Schutzvorrichtung<B>für</B> elektrische Stromkreise gegen unzulässige Erwärmang. Die bekannten Schutzvorrichtungen für clektriselie Stromkreise gegen unzulässigü Erwärmung gliedern sich in zwei Gruppen, nämlich in sogenannte Schmelzsicherungen und sogenannte Temperatursicherungen. Die Schmelzsicherungen, welche aus einem vom Strom durchflossenen Leiter, in der Regel einem Metalldraht, bestehen, werden durch die im Leiter selbst vom hindurchfliessenden Strom erzeugte Joulesche Wärme geschmol zen.
Bei deii- Temperatursicherungen wird dagegen eine Lötstelle in erster Linie durch direkte Wärmestrahlung seitens einer strom- durchflossenen und in einem der Stromstärke in dem zu schützenden Stromkreise entspre- ehenden Masse erwärmten Wicklung erwärmt,. derart, dass beim Überschreiten eines gewissen Temperaturgrades der Wicklung die' Lötstelle ausgelötet wird, was zur Unterbrechung des Stromes im Stromkreise führt.
Die Schmelzsicherungen gewähren nur einen Schutz gegen plötzliche sehr starke Überlastungen und beim Auftreten von Kurzschlüssen oder dergleichen, wohingegen die Temperatursicherungen den Stromkreis, zum Beispiel einen Motor, gegen zu hohe Er wärmung durch eine längere, aber weniger starke Überlastung schützen.
Das Wesen der den Erfindungsgegenstand bildenden Schutzvorrichtung für elektrische Stromkreise gegen unzulässige Erwttrmuncy> besteht in der Verbindung einer Temperatur sicherung mit einer Schmelzsicherung in der Weise, dass durch das Anspreclien der Te-m- peratursicherung der Strom in vermehrtem Masse durch die Schmelzsiclierung geleitet und dadurch diese zum Schmelzen gebracht wird.
Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes. Darin zeigen: Fig. <B>1</B> ein Schaltungsschema für geringere <B><I>kn</I></B> Stromstärken, Fig. <B>29</B> eine Ausführungsforin der Schutz- vorricht-ung nach dem Schema der Fig. <B>1</B> im Längsschnitt, rii:
-. <B>3</B> und 4 die zugehörige Temperatur sicherung im Ruhezustand und nach dem<B>An-</B> sprechen, Fig. <B>5</B> ein Sehaltungsschema, für höhere Stromstarker, Fig. <B>6</B> eine in Form eines Steckers aus gebildete Schutzvorrichfimg nach dem Schema der Fig. <B>5,</B> im Längsschnitt, Fig. <B>7</B> einen Querschnitt nach der Linie A--4 der Fig. <B>6,</B> Fig. <B>8</B> das Schaltungssehema einer ins besondere für induktive Verbraucher be stimmten Schutzvorrichtung,
Fig. <B>9</B> einen Teil eines vierten Schaltungs- sehemas, und Fig. <B>10</B> eine A.usfüh'rungsform der Schutz vorrichtung nach dem Schema der Fig. <B>9,</B> die gleichzeitig einen Schutz gegen starke t' kurzzeitige Überlastungen gewährt.
Bei dem in Fig. <B>1</B> dargestellten Schalt schema ist<B>1</B> die zu schützende )Äricklung oder die Wicklung einer im zu schützenden Stromkreis eingeschalteten Heizspule. 2 ist die Temperatursicherung und<B>3</B> die Schmelz- sicherun-,. Die Temperatursicherung 2 ist pa rallel zur Schmelzsicherung<B>3</B> gelegt und von einer Lötstelle ans leicht schmelzbarem 'He- fall gebildet,
die dem Stromdurebgang nur gerincen Widerstand epteecensetzt. infolue- . n el e# dessen fliesst im Ruhezustande fast der ganze Strom durch die Lötstelle und mir ein geringer Teilstrom durch die Sehmelzsicherung <B>3.</B> Letz tere ist also gewissermassen durch die Löt stelle kurzgeschlossen.
