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Auf Stromunterschied in den einzelnen Phasen ansprechendes thertnisches
Relais, insbesondere für Drehstrom '
Bekannte thermische Motorschutzrelais
bestehen aus drei Bimetallstreifen, die jeweils durch den Strom einer Phase des
Motors bw. des durch das Relais geschützten Gerätes entweder unmittelbar oder mittelbar
beheizt werden.
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Durch diese Bimetallstreifen, die sich unter Wirkung der Stromwärme
einbiegen, wird im allgemeinen ein starrer Schieber mitgenommen oder vorgeschoben,
der seinerseits eine Auslösevorrichtung betätigt, welche die Aufgabe hat, den Strom
durch das geschützte Gerät dann zu unterbrechen, wenn auf Grund eines Anstieges
des Heizstromes die Einbiegung der Bimetallstreifen die vorher bestimmten Grenzen
überschreitet.
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Ein derart ausgebildetes Relais spricht nur dann an, wenn der Speisestrom
in einer oder mehreren Phasen eine bestimmte Grenze für eine ausreichend lange Zeitspanne
überschreitet.
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Um den mit Drehstrom betriebenen Maschinen je-
doch einen wirksameren
Schutz zu bieten, ist man zur Ausbildung eines Thermorelais übergegangen, das nicht
nur bei überbelastung, sondem auch dann anspricht, wenn die Belastung der drei Phasen
ungleichmäßig ist oder der Strom auf einer oder zwei Phasen überhaupt ganz ausfällt.
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Es sind auch derartige thermische überstromrelais, insbesondere für
Drehstrom bekannt, die gleichzeitig den Schutz des überwachten Gerätes gegen Phasenausfall
übernehmen.
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Ein bekanntes Relais dieser Art arbeitet mit zwei Steuerschiebern,
die über eine Feder miteinander kraftschlüssig verbunden sind, wobei eines der beiden
Steuerglieder außer in Längsrichtung auch in einer hierzu senkrechten Richtung bewegbar
ist. Neben der zusätzlichen Kupplungsfeder zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen
den beiden Steuergliedem und der komplizierten Kinematik für die zusätzliche, senkrecht
zur Längsrichtung durchzuführende Bewegung weist die bekannte Ausführung den Nachteil
auf, daß der damit bewirkte Ausschaltvorgang nur allmählich und nicht schlagartig
erfolgt. Darüber hinaus kommt die zusätzlich durchzuführende Bewegung durch Zusammenwirken
der Schrägkante einer Ausnehmung mit einem gleitenden Stift zustande, so daß hierzu
nicht unerhebliche Reibungskräfte überwunden werden müssen, die ihrerseits die Ansprechempfindlichkeit
entsprechend herabsetzen.
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Bei einer anderen bekannten Ausführung ist zum Schutz gegen Phasenausfall
eine bewegliche Kontaktstelle vorgesehen, die naturgemäß einen gewissen Platzaufwand
erfordert und sich auch fertigungstechnisch ziemlich kompliziert gestaltet. Auch
die Auslösevorrichtung ist bei dieser Ausführung ortsveränderlich und hat deshalb
die gleichen Nachteile, da sie mit dem Schaltann der Schaltstelle in Form eines
Dreizungenelementes zu einer Einheit zusammengefaßt ist. Ferner sieht diese Ausführung
zum Ansprechen auf Stromunterschied in den einzelnen Phasen insgesamt drei Steuerglieder
vor. Die Steuerglieder sind auch nicht voneinander getrennt, sondem miteinander
mit Hilfe eines Gestänges gekuppelt, das an allen drei Schiebern drehbar gelagert
ist. Die Schaltstelle ist hierbei wiederum ortsveränderlich, und deren Schaltarm
wird an zwei zueinander federelastisch verstellbaren Schaltpunkten beaufschlagt.
Darüber hinaus ist eines der Steuerglieder noch zusätzlich unter der Wirkung einer
besonderen Rückführungsfeder zu setzen.
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Bei einem weiteren bekannten Relais sind zwei als Steuerglieder wirkende
Schieber vorgesehen, die wiederum miteinander verbunden sind, und zwar vorzugsweise
mit Hilfe einer Feder. Bei diesem Relais ist überhaupt keine schnappende Auslösevorrichtung
vorgesehen, wobei das Öffnen der Schaltstelle nur mit der langsamen Bewegungsgeschwindigkeit
der ausgelenkten Bimetallstreifen erfolgt. Hier ist die Schaltstrecke über den nachteiligen
langen Stromweg eines doppelarinigen Hebels geführt. Außerdem ist hier die eigentliche
Schaltstrecke zur Unterbrechung des geschützten Stromkreises in zwei voneinander
getrennte Schaltstellen aufgeteilt, von denen die eine bei gleichmäßiger überlastung,
die andere Schaltstelle hingegen
bei Einphasenlauf denselben Stromkreis
unterbricht.
