Einrichtung zur Überwachung der Temperatur in einer elektrischen Maschine oder in einem elektrischen Gerät Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur überwachung der Temperatur in einer elektrischen Maschine oder einem elektrischen Gerät, unter Verwendung von temperaturabhängigen Widerstandselementen mit positivem Temperaturko effizienten als Temperaturfühler,
die zusammen mit einem auf ihre Widerstandsänderung ansprechenden schaltenden Steuerelement zum Steuern des Netz schalters für den Schützling einen Überwachungs stromkreis bilden, wobei der Schützling durch eine bei ihm vorgesehene Befehlsschalteranordnung be- tätigbar ist.
In einer bekanntgewordenen Anordnung, die in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine gegen übertemperatur geschützte Motorwicklung beschrieben, die durch eine eingebaute überwachungseinrichtung geschützt ist. Das heisst, diese Überwachungseinrichtung ist von der Wicklungstemperatur des Motors unmittelbar abhängig und nicht von üblichen wärmeempfindlichen Elementen, z.
B. Bimetall-Elementen, die durch den Motorstrom beheizt werden müssen oder durch stromführende Heizelemente. Die bekanntgewordene Temperaturüberwachungseinrichtung verwendet ein oder mehrere temperaturabhängige Widerstandsele- mente; sogenannte Thermistoren, die in die Motor wicklung eingebettet werden, oder in unmittelbarer Berührung mit der zu schützenden Anordnung stehen.
Die genannten Thermistoren steuern .die effektive Erregung eines Auslöserelais. Die Schaltung für die bekanntgewordene Temperaturüberwachungseinrich- tung enthält eine Steueranordnung, die vom Motor getrennt, an irgendeiner anderen. Seite untergebracht sein kann, und eine am Motor angebaute Befehls schalteranordnung.
Bei dieser Temperaturüberwa- chungseinrichtung werden sechs Leitungen benötigt, die die Steueranordnung mit derri: Motor bzw. der Befehlsschalteranordnung verbinden.
In vielen Fällen wird die Steueranordnung in be trächtlicher Entfernung vom Motor und der Be- fehlsschalteranordnung untergebracht. Mit zun'eh- men'der Leitungslänge und -anzahl zwischen der Steueranordnung und der Befehlsschalteranordnung steigen jedoch die Installations- und Wartungskosten: Aus diesem Grunde wäre eine Schaltungsanordnung vorteilhaft, die mit weniger Leitungen auskommt.
Ausserdem muss im Betracht gezogen werden, dass die Befehlsschalteränordnung der bereits vorgeschla genen Einrichtung an der vollen Netzwechselspan nung liegt. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, dass die Befehlsschalteranordnung aus Gründen der Sicherheit für das Bedienungspersonal an niedriger Spannung angeschlossen ist.
Der Erfindung liegt des halb die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturüber- wachungseinrichtung zu schaffen, die wirtschaftlicher, sicherer und zuverlässiger als die bisher vorgeschla genen Anordnungen arbeitet.
So soll durch die vorliegende Erfindung eine Temperaturüberwachungseinrichtung geschaffen wer den, bei der einerseits die Anzahl der zwischen einer Bedienungstafel und dem zu schützenden Apparat erforderlichen Leitungen klein gehalten werden kann und anderseits aus Gründen der Sicherheit für das Bedienungspersonal die Befehlsschalteranordnung an ungefährliche Spannung anschliessbar ist,
ohne d'ass hiermit ein zusätzlicher Aufwand verbunden wäre.
Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe da durch gelöst, dass die Befehlsschalteranordnung unter Fortfall gesonderter Verbindungsleitungen im über- wachungsstromkreis selbst angeordnet ist. An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbei spiele der Erfindung beschrieben und ihre Wirkungs weise, sowie weitere Einzelheiten der Erfindung er läutert.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Schaltbild einer herkömmlichen Temperaturüberwa- chungseinrichtung.
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild die Tempe- raturüberwachungseinrichtung gemäss der Erfindung. In Fig. 3 ist die zu Frg.2 gehörige Schaltung schematisch dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen TemperaturüberwachungseiDrich- tung in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellungs- weise.
