DE1129606B - Schutzschaltung fuer elektrische Geraete - Google Patents

Description

• Schutzschaltung für elektrische Geräte Elektrische Geräte, insbesondere solche, die im aussetzenden Betrieb arbeiten, sind mit den normalen Schaltgeräten, wie mit Motorschutzschaltern oder Schützen mit Überstromrelais nur in unzureichendern Maß gegen Überlastung schützbar. Die Ursache liegt darin, daß die Auslösung dieser Schutzschalter durch Bimetalle erfolgt, die durch den Strom des zu schützenden Gerätes geheizt und infolge ihrer im Ver eich CD 91 zu den zu schützenden Geräten sehr geringen Masse von diesen stark abweichende niedrigere Temperaturkonstanten bzw. Temperaturfaktoren besitzen. Bei aussetzendem Betrieb kühlen die thermischen Auslöser in den Pausen schneller ab, als die zu schützenden Geräte. Infolge dieser bei Wiedereinschaltung bestehenden Temperaturdifferenz zwischen zu schützendem Gerät und den Schutzorganen sind normale Motorschutzschalter bei dieser Betriebsart nicht in der Lage, einen Motor gegen Überlastung und unzulässige Erwärmung zu schützen. Das gleiche gilt, wenn diese Temperaturdifferenz durch entsprechende unterschiedliche Umgebungstemperaturen des zu schützenden und des Schutzgerätes hervorgerufen wird. Auch die in bekannter Weise temperaturkompensierten Motorschutzschalter und Überstromrelais schützen in diesein Fall nicht gegen unzulässige Erwärmung.
• Eine Verbesserung des Schutzes wird durch den Einbau eines temperaturabhängigen Schalters in das zu schützende Gerät erreicht. Durch den Schaltvorgang dieses bei einer Grenztemperatur ansprechenden Schalters wird das zu schützende Gerät direkt oder über Schütze abgeschaltet. Es ist auch bekannt, diesen Schalter mit einem Schutzschalter zu kombinieren und z. B. den Auslösemagneten eines Motorschutzschalters zu betätigen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die Differenz zwischen der Auslösetemperatur und der Wiedereinschalttemperatur verhältnismäßig groß ist und nach Auslösung das ganze zu schützende Gerät um diesen Betrag abkühlen muß, was bei größeren Maschinen mit entsprechenden Temperaturfaktoren zu erheblichen untragbaren Betriebsunterbrechungen führen kann.
• Es ist auch bekannt einen Überlastungsschutz in der Weise zu verbessern, daß die Zeitkonstante der Auslöseglieder im Schutzschalter der Erwärmungs-und Abkühlungszeitkonstante im zu überwachenden Gerät angepaßt wird. Diese Lösung ist jedoch nur für einen speziellen Fall ausführbar und kann daher praktisch kaum Verwendung finden.
• Gegenüber den bekannten Ausführungen stellt die Erfindung eine erhebliche Vorteile aufweisende Schutzschaltung dar. Sie bezieht sich auf eine Schutzschaltung für elektrische Geräte, insbesondere für aussetzenden Betrieb, die von Motorschutzschaltern. oder Überstromauslösern mit temperaturabhängigen Schaltelementen überwacht werden. Die Erfindung besteht darin, daß eines oder mehrere der vorzugsweise aus einem Bimetall bestehenden temperaturabhängigen Schaltelemente zusätzlich von einem Heizwert beeinflußt wird, der von der Umgebungs- oder Gerätetemperatur des überwachten Gerätes im temperaturkompensierenden Sinn abhängig ist, also in dem Sinn, daß mit steigender Temperatur des überwachten Gerätes der Ansprechwert des Schutzschalters herabgesetzt wird.