Die Lötstelle ist räum- lieh in unmittelbarer Nähe der Wiekluno- <B>1</B> ode-r gar in dieser selbst anzubrirgen, so dass sie von dieser erwärmt wird und, falls die Temperatur das zulässige Mass überschreitet, ausgelötet wird. Dadurcb. wird der über die Lötstelle fliessende Teilstrom unterbrochen und der ganze Strom fliesst durch die Siehe- rung <B>3,</B> welche nun zum Abschmelzen kommt t# und den Strom abschaltet.
Da das Spannungs gefälle an einer SAmelzsiellerun- mir uering 2# 21 ist, so kann bei richtiner Wahl derselben ein Lichtbogen nicht auftreten.
Fig. 2 zeigt ein Ausführunolsbeispiel für die konstruktive Ausbilduno, einer Schutz vorrichtung nach dem Schema der Fig. <B>1.</B> Dio Vorrichtung besteht dabei aus einem mit abnehmbarem Deckel 4 versellenen Gehäuse<B>5</B> aus Porzellan oder anderem Isolierstoff. Im Linern des Gehäuses ist die Ileizspule <B>1</B> an geordnet und eine auswechselbare, Schmelz- sieherung <B>3</B> bekannter Bauart.
Die Tempe- ratursieherung ist von einer in der Spule<B>1</B> auswechselbar -ehaltenen Hülse<B>6</B> gebildet, in derem Innern ein unter Wirkun',' der Druckfeder<B>7</B> stehender Bolzen<B>8</B> in der in Fic. _) und<B>3</B> -#P7eichneten Laue durüh die Lötstelle 2 befestigt ist.
Die Stromführung ist, entsprechend dem Seliema nach Fig. <B>1</B> derart, dass die Zufüb- rung durch die Schraubklemme <B>9</B> zum untern Ende der Spule<B>1</B> und vom obern Ende dieser .Spule einerseits durch die.
Kontaktfedprn <B>10</B> und die Sieherun- <B>3</B> zür Ableitun(,slzlpmme <B>11</B> erfolgt, anderseits durch den Ring<B>122</B> und die Hülse<B>6</B> über die Lötstelle 2 in den Bol zen<B>8</B> und von diesem über die untere Kon taktfeder 14 ebenfalls zur Klemme<B>11.</B> Die Spule<B>1</B> ist so bemessen, (hass sie sich beim Stromdurchang in genauer Vbereinstimmung mit der zu sebützenden Masehino erwärmt., so dass,
wenn in der Maschine eine sige Temperahirsteigerung auftritt" die Löt stelle 2 durch die in gleieher Weise anstei gende #Vzirm(, d,#r Spule<B>1</B> zum Erweiehen gebracht wird.
Der Bolzen<B>8</B> schnellt dann durch die Wirkung der Feder<B>7,</B> wie in Fig. 4 dargestellt. in die Höhe und kommt dadurch ausser Berührmig niit der Konfaktfeder 14 (Figl. <B>4),</B> so dass der von der Temperatur sicherung gebildete Nebensehlusskreis unter- broehen, das heisst der Kurzschluss der Siche rung<B>3</B> aufgehoben wird. Nunmehr fliesst der ganze Strom über die Sicherung<B>3,</B> #velehe da durch zum Schmelzen kommt und den Strom abschaltet.
Um die Vorriebtuil- von neuem verwen den züi können. braucht nur der Dechel #I abgenommen und sowohl der Sehmelzstöpsel <B>3,</B> als auch die Hülse<B>6</B> gegen eine neue (in Fig. <B>3</B> dargestellte) Hülse ausgewechselt züi werden. Die Hülse<B>6</B> ist zweeks leichterer Auswechselbarkeit im obern Ende mit einem kegeIförmigen. gesehlitzten Kopf<B>15</B> versehen, welcher sieh in den Ring 12 einpresst und dadurch den Kontakt bildet.
Bei dem in Fig. <B>5</B> dargestellten, für höhere Stromstärken bestimmten Beispiel ist die Lötstelle der Temperatursicherung nicht stromdurchführend. Die Sehmelzsicherung <B>3</B> ist, hier durch einen kleinen Hilisselialter 20 kurzgeschlossen, der gewöhnlich in ein geschaltetem Zustande sieh befindet und durch die ansprechende Temperatursicherung mechanisch geöffnet wird.
