DE112010004265T5

DE112010004265T5 - Mit einem Wärme-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbundener elektrischer Schaltkreis und Schalter-Anschlussverfahren

Info

Publication number: DE112010004265T5
Application number: DE112010004265T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Takeda
Original assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Current assignee: Uchiya Thermostat Co Ltd
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: US20120212210A1; CN102598183A; JPWO2011055577A1; JP5555249B2; DE112010004265B4; WO2011055577A1; US8958196B2; CN102598183B

Abstract

Ein mit einem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbundener elektrischer Schaltkreis und ein Verfahren zum Verbinden des Schalters werden realisiert. In einem elektrischen Schaltkreis (40) einer üblichen Spannungsversorgung wird ein externer Verbindungsdraht (27) (erster Anschluss 8) eines Thermo-Schutzschalters (10), angeordnet in der Nähe eines Strombegrenzungswiderstands (39), mit einer Lastseite (Gleichrichterschaltung 35) verbunden, der Strombegrenzungswiderstand (39) wird zwischen den externen Verbindungsdraht (27) (erster Anschluss 8) und einen externen Verbindungsdraht (28) (zweiter Anschluss 21) gelegt, und ein externer Verbindungsdraht (29) (dritter Anschluss 22) wird mit einer Ausgangsseite eines Netzschalters (32) verbunden. Damit ist der Strombegrenzungswiderstand (39) einer inneren Widerstandseinheit (18) des Thermo-Schutzschalters (10) zugeordnet und mit ihr verbunden, und ist mit einer Schalteinheit (38) (Kontakt) parallel geschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Schaltkreis, mit dem ein Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbunden ist, außerdem ein Verfahren zum Verbinden des Schalters, insbesondere betrifft sie einen elektrischen Schaltkreis, an den ein Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen angeschlossen ist, wobei es sich um einen Schalter mit geringem Leistungsverlust für allgemeine Zwecke bei geringem Preis, kleiner Bauweise und wiederholte Verwendung zum Schützen einer zu schützenden Komponente in dem elektrischen Schaltkreis handelt, außerdem betrifft sie ein Verfahren zum Verbinden des Schalters.
Technischer Hintergrund
Eine Stromversorgung, die in der Lage ist, aus einer Wechselspannungsquelle eine vorgegebene Gleichspannung zu erzeugen, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Spannungsversorgung ist im allgemeinen mit einer Glättungsschaltung ausgestattet, die einen einer Gleichrichteinrichtung nachgeschalteten Kondensator großer Kapazität enthält.
Unmittelbar nach der Energiezufuhr strömt aufgrund der angesammelten Energie ein starker Strom durch einen Kondensator hoher Kapazität. Der Strom kann einige zehn bis einige hundert Ampere erreichen. Wenn der Einschaltstrom zu groß ist, wird die Lebensdauer eines Leistungsschalters, einer Gleichrichterdiode etc. möglicherweise abträglich beeinflusst.
Um die schädliche Wirkung zu vermeiden, wird ein Einschaltstrom, der durch die Gleichrichterdiode und den Kondensator fließt, wenn der Netzschalter eingeschaltet wird, grundsätzlich dadurch verringert, dass der Strom einer Ausgangsschaltung begrenzt wird, indem auf der stromabwärtigen Seite des Netzschalters der Spannungsversorgung in Serie Strombegrenzungswiderstände angeordnet werden.
Da allerdings bei Verwendung eines Festwiderstands zur Strombegrenzung der Stromverlust zunimmt, wird grundsätzlich ein Leistungsthermistor, bei dem es sich um einen starken NTC-Thermistor (ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten) mit geringem Widerstandswert handelt, eingesetzt.
Normalerweise weist der Thermistor bei Zimmertemperatur einen Widerstandswert von einigen Ohm bis zu 20 Ω auf, wobei der Widerstandswert sich nach Begrenzung des Einschaltstroms auf etwa 1/10 verringert. Deshalb kann der Strombegrenzungseffekt dann nicht in ausreichendem Maß eintreten, wenn unmittelbar nach dem Abschalten der Netzspannung diese erneut ansteht, da die Abkühlzeit des Thermistors für den Widerstand zu lang ist, um erneut den Widerstandswert bei Raumtemperatur zu erreichen.
Es handelt sich um einen Heiß-Startzustand, und der den Strom-Grenzwert des den elektrischen Schaltkreis konfigurierenden Bauteils eines Schalters, einer Gleichrichterdiode, eines Glättungskondensators etc. übersteigende Strom fließt durch den in diesem Zustand erregten elektrischen Schaltkreis. Dann kommt es zu einem Kurzschluss der Gleichrichterdiode, einem Kurzschluss des Glättungskondensators etc., ferner zu einer Beschädigung des Strombegrenzungswiderstands durch Brand, was möglicherweise den Schalter beschädigt.
Um zu verhindern, dass das Bauteil mit dem Strombegrenzungswiderstand innerhalb des elektrischen Schaltkreises beschädigt wird, gibt es beispielsweise die technische Maßnahme, beide Enden des Strombegrenzungswiderstands mit Hilfe eines Relais kurzzuschließen (vgl. beispielsweise Patentschrift 1).
Als weitere Maßnahme gibt es einen speziellen Aufbau einer Stromversorgungsschaltung, bei der ein Einschaltstrom einer Schalt-Stromversorgung unter Verwendung einer komplizierten Schaltungskonfiguration unterdrückt wird (vgl. zum Beispiel Patentschrift 2).
Bei einem weiteren Beispiel wird zum Verhindern der Beschädigung durch Brand des Stromegrenzungswiderstands aufgrund eines Einschaltstroms wird das Öffnen und Schließen eines Bimetallschalters vorgeschlagen (vgl. beispielsweise Patentschrift 3).
In einem weiteren Beispiel wird zum Schutz eines Überspannungsschutzbauelements für einen elektrischen Schaltkreis, in welchem sich das Überspannungsschutzbauelement befindet, eine Maßnahme vorgeschlagen, bei der ein Widerstand und eine Thermosicherung in Reihe zu dem Überspannungsableiter geschaltet sind (vgl. zum Beispiel Patentschrift 4).
In einem weiteren Beispiel für den Schutz eines Überspannungsableiters gibt es die Maßnahme, eine abnormale Wärmeentstehung dadurch zu unterdrücken, dass in Reihe zu dem Überspannungsableiter im abnormalen Zustand eine Lücke gebildet wird (vgl. zum Beispiel Patentschrift 5).
Patentschriften

Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-080419
Patentschrift 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-274886
Patentschrift 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-133568
Patentschrift 4: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-341677
Patentschrift 5: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-203803

Offenbarung der Erfindung
Allerdings strebt der Stand der Technik gemäß Patentschrift 1 nach einem Verhindern des Schadens durch Brand eines Strombegrenzungswiderstands, wobei Leistung zum Treiben eines Relais verbraucht wird. Daher ergibt sich das Problem eines Energieverlusts.
Weiterhin soll der Stand der Technik nach Patentschrift 2 der bei der Ladung des Glättungskondensators einer Schalt-Spannungsversorgung und in die Heizvorrichtung eines Bilderzeugungsgeräts fließende Einschaltstrom unterdrückt werden. Daher ist dieser Stand der Technik auf eine spezielle Anwendung beschränkt, er eignet sich nicht für die allgemeine Nutzung.
