CH395317A - Protective device for electrical machines, in particular single-phase small motors - Google Patents

Protective device for electrical machines, in particular single-phase small motors

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Publication number
CH395317A
CH395317A CH1252260A CH1252260A CH395317A CH 395317 A CH395317 A CH 395317A CH 1252260 A CH1252260 A CH 1252260A CH 1252260 A CH1252260 A CH 1252260A CH 395317 A CH395317 A CH 395317A
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CH
Switzerland
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semiconductor
electrical machines
protective device
protection device
particular single
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Application number
CH1252260A
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German (de)
Inventor
Ulrich Dipl Ing Jacob
Original Assignee
Siemens Ag
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25Devices for sensing temperature, or actuated thereby

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  

  Schutzvorrichtung für elektrische Maschinen, insbesondere einphasig gespeiste  Kleinmotoren    Es ist bekannt, Wicklungen elektrischer Maschi  nen vor unzulässiger Erwärmung dadurch zu     sschüt-          zen,        dass    in die Wicklung ein     Bimetallschalter    ein  gebaut wird, welcher den Strom bei einer bestimmten  Temperatur abschaltet. Es kommt jedoch vor,     dass     bei sehr steilem Temperaturanstieg die     Temperatur-          nacheilung    des     Bimetallschalters    zu gross wird und  dieser nicht rechtzeitig anspricht. Dieser Schutz ist  somit unvollkommen.  



  Eine weitere bekannte Ausführung besteht darin,  statt eines     Bimetallschalters    einen Halbleiter mit  grossem negativen Temperaturkoeffizienten des elek  trischen Widerstandes, einen     sogenannten    Heissleiter,  zu verwenden. Damit wird zwar ein vollkommener  Schutz gegen übermässige Wärmeentwicklung in  Wicklungen erzielt, da die geometrischen Abmessun  gen dieser Heissleiter so klein gewählt werden kön  nen,     dass    ein Schutz der     Maschinenwicklungen    bei  allen praktisch vorkommenden Stromdichten, also  Temperaturanstiegen, möglich ist, jedoch erfordern  diese Heissleiter eine zusätzliche Schaltanordnung.  



  Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer  Schutzeinrichtung vor allem für kleine, einphasig  gespeiste Motoren, da bei diesen für eine Unter  bringung eines     Bimetallschalters    in der Wicklung  nicht genügend Platz ist und anderseits die Ver  wendung eines Heissleiters wegen der notwendigen  zusätzlichen Schaltanordnung unwirtschaftlich ist.  



  Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch  eine Schutzeinrichtung, bei der ein Halbleiter mit  grossem positivem Temperaturkoeffizienten des elek  trischen Widerstandes, ein     sogenannter    Kaltleiter, in  die Zuleitung des Motors, gegebenenfalls nur in  Reihe mit der Hilfsphase, eingeschaltet und in die  zu schützende Wicklung eingebettet ist.

   Dazu ver  wendet man zweckmässig einen Halbleiter aus dotier-         tem        Barium-Titanat,        Barium-Strontium-Titanat    oder       Barium-Blei-Titanat,    die unterhalb der     Curie-Tem-          peratur    einen praktisch konstanten Widerstand ha  ben, der dann innerhalb von etwa<B>100'C</B> um etwa  4 Zehnerpotenzen ansteigt.

   Sowohl unter der Wir  kung der Wicklungserwärmung, als auch unter der  Wirkung des ihn durchfliessenden Motorstromes kann  sich der Widerstand des Kaltleiters erhöhen, sobald  die Wicklungstemperatur die     Curie-Temperatur    des  selben überschreitet oder er durch die Stromwärme  über diese Temperatur erwärmt wird oder auch  beide Einflüsse eine     überschreitung    der     Curie-Tem-          peratur    hervorrufen. Durch die Widerstandserhöhung  wird der Motorstrom begrenzt, und es stellt sich  ein Gleichgewichtszustand ein, bei dem die Wick  lungstemperatur unterhalb der zulässigen Grenze  bleibt.

   Bei in Reihe mit der Hilfsphase geschaltetem  Kaltleiter wird dieser bei geeigneter Dosierung er  wärmt und nimmt einen sehr grossen Widerstand  an, so     dass    der     Hilfsphasenmotorstrom    begrenzt und  damit die Verluste in der     I-Elfsphase    stark reduziert  werden.  



  Durch die erfindungsgemässe Schutzvorrichtung  ist mit geringen, nämlich billigen und platzsparenden  Mitteln ein Schutz der Wicklung bei allen erdenk  lichen Belastungen möglich, wie beispielsweise bei  dauernder überlast, bei dynamischem Betrieb und  bei festgebremstem Läufer, so     dass    die Erfindung  einen technisch zuverlässigen und vor allem auch  wirtschaftlichen Schutz insbesondere für Kleinmo  toren darstellt.



  Protection device for electrical machines, in particular single-phase small motors. It is known to protect windings of electrical machines from excessive heating by building a bimetal switch into the winding that switches off the current at a certain temperature. It happens, however, that with a very steep rise in temperature, the temperature lag of the bimetal switch becomes too great and it does not respond in time. This protection is therefore imperfect.



  Another known embodiment consists in using a semiconductor with a large negative temperature coefficient of the electrical resistance, a so-called hot conductor, instead of a bimetal switch. This achieves complete protection against excessive heat build-up in the windings, since the geometrical dimensions of these hot conductors can be selected so small that the machine windings can be protected for all current densities that occur in practice, i.e. temperature increases, but these hot conductors require an additional one Switching arrangement.



  The invention aims to create a protective device, especially for small, single-phase motors, since there is not enough space for a bimetal switch in the winding and on the other hand the use of a hot conductor is uneconomical because of the necessary additional switching arrangement.



  The invention solves the problem with a protective device in which a semiconductor with a large positive temperature coefficient of the electrical resistance, a so-called PTC thermistor, is switched on in the supply line of the motor, possibly only in series with the auxiliary phase, and is embedded in the winding to be protected .

   For this purpose, a semiconductor made of doped barium titanate, barium strontium titanate or barium lead titanate, which has a practically constant resistance below the Curie temperature, is expediently used, which is then within approximately <B> 100'C </B> increases by about 4 powers of ten.

   The resistance of the PTC thermistor can increase as soon as the winding temperature exceeds the Curie temperature of the same, or it is heated above this temperature by the current heat, or both influences can occur both under the effect of the winding heating and the effect of the motor current flowing through it cause the Curie temperature to be exceeded. The increase in resistance limits the motor current, and a state of equilibrium is established in which the winding temperature remains below the permissible limit.

   If the PTC thermistor is connected in series with the auxiliary phase, it is warmed up with suitable dosage and assumes a very high resistance, so that the auxiliary phase motor current is limited and the losses in the I-eleven phase are greatly reduced.



  The protection device according to the invention enables the winding to be protected against all conceivable loads with low, cheap and space-saving means, such as permanent overload, dynamic operation and a locked rotor, so that the invention is technically reliable and, above all, economical Protection especially for small engines represents.

 

Claims (1)

<B>PATENTANSPRUCH</B> Schutzvorrichtung für elektrische Maschinen, ins besondere einphasig gespeiste Kleinmotoren, gekenn zeichnet durch einen in die Zuleitung des Motors geschalteten und in die zu schützende Wicklung eingebetteten Halbleiter mit grossem positivem Tem peraturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes. <B>UNTERANSPRÜCHE</B> <B>1.</B> Schutzvorrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Halbleiter in Reihe mit der Hilfsphase geschaltet ist. 2. Schutzvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch<B>1,</B> gekennzeichnet durch einen Halb- leiter mit unterhalb der Curie-Temperatur konstan tem Widerstand. <B> PATENT CLAIM </B> Protective device for electrical machines, in particular single-phase small motors, characterized by a semiconductor connected to the motor supply line and embedded in the winding to be protected with a large positive temperature coefficient of the electrical resistance. <B> SUBClaims </B> <B> 1. </B> Protection device according to patent claim, characterized in that the semiconductor is connected in series with the auxiliary phase. 2. Protection device according to claim and dependent claim <B> 1, </B> characterized by a semiconductor with a constant resistance below the Curie temperature. <B>3.</B> Schutzvorrichtung nach Unteranspruch<B>1,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Halbleiter aus einer Barium-Legierung besteht. 4. Schutzvorrichtung nach Unteranspruch<B>3,</B> da durch gekennzeichnet, dass der Halbleiter aus einer Barium-Titanat-Legierung besteht. <B> 3. </B> Protection device according to dependent claim <B> 1 </B> characterized in that the semiconductor consists of a barium alloy. 4. Protection device according to dependent claim 3, characterized in that the semiconductor consists of a barium-titanate alloy.
CH1252260A 1960-02-19 1960-11-09 Protective device for electrical machines, in particular single-phase small motors CH395317A (en)

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SE398280B (en) * 1975-11-20 1977-12-12 Eldon Ab UNLIMITED SHORT CIRCUIT ELECTRIC TRANSFORMER

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BE597387A (en) 1961-03-15
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GB904615A (en) 1962-08-29

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