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Schutzeinrichtung gegen zu hohe Erwärmung für Elektromotoren und Geräte
mit eingebautem Elektromotor Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für Elektromotoren
und Geräte mit eingebautem Elektromotor. Sie bezweckt, die Zuverlässigkeit derartiger
Schutzeinrichtungen gegen zu hohe Erwärmung und damit sowohl gegen unzulässige Überlastung
als auch gegen fehlerhafte Inbetriebnahme zu erhöhen.
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Im allgemeinen werden gegen Überlastung von Elektromotoren sogenannte
Motorschutzschalter oder Motorschutzleistungsschalter verwendet, die allein auf
Grund erhöhter Stromaufnahme, erstere mittels thermisch, letztere auch mittels elektromagnetisch
beeinflußter Mittel den Motor abschalten. Den elektromagnetisch wirkenden Mitteln
fällt dabei die Aufgabe zu, den Motor bei Kurzschluß ohne Verzögerung abzuschalten,
wenn also der aufgenommene Strom den Einschaltstrom des Motors merklich übersteigt.
Die thermisch wirkenden Mittel haben dagegen verzögert abzuschalten, wenn über eine
bestimmte Zeit ein Strom aufgenommen wird, der bei normalen mechanischen und äußeren
Verhältnissen am Motor zu einer unzulässigen Erwärmung des Motors führte. Sind die
Verhältnisse am Motor nicht normal, z. B. durch behinderten Fluß des Kühlmittels,
so kommt es bei beiden Schutzarten zur Zerstörung des Motors, ohne daß der Schutzschalter
anspricht. Es kommt selbst bei zu großer Schalthäufigkeit zur Beschädigung des Motors.
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Man ist deshalb dazu übergegangen, in die Wicklung des Motors kleine
Thermoschalter, sogenannte Knopfthermostaten, einzubauen und durch sie den Haltestromkreis
eines Schützes schalten zu lassen. Die Auslösetemperatur des Thermoschalters ist
gemäß seiner Auslösecharakteristik so zu wählen, daß der Motor beim Erreichen seiner
Grenztemperatur an irgendeiner Stelle abgeschaltet wird. Damit ist der Zustand unmittelbar
im Motor erfaßt.
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Es sind auch bereits Thermoschalter bekanntgeworden, die durch ihre
geringe Größe praktisch an jeder Stelle des Motors, also auch der höchster Wärmestauung
einzubauen sind, deren Auslösetemperatur so genau eingehalten wird und deren Auslösezeit
infolge geringer Wärmekapazität und geringen Wärmeübergangswiderstandes so kurz
ist, daß selbst bei festgebremstem Motor und hoch ausgenutzten Motoren in jedem
Fall ein sicherer Schutz erreicht wird.
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Das zu den in den Motor eingebauten Thermoschaltern gehörige Schütz
wurde bisher wie der Motorschutzschalter selbst am Bedienungsort oder in einem sich
anbietenden Raum getrennt vom Motor angebracht. Die üblichen Schalter werden natürlich
bereits, insbesondere bei ortsveränderlichen Motoren, am Motorgehäuse angebracht.
Der Anbau von Motorschutzschaltern mit thermischer Auslösung am Motor empfiehlt
sich im allgemeinen aus Gründen der Beeinflussung durch die Motorwärme nicht. Durch
die Zuordnung von in die Wicklung eingebetteten Thermoschaltern zu einem Schütz
entfällt für den wirksamen Schutz des Motors die thermische Auslösung am Schalter.
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Bei all diesen Schutzeinrichtungen besteht noch die Möglichkeit der
willkürlichen Ausschaltung der Schutzeinrichtung durch unmittelbaren Eingriff am
Schütz oder auch Motorschutzschalter. Diese Möglichkeit zu verhindern, wurde für
eine Pumpe ein Schalter mit einem Temperaturfühler vorgeschlagen, der so in die
Pumpe eingebaut ist, daß der Temperaturfühler in einer Bohrung des Pumpengehäuses
steckt, und zwar in einer Stelle, an der der rascheste und höchste Temperaturanstieg
zu erwarten ist. Der Schalter wird durch den Temperaturfühler mechanisch betätigt.