Der Stand der Technik nach Patentschrift 3 macht von einer Wärmesenke Gebrauch, um den Einschaltstrom zu begrenzen, obschon das Zeitintervall nach dem Abschalten des Leistungsschalters bis zum Einschalten des Schalters gering ist, das heißt, um einen Bimetallschalter sich rasch erholen zu lassen. Es ergibt sich da das Problem eines teuren und großen Bauteils.
Der Stand der Technik nach Patentschrift 4 hat das Problem, dass eine erneute Verwendung einer Thermosicherung nicht möglich ist und deshalb die Thermosicherung umständlich ersetzt werden muss.
Außerdem kann der Stand der Technik nach Patentschrift 5 nach abnormaler Wärmeerzeugung dann nicht erneut verwendet werden, wenn der Überspannungsableiter ein Varistor ist, wobei es sich um das zu lösende Problem handelt.
Um das obige Problem zu lösen, zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen elektrischen Schaltkreis anzugeben, mit dem ein Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbunden ist, bei dem es sich um einen billigen Allzweck-Schalter handelt, der klein baut und wiederholt verwendbar ist zum Schutz eines zu schützenden Bauelements in verschiedenen elektrischen Schaltkreisen, wobei außerdem ein Verfahren zum Anschließen des Schalters angegeben werden soll.
Erfindungsgemäß ist ein elektrischer Schaltkreis an einem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen angeschlossen, umfassend: einen festen Leiter mit einem Festkontakt; einen in den festen Leiter zu einem einheitlichen Aufbau integrierten ersten Anschluss für eine externe Verbindung; eine aus einem elastischen Material bestehende bewegliche Platte mit einem beweglichen Kontakt gegenüber dem Festkontakt, ausgestattet mit einem spezifischen Kontaktdruck; einen zweiten Anschluss, der an einem dem beweglichen Kontakt der beweglichen Platte abgewandten Endpunkt für eine externe Verbindung ausgebildet ist; einen dritten Anschluss, der benachbart zu einer inneren Widerstandseinheit angeordnet und durch einen Schlitz als Kontaktabzweigung von einem Endbereich, an dem der zweite Anschluss gebildet ist, ausgebildet ist; und ein Bimetallelement; das mit der beweglichen Platte in Eingriff steht und bei einer spezifischen Temperatur umschaltet, wobei der Thermo-Schutzschalter mit den drei Anschlüssen eine Kontaktkonfiguration hat, die bei Normaltemperatur die AUS-Stellung einnimmt und den Kontakt bei einer thermischen Aktion schließt, wobei der elektrische Schaltkreis einen Strombegrenzungswiderstand aufweist; der Strombegrenzungswiderstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; und der dritte Anschluss mit einer Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Lastseite verbunden ist, oder der dritte Anschluss mit der Lastseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Der obige elektrische Schaltkreis lässt sich auch mit einem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbinden, der einen Überspannungsableiter aufweist, der in einer mit einer Wechsel- oder Gleichspannungsquelle verbundene Anlage verwendet wird. In diesem Fall kann der Überspannungsableiter zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss liegen, während der zweite Anschluss mit der Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Masseseite verbunden ist, oder der zweite Anschluss ist mit der Masseseite verbunden, während der erste Anschluss mit der Spannungsversorgungsseite verbunden ist.
Außerdem wird ein Verbindungsverfahren zum Verbinden eines Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem elektrischen Schaltkreis geschaffen, welches einen Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbindet, enthaltend: einen festen Leiter mit einem Festkontakt; einen in den festen Leiter zu einem einheitlichen Aufbau integrierten ersten Anschluss für eine externe Verbindung; eine aus einem elastischen Material bestehende bewegliche Platte mit einem beweglichen Kontakt gegenüber dem Festkontakt, ausgestattet mit einem spezifischen Kontaktdruck; einen zweiten Anschluss, der an einem dem beweglichen Kontakt der beweglichen Platte abgewandten Endpunkt für eine externe Verbindung ausgebildet ist; einen dritten Anschluss, der benachbart zu einer inneren Widerstandseinheit angeordnet und durch einen Schlitz als Kontaktabzweigung von einem Endbereich, an dem der zweite Anschluss gebildet ist, ausgebildet ist; und ein Bimetallelement, das mit der beweglichen Platte in Eingriff steht und bei einer spezifischen Temperatur umschaltet, wobei der Thermo-Schutzschalter mit den drei Anschlüssen eine Kontaktkonfiguration hat, die bei Normaltemperatur die AUS-Stellung einnimmt und den Kontakt bei einer thermischen Aktion schließt, wobei der elektrische Schaltkreis einen Strombegrenzungswiderstand aufweist; der Strombegrenzungswiderstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; und der dritte Anschluss mit einer Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Lastseite verbunden ist, oder der dritte Anschluss mit der Lastseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Der elektrische Schaltkreis, der durch das Schaltkreis-Verbindungsverfahren mit dem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbunden wird, kann beispielsweise ein elektrischer Schaltkreis sein, der einen Überspannungsableiter enthält, welcher in einer mit einer Wechselspannungs- oder Gleichspannungsquelle verbundenen Anlage verwendet. In diesem Fall kann der Überspannungsableiter zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss liegen, während der zweite Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist und der erste Anschluss mit einer Masseseite verbunden ist, oder der zweite Anschluss mit der Masseseite und der erste Seite mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Der durch das Verbindungsverfahren gemäß der Erfindung mit dem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbundene elektrische Schaltkreis hat den Effekt des Schützens eines zu schützenden Bauteils in verschiedenen elektrischen Schaltkreisen, wobei es sich um einen einen geringen Energieverlust aufweisenden, billigen Mehrzweck-Schalter in kleiner Bauweise für wiederholte Benutzung handelt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer analysierten Konfiguration der Baueinheit eines Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen gemäß der Ausführungsform 1 oder 2;
2 ist eine geschnittene Seitenansicht des Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen, vervollständigt als Bauelement durch Einbau in eine fertige Baueinheit gemäß 1;
3 ist ein Beispiel für das Verbinden des Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen gemäß 2 mit dem elektrischen Schaltkreis einer üblichen Spannungsversorgung, die aus einer Wechselspannungsquelle wie im Ausführungsbeispiel 1 eine Gleichspannung liefert;
4 ist eine Ansicht zum Vergleichen der Beziehung des Stroms zu der Betriebszeit zwischen dem Fall, in welchem der Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen in dem in 3 dargestellten elektrischen Schaltkreis verschaltet ist, und dem Fall, in welchem ein normaler Thermo-Schutzschalter angeschlossen ist;
5 ist ein Beispiel für die Verbindung des Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen nach 2 mit dem elektrischen Schaltkreis unter Verwendung eines Gas-Überspannungsableiters als Überspannungsableiter, der in einer mit einer Wechselspannungsquelle oder einer Gleichspannungsquelle verbundenen Anlage gemäß Ausführungsform 2 verwendet; und
6 ist ein Beispiel für die Verbindung eines Kondensators relativ hoher Kapazität parallel zu einem Kontakt (einer Schaltereinheit) als Abwandlungsbeispiel der Ausführungsform 2.
Bester Weg zum Ausführen der Erfindung
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden detailliert erläutert.