Die Temperatur- sieherunc besteht dabei wieder aus einem unter Wirkuno, einer nicht gezeichneten Fe der "dehenden Bolzen<B>8,</B> der in einer Hülse<B>6</B> und darin bei 2 festgelötet ist.
Er weicht die Lötstelle 2, so schnellt der Bol zen<B>8</B> vermöge seiner Federbelastung gegen den Schalter 20 und dreht diesen in die Aus- sehaltstellung. Dadurch wird wieder die zur Sicherung<B>3</B> parallel liegerde Kurzschluss- strecke unterbrochen, so dass der durcli die zu schiitzende fliessende Strom durch. die Schmelzsicherung<B>3</B> abgeschaltet wird.
Der unter Pedervirkung sitehende, Bol- 7en <B>8</B> lässt sieli mit der Hülse<B>6</B> an einem in der Spule bu-v#"e-Iieli angeordneten Magnet- hern so anbringen,
dass bei starkep Strom stössen der ganze Kern mit dem Bolzen<B>8</B> elehtromagnetiseh gegen den Hilfsselialter an-ehoben wird und dies#-ii zum Ausschalten bringt.
Eine auf die letztgenannte #\rt aus- !-,:i#1)ildete Ausführunrsform der Schutzvor- Z, richtung in Gestalt eines Steckers, für be wegliche Anseblussleitungen), ist in Fig. <B>6</B> n # mirl <B>7</B> Dabei ist<B>1</B> die Heizspule, ') die Lötstelle der Temperatursicherung,
<B>3</B> die Abschmelzsicherung und 20 der paral- l(1 zur letzterer liegende Hilfssehalter. Die- st#r Schalter besteht aus nvei kreisförinig ge- bo-enen, federnden Sehenkeln 21, die bei der in Fi(r. <B>6</B> gezeichneten Einschaltstellung L- durch das Kiiieliebelpaar 22 auseinander- #p.,
preizt Lind dadurch ge(Ten die mit den En den der Sehmelzsicherung <B>3</B> verbundenen Kontaktfedern 23 gepresst werden. Der elek- Irische Strom fliesst entsprechend dem Schema m#eh Firr. <B>5</B> vom Stecherstift 50 über eine nieht dargestellte Verbindung zu einer der beiden Konfaktfedern <B>'23,</B> dann zum Teil durch den Schalter 20, 21, zum Teil durch <B>die,</B> Schmelzsicherung<B>3</B> zur andern Kontakt feder<B>23,</B> weiter über eine ebenfalls nicht dargestellte Verbindung zur Spule<B>1,
</B> um den Stecker schliessliell durch die Leitungssehnur <B>51</B> zu verlassen.
Die zur Öffnung des Hilfssehalters 20, 21 dienende Vorrichtung besteht aus einem in der Spule<B>1</B> beweglich angeordneten Magnet kern 25, der durch eine schwache Feder<B>924</B> für gewöhnliell in der in Fig. <B>6</B> gezeichneten Tieflage gehalten wird. Das obere Ende des Magnetkernes 25 ist als dünner Stift<B>26</B> aus gebildet, weIcher sich mit seiner EncIplatte <B>27</B> von unten gegen den Kopf<B>28</B> einer un- magnetischen Hülse<B>29</B> legt.
Letztere sieht unter Wirkung der Feder<B>30,</B> welche die Hülse emporzudrücken bestrebt ist und durch die Lötstelle 2 für gewöhnlich hieran geliin- dert wird. Bei Überschreitung einer gewissen Temperatur der Spule<B>1</B> er-,##reicht <U>die</U> Löt stelle<B>92</B> und die freiwerdende Feder<B>30</B> drückt vermittelst der Hülse<B>29</B> das Kniehebelpaar nach oben durch.
Dadurch ziehen sieh die federnden Sellenkel 21 nach innen zusammen und ihre, Berührung mit den T#,oiit-,uhtfede-rn <B>23</B> wird aufgehoben, so dass nun die Siehe- rung <B>3</B> züm Durchsehmelzen korrmt.
