DE1563644A1 - Temperaturempfindliche elektrische Steuerschaltung - Google Patents

Description

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Augsburg, den 20. Oktober 1966

Robertshaw Controls Company, 1701 Byrd Avenue, Richmond, Virginia, Vereinigte Staaten' von Amerika

Temperaturempfindliche elektrische Steuerschaltung

Die Erfindung betrifft temperaturempfindliche elektrische oteuerschaltungen und insbesondere temperaturempfindliche, ausfallsichere elektrische Steuerschaltungen zur Verwendung in Verbindung mit Drehstrommotoren mit dem Ziel, diese vor Beschädigungen infolge Wicklungsüberhitzung zu schützen«

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Es besteht ein Bedarf an temperaturempfindlichen elektrischen, Steuerschaltungen, die äußerst schnell ansprechen, einen oder mehrere Meßwertgeber zu verwenden gestatten und unter bestimmten Umständen ausfallsicher sind. Derartige Schaltungen werden vor allem als Schutz für Drehstrommotoren gebraucht, welche die Verdichter von Kühlanlagen oder Klimaanlagen antreiben. Die Motoren in diesen Anlagen sind hermetisch abgedichtet und verwenden das umlaufende Kühlmittel für die Motorkühlung. Dadurch lassen sich die Motoren mit höheren Strömen betreiben als es ohne eine derartige Kühlung möglich wäre. Wenn der Rotor zum Stillstand kommt, steigt daher die V/icklungstemperatur in solchen Motoren sehr schnell an und erreicht eine Höhe, bei welcher die Wicklungen schnell zerstört werden. Bei blockiertem Rotor können manche Motoren sich um etwa 27° C Je Sekunde erwärmen. Es handelt sich also in erster Linie darum, solche heftige Temperaturanstiege schnell zu ermitteln und die Temperaturmessung zur Unterbrechung der V/icklungszuleitungen zu benutzen. Da andererseits der Temperaturanstieg bis zu einer schädlichen Höhe auch sehr allmählich erfolgen kann, wenn nämlich der Kühlmittelumlauf nur in gewissem Umfang verschlechtert ist oder andere Überlastungsursachen vorliegen, muß die verwendete Überlastungsschutzschaltung auch derartige schädliche Temperaturverhältnisse feststellen und darauf reagieren können.

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Da bei Drehstrommotoren auch nur eine einzige der Zuleitungen gestört sein kann, in welchem Falle dann der Motor als Einphasenmotor arbeitet, genügt es nicht, nur einen eineigen Meßwertgeber zu benutzen, um die Wicklungstemperatur zu ermitteln, sofern man einen vollständigen Schutz erreichen will. Wenn ein Drehstrommotor einphasig arbeitet, überhitzt sich die Wicklung auch, wenn die Belastung nur nahe am Nennwert liegt. Daher müssen mehr als nur ein Meßwertgeber angewandt werden, wenn durch derartigen Einphasenbetrieb hervorgerufene Uberhitzungserscheinungen erkannt werden sollen. Ferner ist es für das Erkennen derartiger Überlastungen bei Einphasenbetrieb eines Drehstrommotors erforderlich, daß die Wirkungsweise der Schaltung nicht auf einer Ausmittelung von Temperaturen beruht, wie es bei bekannten Schaltungen der Fall ist, bei denen die Meßwertgeber hintereinander liegen. Außerdem ist es erwünscht, die Meßwertgeber in der Schaltung so anzuordnen, daß keine störende gegenseitige Beeinflussung eintreten kann. Weiterhin muß beim Ausfall eines Meßwertgebers die Schaltung so reagieren, als wären sch&dliche Temperaturverhältnisse eingetreten, damit die Schaltung ausfallsicher ist. Wenn ferner ein l.'.e f:\vert geber aus irgendeinem Grunde den Kreis öffnet, sollte zwecKmäfiiger'.veise der fehlerhafte Geber überbrückt v/erden können und gleichzeitig eine weitere Temperaturschutzeinrichtung vorhanden sein, die es ermöglicht, den Dreiphasenbetrieb fortzusetzen.