Ausführungsform 1
1 ist eine perspektivische Ansicht einer auseinandergezogenen Konfiguration der Baueinheit des Thermo-Schutzschalters gemäß Ausführungsform 1. Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Baueinheit 1 des Thermo-Schutzschalters aufgebaut durch einen festen Leiter 2, einen Isolator 3, eine bewegliche Platte 4, ein Bimetall 5 und einen Harzblock 6.
Der feste Leiter 2 enthält einen Festkontakt 7 an einem Ende und einen ersten Anschluss 8 an einem dem Endbereich mit dem Festkontakt 7 abgewandten Endpunkt für eine externe Verbindung.
Der Isolator 3 ist ein Harzformteil zwischen dem Festkontakt 7 des festen Leiters 2 und dem erste Anschluss 8. Der Isolator 3 enthält zwei Stifte 9, die als einheitliche Ausgestaltung eines Harzformteils ausgebildet sind.
Die bewegliche Platte 4 enthält eine Fixiereinheit 12 mit einem Loch 11 passend zu dem Stift 9 an dem Isolator 3, und einen beweglichen Kontakt 13 gegenüber dem Festkontakt 7 des festen Leiters 2 an dem bezüglich der Fixiereinheit 12 abgewandten Endpunkt.
Außerdem enthält die bewegliche Platte 4 einen Hakenstift 14 und zwei Hakenstifte 15 zum Halten des Bimetalls 5 an der beweglichen Endseite mit dem beweglichen Kontakt 13 und der festen Endseite, an der die Fixiereinheit 12 ausgebildet ist.
Die bewegliche Platte 4 ist mit einem Längsschlitz 17 ausgestattet, bestehend aus einem Schlitz parallel zu dem Seitenbereich an der Stelle näher bei einem Seitenabschnitt einer Bimetall-Halteebene 16 zwischen dem Hakenstift 14 und dem Hakenstift 15.
Die Bimetall-Halteebene 16 ist durch den Längsschlitz 17 aufgeteilt in einen Schmalteil 18 und einen Breitteil 19. Der Längsschlitz 17 trennt außerdem die Fixiereinheit 12 etwa in der Mitte des Endbereichs in Fortsetzung der Trennung des Schmalteils 18 von dem Breitteil 19.
Die separierte Fixiereinheit 12 besitzt einen zweiten Anschluss 21 für eine externe Verbindung an dem von dem Breitteil 19 wegstehenden Endbereich, und einen dritten Anschluss 22 für eine externe Verbindung an dem von dem Schmalteil 18 wegstehenden Endbereich. Durch diese Ausgestaltung bildet der Schmalteil 18 eine innere Widerstandseinheit des Bauteils 1 des Thermo-Schutzschalters.
Die Breite des Schmalteils 18 und die Länge des Schlitzes 17, die den Innenwiderstand definieren, betragen etwa 1/5 der Gesamtbreite bzw. entspricht der Spanne von der Fixiereinheit 12 bis hin zu der Nähe des beweglichen Kontakts 13 in 1, allerdings sind die Breite und die Länge nicht auf diese Anwendungsbeispiele beschränkt, sondern bestimmen sich in Abhängigkeit des Gesamtwiderstands des elektrischen Schaltkreises, in den die Komponenten eingebaut sind, und der Leistungsfähigkeit jedes eingebauten Teils.
Die Form der Baueinheit 1 des Thermo-Schutzschalters lässt sich auch in der Weise beschreiben, als sei sie bestimmt durch die bewegliche Platte 4 mit der inneren Widerstandseinheit (dem Schmalteil 18), ausgebildet als Abzweigung von dem Breitteil 19 ausgehend von dem beweglichen Teil 13 bis hin zu der Fixiereinheit 12 mit Hilfe des Schlitzes, der sich von einem Endbereich (der Fixiereinheit 12) mit dem zweiten Anschluss 21 aus erstreckt, um dadurch den dritten Anschluss 22 an dem Endbereich der inneren Widerstandseinheit zu bilden.
Außerdem ist etwa in der Mitte in Längsrichtung des Breitteils 19 der beweglichen Platte 4 und etwa in der Mitte in der kürzeren Richtung der Bimetall-Halteebene 16 ein Vorsprung 23 ausgebildet.
Das Bimetall 5 ist derart geformt, dass es einen konkaven Mittelbereich 24 bei Normaltemperatur aufweist, wie dies in 1 dargestellt ist, was mit Hilfe eines Ziehprozesses erreicht wird. Der Mittelbereich 24 wird bei einer Temperatur oberhalb der Normaltemperatur in umgekehrter Richtung durchgebogen und erhält damit den konvexen Mittelbereich 24.
Der Harzblock 6 besitzt ein Durchgangsloch 25 für den jeweiligen Stift 9 des Isolators 3, wobei in seinem unteren Bereich ein Stufenteil 26 eingeformt ist als Aufweichraum für den Hakenstift 15 an der Fixierseite der beweglichen Platte 4, wenn der gesamte Zusammenbau abgeschlossen ist.
Der Zusammenbau der Teile gemäß 1 wird begonnen durch Einführen der Stifte 9 des Isolators 3 in die Löcher 11 der Fixiereinheit 12 der beweglichen Platte 4. Damit ist die bewegliche Platte 4 in den festen Leiter 2 eingebaut, dessen Mittelbereich durch den Isolator 3 isoliert ist.
Als nächstes werden die beiden Endbereiche (diagonal links unten und diagonal rechts oben) des Bimetalls 5 mit dem Hakenstift 14 und den beiden Hakenstiften 15 der beweglichen Platte 4 in Eingriff gebracht. Damit ist das Bimetall 5 an der beweglichen Platte 4 angebracht.
Anschließend wird der Stift 9 des Isolators 3 durch das Durchgangsloch 25 des Harzblocks 6 geführt. Die Fixiereinheit 12 der beweglichen Platte 4 wird von dem Harzblock 6 gehalten und an dem Isolator 3 fixiert, wobei die Spitze des Harzstifts 9 angeschmolzen wird, um den Harzblock 6 durch den Stift 9 zu halten und den Harzblock 6 an dem Isolator 3 zu fixieren, wodurch der Zusammenbau abgeschlossen wird.
2 ist eine seitliche Schnittansicht des Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen, vervollständigt als die Baueinheit 1 des Thermo-Schutzschalters. In 2 sind gleiche Komponenten wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt ist, besitzt ein vollständig zusammengebauter Thermo-Schutzschalter 10 mit drei Anschlüssen externe Verbindungsdrähte 27, 28 und 29, die mit dem ersten Anschluss 8, dem zweiten Anschluss 21 bzw. dem dritten Anschluss 22 verbunden sind, wobei der Schalter zusammen mit einem Teil der Drähte in ein rechteckiges parallelepipedförmiges Isoliergehäuse 30 eingebaut ist, dessen Oberfläche (die rechte Fläche in 2) offen ist. Anschließend wird die Öffnung des Gehäuses 30 durch ein Schließteil 31 verschlossen.
In dem Thermo-Schutzschalter 10 mit drei Anschlüssen hebt das Bimetall 5 den einen Hakenstift 14, das heißt den an dem mit dem beweglichen Kontakt 13 ausgestatteten Endbereich der beweglichen Platte 4 an, basierend auf dem Hebelprinzip, wobei der Vorsprung 23 der beweglichen Platte 4 als Hebelpunkt fungiert und die beiden Hakenstifte 15 als Halteeinheiten bei Normaltemperatur fungieren, wodurch der Kontakt bei Normaltemperatur im Zustand AUS gehalten wird.