Der willkürliche Eingriff ist wohl erschwert, aber nicht behindert. Außerdem zeigte
sich, daß ein derart angeordneter Temperaturfühler eine Beschädigung des Motors
durch zu hohe Erwärmung nicht verhindern konnte. Bei Nichtanlaufenkönnen des Motors,
bei Ausfall einer Phase z. B., ergaben sich Temperaturdifferenzen zwischen Temperaturfühler
und Wicklung von 120° C, was zur Zerstörung der Wicklung führte, ohne daß der Temperaturfühler
ansprach. Andererseits kann aber der Temperaturfühler für den Normalbetrieb nicht
anders eingestellt werden.
Nach der Erfindung wird eine Schutzeinrichtung
gegen zu hohe Erwärmung unter Verwendung von innerhalb des Motors angeordneten,
insbesondere in die Wicklung desselben eingebetteten, Thermoschaltern vorgeschlagen,
bei der das zum Ein- und Ausschalten des Motors dienende Schütz gleichzeitig als
Schaltschütz für den Thermoschalter verwendet wird und in dem Gehäuse des Elektromotors
oder des Gerätes, in das der Elektromotor eingebaut ist, untergebracht ist. Das
zu den in die Wicklung des Motors eingebauten Thermoschaltern gehörige Schütz ist
mit dem Motor bzw. mit dem Gerät zu einer baulichen Einheit vereinigt. Die Zuleitungen
führen unmittelbar zu den Anschlußklemmen des Schützes. Damit ist in vorteilhafter
Weise der Motor sowie das Gerät zwangläufig gesichert, denn das Schütz ist vom Gegenstand
ohne weiteres nicht mehr zu trennen. Darüber hinaus ergibt sich eine konstruktive
Verbesserung und Ersparnis insofern, als das Klemmbrett im Motor entfällt und die
Kraftleitung bei vollem Schutz direkt zum Motor bzw. Gerät geführt werden kann und
nicht erst über einen außerhalb des Erwärmungsbereiches angeordneten Motorschutzschalter
geleitet zu werden braucht.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Prinzip
dargestellt. Es zeigt Fig.l einen Motor mit Thermoschaltern und Schütz, Fig.2 eine
Pumpe mit eingebautem Motor mit Thermoschaltern und Schütz und Fig. 3 die zu beiden
gehörige Prinzipschaltung. Nach Fig. 1 ist bei dem teilweise im Schnitt gezeichneten.
Gehäuse-Drehstrommotor 1 in den Wickelkopf 2 der Ständerwicklung der Thermoschalter
3 eingebettet. Ein solcher Thermoschalter ist in den Wicklungsteil jeder Phase eingesetzt,
und zwar immer dort, wo die höchste Temperatur auftritt. An Stelle des Klemmbrettes
ist im Anschlußkasten 4 des Motors das Schütz 5 angeordnet.
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Fig. 2 zeigt den oberen Teil einer Motorpumpe im Schnitt. Der Motor
6 ist für sich abgekapselt, von der geförderten Flüssigkeit umströmt, in das Pumpengehäuse
7 eingebaut. In die Wicklungsteile 8 ist je ein Thermoschalter9 eingebettet. Neben
dem oberen Auslaß 10 der Pumpe ist, aufgesetzt auf die Stirnseite des Motorengehäuses
11, das Schütz 12 in das Pumpengehäuse flüssigkeitsdicht eingebaut. Die Zuleitungen
13 führen unmittelbar zu den Anschlußklemmen des Schützes 12, an die andererseits
die Wicklungsenden 14 des Motors und die Anschlußleitungen der Thermoschalter 9
angeschlossen sind.
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In der Prinzipschaltung nach Fig. 3 bedeuten 15 die Anschlußklemmen
für die Zuleitungen, 16 die Schützkontakte,17 die Haltespule für das Schütz,
18 die Anschlußklemmen für die Wicklungsenden des Motors bzw. für die Anschlußleitungen
der Thermoschalter; 19 die Ständerwicklung des Motors und 20 die in die drei Phasen
der Ständerwicklung 19 eingesetzten Thermoschalter. Die Haltespule 17 des Schützes,
die Thermoschalter 20 und der (nicht gezeichnete) Ein- und Ausschaltedruckknopf
sind hintereinander geschaltet.