EP0091009A2 - Electromechanical overload indicator for electrical appliances using alternating current, especially multiple-outlet boxes - Google Patents

Abstract

In electrical appliances, especially multiple-outlet boxes, there is a risk that users will connect too many loads, and/or loads that are too powerful. Apart from the risk of overheating, this has the consequence that the overcurrent-protection devices protecting the relevant part of the network will trip, as a result of which other important loads in this part of the network, e.g. refrigerators or such like, are also then affected by the disconnection. As a remedy, the invention provides for a low-volume, simple electromechanical acoustic warning device, which can be retrofitted in existing installations, to be inserted in the alternating current flow of, for example, multiple-outlet boxes in such a manner that an electromechanical vibrator (10), which is at least audible and is influenced directly by the current flow if the permissible current is exceeded, is connected to a housing part, e.g. the cover (2). The vibrator (10), which is of particularly flat construction, consists of a soft iron core (16) with a main limb (11) and at least one auxiliary limb (12, 13), furthermore a magnetically connected armature, supported via one or more springs (15'; 15), and of a current coil (22) through which flows the equipment alternating current which is to be monitored. If a particular current level is exceeded, e.g. 16 A, an unmistakable, suddenly-starting tone is produced at double the mains frequency, and is not suddenly silenced again until the current falls significantly below the predetermined limit. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Überlastanzeiger für Wechselstrom-Elektrogeräte, insbesondere Mehrfachsteckdosen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an electromechanical overload indicator for AC electrical devices, in particular multiple sockets, according to the preamble of claim 1.

Eine Reihe von Elektrogeräten, die mit technischem Netzwechselstrom betrieben werden, sind vor Überlastung durch überhöhten Stromfluß nicht gesichert. Insbesondere Mehrfachsteckdosen verführen die Anwender zu einer Überlastung durch Anhängen zu vieler und zu leistungsstarker Verbraucher. Ist eine solche Mehrfachsteckdose mit einem herkömmlichen Überstromschutzschalter versehen, so würde dieser zwar im Stromstoßfall sofort auslösen. Bei geringfügiger Dauerüberlastung haftet derartigen Schaltern jedoch eine zu hohe Trägheit an, so daß eine Auslösung erst nach einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt. Dies kann zu Unannehmlichkeiten führen, wenn in einem solchen Falle wichtige Verbraucher, wie z.B. Gefrierschränke u.dgl., ebenfalls von der Abschaltung betroffen werden. Auch ist die Zerstörung einer Mehrfachsteckdose durch Dauerüberlastung möglich.A number of electrical devices that are operated with technical AC power are not protected against overload due to excessive current flow. Multiple sockets in particular seduce users by overloading by attaching too many and too powerful consumers. If such a multiple socket is provided with a conventional overcurrent protection switch, it would trip immediately in the event of a surge. In the case of a slight permanent overload, however, such switches are too inert, so that they are only triggered after a certain time delay. This can lead to inconvenience if in such a case important consumers such as Freezers and the like are also affected by the shutdown. A multiple socket can also be destroyed by permanent overload.

Es ist bekannt, als Warngerät Summer zu verwenden; beispielsweise ist eine akustische Anzeige von Eierkochern zu erwähnen. Aber die bekannten Summer arbeiten spannungsabhängig und sind daher zur Überwachung einer maximalen Stromstärke weniger geeignet. Auch verfügen sie nicht über das gewünschte Hysteresisverhalten, was zur Folge hat, daß der Warnton nicht wie gewünscht sprunghaft, sondern allmählich, z.B. bei langsam ansteigendem Strom einsetzt.It is known to use buzzer as a warning device; for example, an acoustic display of egg boilers should be mentioned. But the known buzzers work voltage-dependent and are therefore less suitable for monitoring a maximum current. They also do not have the desired hysteresis behavior, which means that the warning tone does not jump as desired, but gradually, e.g. starts with slowly increasing current.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache elektromechanische Warneinrichtung gegen Überlastung von Wechselstromgeräten, beispielsweise von Mehrfachsteckdosen anzugeben, die im Überlastungsfall trägheitslos ihre Warnfunktion erfüllt; die eigentliche Warneinrichtung soll flach gebaut und robust gegen mechanische (z.B. bei Herunterfallen des Gerätes) und elektrische (Spannungsspitzen) Beanspruchungen sowie alterungsbeständig sein. Ferner ist ein Hysteresisverhalten anzustreben. Die Lösung ist im Patentanspruch 1 definiert.The object of the invention is to provide a simple electromechanical warning device against overloading of AC devices, for example multiple sockets, which in the event of an overload performs its warning function without inertia; The actual warning device should be flat and robust against mechanical (e.g. when the device falls) and electrical (voltage peaks) stresses, as well as being resistant to aging. Hysteresis behavior is also desirable. The solution is defined in claim 1.

