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Mechanische Auslöseverzögerungseinrichtung für elektrische Schaltgeräte
In der Elektrotechnik tritt häufig die Aufgabe auf, eine Größe auf die Unterschreitung
eines bestimmten Sollwertes in der Weise zu überwachen, daß eintretendenfalls ein
Schaltgerät ausgelöst wird. Zudem Zweck wird die zu überwachende Größe, z. B. die
Spannung eines Netzes, auf die Wicklung eines Elektromagneten gegeben, dessen mit
der Unterschreitung des Sollwertes abfallender Anker den Auslösebefehl erteilt.
Der Variation des Wertes, den die besagte Größe nicht unterschreiten soll, dient
dabei eine . am Magnetanker angreifende Spannfeder. Häufig ist es nun erwünscht,
bei Unterschreitung des Sollwertes das entsprechende Schaltgerät nicht sofort, sondern.
verzögert zu betätigen. In diesem Falle ist also die Zwischenschaltung eines Zeitwerkes
erforderlich.
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Als Beispiel. eines mit mechanischer Auslöseverzögerungseinrichtung
ausgerüsteten Schaltgerätes sei hier der mechanisch verzögerte Unterspannungsauslöser
genannt. Er dient dazu, einen Auslösebefehl zu erteilen, wenn die Netzspannung an
der Einbaustelle des Geräts unter eine bestimmte Grenze gefallen ist. Es besteht
jedoch kein Interesse an einer Abschaltung, wenn die Spannung nur so kurzzeitig
absinkt oder aussetzt, daß bis zur Wiederkehr der Spannung die Drehzahl angeschlossener
Motoren noch nicht merklich heruntergegangen ist. Sie laufen dann ungestört weiter,
und
eine Betriebsunterbrechung ist vermieden. Zu dem Zwecke ist die Auslösung ungefähr
bis zu i Sekunde zu verzögern.
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Bei nicht verzögert ausgelösten Schaltgeräten bzw. bei uriverzögert
arbeitenden Auslösern maß der abfallende Anker die Energie für die Auslösung liefern.
Diese Energie ist klein und reicht nur gerade hin, um eine schwache Verklinkung
zu lösen, ist aber im allgemeinen zu gering, ein Zeitlaufwerk beliebiger Bauart
in Bewegung zu setzen, um erst nach dessen Ablauf .die Verklinkung zu lösen. Man
macht in diesem Falle von einer Hilfskraft Gebrauch, die das Zeitwerk antreibt,
und läßt sie .durch den Magnetanker lediglich steuern. Dabei liefert die Hilfskraft
sowohl die Energie für das Zeitwerk als auch für die Auslösung.
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Die Hilfskraft und -ihre Steuerung erfordern aber an und für sich
einen sehr unerwünschten Mehraufwand.
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Die vorliegendeErfindung verringert diesen Mehraufwand beträchtlich.
Sie erreicht das dadurch, daß sie als Kriterium für die Unterschreitung des Sollwertes
.die Drehzahl eines selbst anlaufenden, vom magnetischen Fluß des Elektromagneten
angetriebenen und in Umlauf gehaltenen Drehsystems benutzt. Zwar kennt man schon
ein Unterspannungs= zeitrelais, das ebenfalls von einem Drehsystem Gebrauch macht.
Bei diesem ruht jedoch die zur Anwendung kommende Ferrarisscheibe so lange, wie
der Spannungssollwert des der Beobachtung unterliegenden Netzes eingehalten wird:.
Erst mit dem Unterschreiten des Spannungssollwertes setzt sich die Ferrarisscheibe
in Bewegung. Während. bei der erfindungsgemäßen Auslöseverzögerungseinrichtu.ng
sich das Drehsystem- in ständiger Bewegung befindet, die bei der beispielhaften
Anwendung des Unterspannungsauslösers erst bei Unterschreitung des Spannungssollwertes
einer Drehzahländerung unterliegt, maß beim bekannten Untersparinungszeitrelais
mit der Unterschreitung des Spannungssollwertes die Ferrarisscheibe aus der Ruhe
heraus in Bewegung gesetzt werden. Das erfordert in nachteiliger Weise die überwindung
großer Reibungskräfte sowie die Aufbringung großer Beschleunigungen. BC-iides führt
zu einer erheblich größeren Störanfälligkeit des bekannten Untersp.anmungszeitrelais.
Es kommt noch hinzu, daß die mechanische Auslösieverzögerungseinrichtung nach der
Erfindung auf Grund des dauernden Umlaufs des Drehsystems mit wesentlich robusteren
Drehlagern ausgerüstet werden kann als das bekannte Unterspannungszeitrelais.
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In besonders einfacher und aufwandssparender Weise dient bei der mechanischen
Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung als Drehsystem ein-Kurzschlußankermit
Käfigwicklungoder eine Ferraristrommel bzw. -scheibe. Es stellt dabei eine besonders
zweckmäßige Anpassung an die Wahl eines Drehsystems dar, wenn in Fortführung des
Erfindungsgedankens das Drehsystem bzw. .der Kurzschlußanker den Antrieb von Schwunggewichten
bildet, deren Zentrifugalkraft das Auslöseglied des Schaltgerätes steuert. Überhaupt
ist erfindungs-,gemäß für das Auslöseglied ein Differentialantrieb vorgesehen, der
von einer drehzahlabhängigen Kraft, wie beispielsweise :der schwunggewichtbedingten
Zentrifugä1kraft, sowie von einer verstellbaren, beispielsweise von einem Krarftspeicher
im Federform, gelieferten Kraft gespeist oder beaufschlagt ist. Die Verst$llbarkeit
der beispielsweise vom Kraftspeicher gelieferten, der erwähnten, drehzahlabhängigen
Kraft entgegenwirkenden Kraft sichert dabei in einer sehr vorteilhaften Weise die
Einstellbarkeit der Verzögerungszeit. . -Die Zeichnung gibt in schematischer Darstellung
ein Ausführungsbeispiel der Auslöseverzögerungseinrichtung nach der Erfindung wieder.