• Die Schutzschaltung kann derart ausgeführt sein, daß an dem vom Schutzschalter überwachten Gerät ein temperaturabhängiger Widerstand oder Schaltkontakt angeordnet ist, der parallel oder in Reihe zu einem auf das Schaltelement im Schutzschalter wirkenden und den zusätzlichen Heizwert liefernden Heizwiderstand geschaltet ist und daß diese Schaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand vorzugsweise von der Betriebsspannung gespeist wird. Bei Reihenschaltung des Widerstandes oder Schalters mit dem Heizwiderstand kann auf den Vorwiderstand verzichtet werden, wenn der Heizwiderstand für die volle Betriebsspannung ausgelegt wird.
• In vorteilhafter Weise wird der Heizwiderstand im Schutzschalter so angeordnet, daß er auf das Kompensations-Bimetall einwirkt. Zur Regelung des Heizstromes kann ein Halbleiter mit negativem Temperaturbeiwert als temperaturabhängiger Widerstand im zu überwachenden Gerät vorgesehen sein, der in die Schaltung so eingefügt ist, daß z. B. bei Beeinflussung des Kompensations-Bimetalles mit zunehmender Temperatur des Halbleiters die Heizleistung abnimmt bzw. bei Beeinflussung der Arbeits-Bimetalle die Heizleistung mitder Temperatur am Halbleiter zunimmt, so daß in jedem Fall der Ansprechwert des Schutzschalters im gleichen Sinn geändert, nämlich mit zunehmender Temperatur des überwachten Gerätes kleiner wird. Die Verwendung eines Halbleiters bewirkt so eine kontinuierliche Änderung des Ansprechwertes des Schutzschalters.
• Der Halbleiter kann auch mit einem temperaturabhängigen Schaltkontakt so kombiniert werden, daß bei Erreichen einer Grenztemperatur im zu überwachenden Gerät die Heizleistung sprungartig ansteigt und der Schutzschalter sicher und schnell zum Ansprechen kommt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
• In Abb. 1 ist dem andeutungsweise dargestellten zu überwachenden Gerät 1 ein Schutzschalter 2 vorgeschaltet. Neben den drei als Schaltelemente dienenden, von dem Arbeitsstrom durchflossenen Arbeits-Bimetallen 3 ist in diesem zusätzlich ein Kompensations-Bimetall 4 angeordnet, durch das der Ansprechwert der Arbeits-Bimetalle abhängig von dessen Umgebungstemperatur beeinflußt wird. Um auch die Temperatur des zu überwachenden Gerätes 1 auf den Ansprechwert des Schutzschalters 2 einwirken zu lassen, ist erfindungsgemäß vorzugsweise auf dem Kompensations-Bimetall 4 ein Heizwiderstand 5 angeordnet, dessen Strom von einem im Gerät 1 befindlichen, von der Temperatur abhängigen Meßelement, im vorliegenden Fall von einem temperaturabhängigen Widerstand 6 entsprechend beeinflußt wird. Ist, wie in Abb. 1, als temperaturabhängiger Widerstand 6 ein Halbleiter mit negativem Temperaturbeiwert vorgesehen und parallel zu dem Heizwiderstand 5 geschaltet, so ändert sich der Strom im Heizwiderstand 5 bei Speisung dieser Parallelschaltung über einen Vorwiderstand 7 vom Betriebsnetz derart, daß bei steigender Temperatur im Gerät 1 durch Verkleinerung des Widerstandswertes im Widerstand 6 der Strom im Heizwiderstand 5 abnimmt. Mit steigender Temperatur im Gerät 1 wird daher der Ausschlag des Kornpensations-Bimetalles 4 verringert und damit der Ansprechwert des Schutzschalters 2 im kompensierenden Sinn geändert, d. h. mit zunehmender Temperatur im Gerät 1 wird dessen Ansprechwert kleiner.
• In Abb. 2 istdas zu überwachende Gerät ein Motor 8. Das Meßelement ist ein mit der Temperatur steigender Widerstand 9 und ist daher in Reihe zu dem auf dem Kompensations-Bimetall 4 befindlichen Heizwiderstand 5 geschaltet. Der Widerstand 7 kann hier entfallen, wenn der Heizwiderstand 5 für die Betriebsspanming ausgelegt wird.