Wesentlich für die Lösung gemäß dem Anspruch 1 ist ein besonders flacher und verhältnismäßig raumsparender elektromechanischer Vibrator, der einen plötzlich einsetzenden Warnton erzeugt, sobald der für das zu sichernde Gerät zulässige Wechselstromwert überschritten wird. Der angewandte Vibrator zeigt ein gutes Hysteresisverhalten, so daß der Benutzer nicht bereits durch einen zu früh einsetzenden Warnton verwirrt wird, wenn der Strom zwar in der Nähe, jedoch noch unterhalb des Grenzwertes liegt. Auch bei Dauerbeanspruchung besteht keine Gefahr, daß der Vibrator aus mechanischen oder thermischen Gründen zerstört wird.Essential for the solution according to claim 1 is a particularly flat and relatively space-saving electromechanical vibrator which generates a sudden warning sound as soon as the AC current value permissible for the device to be secured is exceeded. The vibrator used shows good hysteresis behavior, so that the user is not already confused by an early warning tone if the current is close, but still below the limit value. Even with continuous use, there is no danger that the vibrator will be destroyed for mechanical or thermal reasons.

Der vibrator läßt sich auch nachträglich in die verschiedensten Wechselstromgeräte integrieren.The vibrator can also be retrofitted into a wide variety of AC devices.

Im Stoßstromfall reagiert die Warneinrichtung so schnell wie ein Überstromschutzschalter, im Dauerüberlastungsfall jedoch wesentlich schneller, nämlich sofort nach Einschalten des überlastenden Verbrauchers. In diesem Falle ertönt ein unüberhörbares, akustisches Warnsignal, welches auch mit einem optischen Signal gekoppelt sein kann.In the event of a surge current, the warning device reacts as quickly as an overcurrent protection switch, but in the event of continuous overload, it does so much faster, namely immediately after the overloading consumer is switched on. In this case, an unmistakable acoustic warning signal sounds, which can also be coupled with an optical signal.

Insbesondere im Falle einer Mehrfachsteckdose ist bei Überlastung ein Warnsignal vorteilhaft, wenn nämlich ein zusätzlicher Stecker eingestöpselt wird, durch dessen Last die Nennstromgrenze überschritten wird. Durch das sofort einsetzende Warnsignal merkt der Benutzer noch beim Einstecken des Steckers, daß ein Fehler vorliegt; instinktiv wird dann der Stecker wieder gezogen werden.In the case of a multiple socket in particular, a warning signal is advantageous in the event of an overload, namely when an additional plug is plugged in, the load of which exceeds the nominal current limit. Due to the warning signal starting immediately, the user notices when the plug is inserted that there is an error; the plug will then be removed again instinctively.

Der in den Ansprüchen 2 bis 4 angegebene Aufbau des Vibrators ergibt das gewünschte flache, robuste sowie alterungsbeständige Gerät mit Hysteresiseigenschaften.The structure of the vibrator specified in claims 2 to 4 results in the desired flat, robust and age-resistant device with hysteresis properties.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 5 wird ein besonders angenehmer Toneinsatz erreicht.A particularly pleasant use of sound is achieved by the measure according to claim 5.

Gemäß Anspruch 6 ist es möglich, aufgrund der Tonfrequenz zwei verschiedene Stromwerte zu unterscheiden: Bei mäßigem Stromanstieg ertönt der Vibrator zunächst mit Eigenresonanz, um bei größerem Strom mit doppelter Netzfrequenz erzwungene Schwingungen auszuführen.According to claim 6, it is possible to distinguish between two different current values based on the tone frequency: When the current increases moderately, the vibrator first sounds with its own resonance in order to carry out forced vibrations with a larger current at twice the mains frequency.

Der Anspruch 7 zeigt, daß sich der Vibrator auch, zumindest als Nebenwirkung, als luftbewegender und damit kühlender Fächer einsetzen läßt.The claim 7 shows that the vibrator can also be used, at least as a side effect, as an air-moving and thus cooling fan.

Dagegen beschreiben die Ansprüche 8-9 beispielsweise die zusätzliche Ausbildung einer optischen (Fern-)Anzeige.In contrast, claims 8-9 describe, for example, the additional design of an optical (remote) display.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 15 ist das Gerät absolut narrensicher.By the measure of claim 15, the device is absolutely foolproof.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen sind weiteren Ansprüchen entnehmbar.Other advantageous embodiments can be found in further claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles mit in eine Mehrfachsteckdose eingebautem Vibrator beschrieben; in den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigen:

