DE1159089B - Schutzeinrichtung fuer elektrische Verbraucher, insbesondere Elektromotoren - Google Patents

Schutzeinrichtung fuer elektrische Verbraucher, insbesondere Elektromotoren

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DE1159089B
DE1159089B DEB66621A DEB0066621A DE1159089B DE 1159089 B DE1159089 B DE 1159089B DE B66621 A DEB66621 A DE B66621A DE B0066621 A DEB0066621 A DE B0066621A DE 1159089 B DE1159089 B DE 1159089B
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DE
Germany
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relay
protection device
bridge
transistor
circuit
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Pending
Application number
DEB66621A
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English (en)
Inventor
Vincent G Krenke
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Bryant Electric Co
Original Assignee
Bryant Electric Co
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/04Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature

Landscapes

  • Protection Of Generators And Motors (AREA)

Description

  • Schutzeinrichtung f ür elektrische Verbraucher, insbesondere Elektromotoren Es ist bekannt, elektrische Geräte, insbesondere Elektromotoren, gegen thermische Oberlastung dadurch zu sichern, daß die Ströme in den Zuleitungen von Bimetallrelais überwacht werden. Diese Überwachung ist nicht für alle Fälle ausreichend, da beispielsweise Wärmestauungen, die durch örtlich begrenzte Temperaturerhöhungen im Inneren eines elektrischen Apparates hervorgerufen werden, nicht erfaßt werden können. Zur Erfassung derartiger Temperaturerhöhungen hat man sogenannte Kleinthermoschalter direkt in die Wicklungen elektrischer Maschinen eingebaut und diese in Reihe mit einei Oberwachungseinrichtung an eine Stromquelle angeschlossen. Hierbei schalten die Thermoschalter den Steuerstrom bei überschreiten einer bestimmten Temperatur ein bzw. aus, wodurch die überwachungseinrichtung zum Ansprechen gebracht wird und der Verbraucher vom elektrischen Netz getrennt wird.
  • Bei derartigen überwachungseinrichtungen ist es auch schon bekannt, ein Oberwachungsrelais an den Ausgang einer Brücke anzuschließen, in deren Zweigen ein Temperaturmeßfühler oder deren zwei eingeschaltet sind. Ferner ist es bekannt, einen Transistor als temperaturabhängigen Meßfühler zu verwenden.
  • Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einer Schutzeinrichtung für elektrische Verbraucher, insbesondere für EIcktromotoren, bei der in einer einen Temperaturmeßfühler enthaltenden Brücke ein Relais vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vorbestimmter, insbesondere wählbarer Temperaturen des Temperaturmeßfühlers Schaltkontakte betätigt, die imVerbraucherstromkreis liegen. Gemäß der Erfindung ist der Ausgang der Brücke an einen das Relais beeinflussenden Transistor angeschlossen, und das Relais ist in einem Zweig der Brücke angeordnet. Auf diese Weise kann der Brückenwiderstand entfallen, so daß sich gegenüber den bekannten Ausführungen zusätzlich zur höheren Ansprechempfindlichkeit eine Verkleinerung des Aufwandes an Mitteln ergibt.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Brückenkreis zur Steuerung von zwei Relais, die denselben Stromkreis beeinflussen, Fig. 2 eine ähnliche Einrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, jedoch mit nur einem Relais, wobei die Relaiswicklung nüt einer Mittelpunktanzapfung versehen ist, Fig. 3 eine Einrichtung, bei der zwei Relais in Kaskade geschaltet sind, Fig. 4 einen Stromkreis, bei dem ein einfaches Relais zur Steuerung dient, und Fig. 5 eine weitere Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltung.
  • In den Figuren sind für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen gewählt.
  • Die Schutzeinrichtung für den elektrischen VerbraucherM enthält ein Relais, das in Abhängigkeit von einem Temperaturmeßfühler Schaltkontakte2 betätigt, die im Verbraucherstromkreis liegen.
