DE1275681B - UEberwachungsschaltung zur Temperaturueberwachung mit PTC-Fuehler, insbesondere Motorschutzschaltung - Google Patents

UEberwachungsschaltung zur Temperaturueberwachung mit PTC-Fuehler, insbesondere Motorschutzschaltung

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DE1275681B
DE1275681B DE1965L0051469 DEL0051469A DE1275681B DE 1275681 B DE1275681 B DE 1275681B DE 1965L0051469 DE1965L0051469 DE 1965L0051469 DE L0051469 A DEL0051469 A DE L0051469A DE 1275681 B DE1275681 B DE 1275681B
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DE
Germany
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stage
transistor
temperature
circuit
monitoring
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Pending
Application number
DE1965L0051469
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Rudolf Swoboda
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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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
    • H02H5/042Emergency 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 using temperature dependent resistors

Landscapes

  • Control Of Temperature (AREA)

Description

  • Überwachungsschaltung zur Temperaturüberwachung mit PTC-Fühler, insbesondere Motorschutzschaltung Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schaltungsanordnungen für Überwachungsaufgaben und bezieht sich auf eine überwachungsschaltung zur Temperaturüberwachung mit PTC-Fühler und einem dazu in Reihe geschalteten steilbaren ohmschen Widerstand, welche ein Steuerpotential temperaturabhängig verändern, insbesondere Motorschutzschaltung, bestehend aus einem mit einer zweistufigen Transistorkaskade aufgebauten Steuerteil, das über eine Gleichrichterbrücke gespeist wird und bei dem die erste Stufe der Kaskade an der Kollektorseite mit der Basis der zweiten Stufe über eine in der Zenerrichtung ausgenutzte Zenerdiode verbunden ist, und einem gesteuerten Stromkreis, der ein Motorschaltschütz in Reihenschaltung mit einer weiteren Gleichrichterbrücke enthält, an deren Gleichstromseite ein Thyristor angeschlossen ist, um das Motorschaltschütz in Abhängigkeit von der zu überwachenden Temperatur zu schalten.
  • Es ist eine Schaltung für die Überwachung der Betriebstemperatur von Motorwicklungen bekannt, die ebenfalls ein Steuerteil enthält, das über eine Gleichrichterbrücke mit Gleichstrom gespeist wird und bei dem jeder Phasenwicklung des Motors ein temperaturabhängiger Widerstand mit je einem steilbaren Widerstand in Reihe geschaltet zugeordnet ist, die zusammen in Abhängigkeit von der Temperatur der zugeordneten Wicklung je ein Steuerpotential ändern.
  • Die Änderung der Steuerpotentiale mit ansteigender Temperatur der Wicklungen ist bei dieser bekannten Überwachungsschaltung in der Weise ausgenutzt, daß ein den Motorwicklungen gemeinsam zugeordnetes Relais anspricht und den Motor abschaltet, sobald die Temperatur einer der Wicklungen und das betreffende Steuerpotential eine bestimmte Höhe erreicht. Bewirkt wird dies durch ein Schwellwertglied, das zwischen dem Steuerpotential und dem Relais geschaltet ist. Da der Erregerstrom des Relais über das Schwellwertglied fließt und der dynamische Widerstand dieses Gliedes bei fließendem Erregerstrom sehr klein sein soll, ist eine Halbleiterdiode, vorzugsweise eine Zenerdiode, vorgesehen. Es wird jedoch nicht der Zenerspannungsbereich, sondern wegen der geringeren Steuung nur die Schwellwertkennlinie in der Durchlaßrichtung der Zenerdiode vorteilhaft ausgenutzt. Damit muß aber die Überwachungsschaltung für einen entsprechenden geringen Schwellwert ausgelegt werden, was vielfach nicht zweckmäßig ist. Im übrigen sind bei der bekannten Überwachungsschaltung die temperaturabhängigen Widerstände durch den Erregerstrom belastet, so daß das Relais nicht wie erwünscht temperaturgenau ansprechen kann.