• Fig. 1 die Draufsicht auf die Unterseite des Deckels einer zweiteiligen Steckdosenleiste mit eingepreßtem elektromechanischem Vibrator, in perspektivischer Darstellung,
• Fig. 2 den Einbau des Vibrators zwischen ohnehin vorhandene Verrippungen u.dgl. im Deckel der Steckdosenleiste gemäß Fig. 1,
• Fig. 3 die wesentlichen Bestandteile des elektromechanischen Viorators in perspektivischer Darstellung,
• Fig. 4 den Weicheisenkern mit federnd gelagertem Anker zum Vibrator gemäß Fig. 3,
• Fig. 5 die Strom-Spule zum Vibrator gemäß Fig. 3,
• Fig. 6 einen Weicheisenkern ähnlich Fig. 4, bestehend aus Hauptschenkel, zwei Nebenschenkeln sowie dem zugehörigen Anker, ferner die angedeutete Strom-Spule,
• Fig. 7 die Vibratorteile gemäß Fig. 6 von der Seite gesehen, jedoch ohne Strom-Spule,
• Fig. 8 die besonders flache Ausbildung des Vibrators mit Rechteck-Weicheisenkern und mittig angeordnetem, von der Strom-Spule umgebenem Anker,
• Fig. 9 ein Verdrahtungsschema zur Steckdosenleiste gemäß Fig. 1 und
• Fig. 10 die Hysteresis-Eigenschaften der Überwachungseinrichtung im Kräftediagramm.

The invention is described below using an exemplary embodiment with a vibrator installed in a multiple socket; in the associated schematic drawings:

• 1 is a top view of the underside of the cover of a two-part power strip with a pressed-in electromechanical vibrator, in a perspective view,
• Fig. 2 shows the installation of the vibrator between existing ribs and the like. in the cover of the power strip according to FIG. 1,
• 3 shows the essential components of the electromechanical viorator in a perspective view,
• 4 shows the soft iron core with a spring-loaded armature for the vibrator according to FIG. 3,
• 5 shows the current coil for the vibrator according to FIG. 3,
• 6 shows a soft iron core similar to FIG. 4, consisting of a main leg, two secondary legs and the associated armature, as well as the indicated current coil,
• 7 seen the vibrator parts of FIG. 6 from the side, but without a current coil,
• 8 shows the particularly flat design of the vibrator with a rectangular soft iron core and a centrally arranged armature surrounded by the current coil,
• Fig. 9 is a wiring diagram for the power strip shown in FIG. 1 and
• 10 shows the hysteresis properties of the monitoring device in the force diagram.

Fig. 1 zeigt den elektromechanischen Überlastanzeiger, beispielsweise in eine Mehrfachsteckdose eingebaut. Im einzelnen ist die Unterseite des Deckels 2 zu einer zweiteiligen Steckdosenleiste in um 180 gedrehter Lage, also mit den inneren Partien der Leiste 1 nach oben weisend, dargestellt. Außer dem Gehäuse 3 des Deckels im Ganzen sind Böden 4 der Töpfe 5 zum Einführen von Schuco-Steckern mit Bohrungen 6 zum Durchführen der Steckerstifte und Durchbrüchen 7 für die Schutzerdefedern zu ersehen. Die Töpfe 5 sind gegenüber den Wänden 8 des Deckels 2 durch Rippen 9 ausgesteift. Der elektromechanische, akustische Überlastanzeiger, ein Vibrator oder Summer, ist hier allgemein mit 10 bezeichnet.Fig. 1 shows the electromechanical overload indicator, for example installed in a multiple socket. In detail, the underside of the cover 2 is shown as a two-part socket strip in a position rotated by 180, that is to say with the inner parts of the strip 1 pointing upwards. In addition to the housing 3 of the cover as a whole, bottoms 4 of the pots 5 for inserting Schuco plugs with bores 6 for passing the plug pins and openings 7 for the protective springs can be seen. The pots 5 are braced against the walls 8 of the lid 2 by ribs 9. The electromechanical, acoustic overload indicator, a vibrator or buzzer, is generally designated 10 here.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist es dank der extrem flachen Bauweise des Überlastanzeigers 10 möglich, diesen unschwer nachträglich in ein existierendes Gehäuse 3 einer Leiste 1 einzuführen. Im dargestellten Falle ist der Überlastanzeiger 10 mit Preßsitz zwischen die Rippen 9 und die Wandungen der Töpfe 5 eingefügt. Die feste Verbindung zwischen dem Überlastanzeiger 10 und Wandbereichen des Gehäuses 3 ist deswegen zweckmäßig, weil dieses hierdurch als eine Art Resonanzbod.en und somit schallverstärkend wirkt. Aus dem gleichen Grunde ist es vorteilhaft, die Einbaustelle so zu wählen, daß möglichst schwingfähige Gehäusebereiche vom Körperschall beaufschlagt werden.As shown in FIG. 2 in particular, it is possible thanks to the extremely flat design of the overload indicator 10 to easily insert it later into an existing housing 3 of a strip 1. In the case shown, the overload indicator 10 is inserted with a press fit between the ribs 9 and the walls of the pots 5. The fixed connection between the overload indicator 10 and the wall areas of the housing 3 is expedient because it thereby acts as a kind of soundboard and thus has a sound-reinforcing effect. For the same reason, it is advantageous to choose the installation site so that housing areas that are as oscillatable as possible are impacted by structure-borne noise.