Wenn das Bimetall 5 thermisch aktiviert wird und sich bei einer vorgegebenen Temperatur umformt, befindet sich der Endbereich mit dem beweglichen Kontakt 13 der beweglichen Platte 4 unten in Berührung mit dem Festkontakt 7. In diesem Fall besitzt die bewegliche Platte 4 die geeignete Elastizität, damit der bewegliche Kontakt 13 den Festkontakt 7 mit einem vorgegebenen Kontaktdruck kontaktieren kann.
Der Thermo-Schutzschalter 10 mit den drei Anschlüssen gemäß obiger Erläuterung des Ausführungsbeispiels 1 lässt sich in der Spannungsversorgung zum Erzeugen einer Gleichspannung verwenden. Wird der Schalter eingesetzt, so ist er in der Nähe des Strombegrenzungswiderstands angeordnet, der dazu dient, einen Einschaltstrom zu begrenzen.
3 ist ein Beispiel für das Einbauen (das Verbinden) des Thermo-Schutzschalters 10 mit drei Anschlüssen gemäß der vorliegenden Ausführungsform (im folgenden einfach als Thermo-Schutzschalter 10 bezeichnet) in (mit der) elektrischen Schaltung 40 einer üblichen Stromversorgung, die aus einer Wechsel-Netzspannung eine Gleichspannung bildet.
In dem in 3 gezeigten elektrischen Schaltkreis 40 wird von einer Wechselspannungsquelle 33 über Verdrahtungen 34a und 34b eine Wechselspannung an der Primärseite einer Gleichrichterschaltung 35 empfangen. Nach Zuführen der Wechselspannung zu der Primärseite erfolgt eine Gleichrichtung durch eine als Diode ausgebildete Gleichrichtereinrichtung der Gleichrichterschaltung 35, und die Ausgabe erfolgt auf der Sekundärseite über Ausgangsverdrahtungen 36a und 36b.
Da die auf der Sekundärseite abgegebene Gleichspannung eine wellige Spannung ist, erfolgt eine Glättung durch eine Glättungsschaltung in Form eines Kondensators 37, der zu der Gleichrichterschaltung 35 zwischen den Ausgangsleitungen 36a und 36b parallel geschaltet ist. Die Ausgangsspannung wird von einem jeweiligen Endanschluss der Ausgangsleitungen 36a und 36b auf eine externe Last gegeben.
Der Thermo-Schutzschalter 10 befindet sich in der Nähe eines Strombegrenzungswiderstands 39, der zwischen dem externen Verbindungsdraht 27 (dem ersten Anschluss 8) und dem externen Verbindungsdraht 28 (dem zweiten Anschluss 21) liegt.
Damit ist eine Schalteinheit 38, konfiguriert durch den Festkontakt 7 und den beweglichen Kontakt 13, parallel zu dem Strombegrenzungswiderstand 39 geschaltet. In 3 ist der zuvor erwähnte externe Verbindungsdraht 27 (der erste Anschluss 8) mit der externen Lastseite (der Gleichrichterschaltung 35 in 2) auf der anderen Seite verbunden.
In diesem Zustand ist der externe Verbindungsdraht 29 (der dritte Anschluss 22) mit der Ausgangsseite des Netzschalters 32 verbunden. Damit ist die innere Widerstandseinheit (der Schmalteil 18) zwischen dem externen Verbindungsteil 28 (dem zweiten Anschluss 21) und dem externen Verbindungsteil 29 (dem dritten Anschluss 22) so angeordnet, dass sie in Reihe zu dem Strombegrenzungswiderstand 39 liegt.
Obschon die Verbindungen der externen Verbindungsdrähte 27 und 28 mit einem elektrischen Schaltkreis 40 austauschbar sind, das heißt, obschon der externe Verbindungsdraht 27 mit der Netzspannungsseite (dem Leistungsschalter 32) verbunden sein kann, während der externe Verbindungsdraht 29 (der dritte Anschluss) mit der Lastseite (der Verdrahtung 34a) verbunden sein kann, ist der Strombegrenzungswiderstand 39 immer noch parallel zu der Schalteinheit 38 geschaltet, und liegt in Reihe zu der inneren Widerstandseinheit (dem Schmalteil 18).
Wenn also in dem an den Thermo-Schutzschalter 10 angeschlossenen elektrischen Schaltkreis 40 ein Strom fließt, wenn der Leistungsschalter 32 eingeschaltet wird, so wird der Einschaltstrom begrenzt durch die innere Widerstandseinheit (den Schmalteil 18) und den dazu in Reihe geschalteten Strombegrenzungswiderstand 39.
Außerdem erwärmt der Stromfluss die innere Widerstandseinheit durch die Joulsche Wärme, und der Temperaturanstieg addiert sich zu der durch Wärmeentwicklung bedingten Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39. Damit wird die Betätigung des Bimetalls 5 des Thermo-Schutzschalters 10 beschleunigt, die Schalteinheit 38 des Thermo-Schutzschalters 10 wird rasch geschlossen, und beide Enden des Strombegrenzungswiderstands 39 werden kurzgeschlossen.
Das heißt: der Thermo-Schutzschalter 10 lässt sich kurzschließen ohne starken Anstieg der Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39, verglichen mit dem Fall, dass der Vorgang nur dadurch in Gang gesetzt wird, dass die Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39 nachgewiesen wird. Nach dem Kurzschluss fließt der meiste Strom durch die Kontaktseite (die Schalteinheit 38).
Da durch den Kurzschluss der Strombegrenzungswiderstand 39, bei dem es sich um eine Wärmequelle zum Betätigen des Thermo-Schutzschalters 10 handelt, mit seinen beiden Enden kurzgeschlossen ist, nimmt der Strom plötzlich ab und dementsprechend wird die Wärmeerzeugung beendet, so dass die Temperatur auf die Umgebungstemperatur abfällt und so der Widerstandswert sich wieder auf ein Niveau erholt, bei dem die Einschaltstrom-Begrenzungsfunktion möglich ist.
Andererseits fällt auch die Temperatur des Thermo-Schutzschalters 10 aufgrund der Beendigung der Wärmeerzeugung durch den Strombegrenzungswiderstand 39 ab, wobei allerdings die innere Widerstandseinheit noch Wärme erzeugt. Deshalb hält die laufende Temperatur den umgekehrten Zustand des Bimetalls 5 aufrecht, das heißt, der Selbsthaltebetrieb zum Unterdrücken der Erholung kann beibehalten werden. Somit kann auch der Kurzschlusszustand des Thermo-Schutzschalters 10 aufrecht erhalten bleiben.
Wenn der Netzschalter 32 geöffnet wird und die Leistungszufuhr aufhört, fällt die Temperatur plötzlich ab, weil die innere Widerstandseinheit des Thermo-Schutzschalters 10 eine geringe Wärmekapazität besitzt, und das Bimetall 5 kann in kurzer Zeit zurückgestellt werden. Das heißt, der Thermo-Schutzschalter 10 lässt sich unter Öffnung der Schalteinheit 38 innerhalb kurzer Zeit zurückstellen.