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Zweckmäßigerweise soll ein solches Überlastungsschutz-System für Drehstrommotoren auch leicht auf die Anwendung als Überlastungsschutz für Einphasenmotoren mit nur einem Meßwertgeber umgestellt werden können.

Die Zahl der erforderlichen Bauelemente soll möglichst gering, ihre Betriebssicherheit möglichst hoch sein.

Da außerdem, wie bei Kühlanlagen, die zu übermäßigen Motortemperaturen führenden Ursachen in manchen Fällen selbsttätig korrigiert werden, sollte jeweils eine bestimmte üchaltverzögerung nach dem Aufspüren einer schädlichen Temperatur vorgesehen sein, so daß der Motor nicht vorzeitig beeinflußt wird, d.h. vor der Zeit, die normalerweise für eine solche Selbstkorrektur des oystems erforderlich ist. Eine derartige schaltverzögerung ist vor allem in den Fällen erforderlich, in welchen das Schutzsystem sich selbsttätig rückstellt.

Da ferner überl^stschutzschaltungen bekanntlich dazu benutzt v/erden, um weitere V.ärmezufuhr zu den fcotorwicklungen zu verhindern, wenn die Wicklungen eine vorgegebene Temperatur erreicht haben, ist der Betrag, um welchen die Temperatur jeweils infolge thermischer Verzögerung überschießt, jeweils direkt proportional der Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in den Wicklungen. '.Venn daher der Temperaturanstieg sehr allmählich

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erfolgt, wird das zur Einleitung der Unterbrechung der Wärmezufuhr tatsächlich abgegebene Signal intensitätsmäßig nicht sehr weit über dem für eine solche Unterbrechungseinleitung theoretisch erforderlichen Signal liegen, denn die überschießende Temperatur wird gering und folglich bestrebt sein, das System jeweils periodisch um die

Sollwerttemperatur des Systems schwanken zu lassen. Durch Einführung der erwähnten Schaltverzögerung können solche Vorgänge vermieden werden, indem ,jeweils eine geeignete Zeitspanne für jede Art von Selbstkorrektur vor dem Rückstellen des Systems zur Verfügung gestellt wird.

Durch axe Erfindung soll daher die Aufgabe gelöst werden, bei temperaturempfindlichen elektrischen Steuersystemen der soeben angegebenen Art ein schnelles Ansprechen auf Temperaturänderungen zu erreichen und bei Beeinflussung von mehr als nur einem temperaturempfindlichen Meßwertgeber ein Minimum schädlicher Wechselwirkungen zu erzielen, wobei das System auf mindestens einen beliebigen Meßwertgeber ansprechen soll, der die Solltemperatur feststellt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine temperiturempfindliche Steuerschaltung zum Steuern der Energiezufuhr zu den Wicklungen eines Elektromotors mit dem Ziel eines überhitzungsschutzes für den Elektromotor gelöst,

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die durch, folgende, zusammenwirkende Schaltelemente gekennzeichnet ist:

a) Eine WechselStrombrückenschaltung mit wenigstens einem, innerhalb der Motorv/icklungen angeordneten temperaturempfindlichen Meßwertgeber, welche ein Steuersignal liefert, dessen Phase und Intensität mit der von dem Meßwertgeber abgetasteten Temperatur variiert,

b) einen phasenempfindlichen Schalter mit Eingang und Ausgang und zwei wahlweisen Betriebsweisen, die jeweils durch Phase und Intensität eines suf den Schaltereingang gegebenen Signals gesteuert werden,

c) Schaltungselemente für das Anschließen der Brückenschaltung an den Eingang des phasenempfiridlichen Schalters unter der Einwirkung des Steuersignals,

d) Schaltungselemente für die Umschaltung der Brückenschaltung jeweils in Abhängigkeit von einer Änderung der Betriebsweise des phasenempfindlichen ochalters, wodurch eine Vergrößerung der Intensität des die Umschaltung des phasenempfindlichen Schalters auslösenden Steuersignals herbeigeführt wird, und

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e) einen Jeweils in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Betriebszustand der phasenempfindlichen Schalteinrichtung zwischen einer Offen-Stellung und einer Geschlossen-Stellung arbeitenden Schalter, der die Speisung der ElektromotorwicklunKen entsprechend dieser Geschlossen- oder Offen-Stellung steuert.

