eine Öffnung 49 für eine Taste 50.
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In eine taschenartige Ausnehmung, die sich in der Frontseite 42 rechts von der Plombieröse 45 weg erstreckt, kann eine Plombierabdeckung 51 eingelegt werden. Diese hat in etwa eine T-Form, wobei der Längssteg 52 zur Abdeckung des Zeigers und der Testfunktion dient. Der Quersteg 53 trägt eine Tasche 54, in die ein rechteckiges Schild 55 mit einer Beschriftungsfläche eingeschnappt werden kann. Das Schild 55 trägt dazu an seinen Längsseiten Befestigungsrippen, die in entsprechende Einstiche in der Längskante der Tasche 54 einrasten können. An seiner der Plombieröse 45 zugewandten Schmalseite weist der Quersteg 53 eine Öffnung 56 für die Plombieröse 45 auf, in der die Plombieröse 45 plombiert werden kann. An derselben Schmalseite, nach unten weisend, ist an die Plombierabdeckung 51 ein Anschlagstift 57 angeformt, welcher einen Anschlag für einen Feststellstift Automatik/Manuell, der an der Taste 50 angeformt ist, bildet.
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Die Taste 50 hat eine Grundform eines Hohlzylinders. Die obere Deckfläche trägt eine kreuzförmige Ausnehmung als Eingriff für einen Kreuzschlitzschraubendreher als Betätigungswerkzeug. Parallel zur Mantelfläche ist in der Nähe der oberen Deckfläche ein Steg 58 angeformt, der als Zeiger zur Anzeige des Automatik- bzw. manuellen Betriebs dient. In Verlängerung der Mantelfläche ist nach unten an die untere Mantelfläche ein Sperrstift 60 angeformt.
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Die Kuppelleiterabdeckung 5 wird an derjenigen Seite des Unterteils angebracht, an der die Kuppelleiter 10, 10', 10" hervorstehen. Sie trägt Isolierhülsen 61, 61', 61'', die die Kuppelleiter teilweise aufnehmen und so vor Berührung schützen, dass nur das Endstück der Kuppelleiter unbedeckt zur elektrischen Ankopplung mit einem angebauten Schütz bleibt. Weiterhin trägt sie außen einen Hacken 62, mit dem sie an einem eingebauten Schütz gehalten werden kann.
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Vor dem Aufsetzen der Kuppelleiterabdeckung wird an dem Unterteil 1, in dem sich bereits die untere Übertragungsleiste 64, auch unteres Schieberelement genannt, und der thermischen Auslöser 70 befinden, an der Seite, an der die Kuppelleiter 10, 10', 10" abstehen, eine obere Übertragungsleiste 63, auch oberes Schieberelement genannt, und ein Übertragungshebel 65, auch Kuppelelement genannt, eingesetzt.
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Die beiden Übertragungsleisten
63 und
64 bilden zusammen mit dem Übertragungshebel
65 die Auslöseschieberanordnung. Die Auslöseschieberanordnung bewirkt eine Phasenausfallempfindlichkeit bei der thermischen Auslösung durch die im Unterteil
1 eingebauten Bimetalle, d.h., die sorgt dafür, dass das Schaltwerk des Überstromrelais auch dann ausgelöst wird, wenn eine der drei Phasen unterbrochen ist und nur in einer der drei Phasen ein entsprechend hoher Überstrom fließt. Der Aufbau, die Funktionsweise und die Ankopplung der Auslöseschieberanordnung
63,
64,
65 an die Bimetalle und an das Schaltwerk ist bereits genauer in der
DE 10 2008 062 527 A1 beschrieben. Diese Offenbarung soll daher bezüglich der Auslöseschieberanordnung
63,
64,
65 in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen sein.
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Es werden nun die 2 betrachtet, die eine Explosionszeichnung des Unterteils des Überstromrelais zeigt. Das Unterteil 1 umfasst eine im Wesentlichen quaderförmige Schale 66, die nach 2 Seiten offene ist. In beiden offenen Hälften der quaderförmigen Schale 66 sind durch Zwischenwände drei voneinander getrennte Kammern gebildet.