  • Es ist ferner eine Schaltung für die Überwachung der Temperatur eines Thermostaten bekannt, bei der das Steuerteil für die Steuerung des Heizstromkreises aus einer Transistorkaskade besteht und der Heizstromkreis eine Heizwicklung und eine dazu in Reihe geschaltete Gleichrichterbrücke enthält, an deren Gleichstromseite ein Thyristor angeschlossen ist. Das Steuerteil dieser überwachungsschaltung ist so eingerichtet, daß der Heizstrom in Abhängigkeit von der Temperatur des Thermostaten durch Zünden des Thyristors nur in den Nulldurchgängen der Betriebswechselspannung eingeschaltet und gesteuert wird. Es soll damit erreicht werden, daß die Störungen infolge des Zünders gering sind. Der Strom kann somit in Abhängigkeit einer Temperatur, jedoch nicht unabhängig vom Phasenzustand und von Schwankungen einer Betriebswechselspannung gesteuert werden.
  • Es ist schließlich noch eine Schutzeinrichtung für ein Netzgerät bekannt, das eine Konstantspannung liefert. Diese Einrichtung besteht darin, daß ein Transistorstellglied, durch das die Spannung konstant geregelt wird, beim Einsetzen eines Kurzschlußstromes in den Sperrzustand gesteuert und der Strom abgeschaltet wird. Sie spricht bereits auf ein Absinken der Spannung an und enthält in ihrem Steuerteil eine zweistufige Transistorkaskade, deren erste Stufe an der Kollektorseite mit der Basis der zweiten Stufe über eine in der Zenerrichtung ausgenutzte Zenerdiode verbunden ist. Diese Zenerdiode hat Entkopplungsfunktion und dient dazu, zwischen den Kaskadenstufen ein günstiges Potentialgefälle aufrechtzuerhalten. Es wird das Steuerpotential für diese Transistorkaskade nicht in Funktion einer Temperatur verändert und das Stellglied bei einer gewünschten genau vorgegebenen Temperatur nicht geschaltet. Auch ist das empfindliche Ansprechungsvermögen der Zenerdiode nicht in der Weise ausgenutzt, daß sich die Spannung am Kollektor der ersten Kaskadenstufe erst bei sich stark änderndem Steuerpotential dieser Stufe merklich ändert, was z. B. der Fall ist, wenn bei der obenerwähnten Schaltung für die überwachung der Temperatur von Motorwicklungen die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes den kritischen Wert überschreitet.
  • DerErfindung liegt indessendieAufgabe zugrunde, bei der eingangs beschriebenen überwachungsschaltung das Steuerteil so auszulegen, daß alle die Mängel, die einer Ausführung der bekannten überwachungsschaltungen einschließlich der bekannten Schutzeinrichtung als temperaturempfindliche, störungsunabhängige und sehr genau sowie schnell ansprechende Abschalteinrichtungen entgegenstehen, beseitigt sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Verstärkerstufe ausgebildete erste Stufe der Transistorkaskade an der Basis über den PTC-Fühler und den zu diesem in Reihe geschalteten stellbaren Widerstand mit dem einen Pol der Gleichrichterbrücke verbunden ist und in der Kollektorleitung einen ohmschen Spannungsteiler enthält, und daß die als Schaltstufe ausgebildete Stufe einen Transistor vom komplementären Typ bezüglich des Transistors der Stufe 51 enthält, der an der Basis durch das Potential am Teilungspunkt des Spannungsteilers über die Zenerdiode gesteuert ist.