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Auch bei einem anderen bekannten Relais sind zwei Steuerglieder, nämlich
zwei gegeneinander bewegliche parallele Schieber vorgesehen, die durch eine zusätzliche
Mitnehmerfeder kraftschlüssig verbunden sind. Auch bei diesem Relais ist überhaupt
keine schnappende Auslösevorrichtung vorgesehen, so daß die Unterbrechung an der
Schaltstelle wiederum nur mit der langsamen Bewegungsgeschwindigkeit der ausgelenkten
Birnetallstreifen erfolgen kann. In einer Ausführungsform dieser Relais ist zwar
je ein Schaltpunkt an einem starren einannigen Hebel und an einem als Federglied
ausgebildeten Differentialhebel vorgesehen, wobei die beiden Schaltpunkte jedoch
zueinander federelastisch verstellbar sind, d. h., zueinander unterschiedliche
Relativlagen einnehmen können.
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In einer anderen Ausfähnmgsform des Relais sind sogar drei Schaltpunkte
vorhanden, nämlich ein Schaltpunkt am unteren Ende des starren einarmigen Hebels
und zwei weitere Schaltpunkte am unteren Ende des starren Differentialhebels, wobei
zusätzlich der eine Schaltpunkt einerseits gegenüber den beiden anderen Schaltpunkten
andererseits wiederum unterschiedliche Relativlagen einnehmen kann. Abgesehen davon,
daß bei der nur langsam durchführbaren Unterbrechung eine stärkere Funkenbildung
kaum vermeidbar sein dürfte, ist dieses Relais grundsätzlich nicht dazu geeignet,
einen Umschaltkontakt wirksam zu betätigen. Da beim öffnen der Ruheseite des Kontaktes
gleichzeitig das überwachte Gerät und damit auch die Heizwicklungen der Bimetallstreifen
ausgeschaltet werden, bleibt der bewegliche Schaltarin des Kontaktes im öffnungszustand
in einer Zwischenstellung stehen und ist daher nicht in der Lage, mit Sicherheit
gegen einen gegenüberliegenden feststehenden Gegenkontakt der Arbeitsseite angedrückt
zu werden. Aus sinngemäßen Überlegungen bietet ein solches Relais auch nicht die
Möglichkeit, die Ursache einer Abschaltung nach außen kennbar zu machen.
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Auch bei weiteren bekannten Anordnungen wirkt die auf Stromdifferenz
ansprechende Vorrichtung nicht in Abhängigkeit von der Auslösevorrichtung des Relais.
Dazu kommt noch, daß der Auslöser bei einer dieser Anordnungen insgesamt drei Steuerglieder,
nämlich drei in einem gemeinsamen Rahmen parallel und gegeneinander längsverschiebbare
eingesetzte Stangen benötigt, und außerdem noch zusätzlich einen begrenzt schwenkbaren
Kupplungshebel erfordert.
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Gemäß einer zweiten Anordnung sind wiederum zwei Steuerglieder, nämlich
zwei Traversen vorgesehen, die jedoch über drei Gelenkglieder kraftschlüssig verbunden
sind, auf welche zugeordnete Bimetallauslöser einwirken.
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Bei einer dritten Ausführung sind schließlich zwei Steuerglieder
wiederum über drei daran angelenkte Hebel verbunden.
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Bei den herkömmlichen thermischen überstromrelais, die zwischen einer
gleichmäßigen Überlastung in allen drei Phasen und einer unsymmetrischen Belastung
unterscheiden, ist es an sich bekannt, eine schnappartig wirkende Auslösevorrichtung
zu verwenden und in das Relais einzugliedern. Nach bekannten Ausführungen dieser
Art kommt die Auswertung der in Vergleich zu setzenden Funktionen jedoch gerade
dadurch zustande, daß zwei oder mehrere Steuerglieder in entsprechender Weise miteinander
verkuppelt sind. Funktionsmäßig und konstruktionsmäßig bedingt eine solche gegenseitige
Verkupplung einen unvermeidlichen zusätzlichen Aufwand und damit gleichzeitig eine
verminderte Betriebssicherheit und einen entsprechend großen Raumbedarf. Die Auswertung
der in Vergleich zu setzenden Funktion wird hierbei ohne jede Mitwirkung der Auslösevorrichtung,
und zwar an einer außerhalb dieser Auslösevorrichtung liegenden Stelle, vorgenommen.
über ein Betätigungsglied wird das bereits ermittelte Ergebnis dieser Auswertung
schließlich auf die Auslösevorrichtung übertragen. Die Auslösevorrichtung stellt
somit ein ausschließlich passives Glied dar, das lediglich bei bestimmten Auswertungen
der auf Stromdifferenz ansprechenden Vorrichtung durch diese letztere über das Betätigungsglied
beeinflußt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine sowohl
bei überstrom als auch bei Phasenausfall schnell ansprechende Vorrichtung zu schaffen,
die mit möglichst wenigen Mitteln, größter Betriebssicherheit und äußerst raumsparendem
gedrängtem Aufbau ausführbar sein soll.