Obschon der Netzschalter 32 erneut eingeschaltet wird und die Spannungszufuhr erneut stattfindet, bleibt die Strombegrenzungsfunktion im wesentlichen erhalten aufgrund des Temperaturabfalls des Strombegrenzungswiderstands 39 und der damit einhergehenden Zunahme des Widerstandswerts. Deshalb fließt kein übermäßiger Strom durch den elektrischen Schaltkreis 40, wenn die Netzspannung nach kurzer Zeit wieder ansteht. Aus diesem Grund lässt sich das durch den Heiß-Start entstehende Problem lösen.
4 ist eine Ansicht der Beziehung des Stroms zu der Betätigungszeit zwischen dem Fall eines normalen Thermo-Schutzschalters und dem Fall des Thermo-Schutzschalters mit der inneren Widerstandseinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform. In 4 ist auf der Abszisse der Strom (A) aufgetragen, auf der Ordinate ist die Betätigungszeit (s) im logarithmischen Maßstab aufgetragen. Die Kurve a kennzeichnet den Thermo-Schutzschalter 10 der vorliegenden Ausführungsform, die Kurve b bedeutet die Beziehung zwischen jedem Strom eines normalen Thermo-Schutzschalters und der Betriebszeit.
Wie in 4 durch die Kurve b dargestellt ist, arbeitet ein normaler Thermo-Schutzschalter aufgrund der Wärmeerzeugungstemperatur des Strombegrenzungswiderstands 39, der Schalter also nicht arbeitet, bis der Strom einen Wert von 2,3 A übersteigt, und der Schalter gelangt in den ursprünglichen Zustand sofort zurück, nachdem die Umgebungstemperatur auf die Erholungstemperatur abgesunken ist, so dass ein Zurücksetzen innerhalb einer kurzen Zeitspanne stattfindet.
Wie andererseits durch die Kurve a dargestellt ist, besitzt der Thermo-Schutzschalter 10 dieser Ausführungsform eine innere Widerstandseinheit, demzufolge die durch die Wärmeerzeugung entstehende Temperatur der inneren Widerstandseinheit auf die durch Wärmeerzeugung erhöhte Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39 addiert wird und der Schalter deshalb bei dem Strom von 1 A arbeitet, wobei der Selbsthaltebetrieb solange anhält, bis die durch die Wärmeerzeugung entstehende Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39 aus einem beträchtlich niedrigeren Pegel abgesunken ist, ein Zurücksetzen also lange Zeit benötigt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 ist die Verbindung zwischen dem Thermo-Schutzschalter 10 und dem Strombegrenzungswiderstand 39 eingebaut in den Raum zwischen der Netzspannungsquelle 33 und der Primärseite der Gleichrichterschaltung 35, allerdings ist diese Ausführungsform nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern die Verbindung kann auch in dem Raum zwischen der Sekundärseite der Gleichrichterschaltung 35 und dem Kondensator 37 eingebaut sein, um den gleichen Effekt zu erzielen.
Dies bedeutet: in jeder elektrischen Schaltung mit einem Strombegrenzungswiderstand zum Begrenzen des Einschaltstroms aus einer Gleichstromquelle zu einer Last lässt sich der Thermo-Schutzschalter 10 mit dem oben beschriebenen Verbindungsverfahren an den Strombegrenzungswiderstand des elektrischen Schaltkreises anschließen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform 1 befindet sich der Thermo-Schutzschalter 10 nahe bei dem Strombegrenzungswiderstand 39, so dass die durch die Wärmeerzeugung bedingte Temperatur der inneren Widerstandseinheit (des Schmalteils 18) des Thermo-Schutzschalters sich auf die durch die Wärmeerzeugung bedingte Temperatur des Strombegrenzungswiderstands 39 addiert, demzufolge der Thermo-Schutzschalter 10 (dessen Bimetall 5) betätigt wird. Allerdings ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Das heißt, obschon der Thermo-Schutzschalter 10 abgesetzt von dem Strombegrenzungswiderstand 39 vorgesehen sein kann, detektiert die innere Widerstandseinheit den Strom und erzeugt daraufhin Wärme, so dass der Thermo-Schutzschalter 10 auch für sich gestellt arbeiten kann, um den gleichen Effekt und die gleichen Ergebnisse, wie sie oben erläutert wurden, zu erzielen, wenn die Verbindung des elektrischen Schaltkreises 40 nach dem oben beschriebenen Verfahren erfolgt.
Ausführungsform 2
Oben ist ein Beispiel erläutert, welches sich vornehmlich auf den Einschaltstrom bezieht. Wenn allerdings Freiluftleitungen sowie eine Stromversorgungseinheit im Freien vorgesehen sind, wie dies in Japan etc. der Fall ist, so ist ein Überspannungsableiter für das Innenbereichs-Stromversorgungssystem, das heißt die Innenraumverkabelung vorgesehen, und zwar für den Fall eines externen Stromstoßes an einer passenden Stelle.
Bei Oberleitungen ebenso wie bei Kommunikationsschaltkreisen wie beispielsweise einer Telefonschaltung zusätzlich zu einer Stromversorgungsleitung, besteht die Möglichkeit, dass ein elektrisches Teil der Anlage beschädigt wird oder ein Brand entsteht. Um die Stoßspannung zu begrenzen, kann ein Überspannungsableiter in einem Spannungsversorgungssystem und häufig auch in jeder Anlage vorhanden sein.
Bei einem üblichen Innenraum-Spannungsversorgungssystem wird mehr und mehr von LED-Beleuchtungsgeräten Gebrauch gemacht. Moderne LEDs liefern eine beträchtliche Helligkeit, wobei die Helligkeit ein nicht geringeres Niveau erreicht hat als andere Beleuchtungsgeräte wie beispielsweise Fluoreszenzlicht etc., so dass eine weitere Ausbreitung der vorgenannten Beleuchtungsmittel zu erwarten ist.
In diesem Fall erfordert die Spannungsversorgung des Gleichspannungssystems für die Beleuchtung keinen starken Strom, es reichen einige Ampere. Obschon allerdings ein LED-Beleuchtungskörper eine lange Lebensdauer besitzt, ist er sehr teuer, und normalerweise sind verschiedene Schutzbauelemente in einer LED-Beleuchtungsanlage eingebaut.
Der oben angesprochene Überspannungsableiter dient in vielen Fällen als Schutzeinrichtung. Ein Überspannungsableiter kann Gebrauch machen von einem nicht linearen Widerstandselement, beispielsweise einem Varistor und dergleichen, einer Entladungsröhre, in der ein spezielles Glas eingeschlossen ist, und eine Halbleitermethode. Jede dieser Möglichkeiten wird abhängig von den jeweiligen Charakteristika ausgewählt.
Von den Varianten wird der Varistor aufgrund eines plötzlichen Impedanzabfalls zwischen den Anschlüssen einem Kurzschluss ausgesetzt, wenn die Stoßspannung die Varistorspannung übersteigt, und man muss einen Schutz gegenüber dem Kurzschluss schaffen. Im Fall einer Entladungsröhre besteht die Möglichkeit einer Überhitzung durch kontinuierliche Entladung bei Anlegen einer Wechselspannung. Außerdem besitzt ein Halbleiterbauelement eine Kennlinie, die keinen großen Stoßwiderstand aufweist. Da es besondere Charakteristika gibt, sind Vorsichtsmaßnahmen erforderlich.
