DE1155855B - Device for protecting an electrical device - Google Patents

Device for protecting an electrical device

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DE1155855B DEN22142A DEN0022142A DE1155855B DE 1155855 B DE1155855 B DE 1155855B DE N22142 A DEN22142 A DE N22142A DE N0022142 A DEN0022142 A DE N0022142A DE 1155855 B DE1155855 B DE 1155855B
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Description

Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Gerätes Zum Schutz eines elektrischen Gerätes gegen thermische Überlastung kann man mittels eines temperaturabhängigen Elementes einen Regelstrom auslösen, durch den ein im Speisekreis des Gerätes liegendes Relais betätigt wird, das den Speisestrom des Gerätes ausschaltet bzw. auf einen niedrigeren Wert zurückschaltet.Device for protecting an electrical device For protecting a electrical device against thermal overload can be done by means of a temperature-dependent Element trigger a control current through which a lying in the supply circuit of the device Relay is actuated, which switches off the supply current of the device or on one switches back to a lower value.

Eine derartige Lösung ist recht kostspielig, und der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung anzugeben, die in dieser Hinsicht viel einfacher und billiger ist.Such a solution is quite expensive, and the purpose of the present one Invention is to provide a device that is much simpler in this regard and is cheaper.

In einer bekannten Vorrichtung zur elektrischen Erhitzung eines Gerätes mit selbsttätiger Temperaturregelung ist dem Erhitzungselement des Gerätes ein WiderstandmitpositivemTemperaturkoeffizientenvorgeschaltet. Dieser Widerstand funktioniert als Strombegrenzungswiderstand und verhindert einen weiteren Stromanstieg, sobald das Gerät eine gewisse Temperatur erreicht hat. Dadurch wird aber ein wenig zuverlässiger Betrieb der Vorrichtung erhalten, denn Schwankungen in der Speisespannung bzw. in der Wärmeableitung des Gerätes werden entsprechende Schwankungen der Temperatur hervorrufen, so daß kein ausreichender Schutz gegen die Überschreitung einer gewissen kritischen Temperatur gewährleistet ist. Überdies wird in diesem Strombegrenzungswiderstand bei ansteigender Speisespannung mehr Energie umgesetzt, so daß seine Überlastung und deswegen ein unzulässiger Betrieb der Vorrichtung zu befürchten ist.In a known device for the electrical heating of a device with automatic temperature control, a resistor with a positive temperature coefficient is connected upstream of the heating element of the device. This resistor works as a current limiting resistor and prevents one further increase in current as soon as the device has reached a certain temperature. Through this but a little more reliable operation of the device is obtained because of fluctuations in the supply voltage or in the heat dissipation of the device are corresponding Cause fluctuations in temperature, so that inadequate protection against the exceeding of a certain critical temperature is guaranteed. Besides there is more energy in this current limiting resistor as the supply voltage increases implemented so that its overloading and therefore improper operation of the device is to be feared.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Gerätes gegen thermische Überlastung, in der ein mit dem zu schützenden Gegenstand thermisch gekoppelter Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten. (PTC) in Reihe in den Speisekreis des elektrischen Gerätes eingeschaltet ist. Sie beabsichtigt, die Zuverlässigkeit der erstgenannten und die Einfachheit der zweitgenannten Vorrichtung zu kombinieren und ist dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand einen derartig hohen Temperaturkoeffizienten aufweist und in einem derartigen Wärmekontakt mit dem zu schützenden Gegenstand steht, daß beim Erreichen des kritischen Temperaturwertes der Arbeitsstrom der Vorrichtung sich auf den negativ geneigten Teil der Strom-Spannungs-Kennlinie des PTC-Widerstandes verlagert.The invention relates to a device for protecting an electrical Device against thermal overload, in which one with the object to be protected thermally coupled resistor with positive temperature coefficient. (PTC) in Series is switched on in the supply circuit of the electrical device. She intends the reliability of the former and the simplicity of the latter to combine and is characterized in that the PTC resistor is such a has high temperature coefficient and in such thermal contact with the object to be protected stands that when the critical temperature value is reached the working current of the device affects the negatively sloping part of the current-voltage characteristic of the PTC resistor shifted.

Die Erfindung wird an Hand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 und der Strom-Spannungs-Charakteristiken nach Fig. 2 der Zeichnung näher erläutert.The invention is based on the embodiment of FIGS. 1 and the current-voltage characteristics of Fig. 2 of the drawing explained in more detail.

Fig. 1 zeigt .eine Vorrichtung zum Erhitzen von Flüssigkeiten, z. B. zum Kochen von Wasser. Sie enthält ein Flüssigkeitsgefäß 1, eine Heizwicklung 2 und einen Vorschaltwiderstand 3 mit positivem Temperaturkoeffizienten, der in Reihe mit der Heizwicklung am Speisenetz 4 angeschlossen wird.Fig. 1 shows .ein a device for heating liquids, e.g. B. for boiling water. It contains a liquid container 1, a heating coil 2 and a series resistor 3 with a positive temperature coefficient, which is shown in Row with the heating coil is connected to the feed network 4.