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Ausgehend von einem auf Stromunterschied in den einzelnen Phasen ansprechenden
therinischen Relais, insbesondere für Drehstrom, dessen auf Stromdifferenz ansprechende
Vorrichtung mit einer ortsfesten Schaltstelle, einer ortsfesten Auslösevorrichtung
und zwei verstellbaren, von Bimetallstreifen beaufschlagten und voneinander getrennten
Steuergliedern versehen ist, die bei bestimmten Lastverhältnissen in Abhängigkeit
von ihrem Einstellungsunterschied ein Ansprechen der Schaltstelle bewirken, wobei
das eine Steuerglied zumindest durch den am meisten ausgelenkten Bimetallstreifen
in einer Richtung mitnehmbar und das andere Steuerglied durch einen anderen, am
wenigsten ausgelenkten Bimetallstreifen anhaltbar und/oder in der entgegengesetzten
Richtung bewegbar ist, wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die schnappartig
wirkende Auslösevorrichtung des Relais in die auf Stromdifferenz ansprechende Vorrichtung
als Bestandteil derselben derart eingegliedert ist, daß der Schaltann im Bereich
seines der Schaltstelle abgewandten Endes durch die beiden Steuerglieder gegensinnig
beaufschlagbar ist.
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Die Auswertung der in Vergleich zu setzenden Funktionen wird zum Unterschied
vom Bekannten dadurch vorgenommen, daß die beiden voneinander getrennten Steuerglieder
in voneinander unabhängiger Weise den Schaltarm der Auslösevorrichtung beaufschlagen
können. Funktionsmäßig und konstruktionsmäßig entfällt dadurch jeder zusätzliche
Aufwand, was auch sehr wesentlich dazu beiträgt, die Betriebssicherheit zu erhöhen
und den gesamten Raumbedarf entsprechend zu verringern. Die Auswertung der miteinander
in Vergleich zu setzenden Funktionen erfolgt unter aktivem Mitwirken der Auslösevorrichtung,
und zwar am Schaltarin der Auslösevorrichtung selbst. Daher erübrigt sich auch ein
besonderes Betätigungsglied, das sonst zwischen der auf Stromdifferenz ansprechenden
Vorrichtung einerseits und der Auslösevorrichtung andererseits einzuschalten ist.
Da somit die Auslösevorrichtung ein aktives Glied darstellt, das bei der Auswertung
der in Vergleich zu setzenden Funktionen oder Größen zusammen mit den beiden Steuergliedern
eine mitbestimmende
Funktion ausübt, stellt diese Auslösevorrichtung
in neuer außerordentlich vorteilhafter Weise einen wesentlichen Bestandteil der
auf Stromdifferenz ansprechenden Vorrichtung selbst dar.
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Bei dem auf Stromunterschied in den einzelnen Phasen ansprechenden
thermischen Relais sollen die Bimetallstreifen vorzugsweise im wesentlichen in aufeinanderfolgenden,
zueinander parallelen Ebenen liegen. Es sind aber auch andere Anordnungen der Bimetallstreifen,
z.B. in einer gemeinsamen Ebene oder in zueinander geneigten Ebenen, die sich längs
einer gemeinsamen Geraden durchschneiden, möglich.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 das Relais in etwas schematischer
Darstellung im Ruhezustand, F i g. 2 im Betriebszustand bei Nennbelastung,
F i g. 3 im Auslösezustand bei symmetrischer überbelastung und F i
g. 4 im Ausschaltzustand bei unsymmetrischer Belastung.
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Bei symmetrischer überlastung auf den drei Phasen bewirkt der durch
die Birnetallstreifen 9, 10,
11 mitgenommene Schieber 5 so lange
eine Drehung des Hebels 2 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt B, bis der Punkt
A die Wirkungslinie der Feder 3 überschreitet, so daß infolge Umkehrung
der Zugkraftrichtung am Arm 4 das bewegliche Kontaktstück 7
vom festen Kontaktstück
6 abgehoben und schnappartig gegen das feste Kontaktstück 8 geführt
wird. Bei diesem Vorgang wird der Schieber 1 am Punkt C
über das Verbindungsglied
12 durch den Arm 4 vorgeschoben und folgt dem Schieber 5 unbehindert in seiner
Verstellung.
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Spricht die Vorrichtung dagegen nicht auf überbelastung sondern auf
unsymmetrische Belastung an (F i g. 4), so bewirkt der durch den weniger
stark beheizten Bimetallstreifen 11 verschobene Schieber 1
am Punkt
C über das Verbindungsglied 12 eine Verstellung des Kontaktarmes 4, so daß
dieser und damit das bewegliche Kontaktstück 7 vom festen Kontaktstück
6 abgehoben wird.
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Die Anordnung kann noch unter Verwendung eines durch zwei mit den
beiden Schiebern unmittelbar zusanunenwirkenden kontaktsteuernden Schaltkreises
bzw. unter Betätigung der Auslösevorrichtung des Relais mittels eines Hebels oder
eines sonstigen Getriebes, an dem die beiden Schieber beteiligt sind, abgewandelt
werden.