Die Meßwertgeber sind gemäi.^J der Erfindung derart parallel zueinander geechfütet, daß der Ausfall eines einzelnen Meßwertgebers trotzdem die Veränderung, der Schaltung in solcher Weise ermöglicht, daß der Schutz des Motors für Dreiphasenbetrieb wiederhergestellt werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird nicht der Mittelwert der Meßwertgeberimpedanz für die Bestimmung des Zeitpunktes benutzt, wann der Llotor von der Stromquelle abzuschalten ist.

- Bei dem erfindungsgemäfcen temperaturempfindlichen elektrischen Steuersystem findet eine einrhasige Scheltvorrichtung, zum Beispiel ein Thyristor Anwendung, der als Überlastungsschutz sowohl für einen Drehstrom-als auch für einen Einphasenmotor benutzt werden kann.

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Der Thyristor ist gemäß der Erfindung auf "Durchlaß" vorgespannt, wobei der Vorspannungsstrom erfindungsgemäß durch eine Brückenschaltung gesteuert wird, in der mindestens zwei temperaturempfindliche Meßwertgeber liegen.

Die Erfindung stellt also ein temperaturempfindliches Steuersystem mit zeitverzögerter automatischer Rückstellung dar.

Bei diesem temperaturempfindlichen Steuersystem mit zeitverzögerter automatischer Rückstellung sind die, die Rückstellung bewirkenden Elemente dem Grundsystem so zugeordnet, daß die Arbeitsweise des Systems nicht beeinflußt wird, wenn dieses zur Erfühlung der Sollwerttemperatur vorbereitet ist.

Die erfindungsgemäße Schaltung stellt ferner ein temperaturempfindliches Steuersystem dar, welches spannungskompensiert ist und daher auch mit einer unstabilisierten Stromversorgung betrieben werden kann.

Die erfindungsgemäf: zeitverzögerte automatische Rückstellung des temperaturempfindlichen Steuersystems ist so ausgebildet, daß bei Erreichung des Rückstellpunktes die Rückstellwirkung verstärkt wird und damit eine zwengläufige- Rückstellung erfolgt.

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Zum besseren Verständnis der Einzelheiten und der Wirkungsweise der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eine Ausführungsform der Erfindung an Hand von Zeichnungen beispielsweise erläutert, die folgendes darstellen:

.. Figur 1 eine Schutzschaltung gemäß der Erfindung für die Wicklungen eines Drehstrommotors, und

Figur 2 eine gegenüber der Schaltung nach Figur 1

etwas vereinfachte Schaltung zum Schutz der Wicklung eines Einphasenmotors.

Das in Figur 1 dargestellte elektrische Steuersystem gemäß der Erfindung dient als Steuerschaltung für das An- und Abschalten eines Motors 10, der von drei Phasen L1, L2 und L3 eines Versorgungsnetzes gespeist wird. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Motor 10 in Sternschaltung geschaltete Statorwicklungen F1, F2 und F3 auf. Ein Schaltschütz bildet normalerweise einen Teil der Schaltung .zum Anschluß bzw. Abtrennen des Drehstrommotors von der dreiphasigen Stromversorgungβ Daher wird ein Schütz gezeigt, dessen Arbeitskontakte 12A₁ 12B und 120 in den Leitungen L1, L2 und L3 in dieser Reihenfolge an die freien Enden der Statorwicklungen F1, F2 und F3 geführt sind. Das Schütz 12 besitzt eine

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Betätigungsspule 12D, die in erregtem Zustand die für die Speisung der Statorwicklungen I¹I, F2 und F3 erforderliche Schließung der Kontakte 12A, 12B und 12C bewirkt.