• Es kann vorteilhaft sein, an Stelle einer Heizwicklung auf dem Kompensations-Bimetall die Arbeitsbimetalle direkt zu beeinflussen. In diesem Fall ist die Schaltung so auszuführen, daß der von dem temperaturabhängigen Widerstand gesteuerte Heizwert mit steigender Temperatur im zu überwachenden Gerät zunimmt. Bei aussetzendem Betrieb kann es zweckmäßig sein, entgegen der inden Abb. 1 und 2 dargestellten Schaltung die Speisespannung für die den zu- sätzlichen Heizwert liefernden Schaltung vor den Steuerschützen zu entnehmen, so daß der Schutzschalter in jedem Schaltmoment der Temperatur in dem zu überwachenden Gerät angepaßt ist. Um eine sichere Abschaltung bei Erreichen einer höchstzulässigen Temperatur zu gewährleisten, kann auch ein auf die angegebene Schutzschaltung einwirkender temperaturabhängiger Schalter in dem zu überwachenden Gerät vorgesehen sein, der entsprechend seiner Wirkungsweise z. B. parallel oder in Reihe zu dem temperaturabhängigen Widerstand geschaltet ist oder in bekannter Weise direkt auf die Auslösespule des Schutzschalters einwirkt.
• Wird der temperaturabhängige Widerstand z. B. der Kühllufttemperatur eines Motor ausgesetzt, so kann selbst unter schwierigsten Betriebsbedingungen ein sicherer Motorschutz erreicht werden, da infolge der gleichzeitigen Einwirkung des von der Motortemperatur abhängigen Kompensations-Bimetalls und der Arbeitsbimetalle eine große Ansprechempfindlichkeit gewährleistet ist. Im Gegensatz zu Therrnorelais, die bei der Montage des Motors wegen der notwendigen guten Wärmeleitung mit eingebaut werden müssen, kann die beschriebene Anordnung jederzeit nachträglich angewandt werden und bedarf keiner außergewöhnlichen Vorbereitungen.
• C

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzschaltung für elektrische Geräte, insbesondere für aussetzenden Betrieb, die von mit temperaturabhängigen Schaltelementen ausgerüsteten Motorschutzschaltem oder überstromauslösem überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der vorzugsweise aus einem Bimetall bestehenden temperaturabhängigen Schaltelemente zusätzlich von einem Heizwert beeinflußt wird, der von der Umgebungs-oder Gerätetemperatur des überwachten Gerätes (1, 8) im temperaturkompensierenden Sinne abhängig ist.
2. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vom Schutzschalter (2) überwachten Geräte (1, 8) ein temperaturabhängiger Widerstand (6, 9) oder Schaltkontakt angeordnet ist, der parallel oder in Reihe zu einem auf das Schaltelement (3, 4) im Schutzschalter (2) wirkenden und den zusätzlichen Heizwert liefernden Heizwiderstand (5) geschaltet ist und daß diese, Schaltung über einen gemeinsamen Vorwiderstand (7) vorzugsweise von der Betriebsspannung gespeist wird. 3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (5) auf das Kompensationsbimetall (4) im Schutzschalter (2) einwirkt. 4. Schutzschaltung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsparung des Vorwiderstandes (7) bei der Reihenschaltung (Abb, 2) des temperaturabhängigen Widerstandes (9) oder Schalters mit dem Heizwiderstand (5) letzterer für die volle Betriebsspannung ausgelegt wird. 5. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiter mit negativem Temperaturbeiwert als temperaturabhängiger Widerstand (6, 9) in das zu überwachende Gerät (1, 8) eingesetzt ist. 6. Schutzschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhüngige Widerstand (6, 9) und ein temperaturabhängiger Schaltkontakt zusammen den Heizwiderstand (5) beeinflussen.