Die in Fig. <B>6</B> und<B>7</B> dargestellte Einriel-i- tung wirkt -aber nicht nur bei -Überschrei tung einer gewissen Temperatuir, sondern ,auch beim Auftreten einer plötzlichen,<B>un-</B> zulässig hohen Stromstärke, indem dann der die unmagnetische Hülse<B>29</B> tragende'Nagnet- kern 25 durch die elektromagnetische Wir- hung des Stromes in die Spule ]iiiieiii,-ezocen wird,
und dadureh ebenfalls das Kniehebel- paar 21, 22 zur Öffnung des Hilfsschalters nach oben durelidrüGkt-. Auf diese Weise wird insbesondere bei auftretendem Kurzschluss ein schnelles Abschalten des Stromes erreicht, bevor eine schädliche Erwiarinung der Wieh- lung eintreten kann.
Um die Schutzvorrichtung nach dem elek tromagnetischen Abschalten von neuem in Betrieb zu setzen, ist es notwendig, den Deckel<B>31</B> um das Gelenh <B>32</B> aufzuklappen, die durchgebrannte Sicherung herauszuneli- eD men und den Hilfssehalter <B>20</B> mittelst eines durch die, Öffnung<B>33</B> zu steckenden Stiftes in die ezeielinete Sehlusslage zurüel#7,1,idrüli:- 9 hen, worauf das Eiii.;;
etzeil einer- neuen Si- (,hertin(Y e.rfol-eii kann. Durch dieAnordnun- der, wie bekannt, in einer Patrone unter gebrachten Sicherung<B>9</B> 1)- <B>- 3</B> über dem Zu angs- loeh <B>32)</B> für den Hilfssehalter ist man ge zwungen, beim Wiedereinlegen des Hilfs- sehalters <B>20.</B> 21 die.
Schmelzsicherung aus- ztiwevhseln, -wodurch ein Wiedereinsehalten des Stromes bei durchgebrannter Sicherung unmöglich gemacht ist. Beim Schmelzen der Lötstelle 2 infolge zu hoher Erwärmung muss natürlieh auch dieser Teil der Vorrich tung ausgewechselt werden.
Dabei ist auch die Temperatursicherung selbst nur nach Herausnahme der Sehraelzsicherung zugäng- lieb. Zum Sehutze (regen mechanische Be- schUigung kann die ganze Vorrichtung noch L, t3 von einem Meiallmantel <B>36</B> umgeben sein.
In Fig. <B>8</B> ist eine Schutzvorrichtung dar gestellt, welche insbesondere für induktive Stromverbra-neher, zum Beispiel für die Feld- wiel,-lun'r, grössereer Motoren, und für ähnliche Fälle<B>'</B> 2eeignet ist, wo beim Abschalten in folge Freiwerdens magnetischer Energien <I>n</I><B>Z,</B> ZD leicht 'Cberspannun",-,en und Lichtbogen- erseheinungen auftreten.
Hierbei pflegt man der Feldwieklung einen Seliutzwiderstand gleich der beizusehalten, durch den ein Ausgl magnetischen Energien stattfinden kann. Wenn dieser -Widerstand, wie üblich. dauernd parallel geschaltet ist, so stellt er einen unnötigen Energieverlust dar. Bei der An ordnung einer mit einer Sehmelzsieberung kombinierten Temperatursieherung <I>ist es</I> möglich, den Schutzwiderstand für gewöhn lich abzuschalten.
Beim Ansprechen der Temperatursicherung wird dann der Schutz- %viclerst-#incl parallel zum Stromverbraueher, züm Beispiel der zu schützenden Feldwirk- liiii-,."ibgeseli,iltet, während gleichzeitig die ,rvt,#vöhnlieli parallel zum Schalter der Tein- peratursieheruno,
liegende Sehme17sicherung den vollen Arbeitsstrom erhält und dadurch zum Durchsehmelzen gebracht wird und so- -nit den Arbeitsstrom abschaltet.
In Fig. <B>8</B> ist<B>1</B> die. -,#ja, etwiehlun- des 2D11 <B>C</B> zu schützenden Motors, in dem die Tempera tursicherung unmittelbar eingebaut ist. -,) <I>ist</I> die Lötstelle der letzteren und<B>3</B> eine Seliiiie17- sieherung, die so bemessen ist, dass sie schon beim Durchoan des -anzen normalen Ar beitsstromes durchschmilzt.