Das Unterteil der Steckdosenleiste 1, das u.a. die "weiblichen" Steckelemente aufnimmt, ist - da allgemein bekannt - in den Zeichnungen nicht dargestellt. Es wird jedoch betont, daß der Überlastanzeiger 10, sofern die Einbauverhältnisse hier günstiger als im Deckel 2 sind, ebensogut im Unterteil eingebaut sein kann. Besonders geeignet ist der Überlastanzeiger 10 dank seiner Robustheit und'Wartungsfreiheit im übrigen für Steckdosenleisten, die nach erfolgtem Zusammenbau bzw. Verdrahtung fabrikseitig verschweißt werden.The lower part of the power strip 1, which among other things receives the "female" plug elements, is - as is generally known - not shown in the drawings. However, it is emphasized that the overload indicator 10, if the installation conditions are more favorable here than in cover 2, it can just as well be installed in the lower part. Thanks to its robustness and freedom from maintenance, the overload indicator 10 is also particularly suitable for power strips that are welded at the factory after assembly or wiring.

Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich, daß sich die Stromspule 22 als letzter Arbeitsgang auf den Mittelschenkel des ansonsten komplett vorgefertigten Vibrators aufschieben läßt, wodurch die Fertigung des Vibrators erheblich vereinfacht wird.From Fig. 3 it can also be seen that the current coil 22 can be pushed as the last step on the middle leg of the otherwise completely prefabricated vibrator, which considerably simplifies the manufacture of the vibrator.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen in perspektivischer Darstellung ein Beispiel einer besonders zweckmäßigen und fertigungsgerechten Lösung für den eigentlichen elektromechanischen, akustischen Überlastanzeiger 10, der hinfort kurz mit "Vibrator" bezeichnet wird. Einem M-förmig gestalteten Weicheisenkern 16, bestehend aus dem Hauptschenkel 11 und mindestens einem Nebenschenkel 12 bzw. 13 steht hier ein über zwei Blattfedern 15 federnd gelagerter, magnetisch leitfähiger Anker 14 gegenüber. Mindestens einer der Schenkel 11,12 bzw. 13 ist durch eine Spule 22 beaufschlagt, die den zu überwachenden Gerätewechselstrom führt. Abhängig von der Größe des durch die Spule 22 fließenden Wechselstromes entsteht in den Schenkeln sowie im Anker ein magnetischer Wechselfluß mit einer Frequenz von 50 bzw. 60 Hz (entsprechend der jeweiligen Netzfrequenz). Ab einer bestimmten Stromstärke ist der Wechselfluß so groß, daß der Anker 14 mit doppelter Netzfrequenz zu schwingen beginnt.FIGS. 3 to 5 show a perspective illustration of an example of a particularly expedient and production-oriented solution for the actual electromechanical, acoustic overload indicator 10, which will henceforth be referred to briefly as "vibrator". An M-shaped soft iron core 16, consisting of the main leg 11 and at least one secondary leg 12 or 13, is opposed here by a magnetically conductive armature 14 which is resiliently supported by two leaf springs 15. At least one of the legs 11, 12 or 13 is acted upon by a coil 22 which carries the device alternating current to be monitored. Depending on the size of the alternating current flowing through the coil 22, a magnetic alternating flux with a frequency of 50 or 60 Hz (corresponding to the respective mains frequency) arises in the legs and in the armature. Above a certain current, the alternating flow is so great that the armature 14 begins to oscillate at twice the mains frequency.

Mit zunehmendem Strom vergrößert sich die Amplitude der Ankerschwingung. Bei Erreichen des vorbestimmten Nennstromes, z.B. 16 A, schlägt der Anker 14 erstmals gegen einen Widerstand, hier die Schenkel 11-13, und erzeugt plötzlich einsetzend ein helles Brummgeräusch von 100 Hz mit entsprechenden Oberschwingungen.With increasing current, the amplitude of the armature oscillation increases. When the predetermined nominal current, for example 16 A, is reached, the armature 14 strikes for the first time against a resistance, here the legs 11-13, and suddenly starts a bright humming sound of 100 Hz with corresponding harmonics.

In vorliegendem Falle genügen für die Strom-Spule 22 sieben Windungen. Durch Vergrößern oder Verkleinern der Anzahl der Windungen ist eine Justierung des Ansprechstromes möglich. Eine Verringerung der Anzahl der Windungen kann in einfacher Weise durch Kurzschließen benachbarter Windungen vorgenommen werden. Gemäß Fig. 5 können auch ein oder mehrere bekannte Zwischenabgriffe 23 zwischen dem netzseitigen Spulen-Ende 20 und dem lastseitigen Spulen-Ende 21 vorgesehen werden. Auch kann der Kern zur Justierung einen Eisennebenschluß aufweisen. Im allgemeinen wird man jedoch bei der Normalausführung von mit solchen Überlastanzeigern versehenen Geräten ohne diese alternative Justiermöglichkeit auskommen.In the present case, seven turns are sufficient for the current coil 22. The response current can be adjusted by increasing or decreasing the number of turns. The number of turns can be reduced in a simple manner by short-circuiting adjacent turns. 5, one or more known intermediate taps 23 can also be provided between the mains-side coil end 20 and the load-side coil end 21. The core can also have an iron shunt for adjustment. In general, however, one will get by in the normal design of devices provided with such overload indicators without this alternative adjustment possibility.

Gemäß dem in den Fig. 6 und 7 mehr gegenständlich dargestellten Beispiel kann der Anker 14 zunächst frei und damit unhörbar mit doppelter Netzfrequenz (100 bzw. 120 Hz) schwingen. Bei weiterer Stromerhöhung schlägt der Anker erstmalig mindestens an einen der Schenkel 11,12,13 an. Von diesem wird er mechanisch elastisch reflektiert, und danach, einmal zu heftigerem Schwingen angeregt, mit annähernd gleich vehementen Stössen unter Abgabe eines laut schnarrenden bzw. summenden Geräusches auf die Schenkel 11-13 erneut auftreffen. Bei weiterem Anstieg des durch die Spule 22 fließenden Stromes ändert sich dieses Verhalten praktisch nicht, da die Amplitude der Ankerschwingung durch das Aufschlagen auf die Schenkel 11-13 begrenzt und damit stabilisiert wird. Bei Verringerung des Stromflusses bis unter den Wert, bei dem der erste Ankeranschlag erfolgte, bleibt die reflektierende Wirkung der Schenkel und damit der Warntoneffekt zunächst erhalten, wodurch eine ausreichende Hysteresis gegeben ist. Erst bei Unterschreiten eines vorbestimmten Minimalwertes des Stromes setzt der Ton abrupt aus.According to the example shown in more detail in FIGS. 6 and 7, the armature 14 can initially oscillate freely and thus inaudibly at twice the mains frequency (100 or 120 Hz). When the current increases further, the armature strikes at least one of the legs 11, 12, 13 for the first time. From this it is reflected mechanically and elastically, and then, once stimulated to vibrate more violently, hit the legs 11-13 again with almost equally vehement shocks, emitting a loud buzzing or humming noise. If the current flowing through the coil 22 increases further, this behavior practically does not change, since the amplitude of the armature oscillation is limited and thus stabilized by striking the legs 11-13. When the current flow is reduced to below the value at which the first anchor stop occurred, the reflective effect of the legs and thus the warning tone effect initially remain obtained, which gives sufficient hysteresis. The sound only stops abruptly when the current falls below a predetermined minimum value.

Fig. 7 erläutert insbesondere die fertigungstechnisch günstige Gestaltung des Weicheisenkernes 16 samt Federn 15 und Anker 14. Wie ersichtlich sind Hauptschenkel 11 samt Nebenschenkeln 12,13 aus Weicheisenblech einfach ausgestanzt bzw. gekantet. Anker 14 und Federn 15, letztere aus einem federnden Metall, sind durch Punktschweißung, Nietung o.dgl. untereinander bzw. mit dem _Weicheisenkern fest verbunden. Andere feste Verbindungen dieser Teile sind möglich.7 explains in particular the production-technically favorable design of the soft iron core 16 together with springs 15 and anchors 14. As can be seen, main legs 11 together with secondary legs 12, 13 are simply punched out or folded out of soft iron sheet. Armature 14 and springs 15, the latter made of a resilient metal, or the like are by spot welding, riveting. with each other with the _W or calibration iron core fixedly connected. Other fixed connections of these parts are possible.

Bei diesem Beispiel ist der Vibrator nur etwa 30 mm hoch und etwa 20 mm breit. Die Tiefe 17, ohne Spule 22, beträgt lediglich etwa 4 mm. Der äußere Windungsdurchmesser der Spule 22 beträgt hier etwa 9 mm. Diese Maximalabmessungen, die sich bei Bedarf noch ermäßigen lassen, zeigen deutlich, daß sich der Vibrator 10 auch nachträglich leicht in vorhandene Steckdosen-Konstruktionen einfügen läßt.In this example, the vibrator is only about 30 mm high and about 20 mm wide. The depth 17, without the coil 22, is only about 4 mm. The outer winding diameter of the coil 22 is about 9 mm here. These maximum dimensions, which can be reduced if necessary, clearly show that the vibrator 10 can also be easily retrofitted into existing socket constructions.

Selbstverständlich läßt sich die Spule auch mit rechteckigem Querschnitt und damit flacher anfertigen.Of course, the coil can also be made with a rectangular cross-section and thus flatter.

Denkbar ist auch, daß die Spule direkt aus einigen Windungen einer Phase der Gerätezuleitung besteht, die vor Anschluß im Gerät einige Male um den Mittelschenkel gewickelt wird.It is also conceivable that the coil consists directly of a few turns of a phase of the device supply line, which is wound a few times around the middle leg before connection in the device.