Die übrige in i'igur 1 dargestellte Schaltung steuert die Erregung der Betätigungsspule 12D des Schützes 12. In dieser Schaltung sind zwei Hauptabschnitte zu unterscheiden: Ein Abschnitt wird durch den von gestrichelten Linien eingeschlossenen phasenempfindlichen Schalter 14- gebildet und der restliche Schaltungsteil stellt eine Brückenschaltung dar, welche jeweils nach Maßgabe der Temperatur der Statorwicklungen des Motors 10 ein Äusgangssignal liefert. Das Brückenschaltungssignal wird dem phasenempfindlichen Schalter 14- zugeführt, um dessen Betriebsart nach Maßgabe der Temperaturen zu steuern, die an den Motorwicklungen F1, F2 und FJ abgetastet wurden.

Die Schalteinrichtung 14 umfaßt einen ph^senempfindlichen elektronischen Schalter, z.B. einen Thyristor, d.h. eine Halbleiteranordnung mit Steuereigenschaften, die denen eines Thyratrons entsprechen. Ein steuerbarer Silizium-Gleichrichter SCR stellt einen der phasenempfindlichen elektronischen Schalter dieser allgemein bekennten Thyristorbauart dar, die sich als geeignet erwiesen hat. In der Zeichnung ist ihm das Bezugszeichen 16 zugeteilt.

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Der steuerbare Silizium-Gleichrichter SCR weist' drei Elektroden auf, nämlich. Anode, Kathode und Steuerelektrode, die in dieser Reihenfolge mit 18, 20 und 22 bezeichnet sind. Ein solcher steuerbarer Silizium-Gleichrichter SCR stellt eine Halbleitervorrichtung dar, die, wie ihr Name angibt, Strom vorzugsweise in einer Richtung leitet. Gegenüber einem üblichen Gleichrichter v/eist ein SCR jedoch einen niedrigen inneren Widerstand gegenüber Strom in Durchlaßrichtung nur auf, wenn die Anodenspannung positiv gegenüber der Kathode ist und eine als Nullkippspannung bezeichnete Mindestspannung übersteigt, Die Anode 18 des SCR 16 ist über die Wicklung eines elektrischen Umwandlungselements, z.B. eines elektrischen Relais 26, an das obere Ende der Sekundärwicklung eines Transformators 24 angeschlossen. Die Kathode 20 ist mit der einen Ausgangsklemme der Brückenschaltung verbunden, welche die Mittel anzapfung 28 der Transformator-oekundärwicklung bildet. Der Transformator ist an die Wechselstromleitungen L1 und L2 angeschlossen, so daß eine Wechselspannung zwischen Anode 18 und Kathode 20 liegt. Da als Transformator 24 ein 24 Volt-Transformator benutzt wird, liegen an dem Anoden-Kathodeu-Abschnitt 12 V. Die 12 V allein rufen bei dem SCR 16 keine Leitung in Durchlaßrichtung, d.h. von der Anode zur Kathode, hervor. Durch eine zwischen Anode "8 und Kathode 20 gelegte positive Spannung v/ird jedoch dann die NuIlkirρspannung überschritten, wenn der Steuerelektrode

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ein gegenüber der Kathode 20 positives Potential bei gleichseitig vorhandener Durchlaßspannung an der Anode 18 zugeführt wird· Die erforderliche Steuernennspannung beträgt O₉6 V bei 25° C. Sie nimmt mit ansteigender Temperatur im wesentlichen linear um geringe Beträge ab. Wenn die Nullkippspannung durch ein derartiges Steuersignal gesteuert wird, ändert sich der hohe Innenwiderstand der ^Einrichtung und wird sehr niedrig, so daß durch die Einrichtung ein starker Strom fließen kann· Wenn ein nachstehend stets als Thyristor bezeichneter SCH einmal mit Hilfe eines Schaltsignals gezündet worden ist, bleibt der Stromfluß unabhängig von der Steuerspannung oder dem Steuerstrom ur/* «r Thyristor bleibt so lange durchlässig, bis der Anodenstrom auf e. nen Wert unterhalb des für die Aufrechterhai tung der Leitung erforderlichen Wertes gesenkt worden ist·

