DE1513095C - Schaltungsanordnung zum Schutz von elek trischen Vorrichtungen gegen Ubertemperaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltereinrichtung mit PTC-Halbleiterfühlem zum Schutz von elektrischen Vorrichtungen, insbesondere von elektrischen Maschinen, Geräten und Wicklungen gegen Übertemperaturen. ■ _t

Wie bekannt, müssen elektrische Vorrichtungen oft gegen betriebsbedingte Übertemperaturen geschützt werden. Besonders wichtig ist dieser Schutz bei elektrischen Motoren, wo die Erwärmung bzw. die Übertemperatur unmittelbar auf die Belastung bzw. Überlastung zurückzuführen ist. Durch eine Übertempe- ' ratur oberhalb der durch den verwendeten Isolierstoff gesetzten Grenze kann die Isolation der Wicklungen bereits gefährdet werden. Es kann auch erforderlich sein, die Zapfenlager bzw. die Stromzuführungen von Großmaschinen gegen Übertemperaturen zu schützen.

Die bekannten üblichen Motorschutzschalter fühlen dabei nicht die Temperaturen des Motors bzw. der Wicklungsköpfe, sondern den Strom, der die Erwärmung bzw. Übertemperaturen nur mitbestimmt. Diese Maßnahmen bieten somit nur einen beschränkten Schutz gegen Übertemperaturen.

Zwecks Verbesserung des Motorschutzes sind kleine Wärmeschalter in das Motorgehäuse bzw; unmittelbar in die Wicklungen des Motors eingebaut worden. Die Wärmeschalter enthalten meistens Bimetallelemente, durch welche der Stromkreis des Motorschutzes geschlossen bzw. geöffnet wird. Da aber die Wärmeträgheit der Wärmeschalter ziemlich groß ist, sind sie wegen den langen Ansprechzeiten nicht geeignet, bei schnellen Temperaturanstiegen abzuschalten. Wegen ihren Verzögerungsfehlern bietet auch ihre kombinierte Verwendung mit einem Motorschutz keine vollständige Sicherheit gegen Übertemperaturen.

Ein weitgehender Schutz von elektrischen Motoren wird bekanntlich durch die Anwendung von wärmeempfindlichen Widerständen erreicht, die unmittelbar in die Wicklungsköpfe eingebettet sind und wegen ihren geringen Abmessungen sehr schnell auf Temperaturänderungen der Wickelköpfe ansprechen. Deshalb ist es sehr wichtig, beim Einbetten für eine gute Wärmeübergabe zu sorgen. Sonst kann die durch geringe Abmessungen und Wärmeträgheit gewährte schnelle Betätigung beeinträchtigt werden. Um dies zu vermeiden, sind Schaltungen mit Fühlern aus sogenannten PTC-Kaltleitern, d. h. mit positivem Temperaturkoeffizient bekannt. Um einen Verstärker yermeiden zu können, werden in den Schaltungen empfindlich steuerbare Relais verwendet, deren Erreger- wicklung mit den in die Wicklungsköpfe je Phase eingebauten Fühlern in Reihe geschaltet sind (Siemens-Zeitschrift, 39 [1965], S. 399 bis 401). Diese empfindlichen Relais, die insbesondere einen kleinen Erregerleistungsbedarf haben sollen, bedingen einen gewissen Aufwand, der die Verwendung dieser bekannten 'femperaturüberwachungsanordnung bei billigen Kleinmotoren erschweren kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Temperaturüberwachungsanordnung zu schaffen, die nur ein einfaches, leicht in Massenfertigung herstellbares Relais mit geringem Leistungsbedarf und hoher Betriebssicherheit, Lebensdauer und Ansprechempfindlichkeit benötigt. ··..'... Λ

Die Erfindung geht aus von einer Schal tungsanordnung zum Schutz von elektrischen Vorrichtungen gegen Übertemperaturen, mit Halbleitertemperaturfühlern der Type PTC, die in Reihe mit der Erregerwicklung eines bei Übertemperatur der elektrischen Vorrichtung dieselbe abschaltenden Relais an eine Hilfsspannungsquelle geschaltet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einer derartigea Schaltungsahordnung darin, daß das Relais aus einer einen Kontakt enthaltenden Schaltröhre besteht, die zusätzlich zu ihrer Erregerwicklung einen gleichsinnig wirkenden, einstellbar gelagerten, mittels eines Druckknopfes gegen eine Feder zur-Einschaltung des Relais in eine vorgeschobene Lage beweglichen Dauermagnet erhält, der so bemessen ist, daß er in der vorgeschobenen Lage den Kontakt einschaltet und in seiner Normallage zusammen mit der vollerregten Erregerwicklung den Kontakt eingeschaltet hält.

Schaltröhren obiger Art sind einfach herstellbar, betriebssicher und von hoher Lebensdauer, da die Schaltröhre mit einem Schutzgas gefüllt werden kann. Durch das Zusammenwirken der Erregerwicklung mit dem Dauermagnet ergibt sich zudem der Vorteil, daß die vorliegende Temperaturüberwachungsanordnung mit einem sehr kleinen Erregerbedarf auskommt und zudem durch die einstellbare Lage des Dauermagnets eine hohe Ansprechempfindlichkeit erreichen kann. Die Normallage des Dauermagnets bildet dabei eine Grenzlage für die Ausschaltung des Relais. Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Erregerwicklung ein Ausgleichswiderstand parallel liegt und Vorschaltwiderstände vorgeschaltet sind. Damit ergibt sich eine zusätzliche Einstellmöglichkeit.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt dabei das Schaltbild einer Ausführungsform' der erfindungsgemäßen Schutzschaltereinrichtung;