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An der Kuppelseite, das ist die in der 2 dem Betrachter zugewandte Seite der quaderförmigen Schale 66, wird in jede der drei Kammern je ein thermischer Auslöser 70 eingeführt. Jeder thermische Auslöser 70 wird mit dem Bimetallbefestigungswinkel 71 voraus in eine der drei Kammern eingeführt, mit einem nicht sichtbaren Nocken im Unterteil 66 positioniert und mit Befestigungsschrauben thermischer Auslöser 17, 17', 17", 17''', 17'''', 17'''' an der quaderförmigen Schale 6 befestigt.
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Jeder der drei Kammern in der quaderförmigen Schale 66 dient zur Aufnahme eines thermischen Auslösers 70 zur Absicherung jeweils einer Phasenleitung. Das Überstromrelais dient also zur dreiphasigen Absicherung.
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In der 2 ist ein thermischer Auslöser 70, fertig montiert zum Einsetzen in die Kammer dargestellt. Ein weiterer thermischer Auslöser 70 ist in Sprengdarstellung gezeigt, so dass dessen Aufbau und die Gestaltung der Einzelteile daraus ersichtlich sind.
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Die Auslöserbaugruppe 70 umfasst als zentrales Element einen Befestigungswinkel 71. An dessen langem Schenkel 71a befinden sich zwei Gewindeöffnungen 71b und die Öffnung 71c für die Aufnahme des Positioniernockens. An dem langen Schenkel 71a steht ein Ansatzblech 71d ab, in etwa parallel ausgerichtet zu dem kurzen Schenkel 71e des Befestigungswinkels 71. An dem Ansatzblech 71d befindet sich eine Schweißfläche 71f, an die das Hauptbimetall 6 mit seinem feststehenden Ende angeschweißt ist. Auf der gegenüber liegenden Seite wird das Heizband 73 mit seiner ersten endständigen Fläche 74 angeschweißt.
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Das Heizband ist mäanderförmig ausgebildet. Es liegen somit hier vier Lagen des Heizbandes 73 parallel dicht aneinander, jeweils oben und unten verbunden über die Biegestellen. Die einzelnen Lagen des Heizbandes 73 werden durch Lagen aus Isolierpapier 72, 72', 72", 72''' elektrisch voneinander getrennt. Das mäanderförmig geschichtete Heizband mit den zwischen den einzelnen Lagen befindlichen Isolierschichten bildet ein Heizerpaket 73a. Das Heizerpaket 73a ist etwa genauso breit wie der Thermobimetallstreifen 6, und es liegt in Längsrichtung parallel und dicht an dem Thermobimetallstreifen 6 an, wobei es sich in etwa über die ganze Länge des Thermobimetallstreifens 6 erstreckt, bis auf den Betätigungszapfen 6a an dem freien Ende des Thermobimetallstreifens 6, der nicht von dem Heizerpaket 73a abgedeckt ist.
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Das Heizband 73 beziehungsweise das Heizerpaket 73a ist mit Isolierpapier 72 auch vom Bimetall 6 elektrisch isoliert. Die Befestigung des Heizbands 73 beziehungsweise des Heizerpakets 73a am Hauptbimetall 6 erfolgt mittels Klammern 77, 77', 77". Zur elektrischen Trennung der Klammern 77, 77', 77" von dem Heizband 73 und dem Bimetall 6 befinden sich an der inneren Seite der Klammern 77, 77', 77", die mit dem Hauptbimetall 6 und dem Heizband 73 in Kontakt steht, Isolierstreifen 76, 76', 76". Die zweite endständige Fläche 75 des Heizbandes 73 wird an das Kuppelstück 10 angeschweißt. Dadurch ist der Stromfluss des Phasenstroms durch das Heizband 73 gewährleistet.
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Die mäanderförmige Schichtung des Heizerpakets erlaubt es, einen langen bandförmigen Heizleiter zu realisieren und diesen in sehr guten thermischen Kontakt mit dem Thermobimetallstreifen zu bringen.
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Es werde nun die 3 betrachtet, die eine Explosionszeichnung des Grundkörpers 80 des Oberteils 2 des Überstromrelais zeigt. Der Grundkörper 80 hat im Wesentlichen die Grundform eines an zwei Seiten offenen Quaders. An seinen seitlichen Schmalseiten trägt er zwei Rasthaken, auch als Führungsnasen 81, 81' bezeichnet, zum Einschieben in das Unterteil 1.
