DE1271246B

DE1271246B - Vorrichtung zum wahlweisen Anschluss eines Stromverbrauchers an zwei unterschiedliche Netzspannungen

Info

Publication number: DE1271246B
Application number: DE19611271246
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Andrich
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1961-12-08
Filing date: 1961-12-08
Publication date: 1968-06-27
Also published as: JPS409892B1

Description

Vorrichtung zum wahlweisen Anschluß eines Stromverbrauchers an zwei unterschiedliche Netzspannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit deren Hilfe ein Stromverbraucher, z. B. ein Kleinstmotor für ein Rasiergerät, wahlweise an zwei unterschiedliche Netzspannungen anschließbar ist. Üblicherweise wird zu diesem Zweck in Reihe mit dem Verbraucher ein Widerstand geschaltet, der mittels eines Schalters kurzgeschlossen werden kann. Der Widerstand und der Schalter sind üblicherweise im Stecker des Gerätes angeordnet.
Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß eine Überlastung oder gar Zerstörung des Gerätes auftreten kann, falls der Benutzer vergißt, beim Anschluß des Gerätes an die höhere Netzspannung den Kurzschluß des erwähnten Widerstandes aufzuheben.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Funktion des Schalters einem stromabhängigen Widerstand zu übertragen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zwischen dem Netz und dem Stromverbraucher die Parallelschaltung eines Festwiderstandes und eines Widerstandes mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstandes) geschaltet ist, und zwar derart, daß letzterer Widerstand beim Anschluß an die höhere Netzspannung einen wesentlich geringeren Strom führt als beim Anschluß an die kleinere Netzspannung. Insbesondere weist der letztere Widerstand einen so hohen positiven Temperaturkoeffizienten auf, daß er beim Anschluß an die höhere Netzspannung in einem einem negativen Widerstand entsprechenden Teil seiner Stromspannungskennlinie betrieben wird, insbesondere derart, daß der PTC-Widerstand beim Anschluß an die höhere Netzspannung einen wesentlich geringeren Strom führt als beim Anschluß an die kleinere Netzspannung.
Es ist an sich bekannt, in Reihe mit einem Verbraucher einen Eisenwiderstand mit erheblichem positivem Temperaturkoeffizienten zu schalten, mittels dessen der Strom durch den Verbraucher auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Ein derartiger Widerstand wirkt demnach als Strombegrenzer und nicht als elektronischer Schalter. Streuungen dieses Widerstandes sowie Änderungen der Temperatur, haben einen erheblichen Einfluß auf den Verbraucherstrom, was die Zuverlässigkeit der Vorrichtung beeinträchtigt. Weil in der Vorrichtung gemäß der Erfindung ein erheblicher Stromanteil durch den parallelgeschalteten Festwiderstand fließt, ist die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erheblich größer. Ein weiterer Unterschied gegenüber den Eisenwiderständen besteht darin, daß die hier verwendeten PTC-Widerstände erst von einer bestimmten Temperatur (z. B. 100° C) bzw. Leistung an einen hohen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Unterhalb dieser Temperatur bis herunter zur Zimmertemperatur kann er als ohmscher Widerstand betrachtet werden. Eisenwiderstände haben aber von vornherein einen positiven Temperaturkoeffizienten.
Es ist auch bekannt, zum Kompensieren von temperaturbedingten Stromschwankungen eine Parallel-oder Reihenschaltung von Festwiderständen und Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten zu verwenden. Auch ist es bekannt, Netzspannungsschwankungen durch das Parallelschalten eines Regelwiderstandes zu Glühlampen auszugleichen, wobei die Parallelschaltung dann noch in Reihe mit einem Festwiderstand liegt. Diese Schaltungsanordnungen sind jedoch nicht dazu geeignet, einen Verbraucher mit verschiedenen Netzspannungen zu betreiben. Ebenso ungeeignet ist eine weitere bekannte Schutzschaltung für Röhrenheizfäden, bei der ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten parallel zu einem Festwiderstand mit den Heizfäden in Reihe geschaltet ist. Diese Schaltung sichert zwar gegen die Überlastung bei Einschaltstromstößen; sie ist aber für eine Spannungsumschaltung unbrauchbar.