Da eine auch als Gas-Überspannungsableiter bezeichnete gasgefüllte Entladungsröhre ein rasches Ansprechverhalten aufweist und einen hohen Stoßwiderstand besitzt, ist sie zuverlässig und wird umfangreich eingesetzt. Im Falle von Gleichstrom allerdings ist es notwendig, eine Maßnahme zur Verfügung zu haben, um die Bogenentladung in Gang zu halten. Die Maßnahme kann ein Sicherheitsmerkmal sein, um ein Element mit einer externen Elektrode während des Erwärmungsprozesses kurzzuschließen, was allerdings nach Beginn eines Vorgangs nicht erneut verwendet werden kann.
Wenn der Thermo-Schutzschalter mit der Anschlüssen gemäß dieser Ausführungsform an den oben erwähnten Gas-Überspannungsableiter angeschlossen wird, lässt sich die Entladung des Gas-Überspannungsableiters innerhalb kurzer Zeit beenden und erneut einsetzen.
Weitere Information wird unten in Verbindung mit der Ausführungsform 2 angegeben.
5 ist eine elektrische Schaltung, die in einer Anlage eingesetzt ist, welche an eine Wechselspannung oder eine Gleichspannung der Ausführungsform 2 anzuschließen ist, wobei es sich hier um ein Beispiel des Anschließens des Thermo-Schutzschalters mit drei Anschlüssen nach 2 an die elektrische Schaltung handelt, welche einen Gas-Überspannungsableiter als Überspannungsschutz enthält.
Eine in 5 dargestellte elektrische Schaltung 41 wird konfiguriert durch eine Stromversorgung 42, eine Last 43, einen Gas-Überspannungsableiter 44 und den Thermo-Schutzschalter 10. Der Gas-Überspannungsableiter 44 liegt parallel zu der Stromversorgung 42 und der Last 43 zwischen der Stromversorgungsleitung 45 und Masse.
In der elektrischen Schaltung 41 ist der externe Verbindungsbereich 27 (der erste Anschluss 8) des Thermo-Schutzschalters 10 mit dem masseseitigen Draht des Gas-Überspannungsableiters 44 verbunden, der externe Verbindungsdraht 29 (der dritte Anschluss 22) ist mit dem entgegengesetzten Draht verbunden, und der externe Verbindungsdraht 28 (der zweite Anschluss 21) ist mit der Stromversorgungsleitung 45 verbunden.
Das heißt, der Gas-Überspannungsableiter 44 liegt zwischen dem externen Verbindungsdraht 27 (dem ersten Anschluss 8) des Thermo-Schutzschalters 10 und dem externen Verbindungsdraht 29 (dem dritten Anschluss 22), wobei der externe Verbindungsdraht 27 (der erste Anschluss 8) an Masse liegt und der externe Verbindungsdraht 28 (der zweite Anschluss 21) mit der Stromversorgung 42 verbunden ist.
Die Verbindungen der externen Verbindungsdrähte 27 und 29 in der elektrischen Schaltung 40 sind austauschbar, das heißt, der externe Verbindungsdraht 29 (der dritte Anschluss 22) kann mit der Masseleitung des Gas-Überspannungsableiters 44 verbunden werden kann und der externe Verbindungsdraht 27 (der erste Anschluss 8) kann mit dem entgegengesetzten Leitungsdraht in gleicher Serien- und Parallelverbindungsschaltung zwischen dem Gas-Überspannungsableiter 44 in jeder Einheit des Thermo-Schutzschalters 10 verbunden werden.
Wie allerdings oben erläutert wurde, wird im Fall einer Gleichstromversorgung die Entladung fortgesetzt, nachdem sie erst einmal in Gang gesetzt wurde. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Entladungsvorgang dadurch zu stoppen, dass man die Spannung auf einen Pegel absenkt, der niedriger ist als die Minimum-Bogenspannung, oder den Entladestrom auf einen Strom verringert, der kleiner ist als der Strom, bei dem die Bogenentladung erhalten bleibt.
Im allgemeinen wird ein Gas-Überspannungsableiter dadurch gefertigt, dass an beide Enden eines Keramikzylinders eine Elektrode angelötet wird. Deshalb kann ein bevorzugter thermischer Kontakt nicht erlangt werden, obschon ein rechteckiger Thermo-Schutzschalter in Berührung mit einem Gas-Überspannungsableiter angeordnet ist, demzufolge das thermische Ansprechverhalten des Thermo-Schutzschalters üblicherweise nicht gut war.
Die Beziehung zwischen der elektrischen Schaltung 41 dieser Ausführungsform und dem Thermo-Schutzschalter 10 wird eingerichtet, indem die innere Widerstandseinheit (der Schmalteil 18) des Thermo-Schutzschalters 10 mit dem Gas-Überspannungsableiter 44 in Reihe geschaltet wird und diese Komponenten parallel geschaltet werden zu der Verbindungseinheit (der Schalteinheit 38) des Thermo-Schutzschalters 10.
Wenn der externe Spannungsstoß die Entladungs-Ablösespannung des Gas-Überspannungsableiters 44 übersteigt, wird der Entladevorgang in dem Gas-Überspannungsableiter 44 in Gang gesetzt. Da in diesem Zeitpunkt die Stoßspannung sehr hoch ist, kann ein sehr starker Strom von einigen kA für eine sehr kurze Zeit fließen. Allerdings hängt der Wert des Entladestroms nach Absorbieren einer Stoßspannung ab von dem Widerstandswert des Stromversorgungssystems und kann einige Ampere oder einige zehn Ampere erreichen.
In dem Thermo-Schutzschalter 10 erzeugt die innere Widerstandseinheit (der Schmalteil 18) in Reihe zu dem Gas-Überspannungsableiter 44 Wärme aufgrund des Stroms, während die Entladung in dem Gas-Überspannungsableiter 44 fortgesetzt stattfindet. Die Gesamtheit des Temperaturanstiegs durch die Wärmeentstehung, des Temperaturanstiegs des Gas-Überspannungsableiters 44 selbst und des Temperaturanstiegs durch die Wärmeerzeugung aufgrund des Entladestroms bringt den Thermo-Schutzschalter 10 dazu, innerhalb kurzer Zeit die Betriebszeit zu erreichen.
Damit arbeitet der Thermo-Schutzschalter 10 innerhalb kürzerer Zeit als in dem Fall, in welchem er nur auf die Umgebungstemperatur anspricht, so dass die Schalteinheit 38 geschlossen wird und der Punkt zwischen der Stromversorgungsleitung 45 und Masse kurzgeschlossen wird. Durch den Kurzschluss wird die Bogenentladung des Gas-Überspannungsableiters 44 beendet.
Durch die Beendigung der Bogenentladung hört der Stromfluss der inneren Widerstandseinheit (des Schmalteils 18) in Reihe zu dem Gas-Überspannungsableiter 44 auf, und die Wärmeentstehung findet ebenfalls ihr Ende.