Die Schmelz- siellerung liegt parallel zum Schalter 20 der Temperatursicherung, so dass die Haupi- menge des Stromes gewöhnlich über den vom Schalter<B>'220</B> geschlossenen Nebenschl-risskreis <B>52</B> fliesst.<B>17</B> ist ein zwischen den beiden Leitern des zu sehützenden Stromkreises an geordneter Sehutzividerstand bekannter Art, der jedoch für ye-n,-ölinlieli im strornlosen Züi- stande sich befindet,.
Der Schalter 20 ist als Umschalter ausgebildet derart, dass er beim Ansprechen der Temperatursieherung einer seits den Nebenschluss <B>52)</B> unterbricht. ander seits den Schufzwiderstand <B>17</B> parallel zu der zu sehützenden Magnetwiel.:lun- <B>1</B> einschaltet.
Für die Umschaltungsbewegung des Schal ters '-)0 ist eine Feder<B>7</B> vorgesehen, welche auf eine am Selialter angelenkte Zugstange,<B>8</B> einwirkt, aber gewöhnlich dadurch unwirk sam bleibt, dass der Schalter unter Vermitt lung der Stange<B>8</B> in der in Fig. <B>8</B> gezeich neten Stellung durch die Lötstello 2 fest gehalten ist.<B>18,
18</B> sind die dem zu sehüt- zenden Stromkreis vorIgeschalteten Haupt- sehmelzsicherungen, die bei unzulfissi,#er Stromsteigerung das Abschalten des Stromes bewirken.
Die Wirkungsweise. dieser Einrichtung ist folgende: Im normalen Zustande fliesst der -rösste Teil des Arbeitsstroines über den Neben- schluss <B>52</B> und den Sehalter 20 zum Ver- braueher <B>1</B> und von da zum Netz zurück. Wird infolge unzulässiger Temperaturerhö hung im Verbraucher die Lötstelle 2 auf- gelötet so verstellt die Feder<B>7</B> den Schalter 20.
Dadurch wird der Nebensehluss <B>52</B> un terbrochen, so dass der volle Arbeitsstrom durch die Schmelzsieherung <B>3</B> fliesst, wo durch diese zum Durehsehmelzen yebraelit wird und somit den Arbeitsstrom abschalfel. Guleichzeitig wird aber durch den Schalter 20 der Seliutzwiderstand <B>17</B> parallel zum Strom verbraucher<B>1</B> geschaltet,
so dass die beim Abschalten des Arbeitsstromes im Verbrau- eher durch das Freiwerdeil magnetischer Energien indizierten Ströme durch den Wi derstand<B>17</B> vernichtet werden. Durch die Einrichtung nach Fig. <B>8</B> ist also ein voll kommen betriebssicheres Abschalten auch von induktiven Verbrauchern gewährleistet.
Bei geeigneter Bemessung des Widerstandes <B>17</B> könnte gegebenenfalls die im Nebensehluss zum Schalter 20 der Temperatursicherung liegende besondere Schmelzsicherung<B>3</B> und der Nebenschluss <B>52</B> auch entbehrt und deren Tätickeit von den Hauptsicherungen<B>18, 18</B> eD übernommen werden. In diesem Falle kon trolliert der als einfacher Einschalter aus- ge <B>,</B> bildete Schalter 20 der Temperatursiche- riing ausschliesslich den Schutzwiderstand<B>17,</B> der -wieder gewöhnlich abgeschaltet ist.
Beim Ansprechen der Temperatursicherung selialtet deren Schalter 20 den Widerst'aud <B>17</B> parallel zu dem zu schützenden Stromkreis. Infolgedessen fliesst ein zusätzlicher Arbeits strom durch den Widerstand<B>17,</B> womit na- tt"rgemäss eine Überschreitung der normalen Stärke des durch die Sicherungen<B>18, 18</B> flie ssenden Stromes verbunden ist, wdourch die Sicherungen<B>18, 18</B> zum Durchsehmelzen ge bracht werden, so dass sie den Arbeitsstrom unterbrechen.
Die dabei im Verbraucher<B>1</B> auftretenden Induktionsströme werden wie der durch den Schutzwiderstand<B>17</B> ver nichtet.