In Fig. 1 ist die Temperaturüberwachungseinrich- tung der oben erwähnten, bereits vorgeschlagenen Anordnung dargestellt. In: die Ständerwicklung 30 eines Motors 10 sind mehrere in Reihe geschaltete Thermistoren 24 eingebettet. Die Motorwicklung wird von einer geeigneten Wechselstromquelle 32 über ein Motorschütz 34 erregt.
Der Transformator 50 hat eine einphasige Primärwicklung 54, die zwi schen zwei Phasen der Wechselstromquelle ange schlossen ist, und eine einphasige, in der Mitte ange zapfte Sekundärwicklung 48. Die Spule 46 des Aus löserelais 45 ist mit einem Ende an die Mittelanzap- fung 57 der Sekundärwicklung 48 gelegt und mit dem anderen Ende an die Reihenschaltung der Thermisto- ren 24.
Die beiden im Motorgehäuse angeordneten Dioden 56 und 58 sind parallel zueinander und mit gleichen Polen an das dem Auslöserelais 46 abge wandte Ende der Reihenschaltung aus den Thermi- storen 24 gelegt. Die beiden Dioden 56 und 58 sind mit ihren anderen Polen jeweils mit den beiden Enden der Sekundärwicklung 48 des Transformators 50 verbunden.
Die Spule 36 des Motorschützes 34 ist in Reihe mit den Kontakten 44 des Auslöserelais 45, einem Ein-Taster 38 und einem Aus-Taster 42 mit der Wechselstromquelle verbunden. Das Motorschütz 34 hat einen Selbsthaltekontakt 40, der im einge schalteten Zustand den Ein-Taster 38 überbrückt. Bei zulässiger Temperatur des Motors und bei be tätigtem Ein-Taster 38 werden die Kontakte 44 des Auslöserelais 45 geschlossen, die Spule des Motor schützen erregt und damit der Motor eingeschaltet.
Wenn die Motortemperatur unizulässig hohe Werte annimmt, -so werden die Thermistoren 24, die einen positiven Temperaturkoeffizienten besitzen, d. h.. als Kaltleiter ausgebildet sind, ebenfalls aufgeheizt, und ihr Widerstand steigt von einer vorgegebenen, Tem peratur an sehr schnell, was zur Folge hat,
dass die Spule des Auslöserelais 45 entregt wird. Dadurch werden die in Reihe mit der Motorschützspule 36 liegenden Kontakte 44 des Auslöserelais 45 abge hoben und dementsprechend .die Spule 36 des Mo- torschützes 34 entregt. Das Motorschütz schaltet da mit den Motor ab.
In vielen Fällen sind der Transformator 50, das Auslöserelais 45 und das Motorschütz 34 an einer Bedienungstafel in einiger Entfernung vom Motor an geordnet. Ein-Taster 38 und Aus-Taster 42 sind als Befehlsschalteranordnung am oder in Nähe des Mo tors angeordnet.
Daraus ergibt sich, dass drei Lei tungen zur Befehlsschalteranordnung benötigt wer den, und zwar 1. vom Selbsthaltekontakt des Motorschützes 40 zu einem Pol des Ein-Tasters 38, 2. vom Selbsthaltekontakt 40 zum anderen Pol des Ein-Tasters 3 8 und schliesslich 3. eine gemeinsame Leitung für beide Taster vom Kontakt 44 des Auslöserelais und der Primär wicklung des Transformators zur Befehlsschalter anordnung.
Darüber hinaus werden noch folgende drei Lei tungen zu den im Motor 10 angeordneten Thermi- storen 24 benötigt: Eine von der Relaisspule 46 zu einem Ende der Reihenschaltung aus den Thermi- storen 24 und zwei Leitungen von den beiden Enden der Sekundärwicklung 48 des Transformators 50 zu den beiden Dioden 56 und 58. Die Dioden 56 und 58 können innerhalb der Steueranordnung ange ordnet sein. In diesem Fall kann eine gemeinsame Leitung von den Dioden zu den Thermistoren anstelle von zwei Leitungen zwischen Dioden und Steueran ordnung verwendet werden.
Das heisst also, wenn die Dioden 56 und 58 am Motor angeordnet sind, werden sechs Leitungen zwischen Bedienungstafel und Motor benötigt; im anderen Fall, wenn die Dioden 56 und 58 innerhalb der Steueranordnung untergebracht sind, kann man mit fünf Leitungen auskommen.