Um einen Verbraucher aus einem Netz mit schwankender Spannung mit einer gleichbleibenden Spannung zu versorgen, ist es darüber hinaus auch bekannt, dem Verbraucher einen Widerstand mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten parallel zu schalten und diese Parallelschaltung dann in Reihe mit einem Drahtwiderstand anzuordnen. Mit dieser Schaltungsanordnung ist aber lediglich eine sehr begrenzte Spannungsstabilisierung des Verbrauchers und keine regelrechte Umschaltung auf verschiedene Netzspannungen möglich. Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt die Stromspannungskennlinie eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten bzw. die der Parallelschaltung eines solchen Widerstandes und eines Festwiderstandes im Rahmen der Vorrichtung nach F i g. 1.
Die Vorrichtung nach F i g. 1 enthält einen Verbraucher 1, z. B. einen Kleinstmotor für ein Rasiergerät, der wahlweise an eine größere Netzwechselspannung, z. B. 220 V, bzw. eine kleinere Netzwechselspannung, z. B. 110 V anzuschließen ist. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß zwischen den Verbraucher 1 und die Netzspannungsquelle 2 die Parallelschaltung eines Festwiderstandes 3 und eines Widerstandes 4 mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten angeordnet. Der Widerstand 4 weist eine Stromspannungscharakteristik I = f (V) auf, wie in F i g. 2 durch die Kurve 4 dargestellt. Die Stromspannungscharakteristik der Parallelschaltung ist in F i g. 2 mit 3-I-4 bezeichnet.
Die Schaltung ist nun so bemessen, daß die Parallelschaltung 3-I-4 bei der niedrigen Netzspannung im Arbeitspunkt A, bei der höheren Netzspannung dagegen im Arbeitspunkt B betrieben wird. Die Geraden 1 bzw. 1' in F i g. 2 stellen die Kennlinie des Verbrauchers 1 dar. Der Verbraucher 1 hat z. B. einen Widerstand von 2000 Ohm, der Widerstand 3 beträgt z. B. 3300 Ohm, und der Widerstand 4 hat bei der niedrigen Netzspannung von 110 V einen Widerstandswert von 200 Ohm. Beim Anschluß der Vorrichtung an die höhere Netzspannung (220 V) stellt sich ungefähr der gleiche dem Arbeitspunkt B entsprechende Strom ein. Im Arbeitspunkt B' des Widerstandes 4 allein ist dieser dann auf einen höheren Wert als der Widerstand 3 angewachsen, und die Streuungen des diesen Widerstand 4 durchfließenden Stromes haben nur noch einen geringen Einfluß auf den Gesamtstrom durch den Verbraucher 1.
Die Schaltung hat noch den weiteren Vorteil, daß, falls der Rotor des Motors 1 zu stark gebremst und dadurch die vom Motor erzeugte Gegenspannung zu niedrig wird, ein unzulässig starker Strom durch den Motor verhindert wird. Die Änderung des Widerstandwertes des PTC-Widerstandes 4 wirkt somit als Schutz gegen eine Bremsüberlastung des Motors. Zum weiteren Schutz der Vorrichtung gegen Anschluß an noch höheren Netzspannungen, z. B. 265 V, kann noch ein weiterer PTC-Widerstand 5 in Reihe hinzugeschaltet werden.
Er kann auch an Stelle von Widerstand 4 eingebaut werden, wenn er in seinem Widerstand und seiner maximalen Leistungsaufnahme so bemessen ist, daß er die Bedingungen für Arbeitspunkt B erfüllt, dort also noch ohmisch ist und bei höherer Leistung in seinen PTC-Bereich gerät.
Es leuchtet ein, daß die Vorrichtung 3, 4 bzw. 3, 4, 5 sich in Verbindung mit beliebigen Stromverbrauchern verwenden läßt. Im Gegensatz zum bei Rasiergeräten üblichen Einbau dieser Vorrichtung im Stecker läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr bequem im Verbrauchergehäuse selbst einbauen. Dadurch kann ein handelsüblicher Stecker verwendet werden, was zu einer Verbilligung des ganzen Gerätes führt.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung, mit deren Hilfe ein Stromverbraucher, z. B. ein Kleinstmotor für ein Rasiergerät, wahlweise an zwei unterschiedliche Netzspannungen anschließbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß in Reihe zwischen dem Netz und dem Stromverbraucher die Parallelschaltung eines Festwiderstandes und eines Widerstandes mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten (PTC-Widerstandes) geschaltet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand derart bemessen ist, daß er bei einer Überlastung im Verbraucher, z. B. einer Bremsüberlastung des Motors, als Schutzwiderstand wirksam ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC- und der Festwiderstand im Verbrauchergehäuse eingebaut sind. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer PTC-Widerstand als Überspannungsschutz vorgeschaltet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 280 604, 625 673, 970196; H. Richter, »Neue Schule der Radiotechnik und Elektrotechnik«, Bd.II, 1959, S. 308; Elektronik, 1961, Nr.
4, S.109 bis 115.