Da die gezeichnete Schaltung aus einer WechselStromquelle gespeist wird, verläuft die Spannung zwischen Anode und Kathode sinusförmig. Daher muß die Spannung zwischen Steuerelektrode und Kathode in einem Punkt jeder positiven Halbwelle der Spannung «wischen Anode und Kathode positiv sein, damit der Thyristor auf Durchlaß geschaltet wird und in diesem Schaltzustand bleibt. Die Dauer des Stromflusses während jeder positiven Halbwelle ist natürlich jeweils abhängig von dem Punkt in der positiven Halbwelle, zu dem das positive Spannungssignal zwischen Steuer-

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elektrode und Kathode geliefert wird_t welches -den Thyristor¹ 16 auf Durchlaß schaltet_o Der bis hierher beschriebene phasen-- \ empfindliche Schalter 14 besitzt keinerlei Einrichtung, mit dem ein Steuersignal auf den Thyristor 16 gegeben iTOrden könnte Daher-ist ein einfacher, eine Torspannung liefernder Kreis vorgesehen, mit dem der Thyristor 16 auf Durchlaß geschaltet wurden kann· Dieser Kreis besteht hauptsächlich, aus einem Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen 30 und 32, die jeweils zwischen dem oberen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 24 und der Kathode 20 des Thyristors 16 liegen. Die Steuerelektrode 22 ist mit dem Verbindungspunkt 34 der beiden Widerstände 30 und 32 verbunden* Daraus ergibt sich, daß die zwischen dem Verbindungspunkt 34 und der Kathode 20, d.h. am Widerstand 32 gemessene, wegen des durch die Widerstände 30 und 32 fließenden Stromes entstehende Spannung phasengleich mit der zwischen Anode 18 und Kathode 20 gemessenen Spannung ist. Der Thyristor 16 wird daher ,jeweils dann auf Durchlaß geschaltet, wenn die Spannung an der Anode 18 gegenüber der Kathode 20 positiv ist und der Spannungsabfall am V/i der st and 32 mindestens 0,6 V beträgt,-d.h. gleich der 3teuerspannung des Thyristors ist. Die Widerstände 30 und sind so berechnet, daß die maximale Augenblicksspannung am Widerstand 32 ausreichend hoch ist, damit der 0,6 V-Zündspannungswert genügend zeitig in der Spannungswelle erreicht wird und die zur Erregung des Relais 26 erforderliche Energie

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verfügbar ist. Natürlich kann in Reihe mit dem Widerstand 30 ein Kondensater benutzt werden, so daß der in dem Steuerkreis fließende Strom die Spannung von der Anode zur Kathode leitet, so daß die am Widerstand 32 vorhandene Spannung deutlich oberhalb der 0,6 7-Zündspannung liegt, sobald die zwischen Anode und Kathode herrschende Spannung in dieser Richtung positiv ist. Das bedeutet natürlich, daß der Thyristor 16 jeweils während einer vollständigen Ealbperiode leitend ist, womit das Maximum an Leistung für den Betrieb des Relais 26 erreicht ist. Da das Relais 26 nur während höchstens einer halben Periode erregt ist, ist parallel zu der Relaiswicklung des Relais 26 eine Diode 36 vorgesehen. Die durch das Relais gegebene Impedanz ist induktiv und sucht daher den Stromfluß aufrechtzuerhalten* Dieses Induktivitäts-Merkmal wird ausgenutzt, indem die Diode 36 so angeschlossen wird, daß jeder Stromfluß durch die Relaiswicklung bestrebt ist, über den Zeitpunkt hinaus, zu dem der Thyristor 16 auf Sperren geschaltet ist, in der gleichen Richtung zu fließen. Bei dieser Anordnung fällt das Relais 26 v/ährend der negativen Hälfte jeder Periode nicht ab. Zwischen Steuerelektrode 22 und Kathode 20 ist jeweils ein Kondensator 38 geschaltet. Damit wird jedem hohen Spannungsimpuls der dem Transformator 24 zugeführten 7/echselspannung jeweils ein V/eg geringen '/Widerständeε dargeboten. Die Beschädigung des Thyristors 16 durch derartige Spannungsstöße wird damit verhindert.