In weiterer Vereinfachung kann der Weicheisenkern 16 als aus einem Blech ausgestanzter Rechteckkern 18 gestaltet sein, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist. Hierbei ist einer der Schenkel, z.B. der Mittelschenkel, mittels Feder 15' federnd gelagert und übernimmt die Funktion des Ankers 14'. Der Anker 14' durchsetzt die Spule 22.In a further simplification, the soft iron core 16 can be designed as a rectangular core 18 punched out of sheet metal, as can be seen from FIG. 8. Here is one of the legs, for example the middle leg kel, spring-mounted by means of spring 15 'and takes over the function of anchor 14'. The armature 14 'passes through the coil 22.

In Fig. 9 ist ein Verdrahtungsbeispiel einer mit dem Vibrator ausgerüsteten Steckdosenleiste dargestellt. Hierbei blieb aus Vereinfachungsgründen unberücksichtigt, daß bei der anhand Fig. 1 erläuterten Steckdosenleiste die Anschlußklemmen im Unterteil der Dose liegen, der Vibrator gemäß dem dort gezeigten Beispiel aber im Deckel untergebracht ist. Gemäß Fig. 9 liegt das Ende 20 der Strom-Spule zum Vibrator 10 an einer Klemme 30' in der Steckdosenleiste. Das Ende 21 liegt an der ohnehin bei solchen Leisten üblichen Klemme 30" ", so daß die Gesamtlast in jedem Falle durch die Strom-Spule 22 fließt.9 shows a wiring example of a power strip equipped with the vibrator. For reasons of simplification, this did not take into account the fact that, in the case of the socket strip explained with reference to FIG. 1, the connection terminals are in the lower part of the socket, but the vibrator is accommodated in the cover according to the example shown there. According to FIG. 9, the end 20 of the current coil to the vibrator 10 is connected to a terminal 30 'in the socket strip. The end 21 lies on the clamp 30 "" which is usual with such strips, so that the total load flows through the current coil 22 in any case.

Anschließend wird die Wirkungsweise des Vibrators und insbesondere dessen Hysteresis-Verhalten anhand von Fig. 10 näher erläutert: Für die während einer Schwingungsperiode auf den Anker wirkende Kraft F gilt:

• wobei F_m die durch den Strom erregte magnetische Kraft und
• F_R die durch den Anschlag vorhandene Reflexionskraft (Impuls) sowie
• F_F die Federkraft bezeichnen.

The mode of operation of the vibrator and in particular its hysteresis behavior is then explained in more detail with reference to FIG. 10: The following applies to the force F acting on the armature during a period of oscillation:

• where F _{m is} the magnetic force excited by the current and
• F _{R is} the reflective force (impulse) due to the stop and
• F _F denote the spring force.

Obwohl es sich bei allen Kräften um komplexe Größen handelt, läßt sich das Hysteresisverhalten der Anordnung durch das Diagramm gemäß Fig. 10 leicht erklären. Bei wachsendem Strom ist F_R zunächst gleich Null; F_M + F_F wachsen, bis die Amplitude des Ankers für den ersten Anschlag ausreicht (Punkt A im Diagramm). Ab Punkt A wird F_R hinzuaddiert, und es schwillt die Amplitude schlagartig bis zur Begrenzung durch den Anschlag an. Sinkt der Strom, dann fällt auch FM ab. Erst wenn FM bei als konstant angenommenen F_F um den Betrag F_R gefallen ist, setzt die hörbare Schwingung abrupt aus, da die Amplitude des Ankers infolge des Wegfalls der Reflexionskräfte schlagartig abnimmt (Punkt B).Although all the forces are complex quantities, the hysteresis behavior of the arrangement can easily be explained by the diagram according to FIG. 10. With increasing current, F _{R is} initially zero; F _M + F _F grow until the amplitude of the armature for the the first stop is sufficient (point A in the diagram). From point A, F _{R is} added and the amplitude suddenly swells up to the limit of the stop. If the current drops, FM also drops. Only when FM has dropped by the amount F _R when F _F is assumed to be constant does the audible oscillation cease abruptly, since the amplitude of the armature suddenly drops due to the absence of the reflection forces (point B).

Für die aufgabengerechte Funktion des Vibrators ist es vorteilhaft, jedoch nicht notwendig, daß die Resonanzfrequenz des Feder-Masse-Systems aus Feder 15 und Anker 14 grob angenähert der doppelten Netzfrequenz entspricht.For the vibrator to function properly, it is advantageous, but not necessary, that the resonance frequency of the spring-mass system consisting of spring 15 and armature 14 roughly corresponds to twice the mains frequency.