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In den Grundkörper 80 des Oberteils 2 werden nun der Reihe nach folgende Bauteile beziehungsweise Baugruppen eingesetzt:
- Ein Schieber 83, eine Taste 84, eine Schenkelfeder 85 und eine Koppelfeder 86, und wie in 4 gezeigt, weitere Montageträger 3 mit angebauten ersten und zweiten Hilfskontaktbrücken 142 und 87 und einer Rückstellfeder 88, die auf die zweite Hilfskontaktbrücke 87 wirkt, eine Justierschraube 89, ein Kontaktkamm 90 mit vier festen Kontaktstücken der Hilfskontakte, und vier Kontaktschrauben 91, 91 ',91 '',91 „', die in entsprechenden Gewindeöffnungen in den Kontaktkamm 90 eingeschraubt werden und so die Hilfskontaktanschlussklemmen 14, 14', 14“, 12''' (siehe 1) bilden.
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Der Schieber 83 (3) umfasst einen rechteckigen Längsschenkel 92, an dessen unterem Ende ein Querarm 93, und im Bereich von dessen oberem Ende ein senkrecht zu dem Querarm 93 nach vorne abstehender Stützschenkel 94 angeformt sind. Auf dem Stützschenkel 94 befindet sich ein Halte-Pin 95, auf den die Reset-Taste 50 (1) aufgesetzt werden kann. Die innere Ausnehmung der Reset-Taste 50 ist so dimensioniert, dass sie auf den Halte-Pin 95 aufgeschoben werden kann. Der Stützschenkel 94 dient dabei gleichzeitig als Anschlagsfläche für die Reset-Taste 50. An der linken Seite des Querarms 93 befindet sich eine nach oben weisende Anschlagsleiste 123 zur Begrenzung des Bewegungsweges des Schiebers während der Montage.
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Der Längsschenkel 92 des Schiebers ist in einer Führungsnut 96 in der hinteren Schmalseite des Grundkörpers 80 des Oberteils 2 längsverschieblich geführt und mittels eines seitlich an der Längsseite abstehenden Führungs-Pins 97 in einer entsprechenden seitlichen Führungsnut in der Gehäusewand verschieblich gehalten. Seitlich an der Führungsnut 96 befindet sich eine Rastnase 98, an der die Reset-Taste 50 im eingedrückten Zustand (Automatik-Funktion) rastend gehalten werden kann.
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Die Schenkelfeder 85 ist an einem Stift 113 an der Rückwand des Grundkörpers 80 mit ihrer Mittelöffnung angelenkt. Sie wirkt mit der Kontaktträgerwippe 139 zusammen und versucht, diese in die Ausgelöst-Position zu verdrehen. Am äußeren rechten Ende des Querarms 93 befindet sich ein nachvorne abstehender, zylindrischer Anschlagpin 100 als Anschlag für die Schenkelfeder 85. Unterhalb dieses Anschlagpins 100 befindet sich ein Führungsstift 101 zur Führung der Schenkelfeder 86. Ein Haken 102 rechts unterhalb des Führungsstiftes 101 definiert die Position der Schenkelfeder 86. Zwischen dem Viereckpin 99 und dem Führungsstift 101 befindet sich noch ein Anschlag 103 für einen Arm der Schenkelfeder 86. Zwischen dem Viereckpin 99 und dem Anschlag 103 erstreckt sich noch eine Führungsleiste 104 zur Unterstützung der Führung des AMR-Schiebers 83 nach unten hin.
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Die Schenkelfleder 85 hat einen kurzen Schenkel 105, mit dem sie sich an einer Stützfläche 106 des Grundkörpers 80 abstützt. Der zweite, lange Schenkel 107 ist leicht abgeknickt ausgeführt. Er hat einen endständigen Stützpunkt 108 für den Schieber 83 und einen links davon liegenden Stützpunkt 109 für die Kontaktträgerwippe 139 (zum Kontaktträger siehe Beschreibung weiter unten).