Ein durch die Spannung und den Widerstand der Gleichstromversorgung bestimmter Strom fließt durch den Kontakt (die Schalteinheit 38) des Thermo-Schutzschalter 10. Da allerdings der Strom in der Schaltung für eine LED-Beleuchtung nicht groß ist, wie oben erläutert wurde, ist auch die Wärmeentstehung an dem Kontakt mit dem Kurzschlussstrom gering, so dass sich die Umkehrung des Bimetalls 5 alsbald wieder zurückstellt, die Schalteinheit 38 des Thermo-Schutzschalters 10 geöffnet wird und die Funktion einer erneuten Verwendung des Überspannungsschutzes (des Gas-Überspannungsableiters 44) in der elektrischen Schaltung 41 erneut verfügbar ist.
Da in der elektrischen Schaltung 41 der Thermo-Schutzschalter 10 sich bei Normaltemperatur im AUS-Zustand befindet und der Gas-Überspannungsableiter 44 normalerweise bei einer Entladungs-Auslösespannung oder darunter zum Einsatz gelangt, fließt kein Strom durch die Schaltung, mit der der Thermo-Schutzschalter 10 und der Gas-Überspannungsleiter 44 verbunden sind.
Wenn zu dieser Zeit eine Stoßspannung, wie beispielsweise ein induktiver Spannungsstoß etc. von außen angelegt wird und die Entladungs-Auslösespannung übersteigt, beginnt eine Entladung in dem Gas-Überspannungsableiter 44. Dann absorbiert der Gas-Überspannungsableiter 44 die externe Stoßspannung durch Absenken der Spannung an den beiden Enden des Überspannungsableiters 44.
<Abwandlungsbeispiel der Ausführungsform 2>
Abhängig von der Spannung einer Gleichstromversorgung kann das Beenden einer Bogenentladung zwischen den Kontakten stattfinden, wenn sich der Thermo-Schutzschalter 10 erholt. Wenn ein Kondensator relativ hoher Kapazität parallel zu den Kontakten liegt, beginnt das Aufladen des Kondensators gleichzeitig mit dem Öffnen der Kontakte, wodurch die Geschwindigkeit des Spannungsaufbaus zwischen den Kontakten verringert wird.
6 ist ein Beispiel für die Verbindung eines Kondensators relativ hoher Kapazität parallel zu einem Kontakt (der Schalteinheit 38) als Variante der Ausführungsform 2. In 6 sind gleiche Bauteile wie in 5 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In einem Schaltkreis, in welchem ein Kondensator 47 parallel zu einem Kontakt (der Schalteinheit 38) als elektrische Schaltung 46 in 6 geschaltet ist, ist der Kondensator 47 zwischen dem ersten Anschluss des Thermo-Schutzschalters 10 und dem zweiten oder dritten Anschluss gelegt.
Damit lässt sich die Geschwindigkeit des Spannungsaufbaus zwischen den Kontakten (der Schalteinheit 38) bei deren Öffnen verringern, und der Beginn der Entladung zwischen den Kontakten lässt sich dementsprechend unterdrücken.
Was die Entladung zwischen den Kontakten angeht, so versteht sich durch Experimente, dass keine Entladung zwischen den Kontakten stattfindet, wenn die Kontaktspannung bei Beendigung des Öffnens der Kontakte 20 V oder weniger beträgt. Um also 20 V oder weniger als Kontaktspannung bei Beendigung des Lösens der Kontakte einzustellen, beträgt die Kapazität des Kondensators 47 1 μF oder mehr, vorzugsweise 47 μF oder mehr, obschon dies von der Schaltungsspannung oder der Schaltungsimpedanz der elektrischen Schaltung 46 abhängt.
Der Kondensator 47 höherer Kapazität kann erfolgreicher den Kontakt (die Schalteinheit 38) gegen Entladung schützen. Normalerweise besitzt der Kondensator 47 keinen nach außen wirkenden Effekt, der Entladevorgang beginnt zunächst auf der Seite des Gas-Überspannungsableiters 44 im abnormalen Zustand, so dass man sich nicht um unerwünschte Effekte kümmern muss, beispielsweise Ablagerungen an dem Kontakt.
Der Einsatz der elektrischen Schaltung 46 mit dem oben erläuterten Thermo-Schutzschalter 10 lässt sich anwenden bei einer LED-Beleuchtungsschaltung, einer Kommunikationsschaltung, einer Ausrüstung einer Gleichstromversorgung in Form einer Nachrüstung.
Wie oben erläutert wurde, erzeugt bei der elektrischen Schaltung, an die der Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen gemäß jeder Ausführungsform und der Abwandlung gemäß vorliegender Erfindung oder mit Hilfe des Schalter-Verbindungsverfahrens angeschlossen ist, der Betrieb des Thermo-Schutzschalters nicht nur Wärme durch den Strombegrenzungswiderstand, sondern erzeugt außerdem Wärme abhängig von dem Strom in der inneren Widerstandseinheit des Thermo-Schutzschalters, wodurch die Möglichkeit besteht, dass der Thermo-Schutzschalter innerhalb kurzer Zeit anspricht.
Damit arbeitet der Thermo-Schutzschalter, bevor die Temperatur des Strombegrenzungswiderstands stark zunimmt, was die Anschlüsse an beiden Enden des Strombegrenzungswiderstands kurzschließt und dadurch den Strombegrenzungswiderstand rasch in den Ausgangszustand zurückbringt, nachdem die Spannungszufuhr unterbrochen ist.
Wenn der Strombegrenzungswiderstand ein Leistungsthermistor ist, lässt sich der Thermo-Schutzschalter betätigen, bevor die Temperatur des Leistungsthermistors stark zunimmt. Die Temperatur der Leistungsthermistors erfordert nach starkem Temperaturanstieg lange Zeit zum Abkühlen.
Wenn also die Temperatur des Leistungstransistors nach erneuter Aktivierung im Anschluss an die Beendigung der Spannungszufuhr gering ist, lässt sich die Spannungszufuhr mit einem starken Strombegrenzungswiderstand reaktivieren, und der Strombegrenzungseffekt lässt sich bei rascher Reaktivierung der Stromzufuhr aufrecht erhalten.
Wenn außerdem ein Thermo-Schutzschalter an eine elektrische Schaltung mit einem Überstromableiter angeschlossen ist, und insbesondere dann, wenn eine elektrische Schaltung mit Gleichstrom betrieben wird und es sich bei dem Überspannungsschutz um einen Gas-Überspannungsableiter handelt, bedingt die zusätzliche Wärmeerzeugung der inneren Widerstandseinheit, die den Strom der Bogenentladung erkannt hat, einen rascheren Betriebsablauf, das heißt ein rascheres Kurzschließen beider Enden des Gas-Überspannungsableiters, verglichen mit dem Fall, dass der Vorgang nur durch den Temperaturanstieg des Gas-Überspannungsableiters ausgelöst wird, wobei die Bogenentladung in dem Gas-Überspannungsableiters sicher gestoppt werden kann.
Außerdem ist in einer elektrischen Schaltung mit einem Überspannungsschutz, in der ein Thermo-Schutzschalter angeschlossen ist, ein Kondensator relativ hoher Kapazität parallel zu einem Kontakt geschaltet. Weil die Entladung bei einem Kondensator gleichzeitig mit dem Öffnen des Kontakts beginnt, lässt sich die Geschwindigkeit des Spannungsaufbaus zwischen den Kontakten vermindern.