In den Fig. 2 und 3 ist eine Steueranordnung <I>SA,</I> eine Motoranordnung<I>MA</I> und eine am Motor ange ordnete Befehlsschaheranordnung <I>BA</I> dargestellt. Die Motoranordnung enthält einen Motor 10 mit drei- phasiger Ständerwicklung 30 und mehrere in Reihe geschaltete Thermistoren 24. In jeder Phase der St:änderwicklung 30 ist einer der in Reihe geschalte ten Thermistoren eingebettet.
Die Befehlsschalter anordnung enthält einen Ein-Taster 38 und einen Aus-Taster 42, die in Reihe geschaltet sind. Die Thermistoren 24 besitzen zweckmässig einen posi tiven Temperaturkoeffizienten. Vorteilhaft werden Thermistoren auf Halbleiterbasis mit einer solchen Widerstands-Temperaturkennlinie verwendet, die bis zu einem bestimmten Temperaturwert relativ flach verläuft und von diesem Temperaturwert an einen. starken Anstieg aufweist, also sogenannte Kaltleiter.
Der Knick in der Kennlinie wird zweckmässig dahin gelegt, wo noch eine zulässige Temperatur für den zu schützenden Apparat auftritt. Ein üblicher Wert für Motoren liegt bei etwa 125 C. Hierdurch sind zwei definierte Schaltzustände gegeben.
Die Steueranordnung <I>SA</I> enthält ein Motorschütz 34, durch das die Wicklung 30 des Motors 10 auf die dreiphasige Wechselstromquelle 32 geschaltet wird. Das Motorschütz 34 enthält eine Erregerspule 36 und eine als Selbsthaltekontakt dienende Hilfskon- taktanordnung. 40 Ebenfalls innerhalb der Steueraa- Ordnung angeordnet, ist ein einphasiger Transforma tor 50, dessen Primärwicklung 54 an das Netz 32 an geschlossen ist. Der Transformator 50 hat eine in der Mitte angezapfte Sekundärwicklung 48.
Das ebenfalls in der Steueranordnung untergebrachte Aus löserelais 45 besitzt eine Auslösespule 46 und eine Kontaktanordnung 44. In dem Stromkreis der Se kundärwicklung des Transformators 50 sind zwei Gleichrichter gelegt, die vorzugsweise als Halbleiter dioden 56 und 58 ausgebildet sind. Die Dioden 56 und 58 sind mit gleichen Polen an den gemeinsamen Knotenpunkt 59 gelegt und mit ihren anderen Polen jeweils an die beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen.
Die Spule 46 des Auslöserelais 45 ist mit einem Ende an die Mittel- anzapfung 57 der Sekundärwicklung 48 angeschlos sen. Das andere Ende der Relaisspule 46 ist mit einer Anschlussklemme 61 der Steueranordnung über den Anschlusspunkt 63 und den Leitungsteil 65 ver bunden..
Der Verzweigungspunkt 59 ist mit einer zweiten Anschlussklemme 67 der Steueranordnung verbunden. Der Hilfskontakt 40 des Motorschützes 34 ist mit einem Pol über den Anschlusspunkt 63 und den Leitungsteil 65 an die Anschlussklemme 61 angeschlossen. Mit seinem anderen Pol ist der Hlfs- kontakt an eine dritte Anschlussklemme 69 der Steueranordnung angeschlossen.
Die Kontakte 44 des Auslöserelais 45 liegen in Reihe mit der Spule 36 des Motorschützes am Netz. Die Primärwicklung 54 des Transformators 50 ist ebenfalls an das Netz angeschlossen. Aus vorstehender Beschreibung der Schaltung für die Steueranordnung ergibt sich, dass diese-- mit drei. Anschlussklemmen 61, 67 und 69 auskommt, im Gegensatz zu der herkömmlichen, in Fig. 1 dargestellten Anordnung, die sechs Anschlüsse. benötigt.
Die Leitungen 70, 72 und 74 sind an die An- schlussklemmen 61, 69 und 67 angeschlossen bzw. verbinden die Steueranordnung SA mit der Motoran ordnung<I>MA</I> und der Befehlsschalteranordnung <I>BA.</I> Die zur Anschlussklemme 61 gehörige Leitung 70 verbindet die Anschlussklenune 61 mit einem Pol des Ein-Tasters 38.