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An der Unterseite des Grundkörpers 80 befinden sich zwei Lagerschienen 110, 111, zur Lagerung des Montageträgers 3, und an einer Zwischenwand im Inneren des Grundkörpers 80 befindet sich eine Lagerfläche 122, ebenfalls zur Lagerung des Montageträgers nach dessen Einsetzen in das Oberteil 2. An der Rückwand, links neben der Führungsnut 96, befindet sich noch eine Entspannungsschräge 112 für die Koppelfeder 86.
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Die Stopp-Taste 84 hat einen quaderförmigen Tastenkörper 114, der zur Betätigung und gleichzeitig zur Führung in der Klemmenabdeckung 4 dient. Der Tastenkörper 114 sitzt mit einer Schmalseite an einem S-förmig gebogenen federnden Arm 115 auf. Dieser trägt an seinem freien Ende einen Befestigungsquader 116 mit einem Rasthaken 117. Mit dem Befestigungsquader 116 ist er in einer Haltetasche 118 an der Innenseite der Schmalseite des Grundkörpers 80 des Oberteils 2 gehalten und mit dem Rasthaken 117 darin verrastet. Mit einem Führungsarm 119 ist die Stopp-Taste 84 in einer Führungsnut 120 in der hinteren Schalseite des Grundkörpers 80 des Oberteils 2 geführt. Von dem Führungsarm steht ins Geräteinnere weisend ein Betätigungsarm 121 ab, der bei Drücken der Stopp-Taste 84 den Kontakt öffnet.
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Die Koppelfeder 86 koppelt den Schieber 83 federnd an den Koppelschieber 124, der als Teil der Verstellmechanik 7 auch Teil des Montageträgers 3 ist, siehe unten 5 und 6. Die Koppelfeder 86 ist dazu mit ihrer Zentralöse im Schieber 83 gelagert. Ein erster, kurzer Stützarm 125 der Koppelfeder 86 stützt sich an dem Schieber 83 ab. Ein zweiter, langer Stützarm 126 umfasst den Stützpunkt am Koppelschieber 124.
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Die Festkontakte der Hilfskontaktstellen sind mittels des Kontaktkammes 90 gebildet. Dieser umfasst einen rechteckigen Grundkörper 127, an den rechtwinklig abstehend vier versilberte Kontaktzungen 128, 128', 128'', 128''' abstehen. Zur Montage an dem Grundkörper 80 des Oberteils 2 werden die Kontaktzungen 128, 128', 128", 128''' in entsprechende Aufnahmetaschen 129 in der Gehäuserückseite eingeführt. Außen an der Gehäuserückseite befinden sich vier Sitzflächen 130, 130', 130", 130''' zur Auflage des Kontaktkammes 90. In der Nähe der Abformung jeder Kontaktzunge an dem Grundkörper trägt diese einen Sicherungspin 131, 131', 131", 131''' zur Lagesicherung in eingesetztem Zustand. In dem Grundkörper 127 sind vier Gewindelöcher 132, 132', 132", 132''' zur Aufnahme der Kontaktschrauben 91, 91 ',91'', 91''' eingebracht. An der den Kontaktzungen abgewandten Längskante des Grundkörpers 127 ist ein profilierter Steg 133 angeformt, der in Aufnahmetaschen 134 nahe der Sitzflächen 130, 130', 130", 130''' eingreift und somit zusätzlich zur Lagesicherung des Kontaktkammes 90 beiträgt.
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In der
6 ist einer Explosionsdarstellung der Aufbau der Verstellmechanik
7 gezeigt. Die Verstellmechanik
7 umfasst einen Koppelschieber
124, an den ein Betätigungshebel
135 gekoppelt ist. An dem Koppelschieber
124 ist das Kompensationsbimetall
8 gelagert, das mit einer in einem gegabelten Führungsarm
137 des Koppelschiebers
124 gelagert Justierschraube
136 in seinem Winkel relativ zum Koppelschieber
124 zu Justierzwecken verschwenkt werden kann. Der genau Aufbau, die Funktion und die funktionale Wechselwirkung der Verstellmechanik in dem Überstromrelais sowie deren Zusammenspiel mit dem Schnappschaltwerk ist bereits genauer in der
DE 10 2009 048 245 A1 beschrieben. Diese Offenbarung soll daher bezüglich der Verstellmechanik
7, deren Aufbau, Funktion, vorteilhafter Wirkung und Wechselwirkung mit anderen Teilen des Überstromrelais, in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen sein.