F i g. 2 stellt das verwendete Schaltröhrenrelais dar.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schutzschaltereinrichtung mit PTC-Fühlernl2a, 12 b, 12 c ausgestattet, die in je eine Phasenwicklung 10 a, 10 b und 10 c eines Motors M eingebettet sind. Die Phasenwicklungen des Motors sind an die Leitungen R, S, T eines Dreiphasennetzes 6 mit Nulleitung O angeschlossen. Zum Einschalten dient ein Schalter 40. Die PTC-Fühler 12« und 12 b und 12 c sind in Reihe geschaltet und als Reihenschaltung an die unterteilten Erregerwicklungen 35 a und 35 b einer Schaltröhre 30 angeschlossen. Die Reihenschaltung 35 a, 12 a, 12 b, 12 c und 35 ft ist bei 50 und 51 zu einem Widerstand 52 parallel geschaltet, der zum Ausgleichen dient. Bei 50 und 51 ist außerdem an den Stromkreis 52, 35 a, 12 a, 12 b, 12 c und 35 & eine Hilfsspannungsquelle angeschlossen, die aus einer Graetzschaltung 56, aus einem Filterkondensator 57 und aus einem Vorschaltwiderstand 53 besteht. Die Hilfsspannungsquelle ist über zwei Vorschaltwiderstände 54, 55 an eine Phase T des Dreiphasennetzes 6 angeschlossen.

Die Schaltröhre 30 betätigt einen Kontakt 45, deren Stromkreis die Erregerwicklung 41 des Schalters 40 enthält. Der Stromkreis wird über zwei Druckknöpfe 42 und 44 geschlossen bzw. geöffnet, wobei dem Druckknopf 42 ein durch den Schalter 40 betätigter Kontakt 43 parallel geschaltet ist.

F i g. 2 zeigt den Aufbau des Relais der Schutzschaltereinrichtung gemäß der Erfindung. Der Schaltröhre 30 sind eine Steuerwicklung 35 und ein Dauermagnet 31 zugeordnet. Der letztere ist gegen

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eine Feder 33 verschiebbar angeordnet. Eine Stellschraube 34 dient zur Einstellung der Ausschaltlage des Dauermagnets 31 bzw. einer Grenzlage für Ausschaltungen. Mit einem Druckknopf 32 kann die Schaltröhre 30 durch Vorschieben des Dauermagnets 31 eingeschaltet werden. Das Relais ist derart aufgebaut, daß in der ausgeschalteten Lage des Dauermagnets die Polarität der Steuerwicklung 35 der Polarität des durch den Dauermagnet 31 erregten Feldes gleich ist und den Kontakt 45 in der Einschaltstellung zu halten vermag. Die Schaltröhre 30 kann auch mit Wechselkontakten versehen werden.

Die dargestellte Ausführiingsform der erfindungsgemäßen Schutzschaltefeinrichtung arbeitet wie folgt:

Wird· der Druckknopf 32 niedergedrückt und dadurch der Magnet 31 gegen die Feder 33 verschoben, so wird die Schaltröhre 30 eingeschaltet und der Kontakt 45 geschlossen. Durch Niederdrücken des Druckknopfes 42 wird dann der Stromkreis der Erregerwicklung 41 geschlossen, so daß der Schalter 40 in der Zeichnung nach unten bewegt und der Dreiphasenstromkreis RST des Motors M geschlossen wird. Nun erhalten die Wicklungen Wa, Wb, Wc Strom aus dem Dreiphasennetz 6, wodurch der Motor M in Drehung versetzt wird.

Sobald in einer der Phasenwicklungen 10 a, Wb, Wc eine Übertemperatur entsteht, nimmt der Widerstand des'entsprechenden Fühlers 12 a, 12 b bzw. 12 c stark zu, so daß der Strom über die Erregerwicklungen 35«, 35 b der Schaltröhre 30 stark abnimmt, der Kontakt 45 geöffnet und somit der über den Kontakt 43 geschlossene Stromkreis der Erregerwicklung 41 unterbrochen wird. Der Schalter 40 wird damit in Fig. 1 wieder nach oben in die dargestellte Lage verlegt, in welcher der Dreiphasenstrorhkreis RST

des Motors M unterbrochen ist und der Motor M stillsteht.

Soll der Motor M in beabsichtigter Weise angehalten werden, so wird der Druckknopf 44 niedergedrückt und damit auch der Stromkreis der Erregerwicklung 41 des Schalters 40 unterbrochen. Die Schaltröhre 30 bleibt dabei eingeschaltet, so daß ein nächstes Anlassen lediglich das Niederdrücken des Druckknopfes 42 erfordert. ■

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von elektrischen Vorrichtungen gegen Übertemperaturen, mit Halbleitertemperaturfühlern der Type PTC, die in Reihe mit der Erregerwicklung eines bei Übertemperatur der elektrischen Vorrichtung dieselbe abschaltenden Relais an eine Hilfsspannungsquelle geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais aus einer einen Kontakt (45) enthaltenden Schaltröhre (30) besteht, die zusätzlich zu ihrer Erregerwicklung (35) einen gleichsinnig wirkenden, einstellbar gelagerten, mittels eines Druckknopfes (32) gegen eine Feder (33) zur Einschaltung des Relais in eine vorgeschobene Lage beweglichen Dauermagnet (31) enthält, der so bemessen ist, daß er in der vorgeschobenen Lage den Kontakt (45) einschaltet und in seiner Normallage zusammen • mit der vollerregten Erregerwicklung (35) den Kontakt (45) eingeschaltet hält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da-. durch gekennzeichnet, daß der Erregerwicklung

(35) ein Ausgleichswiderstand (52) parallel liegt und Vorschaltwiderstände (54, 55) vorgeschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen