DE826774C - Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung - Google Patents

Description

• Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung Es sind elektrothermisch wirkende Relais bekannt, die unter dem Einfluß der auf einen Bimetallstreifen wirkenden Stromwärme ihre Kontaktvorrichtung auslösen. Solche thermischen Relais werden hauptsächlich zur Überwachung und zum Schultz von Maschinen und anderen elektrischen Einrichtungen und Anlagen geigen Überlastung benutzt. Die Ansprechzeit derartiger Relais ist weitgehend stromabhängig, so daß bei größerer Belastung der Schaltvorgang schneller als bei kleinerer Belastung erfolgt. Es ist versucht worden, die Charakteristik der Relais den Erwärmungskennlinien, beispielsweise der zu schützenden Motoren oder der sonstigen Geräte anzupassen, und man hat dafür die verschiedensten Ausführunigen vorgeschlagen. Bei allen diesen Relais ist die Überlastungsfähigkeit dadurch begrenzt, daß entweder direkt beheiztes Bimetall bei häufiger Überlastung Strukturänderungen zeigt, bei indirekt beheiztem Bimetall aber Korrosionserscheinungen oder Verzunderung der dafür benutzten Heizkörper auftritt, so daß schließlich ein Durchbrennen erfolgt. Schon während dieser Minderungsvorngänge ändern sich auch die Ansprechwerte Die bisweilen angewendete transformatorische Bcheizung'hat zwar nicht die genannten Nachteile, jedoch erfordert sie große Abmessungen und führt zu teueren Apparaten. Ein weiterer Nachteil aller dieser Ausführungen ist das Erfordernis eines besonderen Mechanismus für die Momentschaltung.
• Ein Relais, das diese Nachteile vermeidet, bestecht gemäß vorliegender Erfindung aus einem die stromdurchflossene Spule tragenden Schaltmagnet, zwischen dessen Polen: eine Brücke aus temperaturabhängigem Material mit niedrigem Umwandlungspunkt (Curiepunkt) angeordnet ist. Diese Magnetbrücke zeigt bei normaler Temperatur etwa die gleichen magnetischen Eigenschaften wie der übrige Magnetkreis des Relaismagnets. Tritt jedoch eine Erwärmung auf, so sinkt die Permeabilität der Magnetbrücke stark ab, so daß zwischen den Polen ein starkes Streufeld entsteht. Durch dieses Streufeld wird der den Polen gegenüberstehende Relaisanker, der mit dem einen Relaiskontakt in Verbindung steht, angezogen. Da das Anziehen des Ankers erst nach einer bestimmten Sättigung im Anker bzw. bei entsprechender Stärke des Streufeldes eintritt, findet die Kontaktbetätigung schlagartig statt, so daß sich ein besonderer Mechanismus für die Momentschaltung erübrigt. Auch sonst ist die Einrichtung außerordentlich einfach und mit geringen Kosten herzustellen. Um die Streufeldbildung beeinflussen zu können, kann zwischen den Schenkeln des Magnets ein magnetischer Nebenschluß vorgesehen sein. Dieser verhindert die Ausbildung eines starken Streufeldes so lange, bis auch in ihm eine Sättigung auftritt, so daß der Streufluß erst bei Erreichen einer bestimmten Stromstärke zur Wirkung gelangt. Der Nebenschluß kann durch einen Luftspalt in seiner Wirksamkeit einstellbar gemacht werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel. Der Schaltmagnet eines einfachenAbschaltrelais besteht aus einem Eisenkern i mit den Polen 2 und 3. Auf dem einen Schenkel des Kernes i ist die Spule 4 angeordnet. Der Magnet trägt die Schalteinrichtung mit den beiden federnden Kontakten 5 und 6. An der einen Kontaktfeder mit dem Kontakt 6 ist der Magnetanker 7 befestigt, Die Eisenteile des magnetischen Kreises sind im Gegensatz zu sonstigen Magneten dieser Art aus massivem Eisen mit großer Hysteresi@s gefertigt.