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In der 5 ist in einer Explosionszeichnung der Aufbau des Montageträgers 3 des Überstromrelais gezeigt. Der Montageträger 3 umfasst einen Tragkörper 138, in den die vormontierte Verstellmechanik 7 eingesetzt wird. Weiter wird an dem Tragkörper 138 das Schnappschaltwerk aufgebaut, umfassend eine Kontaktträgerwippe 139, an deren einem Arm 140 in einer kalottenartigen Halterung 141 die Hilfskontaktbrücke 142 gelagert ist. Eine zylinderförmige Zugfeder 143 wird nahe des mittleren Lagerfortsatzes 145 der Kontaktträgerwippe 139 angelenkt und sorgt in Verbindung mit einem S-förmig gebogenen Federhaken 144 für die Kontaktkraft. Ein Federdraht 149, der in die Kontaktträgerwippe 139 eingelegt wird, dient zur Sicherung der gemeinsamen Lage des Kontaktträgers und der Zugfeder.
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In einer Aufnahmetasche
146 des Tragkörpers
138 ist ein Einstellknopf
147 mit einem Exzenterfortsatz
148 gehalten, mit dem eine Strombereichseinstellung vorgenommen werden kann. Der funktionale Aufbau und die funktionale Wechselwirkung der Teile des Montageträgers untereinander sowie mit der Verstellmechanik
7 und weiteren Baugruppen und Komponenten des Überstromrelais ist bereits in der
DE 10 2009 043 105 A1 und der bereits erwähnten
DE 10 2009 048 245 A1 beschrieben. Diese Offenbarungen soll daher bezüglich des Schnappschaltwerks , des Montageträgers
3, insbesondere deren Aufbau, Funktion, vorteilhafter Wirkung und Wechselwirkung mit anderen Teilen des Überstromrelais, in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen werden.
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Die 7 zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen thermischen Überstromrelais, in dem zusätzlich ein Zusatzkompensationsbimetall 150 und eine Rückstellfeder 151 eingebaut sind. Der Einbau des Zusatzkompensationsbimetalls 150 kann auch ohne die Rückstellfeder 151 erfolgen.
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In 7a ist eine Schrägansicht auf das thermische Überstromrelais gezeigt, wobei die Frontabdeckung 4 entfernt ist. Man sieht das Zusatzkompensationsbimetall 150 in seiner funktionalen Lage, zwischen dem Übertragungshebel 65 und dem Betätigungshebel 135. Das Zusatzkompensationsthermobimetall 150 ist bogenförmig ausgebildet. Es ist aus einem Stück Thermobimetall-Bandmaterial bogenförmig geformt. Mit einem ersten freien Ende 152 wirkt es auf den Übertragungshebel 65, und mit seinem zweiten freien Ende 153 wirkt es auf den Betätigungshebel 135. Es wirkt zur Unterstützung der Wirkung des Kompensationsbimetalls 8 zur Temperaturkompensation. Aufgrund der bogenförmigen Ausgestaltung liegen die beiden freien Enden 152, 153 räumlich nebeneinander, sie sind durch ein Bogenstück miteinander verbunden. Damit ist eine raumsparende Anordnung und eine einfache Lagerung ermöglicht.
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Strukturell ist das Zusatzkompensationsbimetall in der Kuppelleiterabdeckung 5 gelagert, wie in den 7b und 7c gezeigt ist. 7b zeigt die Ansicht auf die Außenseite der Kuppelleiterabdeckung 5, 7c zeigt die Ansicht auf die Innenseite der Kuppelleiterabdeckung 5. Das bogenförmige Zusatzkompensationsbimetall 150 ist an einem Zapfen, der in den freien Raum im Inneren des Bogens hineinragt, gelagert.