Dabei erscheint in Fig, a das Ausführungsbeispiel um 9o°
gegenüber der in
Fig. i gezeigten Lage gedreht. Dreh- und Schnittachse - letztere soweit es sich
um das Magnetjoch und das Drehsystem handelt -ist die mit 9 bezeichnete von oben
nach unten verlaufende Gerade. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es
sich. um einen Unterspannungsauslöser.
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Es bedieutet i das Magnetgestell mit Spule i, und zylindrischer Aussparung
2 eines Elektromagneten. An die Spule i" ist das auf Spannungsabsenkung zu überwachende
Netz angeschlossen zu denken. In der zylindrischen Bohrung 2 ist ein aus Weicheisen
bestehender Kurzschlußanker 3 mit einer Käfigwicklung drehbar gelagert. Dabei läuft
der Kurzschlußanker 3 in dem Wechselfeld des Magneten i, rd wie ein einphasiger
Kurzschlußankermotor. Damit er von selbst anläuft, hat- das Magnetgestell 2 Kurzschlußringe
¢. Mit 6 sind. zwei oder mehr Schwunggewichte bezeichnet, die in Mitnahmeverbindung
mit dem Anker 3 stehen und an ihren außenseitigen Enden kippbar um die Achsen 6"
gelagert sind. Diese verlaufen senkrecht zur Ankerwelle. Die Schwunggewichte laufen
ferner an ihren außenseitigen Endren in Haken 66 aus, die bei der wiedergegebenen
Stellung in den Bund: einer auf .der Ankerwelle verschiebbaren Hülse 8 greifen.
Durch 7 ist. eine ebenfalls auf die Ankerwelle aufgebrachte Feder gekennzeiclhnet.
Sie arbeitet auf den scheibenförmigen Ansatz des Bundes B.
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Läuft der Motor bei der Nennspannung auf vollen Touren, so nehmen
alle beweglichen Teile die in Fig.2 wiedergegebenen Lagen ein. Die Schleifhülse
8 befindet sich in ihrer inneren. Endlage: Setzt die treibende Spannung, d.. h.
die Netzspannung, aus, so läuft der Anker infolge der ihm erteilten Bewegungsenergie
zunächst weiter, verliert aber allmählich am Drehgeschwindigkeit, wie auch. die
Schwunggewichte an Fliehkraft verlieren. Als Folge- hiervon beginnen sie um die
Achse 6,
zu kippen. Indem sich dabei die Haken aus dem Bund lösen, erhält
die Bandscheibe Spielraum, so daß die Feder 7 die Schleifhülse 8 nach außen verschieben-
kann. Die letztere betätigt dann das Auslöseorgan und leitet damit die Auslösung
ein. Zwischen dem Verschwinden der Netzspannung und der tatsächlichen Auslösung
liegt eine hinreichend lange Zeitspanne, um bei kurzzeitigem
Spannungsabfall
eine Auslösung zu vermeiden. Es sei hier noch erwähnt, daß beim Ausführungsbeispiel
der durch Induktionsströme bewegte Anker auch durch einen Gleichstromanker ersetzt
werden. kann, der mit der Spule in Reihe geschaltet ist.
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Durch Einsetzen einer stärkeren oder schwächeren Feder kann die Verzögerungszeit
innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden. Da's gleiche kann dadurch erreicht
werden, daß man ein Verstellglied vorsieht, mit dessen Hilfe die Spannkraft der
Feder geändert werden kann.
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Bei Wiederkehr der Spannung läuft der Motor sofort von selbst wieder
an und zieht über die schwenkenden Schwunggewichte und deren Endhaken die Aus,lösehülse
8 wieder in ihre Betriebslage - zurück. Demgegenüber bedarf der abgefallene Anker
der bekannten Spannungsauslöser einer mnechanischen Anhebevorrichtung, um weder
betriebsbereit zu werden.
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Der dauernd laufende Motor bietet bei längerem Aussetzen jeder Auslösebetätigung
eine erheblich größere Sicherheit für die Wirksamkeit des Auslösers im Ernstfalle
als die ruhenden Hebel- und Schleifteile bekannter Auslöserarten. Bei diesen muß
stets mit einer unkontrollierbaren Veränderung der Reibungsverhältnisse durch Verschmutzung
und Korrosion gerechnet werden.
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Der als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedenkens beschriebene Unterspannungsauslöser
erfordert keinen wesentlich größeren Aufwand als ein unverzögerter Unterspannungsauslöser
der bisherigen Bauart mit mechanischer Ankeranheb-evorrichtung. Das gleiche gilt
für die anderen denkbaren Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Die Auslöseverzögerungseinrichtung
nach der Erfindung ist in ihrer Einfachheit und in ihrer selbsttätigen Wirkung auch
jeder elektrischen, mit Gleichrichter und Kondensatoren, ausgerüsteten Verzögerungseinrichtung
überlegen.