  • Die Leitungen 1 und 4 sind Speiseleitungen für den Verbraucher, wobei M ein Elektromotor sein kann, der überwacht werden soll. Der TemperaturmeßfühlerRTh ist in einem Zweig einer Widerstände R, RB enthaltenden Brücke angeordnet, deren Eingang mit spannungsführenden LeitungspolenN, P verbunden ist, und deren Ausgang erfindunggemäß an einen das RelaisC beeinflussenden Transistor TR angeschlossen ist, wobei das Relais in einem Zweig der Brücke angeordnet ist. Die einzelnen Glieder der Brücke sind so bemessen, daß diese bei ungestörtem Betrieb im Gleichgewicht ist. Die Kennlinien der verschiedenen Widerstände und der Relaiswicklungen müssen passend gewählt sein im Hinblick auf den verwendeten Temperaturmeßfühler. Dieser Temperaturmeßfühler kann einen positiven oder einen negativen Temperaturkoeffizienten haben. Zweckmäßig ist die Brücke derart bemessen, daß das Relais C bei abgeglichener Brücke erregt ist.
  • Die Leitungen 1 und 4 können auch einen Zwischensteuerkreis bilden, wobei M die Betätigungsspule eines nicht dargestellten Hauptschalters sein kann, der einen Verbraucherkreis beeinflußt.
  • In Fig. 1 ist eine Brückenschaltung dargestellt, bei der in vorteilhafter Weise zwei Relais C 1, C 2 vorgesehen sind, von denen die eine WicklungC21 in Reihe mit der Kollektor-Ernitter-Strecke c-e ge- schaltet ist und die andere Wicklung C 11 parallel zu der Reihenschaltung des Transistors TR und der zweiten WicklungC21 in einem Zweig der Brücke angeordnet ist (Fig. 1). Der Temperaturmeßfühler oder Thermister RTh ist in einem an die Relaisspule Cll angrenzenden Brückenzweig derart angeordnet, daß er auf die Temperatur des Verbrauchers U, der ein Motor sein kann und dessen Arbeitsweise über wacht werden soll, anspricht. In dem dritten Zweig des Brückenkreises liegt ein WiderstandR, an dem eine Spannung abfällt, und in dem daran angrenzenden Brückenzweig ein Basisvorwiderstand RB des Transistors.
  • Die Erfindung wird an Hand der Wirkungsweise der in den einzelnen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele besser verständlich.
  • Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Stromkreises ist folgende: Wird an die Leiter P und N eine Betriebsspannung von gewünschter Größe angelegt, so fließt von dem positiven LeiterP über den temperaturempfindlichen WiderstandRTh, den Leiter5 und die Relaisspule Cll des RelaisC1 zum negativen LeiterN Strom. Strom fließt auch von dem positiven LeiterP über den Widerstand RB, den Leiter 6 und den WiderstandR, an dem eine Spannung abfällt, zum negativen Leiter N.
  • An dem temperaturempfindlichen Widerstand RTh steht daher eine bestimmte Spannung an. Dieser Widerstand RTh hat eine solche Kennlinie, daß bei normalem Betrieb an der Relaiswicklung C 11 eine Spannung ansteht, die ausreicht, um das Relais C 1 zum Ansprechen zu bringen, so daß seine Kontakte 2 schließen und der Stromkreis für den Motor M über die Leitung 1, den Relaiskontakt 2, den Relaiskontakt 3 des Relais C 2, den Motor M und die Leitung 4 geschlossen wird. Der Motor ist dann in Betrieb.