Der Widerstand 3 weist nach der Erfindung einen so hohen Temperaturkoeffizienten auf und ist derartig in thermischem Kontakt mit der Gefäßwand bzw. mit der Flüssigkeit angeordnet, daß seine Strom-Spannungs-Kennlinie (1 über V) bei niedrigen Temperaturwerten durch die Kurve T1 in Fig. 2, bei hohen Temperaturwerten aber durch die Kurve T2 dargestellt wird. Die Speisespannung wird in dieser Figur durch V1 und die durch die Heizwicklung 2 gebildete Belastungslinie durch R dargestellt.According to the invention, the resistor 3 has such a high temperature coefficient and is in such thermal contact with the vessel wall or with the liquid arranged that its current-voltage characteristic (1 over V) at low temperature values by the curve T1 in FIG. 2, but at high temperature values by the curve T2 is pictured. The supply voltage is in this figure by V1 and by the heating coil 2 formed load line represented by R.

Beim Anschalten der Vorrichtung an das Netz weist der Widerstand 3 die Charakteristik Ti auf und stellt sich im Arbeitspunkt P1 ein, wobei ein verhältnismäßig hoher Strom durch die Reihenanordnung 2-3 fließt und der Spannungsfall am Widerstand 3 recht niedrig im Vergleich zur Speisespannung V, ist. Folglich wird eine erhebliche Wärme in der Heizwicklung 2 entwickelt, und die Temperatur steigt. Dadurch verlagert sich aber die 1-V-Charakteristik des Widerstandes 3 in der Richtung der Kurve T2 nach Fig. 2.When the device is connected to the mains, the resistor 3 the characteristic Ti and is established at the operating point P1, with a relatively high current flows through the series arrangement 2-3 and the voltage drop across the resistor 3 is quite low compared to the supply voltage V. Consequently, it becomes a significant Heat develops in the heating coil 2 and the temperature rises. This shifted but the 1 V characteristic of resistor 3 is in the direction of curve T2 according to Fig. 2.

Sobald nun beim Erreichen der kritischen Temperatur die Schnittpunkte P; und P3 dieser Charakteristik mit der Belastungslinie R zusammenfallen, tritt eine unstabile Lage auf, und der Widerstand 3 wird sich im Arbeitspunkt P2 im unteren Ast der I-V-Charakteristik einstellen, wo der Spannungsfall am Widerstand 3 nahezu der Netzspannung V1 gleich und der Strom sprunghaft auf einen geringen Wert herabgesetzt ist. Folglich wird dann nur noch eine sehr geringe Heizenergie dem Gefäß 1 zugeführt, so daß die Temperatur nicht weiter ansteigen kann.As soon as the intersection points are reached when the critical temperature is reached P; and P3 of this characteristic coincide with the load line R occurs an unstable situation, and the resistor 3 will be at the operating point P2 in the lower Set the branch of the I-V characteristic where the voltage drop across resistor 3 is almost the mains voltage V1 is the same and the current is suddenly reduced to a low value is. As a result, there will only be one more very low heating energy dem Vessel 1 supplied so that the temperature can not rise any further.

Die kritische Temperatur, bei der die Schnittpunkte P1 und P3 zusammenfallen, ist von den unvermeidlichen Schwankungen der Netzspannung bzw. der Wärmeableitung der Vorrichtung nur sehr wenig abhängig. Bei ansteigender Netzspannung V1, bei der der Heizwicklung 2 eine größere elektrische Energie zugeführt wird, verlagert sich die Arbeitskennlinie R derartig, daß die Schnittpunkte P1 und P3 einander nähern. Es tritt somit eine größere Erwärmung auf, aber es wird auch schneller die kritische Temperatur erreicht, bei der der Ström durch die Reihenschaltung 2-3 abklingt. Würde der Widerstand 3 aber die übliche Stromsättigungscharakteristik aufweisen, so würde sich die Vorrichtung bei einer Speisespannungszunahme auf eine erhöhte Wärmeabgabe durch die Heizwicklung und deswegen auf ein neues Wärmegleichgewicht bei erhöhter Temperatur einstellen. Die im Widerstand 3 umgesetzte Energie 1 - V würde dann erheblich steigen, weil bei gleichbleibendem Strom die Spannung äin Widerstand 3 ansteigen würde, was eine -wesentliche Gefahr für Überlastung ergeben kann. Auch wenn die Wärmeabstrahlung oder sonstige Wärmeableitung der Vorrichtung sich ändert, wird die Aufheizung schneller oder langsamer verlaufen, aber die Temperatur, bei der der Strom abklingt, wird sich praktisch nicht ändern.The critical temperature at which the points of intersection P1 and P3 coincide, is affected by the inevitable fluctuations in the mains voltage or heat dissipation very little dependent on the device. With increasing mains voltage V1, with the the heating coil 2 is supplied with a greater amount of electrical energy, shifts the working characteristic R such that the intersection points P1 and P3 approach each other. There is thus greater heating, but it also becomes critical more quickly Temperature reached at which the flow decays through the series connection 2-3. Would however, the resistor 3 would have the usual current saturation characteristic In the event of an increase in the supply voltage, the device reacts to increased heat dissipation through the heating coil and therefore to a new thermal equilibrium with increased Setting the temperature. The energy 1 - V converted in resistor 3 would then be considerable increase because the voltage in resistor 3 increases with constant current which could result in a significant risk of overload. Even if the Heat radiation or other heat dissipation of the device changes, is the heating run faster or slower, but the temperature at which the current subsides, will practically not change.