  • Um das Ansprechen der überwachungsschaltung und das Abschalten des Motorschaltschützes von Schwankungen der Betriebswechselspannung unabhängig zu machen, ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung die Spannung, die der Transistorkaskade über die Gleichrichterbrücke zugeführt wird, durch eine gesonderte Zenerdiode und einen Vorwiderstand für diese Diode stabilisiert.
  • Die überwachungsschaltung gemäß der Erfindung kann nicht nur als Motorschutzschaltung, sondern auch als Steuerglied bei der Energiezufuhr für elektrische Öfen und andere Heizgeräte verwendet werden.
  • Die Schaltung gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Die Steuerspule des Schaltschützes 1 ist in bekannter Weise über eine Gleichrichterbrücke 2, in deren Brückenzweig ein Thyristor 3 liegt, an das Wechselstromnetz angeschlossen. Das eigentliche Steuerteil der Schaltung setzt sich aus einer Transistorkaskade mit zwei Stufen 4 und 5 zusammen. Der Steuerstromkreis des Thyristors bildet zugleich den Kollektorstromkreis eines als Schalttransistor verwendeten Transistors 41. Der Emitter-Basis-Stromkreis dieses Transistors ist über eine Zenerdiode 42 an einen als Spannungsteiler 52 ausgebildeten Kollektorwiderstand eines weiteren Transistors 51 angeschlossen, dessen Emitter-Basis-Stromkreis den PTC-Widerstand 53 und einen mit diesem PTC-Widerstand in Reihe geschalteten steilbaren Widerstand 54 enthält. Mit Rücksicht auf hinreichende Meßgenauigkeit des PTC-Widerstandes treten im Emitter-Basis-Stromkreis nur geringe Leistungsänderungen auf. Der Transistor 51 arbeitet als Verstärker, damit im Kollektorstromkreis Leistungsänderungen nach Maßgabe der gewünschten Ansprechempfindlichkeit der Steuerschaltung erzielt werden. Alle Transistorstromkreise werden von einem Netzgleichrichter 6 versorgt.
  • Solange die Spannung am Abgriffpunkt des Spannungsteilers 52 höher ist als die Zenerspannung der Diode 42, fließt über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 41 ein Strom, welcher diesen Transistor stark übersteuert und damit den Thyristor 3 durchgeschaltet hält. Nimmt nun der Widerstandswert des PTC-Fühlers 53 langsam zu, so nimmt die Spannung am Abgriffpunkt des Spannungsteilers 52 langsam ab. Erst beim steilen Anstieg der Widerstandskennlinie im kritischen Temperaturbereich unterschreitet die Spannung am Spannungsteilerabgriff die Zenerspannung, der Transistor 41 und der Thyristor 3 werden dann gesperrt und das Schaltschütz wird momentan abgeschaltet. Mit Hilfe des Steilwiderstandes 54 kann die Abschaltung einer bestimmten Temperatur zugeordnet werden. Soll beispielsweise bei höherer (niederer) Temperatur abgeschaltet werden, so muß der Widerstandswert von 54 entsprechend kleiner (größer) eingestellt werden.
  • Die Schaltung gemäß der Erfindung weist gegenüber den bekannten Schaltungen erhebliche Vorteile auf. Zum einen wird mit Hilfe einer zwischen den Kaskadenstufen 4 und 5 angeordneten Zenerdiode 42, die in Verbindung mit einem Spannungsteiler 52 steht und von diesem angesteuert wird, ein schlagartiges Abschalten des Schützes erreicht. Zum anderen haben normale Spannungsschwankungen des speisenden Netzes nur geringen Einfluß auf den Zeitpunkt des Abschaltens, insbesondere kann mit Hilfe einer am Ausgang des Gleichrichters 6 vorgesehene weitere Zenerdiode 61 und mit Hilfe eines Wider-. standes 62 völlige Unabhängigkeit von der Netzspannung erzielt werden. Außerdem kann, wie oben erwähnt, der Zeitpunkt des Abschaltens mit Hilfe des Vorwiderstandes 54 einem bestimmten Temperaturwert zugeordnet werden.
  • Dadurch, daß das Steuerteil der überwachungsschaltung zueinander komplementäre Transistoren enthält, ist der schaltungstechnische Aufbau des Steuerteils besonders einfach.