Die Temperafursicherungen besitzen im alluemeinen eine ziemlich grosse Verzögerung <B>z3</B> oder Trägheit, so dass stets eine gewisse Zeit vergeht-, bevor die Auslösung bezw. Auslötung des Schaltgliedes erfolgt. So notwendig oder erwünscht diese Trä,flieit für die normal vor kommenden Überlasiungen <I>ist, so</I> macht sie jedoch für verhältnismässig kurze und starke Überlastungen vielfach noch die Vorsc'haltung von normalen Schmelzsicherungen oder selbst tätigen Höchststromausschaltern erforderlich.
Lin die Empfindlichkeit der Temperatur- sichorung gegen plötzliche kurzzeitige, starke Überlastungen zu steigern, kann ihre in die- sein Falle wieder stromMlirende Lötstelle zweckmässig so bemessen oder mit einem vor geschalteten Hilfs- bezw. Schmelzdralit ver bunden sein,
dass bei kurzzeitigem Über schreiten einer gewissen Stromstärke die Löf- stelle durch den hindurchfliessenden Strom bis zum Erweichen erhitzt oder der ihr vor geschaltete Draht zum Durchsellmelzen ge bracht uni-] so die Temperatursicherung aus gelöst wird. Fig. <B>9</B> zeigt schematisch einen Teil einer solchen Anordnung.
Dabei ist 2 die stromführende Lötstelle, welche ähnlich wie im Sellaltschema nach Fig. <B>1</B> parallel zur Schmelzsicherung geschaltet ist und in wel cher hier ein vorgeschalteter Draht<B>19</B> ein gelötet ist, der bei plötzlicher Überlastung infolge des Stromdurchganges durchsehmilzt und dadurch den Kurzschluss der Schmelz- sieherung aufhebt.
Fig. <B>10</B> zeigt ein Ausfüllrungsbeispiel für die konstruktive Durchbildung einer solchen Sicherung, wie sie insbesondere zum Schutz von elektrischen Maschinen oder Apparaten benutzt und unmittelbar in diesen angebracht werden kann. In die Isolierplatte<B>37</B> eines Motorklemmbreites ist die mit Schrauben gewinde<B>38</B> versehene Patrone<B>39</B> einge schraubt, welche sowohl die Temperatursiche rung, als auch die parallel dazu geschaltete Schmelzsicherung enthält, die ihrerseits aus mehreren parallel geschalteten DräUten <B>3</B> ge bildet ist.
Dem unter Wirkung der Feder<B>7</B> stehenden, bei 2 festgelöteten Schaltstift<B>8</B> der Temperatursieherung ist ähnlich wie in Fig. <B>9</B> noch ein besonderer Schmelzdralit <B>19</B> vorgeschaltet, so dass letzterer mit der Tem- peratursielierung in Reihe geschaltet ist und beide gemeinsam zu den übrigen Schmelz drähten<B>3</B> parallel liegen. Das. untere Ende der Patrone, welches die Lötstelle 2 enthält, ist von der Heizspule<B>1</B> umgeben. Die Strom zuführung bezw. -Ableitung geschieht durch die Drähte 42, 43 und Klemmen 40, 41.
Der Zufüllrungsdraht <B>19</B> zum Sellaltstift <B>8</B> ist so bemessen, dass er den normalen Strom dauernd aushält, jedoch bei grösseren Stromwerten, zumBeispiel doppelter oder dreifacherStrom- stärke, schon abschmilzt, wenn auch die Löt- stelle 2 noch nicht angesprochen haben sollte.
Bei länger andauernden, weniger starken Überlastungen tritt infolge der dann statt findenden Erwärmung der Lötstelle 2 durch die zu schützende Maschine bezw. die Illeiz- spule <B>1</B> ein Erweichen der Lötstelle ein, so dass der Sehaltstift <B>8</B> durch die Feder<B>7</B> in die Ausschaltungsstellung bewegt wird.
In beiden Fällen erfolgt die Absehaltung des Stromes '#adureh, dass der vom Dra17t 19, Sehaltstift <B>8</B> und Lötstelle 2 gebildete Ne- bensehluss zur Schmelzsicherung -eöffnet wird, so dass die Schmelzsielierung <B>3</B> den vollen Strom erhält und schmilzt.