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Zur Verbesserung der automatischer Rücksetzung des Zusatzkompensationsbimetalls 150 ist in die Kuppelleiterabdeckung 5 ein Rückstellelement in Gestalt einer Kegelfeder 151 eingesetzt. Die Kegelfeder 151 wird an ihrem Ende mit dem großen Radius in der Kuppelleiterabdeckung 5 fixiert. Mit dem Ende mit dem kleinen Radius wirkt sie auf das Zusatzkompensationsbimetall 5 zur Unterstützung des Rücksetzens. Es soll noch erwähnt werden, dass die Erfindung anhand eines Gerätedesigns mit Ober- und Unterteil erläutert wurde. Die Erfindung löst das Problem allerdings genauso gut bei einem Gerät, das eine solche Gehäuseunterteilung nicht hat, sondern bei dem alles in einer einzigen Gehäusehälfte untergebracht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Unterteil
- 2
- Oberteil
- 3
- Montageträger, montiert
- 4
- Frontabdeckung
- 5
- Kuppelleiterabdeckung
- 6
- Hauptbimetall
- 6a
- Betätigungszapfen
- 7
- Verstellmechanik
- 8
- Kompensationsbimetall
- 9
- Verschluss
- 10
- Kuppelleiter
- 10'
- Kuppelleiter
- 10"
- Kuppelleiter
- 11
- Befestigungsschraube Oberteil
- 12, 12'
- Hauptanschlussklemme
- 12"
- Hauptanschlussklemme
- 13
- Klemmenabdeckung
- 14, 14'
- Hilfskontaktanschlussklemme
- 14"
- Hilfskontaktanschlussklemme
- 14'''
- Hilfskontaktanschlussklemme
- 15, 15'
- Zugangsöffnung
- 15"
- Zugangsöffnung
- 15'''
- Zugangsöffnung
- 16, 16'
- Klemmschraube
- 16"
- Klemmschraube
- 16'''
- Klemmschraube
- 17, 17'
- Befestigungsschraube thermische Auslöser
- 17"
- Befestigungsschraube thermische Auslöser
- 17'''
- Befestigungsschraube thermische Auslöser
- 17''''
- Befestigungsschraube thermische Auslöser
- 17'''''
- Befestigungsschraube thermische Auslöser
- 41
- Frontseite
- 42
- Öffnung für Kabeldurchführung
- 43
- Hinterseite
- 44, 44'
- Isolierrippen
- 44"
- Isolierrippen
- 45
- Plombieröse
- 46
- Öffnung für Stoptaste
- 47
- Öffnung für Zeiger und Testeinstich
- 48
- Öffnung Einstellknopf
- 49
- Öffnung für Stopp-Taste 50
- 50
- Reset-Taste
- 51
- Plombierabdeckung
- 52
- Längssteg
- 53
- Quersteg
- 54
- Tasche
- 55
- Schild
- 56
- Öffnung für Plombieröse
- 57
- Anschlagstift
- 58
- Steg als Zeiger
- 59
- Feststellstift
- 60
- Sperrstift
- 61
- Isolierhülse
- 61'
- Isolierhülse
- 61"
- Isolierhülse
- 62
- Rasthacken
- 63
- Obere Übertragungsleiste
- 64
- Untere Übertragungsleiste
- 65
- Übertragungshebel
- 66
- Schale des Unterteils
- 70
- Thermischer Auslöser
- 71
- Befestigungswinkel
- 71a
- langer Schenkel
- 71b
- Gewindeöffnung
- 71c
- Öffnung für Positioniernocken
- 71d
- Ansatzblech
- 71e
- kurzer Schenkel
- 71f
- Schweißfläche
- 72
- Isolierpapier
- 72'
- Isolierpapier
- 72"
- Isolierpapier
- 72'''
- Isolierpapier
- 73
- Heizband
- 73a
- Heizerpaket
- 74
- erste endständige Fläche
- 75
- zweite endständige Fläche
- 76, 76',
- Isolierstreifen
- 76"
- Isolierstreifen
- 77, 77'
- Klammer
- 77"
- Klammer
- 79
- Führungsnut