Nach einer Vorzugslösung wird der Widerstand 3 nur in zeitweiligem thermischem Kontakt mit dem zu überwachenden Gegenstand gebracht. In der Vorrichtung nach Fig. 1 ist der Widerstand 3 derartig angeordnet, daß er dem Dampf der im Gefäß 1 anwesenden Flüssigkeit ausgesetzt ist. Sobald die Flüssigkeit kocht und ein wesentlicher Dampfstrom längs dieses Widerstandes streicht, wird sich der Wärmekontakt zwischen diesem Widerstand 3 und der zu überwachenden Flüssigkeit wesentlich verbessern, so daß eine besonders kritische Ausschaltung des Stromes durch die Reihenschaltung 2, 3 gewährleistet wird.According to a preferred solution, the resistor 3 is only temporarily brought thermal contact with the object to be monitored. In the device According to Fig. 1, the resistor 3 is arranged such that it the steam in the vessel 1 is exposed to the presence of liquid. Once the liquid boils and an essential Steam flows along this resistance, the thermal contact between significantly improve this resistance 3 and the liquid to be monitored, so that a particularly critical disconnection of the current through the series connection 2, 3 is guaranteed.

Als weitere Abwandlung können die Heizwicklung 2 und der Widerstand 3 dadurch vereinigt werden, daß erstere selber den nötigen hohen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Weiter kann der Wärmekontakt zwischen dem Widerstand 3 und der zu überwachenden Flüssigkeit bzw. dem Gefäß 1 z. B. mittels eines Bimetallstreifens (nicht veranschaulicht) verändert werden, um auf diese Weise eine noch kritischere Umschaltung zu erzielen.As a further modification, the heating winding 2 and the resistor 3 are combined in that the former itself has the necessary high positive temperature coefficient having. Furthermore, the thermal contact between the resistor 3 and the to be monitored Liquid or the vessel 1 z. B. by means of a bimetal strip (not illustrated) can be changed in order to achieve an even more critical switch in this way.

Selbstverständlich läßt sich die Vorrichtung auch bei der Erhitzung fester Gegenstände verwenden. Auch kann sie zum thermischen Überlastungsschutz eines Gerätes dienen, ohne daß in diesem Gerät absichtlich eine elektrische Erhitzung erfolgt.Of course, the device can also be used during heating use solid objects. It can also be used for thermal overload protection Device serve without intentional electrical heating in this device he follows.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Schutz eines elektrischen Gerätes gegen thermische Überbelastung, in der ein mit dem zu schützenden Gegenstand thermisch gekoppelter Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) in Reihe in den Speisekreis des elektrischen Gerätes eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand einen derartigen hohen Temperaturkoeffizienten aufweist und in einem derartigen Wärmekontakt mit dem zu schützenden Gegenstand steht, daß beim Erreichen des kritischen Temperaturwertes der Arbeitsstrom der Vorrichtung sich auf den negativ geneigten Teil der Strom-Spannungs-Kennlinie des PTC-Widerstandes verlagert. PATENT CLAIMS: 1. Device for protecting an electrical device against thermal overload, in which a thermal contact with the object to be protected coupled resistor with positive temperature coefficient (PTC) in series in the The supply circuit of the electrical device is switched on, characterized in that that the PTC resistor has such a high temperature coefficient and is in such a thermal contact with the object to be protected that when Reaching the critical temperature value of the working current of the device itself on the negatively inclined part of the current-voltage characteristic of the PTC resistor relocated. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zeitweiligen thermischen Kontakt zwischen dem PTC-Widerstand und dem zu schützenden Gegenstand. 2. Apparatus according to claim 1, characterized by a temporary thermal contact between the PTC resistor and the object to be protected. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der das Gerät zur Erhitzung von Flüssigkeiten dient, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand so angeordnet ist, daß er dem Dampf der Flüssigkeit und deswegen einem zeitweiligen thermischen Kontakt mit der Flüssigkeit ausgesetzt ist. 3. Apparatus according to claim 2, in which the device for heating liquids serves, characterized in that the PTC resistor is arranged so that it the vapor of the liquid and therefore a temporary thermal contact with exposed to the liquid. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitweilige thermische Kontakt mittels eines Bimetallstreifens herbeigeführt wird. 4. Apparatus according to claim 2, characterized in that that the temporary thermal contact is brought about by means of a bimetal strip will. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand gleichzeitig zur Erhitzung des schützenden Gegenstandes angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »radio-mentor«, 1950, S. 32.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the PTC resistor is arranged at the same time as heating the protective object. Into consideration Drawn pamphlets: "radio-mentor", 1950, p. 32.
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