  • Unter normalen Bedingungen führt der Transistor lediglich einen kleinen Verluststrom. Ist der Emitter e positiv gegenüber der Basis b, so leitet der Transistor. Die Spannung an dem Basisvorwiderstand RB des Transistors liegt fest, zumal die WiderständeR und RB in fester Beziehung zueinander und zur Größe der Spannung an den Leitern.P und N stehen. Dies bedeutet, daß dann, wenn die, Spannung an dem Widerstand RTh auf einen kleinen Wert gebracht wird, oder dann, wenn der Widerstand RTh kurzgeschlossen wird, der Ernitter e positiver als die Basis b wird und ein kleiner öffnungsstrom vom Emitter e zur Basis b fließt, so daß der Transistor TR leitend wird. Sodann beginnt ein relativ hoher Strom zu fließen vom Leiter 5 durch den Transistor - Emitter e, Basis b und Kollektor c - und durch die Betätigungsspule C21 des SteuerrelaisC2. Dieses Relais öffnet die Kontakte3, wodurch der Stromkreis mit dem MotorM geöffnet wird. Das mit M bezeichnete Glied muß nicht in jedem Fall ein Motor sein, sondem es kann auch die Betätigungsspule eines Hauptschalters darstellen, der den Speisekreis eines zu schützenden Motors beeinflußt. Sobald der Transistor leitend wird, wird die Betätigungsspule C 11 entregt und der Motor M abgeschaltet, da die Kontakte 2 geöffnet werden. Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die Motorschut,zeinrichtung dann in Tätigkeit tritt, wenn in dem Widerstand TRh eine erhöhte Temperatur auftritt, wenn der Widerstand kurzgeschlossen bzw. sein Stromkreis aufgetrennt wird oder wenn die Spannung abfällt.
  • In Fig. 2 sind dieselben Glieder der Brückenschaltung verwendet wie in Fig. 1, wobei jedoch zweckmäßigerweise ein Relais C mit Mittelpunktanzapfung Verwendung findet. Dieses Relais hat zwei Teilspulen C 12 und C 22, die an den Kollektor c bzw. Emitter e angeschlossen sind. Die Mittelpunktanzapfung liegt am Leitungspol M. Wird an die Leitungen P und N Spannung angelegt, so bewirkt die Spule C 12 ein Schließen der Kontakte, 2 des Relais C. Wenn nun der Transistor aus irgendeinem bereits erwähnten Grund leitend wird, so fließt zunächst ein Auslösestrom vom Leiter 5 zur Basis b und den Leiter 6. Hierauf beginnt ein Strom von dem Leiter 5 durch den Transistor TR und die Spule C 22 zum Leiter N zu fließen. Die Spule C 22 erzeugt eine Magnetisierung, die gegen die der SpuleC12 gerichtet ist, so daß das RelaisC abfällt und Kontakte 2 öffnet.
  • Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung ist der in Fig. 1 sehr ähnlich. Sie unterscheidet sich dadurch, daß das zweite Relais C 2 seine Kontakte 3, die normalerweise geschlossen sind, in dem Stromkreis d& Betätigungsspule Cll hat. Die Wirkungsweise der Fig. 3 ist dieselbe wie in Fig. 1.
  • Bei der Einrichtung nach Fig. 4 ist ein Relais C 4 verwendet, dessen Betätigungsspule zweckmäßigerweise parallel zu dem Transistor an den Emitter e und den Kollektor c des Transistors TR angeschlossen ist. Bei dieser Ausführung wird die Spule C 14 dann stromlos, wenn aus irgendeinem bereits erwähnten Grunde der Transistor leitend wird, so daß die Kontakte 2 öffnen, um den gewünschten Schutz zu bewirken.
  • Die Darstellung in Fig. 5 ist eine Abwandlung der Grundschaltung nach der Fig. 1. In dieser Darstellung ist der Thermistor oder der temperaturabhän-gige Widerstand RTh nicht direkt in den Stromkreis mit der Betätigungsspule C 1.5 des Relais C 5 eingeschaltet. Es sind vielmehr zwei Transistoren TR 1 und TR 2 verwendet. TR 1 ist ein PNP-Transistor und der Transistor TR 2 ein NPN-Transistor. Der PNP-Transistor TR 1 leitet bei unterbrochenem Stromkreis des Thermistors oder bei hohem Widerstand, wogegen der NPN-Transistor TR 2 bei kurzgeschlossenem Thermistor oder bei kleinem Widerstand des Thermistors RTh leitet.