Es kann unter Umständen aber auch erwünscht sein, zwei Stromschwellwerte zu unterscheiden. Stellt man beispielsweise die Eigenfrequenz von Federn 15 und Anker 14 auf 50 Hz ein, so wird das System nach dem ersten Anschlagen zunächst mit 50 Hz, bei weiter ansteigendem Strom wegen des wachsenden F schließlich aber ab einem vorbestimmten Stromwert mit 100 Hz ertönen. Auch in diesem Falle bleibt die Eigenschaft des abrupten Toneinsatzes und -abfallens erhalten.Under certain circumstances, however, it may also be desirable to distinguish between two current threshold values. If, for example, the natural frequency of springs 15 and armature 14 is set to 50 Hz, the system will initially sound at 50 Hz after the first striking, but with a further increase in current because of the increasing F, it will finally sound at a predetermined current value of 100 Hz. In this case, too, the property of the abrupt use and drop of sound is retained.

Als zweckmäßige Ausbildung kann vorgesehen sein, daß der (bzw. die) schwingende(n) Teil(e) des Systems durch die Luftbewegung eine Kühlwirkung z.B. auf die Strom-Spule oder auf andere kühlungsbedürftige Teile eines bestimmten Gerätes ausübt (bzw. ausüben). Um die Wirkung eines "kühlenden Fächers" zu erzielen, wird man zweckmäßigerweise die schwingenden Teile möglichst großflächig auslegen. Diese Ausgestaltung des Vibrators eignet sich vornehmlich auch für andere Anwendungsgebiete als die hier beschriebene Steckdose.As an expedient embodiment, it can be provided that the vibrating part (s) of the system have a cooling effect, e.g. exercises (or exercises) on the power coil or on other parts of a particular device that require cooling. In order to achieve the effect of a "cooling fan", the vibrating parts are expediently designed to be as large as possible. This configuration of the vibrator is primarily suitable for other fields of application than the socket described here.

Das gleiche gilt für eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Vibrators, die darin besteht, daß die Strom-Spule gleichzeitig als Entstördrossel wirkt. Besonders vorteilhaft ist in solchen Fällen eine Kombination von Kühlung und Entstörung. Diese Ausgestaltung läßt sich vornehmlich bei geschalteten bzw. getakteten elektrischen Geräten einsetzen.The same applies to a further advantageous embodiment of the vibrator, which consists in the fact that the current coil also acts as a suppression choke. In such cases, a combination of cooling and interference suppression is particularly advantageous. This configuration can be used primarily with switched or clocked electrical devices.

Für sämtliche denkbaren Anwendungsfälle ist immer die besonders flache, raumsparende Ausbildung des Vibrators vorteilhaft. Hierdurch unterscheidet sich der Vibrator in vorteilhafter Weise von sämtlichen bekannten Summerbauarten.The particularly flat, space-saving design of the vibrator is always advantageous for all conceivable applications. As a result, the vibrator advantageously differs from all known buzzer types.

BezugszeichenlisteReference symbol list

• 1 Steckdosenleiste1 power strip
• 2 Deckel2 lids
• 3 Gehäuse3 housing
• 4 Boden4 floor
• 5 Topf5 pot
• 6 Bohrung6 hole
• 7 Durchbruch7 breakthrough
• 8 Wand8 wall
• 9 Rippe9 rib
• 10 Elektromechanischer Überlastungsanzeiger Vibrator10 Vibrator electromechanical overload indicator
• 11 Hauptschenkel11 main legs
• 12 Nebenschenkel12 thighs
• 13 Nebenschenkel13 thighs
• 14 Anker14 anchors
• 14' Anker14 'anchor
• 15 Feder15 spring
• 15' Feder15 'spring
• 16 Weicheisenkern16 soft iron core
• 17 Tiefe17 depth
• 18 Rechteckkern18 rectangular core
• 20 Spulen-Ende, netzseitig20 coil end, mains side
• 21 Spulen-Ende, lastseitig21 coil end, load side
• 22 Strom-Spule22 current coil
• 23 Zwischenabgriff23 intermediate tap
• 24 Anschlußleitungen24 connecting lines
• 30 Leitung30 line
• 30' Klemme30 'clamp
• 30" Klemme30 "clamp
• 31 Leitung31 line
• 31' Klemme31 'clamp
• 31' ' Klemme31 '' clamp
• 33 Schutzerde33 protective earth

Claims (15)