• Zwischen den beiden Polen 2 und 3 ist ein ebenfalls massives Metallstück 8 angebracht, das aus einer magnetothermischen Legierung besteht, die die Eigenschaft besitzt, daß sie schon bei einer relativ niedrigen Temperatur im wesentlichen unma,gnetisch wird. Dadurch entsteht an den Polen bei magnetisiertem Kern i ein Streufeld, das den Anker 7 schlagartig anzieht. Der sogenannte Um--,vandlungs- oder Curiepunkt für eine geeignete Legierung zur Verwendung bei einem derartigen Relais liegt durchschnittlich zwischen 8o und 120' C. Es können jedoch auch niedrigere oder höhere Temperaturen dafür gewählt werden. Da die Permeabilität derartiger Legierungen nicht sprunghaft nachläßt, das Streufeld also allmählich zunimmt und damit die genaue Bestimmung des Abschaltzeitpunktes der Relaiskontakte nicht genau festgelegt werden kann, ist zwischen den Schenkeln des Eisenkernes i ein magnetischer Nebenschluß vorgesehen, der aus zwei gegeneinander gerichteten Mittelschenkeln 9 und io besteht, zwischen denen sich ein Luftspalt i i befindet, und von denen der eine Schenkel io zwecks Änderung des Luftspaltes einstellbar ist. Durch Festklemmen mittels einer Schraube 12 kann der Luftspalt I i für eine bestimmteAbschaltstromstärke fest eingestellt werden. Erst wenn im Nebenschluß eine von der Größe des Luftspaltes i i abhängige Sättigung eingetreten ist, wird das Streufeld an den Polen 2 und 3 so stark, daß das Anziehen des Ankers 7 plötzlich und zu einem bestimmbaren Zeitpunkt erfolgt.
• Die Bemessung des Eisenkreises ist derart, daß der von der Stromspule 4 erzeugte magnetische Kreisfluß erst bei Überschreiten einer bestimmten normalen Stromstärke die beabsichtigte Wirkung hervorruft, indem nicht allein eine Sättigung im Nebenschluß entsteht, sondern infolge der Ummagnetisierungsverluste des massiven Eisens auch eine starke Erwärmung eintritt. Dadurch verliert die magnetische Brücke 8 ihre magnetische Leitfähigkeit in so 'hohem Maße, daß hier der Fluß praktisch unterbrochen wird und an den Schenkelenden 2 und 3 ausgeprägte Pole entstehen, die einen Streufluß hervorrufen, so daß, wie bereits gesagt, der Anker 7 schlagartig angezogen wird, um den Magnetkreis wieder zu schließen. Die Kontakte 5, 6 öffnen sich, unterbrechen z. B. den Stromkreis eines Schützes und bringen es zum Abfallen.
• Sobald der Strom in der Spule .4 unterbrochen ist, fällt der Anker 7 ab und die Kontakte 5 und 6 schließen sich wieder. Um ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten zu verhindern, kann der Anker 7 verklinkt werden. Diese Verklinkung läßt sich von Hand wieder lösen, so daß das Einschalten nur bewußt und nach Beseitigung der Fehler, die zur Relaisauslösung führten, erfolgen kann.
• Der Anker kann, statt wie hier am Beispiel einer Kontakteinrichtung gezeigt, auch auf eine mechanische Auslöseeinrichtung wirken Treten plötzlich erhebliche Überlastungen etwa vom 5- bis iofachen des Nennwertes auf, so entsteht sofort ein starkes Streufeld, das auch im kalten Zustand des magnetothermischen Metallstückes bereits den Anker zum Anziehen bringt, da die Permeabilität der Brücke 8 unterhalb der des Eisenkernes liegt.
• Für die Relaisauslösung ist sonst die Erfüllung zweier Bedingungen erforderlich: Ein Überschreiten des Nennstromes und eine Erwärmung des Eisens. Diese kann aber erst eintreten, wenn ein durch den Nebenschluß bestimmbarer Wert für eine von der Bemessung des Eisenkreises abhängige Zeitdauer überschritten ist. Unter diesen Voraussetzungen ist nun eine weitgehende Anpassung des Relais an die Betriebsbedingungen, beispielsweise eines Motors möglich.

Claims (3)

1. PATENTANSPRl;CHr: i. Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Polen (2, 3) des Relaismagnets (i) eine Brücke (8) aus temperaturabhängigem, magnetischem Material mit niedrigem magnetischem Umwandlungspunkt (Curiepunkt) angeordnet ist.
2. 2. Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (i) des Relaismagnets aus massivem Eisen mit großer Hysterese besteht.
3. 3. Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB zwischen den Schenkeln des Elektromagnets (i) ein magnetischer NebenschluB (9, io) mit einstellbarem Luftspalt (ii) angeordnet ist. d. Elektromagnetisches Relais mit thermischer Wirkung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Relais angezogene Anker (7) verklinkt wird.