  • Bei normalen Betriebsbedingungen des Motors ist der Spannungsabfall an dem Vorwiderstand RB und der Spannungsabfall an den Strombegrenzungswiderstand RL derart, daß keiner der Transistoren leiten kann, wenn man von den sehr kleinen Sperrströmen absieht.
  • Wenn einer der Transistoren bei hohem Thermistorwiderstand, bei offenem oder kurzgeschlossenern Stromkreis des Thermistors leitend wird oder wenn die Spannung der Transistoren zusammenbricht, so wird die Betätigungsspule C 15 des Relais C 5 entregt, so daß die Kontakte 2 öffnen und der Motorstromkreis unterbrochen wird. Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die erfindun-sgemäße Schutzeinrichtun den Motorstrom-C 9 kreis öffnet, wenn a) die Leitungen zu dem Temperaturüberwachungselement kurzgeschlosse#n sind und b), wenn die Leitungen zwischen den Temperaturüberwachungselement und der Steuereinrichtung des Ternperaturüberwachungselementes unterbrochen sind. Die Schutzeinrichtung öffnet den Lastkreis ferner bei ein,-r Vergrößerung des Widerstandes RTh auf einen gewissen Wert und bei einer Verkleinerung des Widerstandes des temperaturempfindlichen Widerstandes auf einen gewissen Wert. Die temperaturempfindliche Einrichtung bzw. das temperaturempfindliche Element kann etweder einen positiven oder einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen.
  • Gernäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Leitungspole N, P, welche die Brücke speisen, an die Speiseleitungen 1, 4 des Verbraucherkreises angeschlossen sein. Auf diese Weise wird eine Auslösung der Schutzeinrichtung bei erhöhter Temperatur des Verbrauchers, bei Spannungsabsenkungen, bei überspannungen und bei Kurzschluß erzielt.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schutzeinrichtung für elektrische Verbraucher, insbesondere für Elektromotoren, bei der in einer einen Temperaturmeßfühler enthaltenden Brücke ein Relais vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vorbestimmter, insbesondere wählbarer Temperaturen des Temperaturineßfühlers Schaltkontakte betätigt, die im Verbraucherstromkreis liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Brücke an einen das Relais (C) beeinflussenden Transistor (TR) angeschlossen und das Relais (C) in einem Zweig der Brücke angeordnet ist.
  2. 2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Brücke, daß das Relais (C) bei abgeglichener Brücke erregt ist. 3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Relais (C1, C2) vorgesehen sind, von denen die eine Wicklung (C21) in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke (c-e) geschaltet ist und die andere Wicklung(CII) parallel zu der Reihenschaltung des Transistors (TR) und der zweiten Wicklung (C21) in einem Zweig der Brücke angeordnet ist (Fig. 1). 4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Relais ein solches mit Mittelpunktanzapfung verwendet ist (Fig. 2). 5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte des zweiten Relais (C2) im Stromkreis des ersten Relais (C 1) angeordnet sind (Fig. 3). 6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisspule (C 14) des Relais (C 4) mit dem Emitter (e) und dem Kollektor (e) des Transistors (TR) verbunden ist (Fig. 4). 7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zweig der Relaisspule (C15) ein Strombegrenzungswiderstand (RL) angeordnet ist. 8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu dem Transistor (TR 1) komplementärer Transistor (TR2) vorgesehen ist, dessen Emitter-Kollektor-Strecke (e-c) zur Auslösespule (C 15) des Relais (C5) parallel geschaltet ist (Fig. 5). 9. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Brücke speisenden Leitungspole (N, P) an die Speiseleitungen (1, 4) des Verbraucherkreises angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1087 266, 1080 681, 1050 439, 1011059.
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