1. Elektromechanischer Überlastanzeiger für Wechselstrom-Elektrogeräte, insbesondere Mehrfachsteckdosen, mit einem Gehäuse und mit Einrichtungen zum Zuführen und Abgeben von elektrischer Energie
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit einem Gehäuseteil (z.B.Deckel 2) verbundene, vom Stromfluß direkt beeinflußte, elektromechanische Überlastanzeige ein Vibrator (10) ist, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Stromes mindestens ein plötzlich einsetzendes Warnsignal abgibt, welches nach deutlichem Unterschreiten des vorgegebenen Stromes abrupt aussetzt.1. Electromechanical overload indicator for AC electrical devices, in particular multiple sockets, with a housing and with devices for supplying and discharging electrical energy
characterized,
that the electromechanical overload indicator connected to a housing part (for example cover 2), which is directly influenced by the current flow, is a vibrator (10) which, when a predetermined current is exceeded, emits at least one sudden warning signal which abruptly stops after the current has clearly fallen below the predetermined value. 2. Überlastanzeiger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Überlastanzeiger (10) aus einem Hauptschenkel (11) und mindestens einem Nebenschenkel (12,13), ferner einem gegenüber einem Weicheisenkern (16) federnd (Federn 15;15') und reflexionsfähig gelagerten und magnetisch leitfähigen Anker (14;14') sowie aus einer von dem zu überwachenden Gerätewechselstrom durchflossenen Strom-Spule (22) besteht.2. overload indicator according to claim 1,
characterized,
that the overload indicator (10) consists of a main leg (11) and at least one secondary leg (12, 13), furthermore a spring-loaded (springs 15; 15 ') and reflective and magnetically conductive armature (14; 14') with respect to a soft iron core (16) ) and consists of a current coil (22) through which the device alternating current to be monitored flows. 3. Überlastanzeiger nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Weicheisenkern (16) M-förmig gestaltet ist.3. overload indicator according to claim 2,
characterized,
that the soft iron core (16) is M-shaped. 4. Überlastanzeiger nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Schenkel (z.B. 11) des Weicheisenkernes (16) von der Strom-Spule (22) beaufschlagt ist.4. overload indicator according to claim 3,
characterized,
that at least one of the legs (eg 11) of the soft iron core (16) is acted upon by the current coil (22). 5. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anker (14;14') samt Feder (15) schwingungsmäßig für doppelte Netzfrequenz (100 bzw. 120 Hz) ausgelegt ist.5. overload indicator according to at least one of claims 1 to 4,
characterized,
that the armature (14; 14 ') together with the spring (15) is designed in terms of vibration for double the mains frequency (100 or 120 Hz). 6. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Eigenfrequenz von Feder (15;15') mit Anker (14;14') auf Netzfrequenz (50 bzw. 60 Hz) ausgelegt ist.6. overload indicator according to at least one of claims 1 to 5,
characterized,
that the natural frequency of the spring (15; 15 ') with armature (14; 14') is designed for mains frequency (50 or 60 Hz). 7. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß schwingende Teile (z.B. 14,15; 14' ,15') des Überlastanzeigers großflächig nach Art eines Fächers ausgebildet sind.7. overload indicator according to at least one of claims 1 to 6,
characterized,
that vibrating parts (eg 14, 15; 14 ', 15') of the overload indicator are formed over a large area in the manner of a fan. 8. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß schwingende und ruhende Teile voneinander elektrisch isoliert sind und ein Kontaktpaar bilden.8. overload indicator according to at least one of claims 1 to 7,
characterized,
that vibrating and stationary parts are electrically isolated from each other and form a pair of contacts. 9. Überlastanzeiger nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kontaktpaar eine weitere Kontrolleinrichtung ein- oder ausschaltet, beispielsweise eine Warnlampe.9. overload indicator according to claim 8,
characterized,
that the contact pair switches a further control device on or off, for example a warning lamp. 10. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spule (22) samt dem Anker (14;14') als Entstördrossel ausgelegt sind.10. overload indicator according to at least one of claims 1 to 9,
characterized,
that the coil (22) together with the armature (14; 14 ') are designed as a suppression choke. 11. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spule (22) elektromagnetisch justierbar ist.11. Overload indicator according to at least one of claims 1 to 10,
characterized,
that the coil (22) is electromagnetically adjustable. 12. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11
dadurch gekennzeichnet,
daß der _Weicheisenkern (16) zur Justierung der auf dem Anker (14;14') wirkenden Magnetkraft ein magnetisch leitfähiges Joch besitzt.12. Overload indicator according to at least one of claims 1 to 11
characterized,
that the calibration _W iron core (16) for adjusting the on the armature (14; 14 ') acting magnetic force has a magnetically permeable yoke. 13. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vibrator (10) an einer akustisch besonders leitfähigen Stelle des Gehäuses (3) eingespannt ist.13. overload indicator according to at least one of claims 1 to 12,
characterized,
that the vibrator (10) is clamped at an acoustically particularly conductive point of the housing (3). 14. Überlastanzeiger nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vibrator (10) zwischen Verrippungen (z.B. 9) des Gehäuses (3) eingespannt ist.14. overload indicator according to claim 13,
characterized,
that the vibrator (10) is clamped between ribs (eg 9) of the housing (3). 15. Überlastanzeiger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vibrator (10) in Reihe mit einem Schutzorgan, z.B. einer Schmelzsicherung geschaltet ist.15. overload indicator according to at least one of claims 1 to 14,
characterized,
that the vibrator (10) is connected in series with a protective element, for example a fuse.

Images