  • Die Anwendung einer Schaltung gemäß Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf Temperaturüberwachung bei Motoren beschränkt, sondern ist auch zum Zweck anderer überwachungsaufgaben denkbar. Beispielsweise kann die Temperatur bei chemischen Fertigungsprozessen, in Thermostaten, in Öfen und Heizgeräten verschiedener Art kontrolliert und ein Zu- und Abschalten einer Energiequelle nach Maßgabe der Temperatur bewirkt werden.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. überwachungsschaltung zur Temperaturüberwachung mit PTC-Fühler und einem dazu in Reihe geschalteten steilbaren ohmschen Widerstand, welche ein Steuerpotential temperaturabhängig verändern, insbesondere Motorschutzschaltung, bestehend aus einem mit einer zweistufigen Transistorkaskade aufgebauten Steuerteil, das über eine Gleichrichterbrücke gespeist wird und bei dem die erste Stufe der Kaskade an der Kollektorseite mit der Basis der zweiten Stufe über eine in der Zenerrichtung ausgenutzte Zenerdiode verbunden ist, und einem gesteuerten Stromkreis, der ein Motorschaltschütz in Reihenschaltung mit einer weiteren Gleichrichterbrücke enthält an deren Gleichstromseite ein Thyristor angeschlossen ist, um das Motorschaltschütz in Abhängigkeit von der zu überwachenden Temperatur zu schalten, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die als Verstärkerstufe ausgebildete erste Stufe (51) der Transistorkaskade an der Basis über den PTC-Fühler (53) und den zu diesem in Reihe geschalteten steilbaren Widerstand (54) mit dem einen Pol der Gleichrichterbrücke (6) verbunden ist und in der Kollektorleitung einen ohmschen Spannungsteiler (52) enthält, und daß die als Schaltstufe ausgebildete Stufe (41) einen Transistor vom komplementären Typ bezüglich des Transistors der Stufe (51) enthält, der an der Basis durch das Potential am Teilungspunkt des Spannungsteilers (52) über die Zenerdiode (42) gesteuert ist. 2. überwachungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Transistorkaskade (51, 41) über die Gleichrichterbrücke (6) zugeführte Spannung durch eine Zenerdiode (61) und einen Widerstand (62) stabilisiert ist. 3. überwachungsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Steuerglied bei der Energiezufuhr für elektrische Öfen oder dergleichen Heizgeräte. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1061431, 1083 355, 1186 548; Zeitschrift »Control Engineering«, 11 (1964), S.129.
DE1965L0051469 1965-08-26 1965-08-26 UEberwachungsschaltung zur Temperaturueberwachung mit PTC-Fuehler, insbesondere Motorschutzschaltung Pending DE1275681B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1061431B (de) * 1957-03-14 1959-07-16 Siemens Ag Anordnung zur Temperaturueberwachung von Motoren, Transformatoren od. dgl.
DE1083355B (de) * 1959-02-06 1960-06-15 Telefunken Gmbh Schutzeinrichtung fuer ein durch einen Transistor gesteuertes Netzgeraet mit konstanter Ausgangsspannung
DE1186548B (de) * 1963-01-16 1965-02-04 Bosch Gmbh Robert Schutzeinrichtung fuer den Haupttransistor eines Spannungsreglers fuer mit stark wechselnden Drehzahlen antreibbare Stromerzeuger, insbesondere von Fahrzeugen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE1083355B (de) * 1959-02-06 1960-06-15 Telefunken Gmbh Schutzeinrichtung fuer ein durch einen Transistor gesteuertes Netzgeraet mit konstanter Ausgangsspannung
DE1186548B (de) * 1963-01-16 1965-02-04 Bosch Gmbh Robert Schutzeinrichtung fuer den Haupttransistor eines Spannungsreglers fuer mit stark wechselnden Drehzahlen antreibbare Stromerzeuger, insbesondere von Fahrzeugen

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