Unabhängig von der Spannung und der Wellenform eines Gleichstromkreises kann also die Entstehung der Bogenentladung zwischen den Kontakten dadurch verhindert werden, dass der Kontaktöffnungsvorgang abgeschlossen wird, bevor die Bogenentladungs-Auslösespannung zwischen den Kontakten erreicht wird, wen der Thermo-Schutzschalter zurückgestellt ist.
In diesem Fall ist es bei der relativ großen Kapazität eines Kondensators aufgrund empirischer Ermittlungen bevorzugt, eine Aufbauspannung bei der Kontaktöffnung auf eine Kapazität von 20 V oder weniger einzustellen, bis hin zu dem Vorgang der Erholung der Kontaktschließung durch den thermischen Betrieb des Bimetalls bei der Wärmeerzeugung der inneren Widerstandseinheit und des Öffnens in Verbindung mit der inneren Widerstandseinheit. Damit lässt sich die Entstehung einer Bogenentladung zwischen den Kontakten vermeiden.
Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden bei einer elektrischen Schaltung, die angeschlossen ist an einen Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen und ein Verfahren zum Anschließen des Schalters.
Bezugszeichenliste

1: Baueinheit des Thermo-Schutzschalters
2: fester Leiter
3: Isolator
4: bewegliche Platte
5: Bimetall
6: Harzblock
7: Festkontakt
8: erster Anschluss
9: Stift
11: Loch
12: Fixiereinheit
13: beweglicher Kontakt
14, 15: Hakenstift
16: Bimetall-Halteebene
17: Längsschlitz
18: Schmalteil
19: Breitteil
21: zweiter Anschluss
22: dritter Anschluss
23: Vorsprung
24: Mittelteil
25: Durchgangsloch
26: Stufenteil
27, 28, 29: ext. Anschlussdraht
30: Gehäuse
31: Schließteil
32: Netzschalter
33: Wechselstromnetz
34a, 34b: Verdrahtung
35: Gleichrichtschaltung
36a, 36b: Ausgangsverdrahtung
37: Kapazität
38: Schalteinheit
39: Strombegrenzungswiderstand
40: elektrischer Schaltkreis
41: elektrischer Schaltkreis
42: Stromversorgung
43: Last
44: Gas-Überspannungsschutz
45: Stromversorgungsleitung
46: elektrischer Schaltkreis
47: Kapazität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004-080419 [0013]
JP 2005-274886 [0013]
JP 2004-133568 [0013]
JP 11-341677 [0013]
JP 2003-203803 [0013]

Claims

An einen Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen angeschlossener elektrischer Schaltkreis, umfassend: einen festen Leiter mit einem Festkontakt; einen in den festen Leiter zu einem einheitlichen Aufbau integrierten ersten Anschluss für eine externe Verbindung; eine aus einem elastischen Material bestehende bewegliche Platte mit einem beweglichen Kontakt gegenüber dem Festkontakt, ausgestattet mit einem spezifischen Kontaktdruck; einen zweiten Anschluss, der an einem dem beweglichen Kontakt der beweglichen Platte abgewandten Endpunkt für eine externe Verbindung ausgebildet ist; einen dritten Anschluss, der benachbart zu einer inneren Widerstandseinheit angeordnet und durch einen Schlitz als Kontaktabzweigung von einem Endbereich, an dem der zweite Anschluss gebildet ist, ausgebildet ist; und ein Bimetallelement, das mit der beweglichen Platte in Eingriff steht und bei einer spezifischen Temperatur umschaltet, wobei der Thermo-Schutzschalter mit den drei Anschlüssen eine Kontaktkonfiguration hat, die bei Normaltemperatur die AUS-Stellung einnimmt und den Kontakt bei einer thermischen Aktion schließt, wobei – der elektrische Schaltkreis einen Strombegrenzungswiderstand aufweist; – der Strombegrenzungswiderstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; und – der dritte Anschluss mit einer Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Lastseite verbunden ist, oder der dritte Anschluss mit der Lastseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem der Strombegrenzungswiderstand ein Leistungsthermistor ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Schaltkreis mit einem Thermo-Schutzschalter mit drei Anschlüssen verbunden ist, der einen Überspannungsschutz aufweist, verwendet in einer mit einer Wechselspannungs- oder einer Gleichspannungsquelle verbundenen Anlage; wobei der Überspannungsschutz zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; und der zweite Anschluss mit der Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Masseseite verbunden ist, oder der zweite Anschluss mit der Masseseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 3, bei dem der Überspannungsschutz ein Überspannungsableiter oder eine gasgefüllte Entladungsröhre ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 3 oder 4, bei dem ein Kondensator einer vorbestimmten Kapazität parallel zu dem ersten und dem zweiten Anschluss oder parallel zu dem ersten und dem dritten Anschluss gelegt ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 5, bei dem die relativ große Kapazität eines Kondensators sich auf einer Aufbauspannung beim Lösen eines Kontakts zu dem Kondensator von 20 V oder weniger bezieht, bis zu dem Erholungsvorgang des durch die thermische Aktion des Bimetalls unter Wärmeerzeugung der inneren Widerstandseinheit geschlossenen Kontakts und des Öffnens des Kontakts in Kombination mit der inneren Widerstandseinheit bezieht.
Verbindungsverfahren zum Verbinden eines mit drei Anschlüssen versehenen Thermo-Schutzschalters mit einem elektrischen Schaltkreis, welcher umfasst: einen festen Leiter mit einem Festkontakt; einen in den festen Leiter zu einem einheitlichen Aufbau integrierten ersten Anschluss für eine externe Verbindung; eine aus einem elastischen Material bestehende bewegliche Platte mit einem beweglichen Kontakt gegenüber dem Festkontakt, ausgestattet mit einem spezifischen Kontaktdruck; einen zweiten Anschluss, der an einem dem beweglichen Kontakt der beweglichen Platte abgewandten Endpunkt für eine externe Verbindung ausgebildet ist; einen dritten Anschluss, der benachbart zu einer inneren Widerstandseinheit angeordnet und durch einen Schlitz als Kontaktabzweigung von einem Endbereich, an dem der zweite Anschluss gebildet ist, ausgebildet ist; und ein Bimetallelement, das mit der beweglichen Platte in Eingriff steht und bei einer spezifischen Temperatur umschaltet, wobei der Thermo-Schutzschalter mit den drei Anschlüssen eine Kontaktkonfiguration hat, die bei Normaltemperatur die AUS-Stellung einnimmt und den Kontakt bei einer thermischen Aktion schließt, wobei – der elektrische Schaltkreis einen Strombegrenzungswiderstand aufweist; – der Strombegrenzungswiderstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss liegt; und – der dritte Anschluss mit einer Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Lastseite verbunden ist, oder der dritte Anschluss mit der Lastseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.
Elektrischer Schaltkreis nach Anspruch 7, bei dem der elektrische Schaltkreis einen Überspannungsschutz aufweist, der in einer an eine Wechselspannungsquelle oder eine Gleichstromquelle angeschlossenen Anlage verwendet wird; der Überspannungsschutz zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss liegt; und der zweite Anschluss mit der Netzspannungsseite und der erste Anschluss mit einer Masseseite verbunden ist, oder der zweite Anschluss mit der Masseseite und der erste Anschluss mit der Netzspannungsseite verbunden ist.