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Überstromschalter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Überstromschalter mit einem magnetisch
betätigbaren Schaltkontakt, der im Wirkungsbereich einer in dem zu überwachenden
Stromkreis liegenden Wicklung angeordnet ist und den Stromkreis bei Überschreiten
eines bestimmten vorgegebenen Stromwertes mittelbar oder unmittelbar unterbricht.
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Derartige Überstromschalter werden beispielsweise bei einer Dieselmotoranlaßschalteinrichtung
zur Absicherung des Glühstromkreises benutzt. In diesem fließt bei ordnungsgemäßem
Zustand der hintereinander geschalteten Glühkerzen im allgemeinen ein Strom von
ungefähr 50 Ampere. Sobald jedoch eine der Glühkerzen defekt ist und einen Kurzschluß
erzeugt, kann der Strom auf 80 Ampere ansteigen und bei mehreren, Kurzschlüsse aufweisenden
Glühkerzen einige hundert Ampere betragen. Die Folge ist eine Zerstörung der elektrischen
Zuleitungen wenn diese nicht für derartige Überströme ausgelegt sind, was im allgemeinen
aus Kosten- und Platzgründen nicht der Fall ist.
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Zur Sicherung elektrischer Stromkreise gegen hohe Ströme sind Überstromschalter
bekannt, die aus einem magnetisch betätigbaren Schaltkontakt, beispielsweise einem
sogenannten Reed-Kontakt bestehen, der im Wirkungsbereich einer Wicklung mit einer
oder mehreren Windungen angeordnet ist, die elektrisch in dem zu überwachenden Stromkreis
liegt.
Erreicht nun der Betriebsstrom einen bestimmten vorgegebenen Wert, so wird durch
den durch die Wicklung fließenden Strom ein so starkes magnetisches Feld erzeugt,
daß der Schaltkontakt betätigt wird. Dieser unterbricht dann unmittelbar oder mittelbar
über ein von ihm gesteuertes Relais den Stromkreis.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die bekannten magnetisch betätigbaren
Schaltkontakte bereits bei einer geringeren als der vorbestimmten Stromstärke betätigt
werden, wenn eine hohe Stromänderung pro Zeiteinheit vorliegt. So wird beispielsweise
ein auf eine Schaltstromstärke von 80 Amp'ere eingestellter Schaltkontakt bereits
bei einer Stromstärke von 50 Ampere betätigt, wenn die Stromänderung pro Zeiteinheit
einen bestimmten Wert erreicht, der häufig schon dann auftritt, wenn der zu überwachende
Stromkreis eingeschaltet wird. Dies ist in höchstem Maße unerwünscht, da beispielsweise
bei einer Verwendung des Überstromschalters zur Sicherung des Glühkerzenstromkreises
eines Dieselmotors dem Fahrzeugführer beim Einschalten des Glühkerzenstromkreises
ein angeblicher Defekt des Glühstromkreises gemeldet wird.
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Dieser Nachteil soll durch die Erfindung überwunden werden. Es ist
daher Aufgabe der Erfindung, einen Überstromschalter zu schaffen, bei dem eine unterhalb
des vorgegebenen Schaltstromwertes aufgrund einer hohen Strom änderung pro Zeiteinheit
erfolgende Betätigung sicher ausgeschlossen ist. Zudem soll hierfür ein möglichst
geringer Aufwand erfrderlich sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltkontakt
im Wirkungsbereich der Wicklung mit einer Kurzschlußwicklung versehen ist.
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Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß bei einem
Stromansteig in dem zu überwachenden Stromkreis, wie er beispielsweise beim Einschalten
des Stromkreises entsteht, in der Kurzschlußwicklung aufgrund des Induktionsgesetzes
ein Strom erzeugt wird, der ein magnetisches Feld hervorruft, das dem von der im
zu überwachenden Stromkreis liegenden Wicklung herrührenden magnetischen Feld entgegengesetzt
ist. Durch dieses von der Kurzschlußwicklung herrührende magnetische Feld wird das
ursprüngliche magnetische Feld am Ort des Kontaktes beträchtlich geschwächt. Damit
ist sichergestellt, daß der Schalter nicht bereits dann anspricht, wenn der zu überwachende
Stromkreis eingeschaltet wird. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahme
besteht darin, daß sie fertigungs- und montagetechnisch völlig problemlos ist und
mit äußerst geringen Kosten realisiert werden kann.
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Zudem ist der für die Kurzschlußwicklung benötigte Einbauraum vernachlässigbar
klein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurzschlußwicklung zwischen
dem Schaltkontakt und der Wicklung angeordnet. Durch eine solche Zuordnung der beiden
Wicklungen läßt sich eine besonders starke-Feldschwächung während eines Stromanstiegs
im Bereich des Schaltkontaktes erzielen.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Kurzschlußwicklung
aus
einem sich über einen wesentlichen Teil des Schaltkontaktes erstreckenden Röhrchen
aus einem elektrisch gut leitenden Material herzustellen.Ein solcher Aufbau hat
besondere fertigungs- und montagetechnische Vorteile. Des weiteren empfiehlt es
sich, das Röhrchen auf seiner Außenoberfläche mit einem Isolierstoffüberzug zu versehen.
Dadurch werden zum einen Kurzschlüsse zwischen den beiden Wicklungen sicher vermieden
und zum anderen ergeben sich vorteilhafte Befestigungsmöglichkeiten des Röhrchens
in der im zu überwachenden Stromkreis liegenden Wicklung.
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Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer
Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert. Es zeigen Figur i
einen Überstromschalter in einer teilgeschnittenen Seitenansicht, Figur 2 eine Aufsicht
auf den Überstromschalter nach Figur 1 und Figur 3 ein Schaltbild mit einem Überstromschalter
nach Figur 1.
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Der UberstrDmschalter, der für einen Dieselmotoranlasser vorgesehen
ist, enthält einen magnetisch betätigbaren Schaltkontakt 1, der sich in einem mit
einem Schutzgas gefüllten Glasgehäuse 2 befindet. Der Schaltkontakt 1 durchsetzt
eine Wicklung 3, die aus einer nahezu vollständigen Windung eines dicken Kupferdrahtes
4 rechteckigen Querschnitts besteht. Durch diesen Kupferdraht 4 fließt der Glühstrom
für die in Reihe hintereinander
geschalteten Glühkerzen 5 (Fig.
3).
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Zwischen dem Schaltkontakt 1 und der Wicklung 3 ist des weiteren eine
Kurzschlußwicklung 6 angeordnet, die aus einem sich über die ganze Länge des Glasgehäuses
2 des Schaltkontaktes 1 erstreckenden, dickwandigen Röhrchen 7, aus Kupfer besteht.
Auf seiner Außenseite ist das Röhrchen 7 mit einem Isolierstoffüberzug 8 versehen,
um eine einwandfreie galvanische Trennung beider Stromkreise sicherzustellen.
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Wie aus Figur 3 hervorgeht, enthält der Überstromschalter des weiteren
ein Relais 9, das in Reihe mit dem Schaltkontakt 1 geschaltet ist, und einen vom
dem Relais 9 betätigten Schalter 10, der im Glühkerzenstromkreis 11 liegt. Der Glühkerzenstromkreis
11 und der zu ihm parallel geschaltete, den Schaltkontakt 1 enthaltende Strom kreis
sind über einen Hauptschalter 12 mit Betriebs -spannung beaufschlagbar.