DE1297198B - Schaltungsanordnung fuer elektrische Stromkreise - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für elektrische Stromkreise, die zum Schutz gegen Überlastungen einen Vorwiderstand mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten enthalten. Derartige Widerstände sind bekanntlich im kalten Zustand hochgradig leitend, während bei zunehmendem Strom und damit infolge zunehmender Eigenerwärmung die Leitfähigkeit immer stärker abnimmt. Bei richtiger Dimensionierung wirken diese Kaltleiter im Störungsfall wie hochohmige Widerstände und begrenzen somit den fließenden Strom auf einen unschädlichen Wert.
• Als Kaltleiterwiderstände haben bisher Eisen-, Wasserstoff- und Wolframwiderstände Verwendung gefunden, es sind aber auch keramische Kaltleiter, z.B. mit Barium-Titanat als Grundmaterial, bekanntgeworden. Letztere haben gegenüber den zuerst genannten Kaltleitertypen den Vorteil, daß ihr Widerstand bei niedrigem Wert bis zum Erreichen der Curie-Temperatur nahezu konstant ist und erst oberhalb der Curie-Temperatur ansteigt, wobei die Widerstandserhöhung um ein Vielfaches höher liegt als bei den metallischen Kaltleitern. Die Änderung des Widerstandswertes führt zu einer Änderung des Spannungsabfalles an diesem Widerstand; die Änderung der Potentialverhältnisse wird in der Erfindung als Steuersignal ausgenutzt.
• Andererseits ist es bereits bekannt, Schutzwiderstände in Form von Schmelzsicherungen mit einem parallelgeschalteten hochohmigen Relais als Signalisierungsschaltglied zu koppeln, das bei Ausfall der Sicherung anspricht und sich in Reihe mit dem durch die Sicherung geschützten Verbraucher haltend, den Sicherungsausfall signalisiert. Von Nachteil dabei jedoch ist, daß bei gleicher Temperaturcharakteristik von Verbraucher- und Sicherungsrelais ein wirksamer Schutz nur in einem vorgegebenen Spannungsbereich möglich ist und daß andererseits vorübergehende Störungen gleichfalls ein Eingreifen des überwachungspersonals erfordern, um die Sicherungen zu erneuern. Der zuletzt genannte Nachteil ließe sich nun dadurch umgehen, daß man die Sicherungen durch die eingangs erwähnten Kaltleiterwiderstände ersetzen würde.
• Die Erfindung geht jedoch weiter und ermöglicht es, mit einem einzigen Signalisierungssehaltglied unter Umgehung der aufgezeigten Nachteile der bekannten Anordnungen gleichzeitig mehrere Stromkreise zu überwachen. Dieses wird gemäß einer ersten Lösung dadurch erreicht, daß bei der eingangs erwähnten Schaltungsanordnung das Signalisierungsschaltglied zu einem temperaturabhängigen Indikatorwiderstand mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten parallel bzw. in Reihe liegt, der thermisch mit den Vorwiderständen gekoppelt ist.
• Eine andere Lösung besteht darin, daß das Signalisierungsschaltglied ein magnetisch oder elektromagnetisch wirkender Schalter ist, in dessen Magnetkreis ein temperaturabhängiges ferromagnetisches Element eingefügt ist, das thermisch mit den Vorwiderständen gekoppelt ist.
• Bei beiden Lösungen werden also unter Ausnutzung der vorteilhaften Eigenschaften der Kaltleiter als Schutzwiderstände infolge der thermischen Kopplung der Vorwiderstände mit dem Signalisierungsschaltglied über ein weiteres temperaturempfindliches Element die Stromkreise für die zu schützenden Verbraucher und das Signalisierungssehaltglied galvanisch getrennt und damit die gleichzeitige Überwachung mehrerer Stromkreise durch ein einziges Signalisierungsschaltglied ermöglicht. Das für die indirekte thermische Kopplung erforderliche temperaturempfindliche Element ist in dem einen Fall ein gesonderter Indikatorwiderstand mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten, der parallel oder in Reihe zu dem Signalisierungsschaltglied, z. B. einem Relais, geschaltet ist, und im anderen Fall ein ferromagnetisches Element, das Bestandteil des Magnetkreises eines magnetisch oder elektromagnetisch wirkenden Schalters ist.
• Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung sei nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Gezeigt sind eine Reihe von Verbrauchern V 1 bis Vn, die jeweils mit einem Vorwiderstand S 1 bis Sn in Reihe geschaltet sind. Sämtliche Vorwiderstände sind thermisch mit einem weiteren Kaltleiterwiderstand Wt gekoppelt, dem als Signalisierungsschaltglied ein Relais R parallel geschaltet ist. Der Schalter ST dient zur Abschaltung der Bauelemente Wt und R.
• Erreicht einer der Vorwiderstände dieser Anordnung wegen Überlastung die Curie-Temperatur, so wird infolge der thermischen Kopplung auch der Widerstand Wt hochohmig, und der dadurch bedingte höhere Spannungsabfall läßt das RelaisR ansprechen.
• Um dem Bedienungspersonal bei mehreren gemeinsam zu überwachenden Stromkreisen die Suche nach dem gestörten Stromkreis zu erleichtern, werden die einzelnen Vorwiderstände zweckmäßig mit einem temperaturabhängigen Anstrich versehen, der sich bei der einen Alarm auslösenden übertemperatur verfärbt. Der temperaturabhängige Anstrich weist dieselbe Curie-Temperatur auf wie die Vorwiderstände.
• An Stelle des als Kaltleiter ausgebildeten Indikatorwiderstandes Wt kann ebenfalls auch ein Heißleiterwiderstand verwendet werden. In diesem Fall wäre das Relais R mit diesem in Reihe zu schalten. Auch können die Signalisierungsrelais mit Ruhestrom betrieben werden, indem man die Parallel- bzw. Reihenschaltung in eine Reihen- bzw. Parallelschaltung abwandelt.
• Die Lösung gemäß dem Anspruch 2 ist in der Zeichnung nicht dargestellt. An Stelle der Bauelemente Wt und R tritt dann der magnetische oder elektromagnetische Schalter, in dessen Magnetkreis ein temperaturabhängiges ferromagnetisches Element eingefügt ist, das thermisch mit den Vorwiderständen S 1 bis Sn gekoppelt ist.
• Eine augenblickliche Abschaltung des gestörten Stromkreises ist nicht erforderlich, da der Vorwiderstand des gestörten Kreises einen ausreichenden Schutz gewährleistet. Eine Abschaltung ist erst dann erforderlich, wenn eine Reparatur durchgeführt werden muß. Bei in Form von steckbaren Baueinheiten ausgeführten Verbraucherstromkreisen erfolgt dies in einfacher Weise durch Ersatz der schadhaften Baueinheit.
• Diese Arbeitsweise hat zudem den Vorteil, daß kurzzeitige Störungen zwar eine Signalisierung auslösen, die Anlage aber nach Beendigung der Störung ohne Hilfe des Wartungspersonals wieder betriebsfähig ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung für elektrische Stromkreise, die zum Schutz gegen Überlastung je einen Vorwiderstand mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten (Kaltleiter) enthalten, der mit einem-durch die bei Überlast am Vorwiderstand auftretende Zustandsänderung gesteuerten - Signalisierungsschaltglied gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalisierungsschaltglied (Relais R) zu einem temperaturabhängigen Indikatorwiderstand (Wt) mit positivem oder negativem Temperaturkoeffizienten parallel bzw. in Reihe liegt, der thermisch mit den Vorwiderständen (S1 bis Sn) gekoppelt ist.
2. 2. Schaltungsanordnung für elektrische Stromkreise, die zum Schutz gegen Überlastung je einen Vorwiderstand mit hohem positivem Temperaturkoeffizienten (Kaltleiter) enthalten, der mit einem- durch die bei Überlast am Vorwiderstand auftretende Zustandsänderung gesteuerten - Signalisierungsschaltglied gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalisierungs-Schaltglied ein magnetisch oder elektromagnetisch wirkender Schalter ist, in dessen Magnetkreis ein temperaturabhängiges ferromagnetisches Element eingefügt ist, das thermisch mit den Vorwiderständen (S 1 bis Sn) gekoppelt ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Vorwiderstände (S 1 bis Sn) mit einem temperaturempfindlichen Anstrich (z. B. Thermochrom) versehen sind, welcher die gleiche Curie-Temperatur aufweist wie die Vorwiderstände.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwiderstände (S 1 bis Sn) und Signalisierungsschaltglieder (R) zusammen mit dem temperaturabhängigen Indikatorwiderstand bzw. ferromagnetischen Element (z. B. Wt) in Form eines Schutzschalters zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.