- 80
- Grundkörper Oberteil
- 81, 81'
- Rasthaken (Führungsnasen)
- 81"
- Rasthaken (Führungsnasen)
- 81"
- Rasthaken (Führungsnasen)
- 82
- Eingriffstasche (hier keine Funktion)
- 83
- Schieber
- 84
- Stopp-Taste
- 85
- Schenkelfeder
- 86
- Koppelfeder
- 87
- Hilfskontaktbrücke
- 88
- Rückstellfeder
- 89
- Justierschraube
- 90
- Kontaktkamm
- 91, 91'
- Kontaktschraube
- 91 "
- Kontaktschraube
- 91'''
- Kontaktschraube
- 92
- rechteckiger Längsschenkel
- 93
- Querarm
- 94
- Stützschenkel
- 95
- Haltepin
- 96
- Führungsnut
- 97
- Führungspin
- 98
- Rastnase
- 99
- Viereckpin
- 100
- Anschlagspin
- 101
- Führungsstift
- 102
- Hacken
- 103
- Anschlag
- 104
- Führungsleiste
- 105
- kurzer Schenkel der Schenkelfeder
- 106
- Stützfläche
- 107
- langer Schenkel der Schenkelfeder
- 108
- Stützpunkt für den Schieber
- 109
- Stützpunkt für den Kontaktträger
- 110
- Lagerschiene
- 111
- Lagerschiene
- 112
- Entspannungsschräge
- 113
- Stift zur Anlenkung der Schenkelfeder
- 114
- Tastenkörper (Stopp-Taste)
- 115
- Federarm
- 116
- Befestigungsquader
- 117
- Rasthacken
- 118
- Haltetasche
- 119
- Führungsarm
- 120
- Führungsnut
- 121
- Betätigungsarm
- 122
- Lagerfläche
- 123
- Anschlagsleiste
- 124
- Koppelschieber
- 125
- erster, kurzer Stützarm der Koppelfeder
- 126
- zweiter, langer Stützarm der Koppelfeder
- 127
- Grundkörper
- 128
- Kontaktzunge
- 128'
- Kontaktzunge
- 128"
- Kontaktzunge
- 128"
- Kontaktzunge
- 129
- Aufnahmetasche
- 130
- Sitzfläche
- 130'
- Sitzfläche
- 130"
- Sitzfläche
- 130'''
- Sitzfläche
- 131
- Sicherungspin
- 131'
- Sicherungspin
- 131"
- Sicherungspin
- 131'''
- Sicherungspin
- 132
- Gewindeloch
- 132'
- Gewindeloch
- 132"
- Gewindeloch
- 132'''
- Gewindeloch
- 133
- Profilierter Steg
- 134
- Aufnahmetasche
- 135
- Betätigungshebel
- 136
- Justierschraube
- 137
- Führungsarm
- 138
- Tragkörper
- 139
- Kontaktträgerwippe
- 140
- Arm an der Kontaktträgerbrücke
- 141
- kalottenartige Halterungen
- 142
- Hilfskontaktbrücke
- 143
- Zugfeder
- 144
- Federhacken
- 145
- Lagerfortsatz
- 146
- Aufnahmetasche
- 147
- Einstellknopf
- 148
- Exzenterfortsatz
- 149
- Federdraht
- 150
- Zusatzkompensationsbimetall
- 151
- Kegelfeder
- 152
- erster freier Arm
- 153
- zweiter freier Arm
- 200
- elektrisches Überstromrelais
- 201
- Schaltwerk
- 202
- Hauptthermobimetall
- 203
- Übertragungsschieber
- 204
- Betätigungshebel
- 205
- Kompensationsbimetall
- 206
- auslöserseitige Koppelstelle des Betätigungshebels
- 207
- betätigungsseitige Koppelstelle des Übertragungsschiebers
- 208
- Zusatzkompensationsbimetall
- 208'
- bogenförmiger Thermobimetallstreifen
- 209
- erstes freies Ende
- 210
- zweites freies Ende
- 211
- Rücksetzunterstützungselement
- 213
- Schwenkachse
- 214
- Betätigungsende
- 214A
- Betätigungsende des Betätigungshebels
- 214B
- Betätigungsende des Kompensationsbimetalls
- 215
- Wirkverbindungslinie
- 216
- Bogen
- 217
- Haltezapfen
- 218
- Wirkverbindungslinie