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Das Beiais 28 besitzt svei Kontaktsätze 40 und 42, die bei «rregtem Heiais geschlossen land bei entregtem Relais offen sind« Die Kontakte 40 liegen in Beiße mit der Wicklung 12D ' des Schützes 12 und steuern damit die Wirkungsweise des SöMt-iöR und damit such" öle Erregung oder Entregung der Wie Iting F1, 12 und S3 des Motors 10. Der Kreis der Spule 12D ist an die Weohselstrosquelle sowie an die Net ζ leitungen LI und L2 angeschlossen,

Wenn der paaseneapfln&llche Schalter 14 in der beschriebenen Weise geschaltet ist_t bleibt öler Thyristor 16 bis zu diesem Augenblick auf Durchlaß geschaltet· Die übrigen Seile der Schaltung, d.h. dia Bxückenschaltung, liefern die Möglichkeit, den Schalter 14 In die Äse&altstellung zu bringen, sobald Äittdestens eine, iieiüinag üsm SSst®^s 10 eine in ihrer Hohe als schädlich zu betrachtende Temperatur erreicht. Die Brückenschaltung bringt auch die Schaltereinrichtung 14 in die Einschaltlage zurück, nachdem die !temperatur der Motorwicklungen auf den nötigen niedrigen Stand zurückgegangen ist.

Die Brückenschaltung wird über den Abwärtstransformator 24 aus der oberen Hälfte 44 der Sekundärwicklung gespeist, die einen Zweig der Brückenschaltung darstellt, während die untere Hälfte 46 einen zweiten Zweig bildet. V.'ie erwähnt, stellt die Mittel anzapfung 28 eine Ausgangsklemme der Brückenschaltung dar.

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Es ist deutlich erkennbar, daß die Brückenschaltung aus zwei Brückengrundkreisen besteht, in denen die obere bzw, untere Hälfte der Sekundärwicklung zwei Zweige 44 bzw. 46 in beiden Bruckenkreisen darstellen. Ein erster Brückenkreis, der gebildet wird, wenn der phasenempfindliche Schalter 14 sich in Einschaltstellung befindet, besteht aus den beiden Zweigen 44 und 46, ferner einem dritten Zweig aus in Serie an dem Zweig 44 anliegenden Bauteilen, nämlich den Jetzt geschlossenen Kontakten des Relais 26, den Widerständen 48 und 50, dem temperaturempfindlichen Widerstand 52 und dem Widerstand 54 und einem vierten Zweig, der von dem in Reihe zwischen dem dritten Zweig und dem Zweig 46 liegenden Widerstand 56 gebildet wird. Der dem dritten und dem vierten Zweig der Brücke gemeinsame Punkt 58, der als Ausgangsklemme der ersten Brücke betrachtet werden kann, ist über eine Diode 62 mit dem Ausgang 60 der Schaltung verbunden. Die Diode 62 liegt mit ihrer Anode am Ausgang 60 an und die Kathode liegt an dem Verbindungspunkt Der temperaturempfindliche Widerstand 52 ίεΐ natürlich im Motor 10 angeordnet und erfühlt die Temperatur einer der Wicklungen. Nach Figur 1 wird damit die Temperatur der Wicklung F3 erfühlt. Zwischen dem oberen Ende des Zweiges 44 und dem Verbindungspunkt 66 zwischen den Kontakten 42 und dem Widerstand 48 liegt ein Widerstand 64. Die Eontakte 42 des Eelais überbrücken daher den Widerstand 64, wenn der Thyristor

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in Durchlaßstellung ist. Ist der Thyristor 16 gesperrt, so öffnen die Kontakte 4-2, wodurch der dritte Zweig der ersten Brücke durch Zufügen des Widerstands 64· zum dritten Zweig verändert wird, weil die durch die geschlossenen Kontakte 4-2 gebildete Kurzschlußleitung durch Öffnen der Kontakte 4-2 unterbrochen wird.