Die Leitung 72 verbindet den anderen Pol des Serbsthaltekontaktes 40 des Motor- schützes 34 mit d'em anderen Pol des Ein-Tasters 38. Der Aus-Taster 42 ist in Reihe mit dem Ein-Taster 38 an die in Reihe geschalteten Thermistoren 24 angeschlossen.
Der Verzweigungspunkt 59, an dem die beiden gleichen Pole der Gleichrichter 56 und 58 liegen; ist über die Anschlussklemme 67 und die Lei tung 74 an das andere Ende der Reihenschaltung der Thermistoren 24 gelegt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich eine verbesserte Anordnung für eine Temperatur- überwachungseinrichtung, die mit eingebauten Thermofühlern arbeitet.
Die Auslösespule 46 des Relais 45 liegt in Reihe mit dem Ein-Taster, dem Aus-Taster und der in die Motorwicklung einge betteten Thermofühleranordnung 24, wobei die- ser überwachungsstromkreis von der sekundär- seitigen Zweiweggleichrichterschaltung des Netztrans formators 50 eingespeist ist. Das zur Schaltung des Motors auf das.
Netz vorgesehene Motorschütz 34 liegt mit seiner Erregerspule. 36 in Reihe mit den Kontakten 44 des. Auslöserelais 45. Dadurch, dass Befeh-Isschalteranordnung und Auslösespule hinter einander geschaltet sind, können die Taster 38 und 42 mit einer niedrigen Steuerspannün#g betrieben werden, die die erforderliche Sicherheit für das Be dienungspersonal gewährleistet.
Im Gegensatz dazu liegen bei der in Fig. 1 dar gestellten herkömmlichen Temperaturüberwachungs- einrichtung die Taster an voller Netzwechselspan nung. Dadurch, dass die Befehlsschalteranordnung <I>BA</I> in Reihe mit den Thermistoren 24 und dem Aus löserelais 46 geschaltet ist, kann eine Leitung zur BefehIsschalteranordnung eingespart werden.
Bei der, herkömmlichen, in Fig. 1 dargestellten Anordnung lag die Befehlsschalteranordnung in- Reihe mit der Spule des Motorschützes und den Kontakten 44 des Auslöserelais. - Durch Anordnung der Dioden 56 und 58 an der Bedienungstafel und nicht am Motor wird eine weitere Leitung zum Motor eingespart.
Durch Anordnung der Befehlsschalteranordnung BA an der Motoranordnung MA in Reihe zu den Ther- mistoren 24 wird eine weitere der drei Leitungen, die von der Steueranordnung herkommen, eingespart und in eine zwischen Befehlsschalteranordnung und Mo toranordnung liegende Leitung umgewandelt. Zum Verständnis der Wirkungsweise sei ange nommen, dass sich der Motor auf zulässiger Tempe ratur befindet und der Widerstand der in Reihe ge schalteten Thermistoren niedrig .st, so dass die Re laisspule 46 erregt ist.
Wenn nun der Ein-Taster 38 betätigt wird, so wird der Überwachungsstromkreis geschlossen, und zwar verläuft dieser Stromkreis von der Mittelanzapfung 57 der Sekundärwicklung 48 über die Relaisspule 46, die Verbindungsleitung 70; den Ein-Taster 38, den Aus-Taster 42, die Thermi- storen 24 und über einen der beiden Gleichrichter zu einem Ende der Sekundärwicklung 48 des Transformators 50. Hierdurch wird die Relaisspule 46 erregt, und die Kontakte 44 werden geschlossen.
Das Schliessen -der Kontakte 44 bewirkt, dass die Spule 36 des Motorschützes erregt und damit das Motorschütz 34 .eingeschaltet ist. Dadurch läuft der Motor an und bleibt so lange in Betrieb, bis eine un zulässige Erwärmung im Motor auftritt: Die Thermistoren vermögen der Temperatur der Motorwicklung nahezu unverzögert zu folgen.
Die Temperatur der Thermistoren steigt-. plötzlich an, wenn der Motor unzulässig erwärmt wird. Wenn die Temperatur von einem oder mehreren der Ther- mistoren einen bestimmten Wert erreicht, so steigt der Widerstand stark an, was zur Folge hat, dass die Relaisspule 46 entregt wird und die Kontakte 44 geöffnet werden, die Schützenspule 36 entregt wird, das Motorschütz 34 abfällt und der Motor 10 abge schaltet wird.
Aus einem weiteren, in Fig. 4 dargestellten Aus führungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäss vorliegender Erfindung eist ersichtlich, dass lediglich zwei Leitungen von der Steueranordnung SA zur Motoranordnung MA und der daran angeordneten Befehlsschalteranord-nung <I>BA</I> benötigt werden. Diese Anordnung weist nur geringe Unterschiede zu der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung auf.
Die der Fig. 3 entsprechenden Teile sind mit gleichen Be- zugszeichen versehen. Bei diesem Ausführungsbei spiel ist die zum AuslösereIais 46 gehörige An- schlussklemme 61 über eine von der Steueranordnurug <I>SA</I> zur Befehlsschalteranordnung <I>BA</I> führende Lei tung mit einem Befehlsschalter 38' verbunden,
der einen SeIbsthaltekontakt des Motorschützes nicht er forderlich macht. Der Befehlsschalter 38' ist so aus gebildet, dass er den angewählten Schaltzustand beibe hält. Er kann ein mechanisch betätigter Grenzschalter sein oder z. B. ein verklinkter hand- oder fussbetätig ter Schalter, z. B. ein Schnappschalter. Der andere Pol des Schalters 38' liegt an den in Reihe geschalte ten Thermistoren 24.
Das andere Ende der Thermi- storenReihenschaltung ist an die Leitung 74 ange schlossen, die von der Steueranordnung<I>SA</I> zu den Thermistoren an der Motoranordnung<I>MA</I> führt. Hierdurch entsteht ein geschlossener Stromkreis für die Auslösespule und die Thermxstoren. Aus der Einsparung des Selbsthaltekontaktes für das Motor schütz ergibt sich
eine Einsparung der Leitung 72 von der Steueranordnung SA zu der an der Motoran ordnung<I>MA</I> angeordneten Befehlsschalteranordnung <I>BA.</I> Gleichzeitig liegt der Stromkreis für den Be fehlsschalter 38' an niedriger Spannung, was teilweise in der Praxis für erforderlich gehalten wird.
Die Wirkungsweise des in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiels ist entsprechend zu dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung ist auf die dargestellten und er läuterten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, viel mehr sind unter Zugrundelegung des Erfindungsge- dankens noch weitere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel können bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Gleichrichter 56 und 58 an der Motoranordnung oder innerhalb des Motors 10 untergebracht werden.
Dies würde zwar eine wei tere Leitung von der Steueranordnung SA zur Mo toranordnung<I>MA</I> erfordern, so dass vier anstelle von drei Leitungen benötigt würden;
jedoch würde sich auch in diesem Fall gegenüber der- herkömmlichen Anordnung mit sechs Leitungen ein wesentlicher Vorteil ergeben. Manchmal kann es vorteilhaft sein, zur Vermeidung voll Kurzschlüssen zwischen den;
von der Steueranordnung<I>SA</I> zur Motoranordnung <I>MA</I> führenden Leitungen die Gleichrichter anders anzuordnen. Entsprechend können auch bei dem in. Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Gleich richter an der Motoranordnung <I>MA</I> angeordnet wer den und nicht an der Steueranordnung<I>SA.</I> Dies würde zwar drei Leitungen anstelle von zwei Lei tungen erforderlich machen,
jedoch würde sich in jedem Fall gegenüber der Anordnung mit fünf Lei tungen ein wesentlicher Vorteil bei gleicher Funk tionsfähigkeit ergeben. Das Motorschütz 34 kann durch einen anderen geeigneten Schalter, z. B. einen Selbstschalter oder eine geeignete Anzeigevorrich- tung, ersetzt werden. Auch kann anstelle der dar- gestellten dreiphasigen Maschine eine Maschine mit anderer Phasenanzahl verwendet werden.
Die Tem- peraturüberwachungseinrichtung kann sowohl für Ständer- als auch für Läuferüberwachung verwendet werden und kann ebenso zur Überwachung der La gertemperatur herangezogen werden. Des weiteren können auch anstelle der verwendeten Kaltleiter, d. h. Temperaturfühlern mit positivem Temperatur- koeffizienten, andere Temperaturfühler bzw. tempera turabhängige Elemente in der Temperaturüberwa- chungseinrichtung verwendet werden.