Die bis jetzt beschriebene Schaltung, d.h. der phasenempfindliche Schalter 14- und die erste Brücke der Bruckenschaltung, stellen ein Überwachungssystem zum Überwachen eines Einphasenmotors dar. Nachstehend wird die Arbeitsweise der solcherart benutzten Schaltung beschrieben:

Da für den Thyristor 16 die Arbeitsweise nur während der positiven Hälfte jeder Periode bestimmt ist, d.h. wenn die Spannung der Anode 18 gegen die Kathode 20 positiv ist, braucht die Arbeitsweise der Schaltung nur für diese positiven Halbperioden betrachtet zu werden_e Wie erwähnt, wird der Thyristor 16 ohne angeschlossene Bruckenschaltung über den Speisekreis mit den Widerständen 30 und 32 in Durchlaßrichtung geschaltet. Am Punkt 34-, dem Verbindungspunkt der Widerstände 30 und 32, muß jeweils in einem Abschnitt der positiven Halbperiode ein positives Potential von mindestens 0,6 V gegenüber der Ausgangsklemme 28 bestehen, damit der Thyristor 16 auf Durchlaß geschaltet wird. Die erste beschriebene Brücke wirkt

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in Abhängigkeit von der von dem Meßwertgeber ^l)2 abgetasteten Temperatur und verringert die Speisespannung tir. unter das erforderliche O,β V-Jchaltsignel, mit dem der Thyristor 16 in Sperrsteilung gebracht wird. Der Widerstand des Meßwertgebers 52 besitzt einen positiven Tempersturkoeffizienten. Daher nimmt der .Viderstand des Gebers 52 mit der Temperatur zu und führt zu einem entsprechenden Anwachsen des G;-annungsabfalis am dritten Brückenzweig. Die Spannung em V/icerstand 56 nimmt natürlich in gleicnem Maße ph, V.enn der Meßwertgeber 52 eine normale oder annehmbare Betriebstemperatur in der Motorwicklung vorfindet, sind die von dem dritten bzw. dem vierten Zweig der ersten Brücke gelieferten '.Viderstl'.nde derart, dafi der Punkt jeweils während positiver H-albperioden positiv gegenüber dem Punkt 60 ist. Solange das der Fall ist, entsteht kein Stromflufi vom Punkt 60 aus über aie Diode 62 zum Punkt 58 und damit keine änderung des Steuersignals für den Thyristor 16. 7/enn die erfühlte Temperatur ansteigt, 7/fe'chst jeveiie während positiver Halbperioden der Spannungsabfall ?m dritten Zweig der ersten Brücke, bis der Punkt 5S negativ gegenüber dem Punkt 6C 7/ird, und zwar in solchem Maße, daß die Diode G2 einen Strompfad geringen .Viderstandes für einen StroinfluE vom Punkt 60 aus bietet. Der während jeder positiven Etlbrericde vom Punkt aus durch die Diode 62 fließende Strom fließt guch durch der. ' Widerstand 30 und läßt den Spannungsabfall am ',Viderstand zunehmen und dadurch den Spannungsabfall am Widerstand 32 abnehmen.

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Mit weiter zunehmender Temperatur nimmt auch der Stromfluß durch die Diode 62 zu und läßt den Spannungsabfall am Widerstand 30 weiter anwachsen, den Spannungsabfall am Widerstand aber weiter abnehmen, bis dieser Spannungsabfall auf einen Wert gesunken ist, der ausreicht, um den Thyristor 16 in Bperrstellung zu schalten. Die Wirkung der ersten Brücke bringt somit den Thyristor 16 in einen Schaltzustand, in dem eine Abschaltung eintritt. Die Temperatur, bei der dieses Abschalten eintritt, entspricht der Temperatur, die als schädlich für den weiteren Betrieb des Motors 10 angesehen wird und diese Temperatur wird als Solltemperatur des Systems bezeichnet.

Nachdem der Thyristor 16 in einem Zustand ist, der zum Abschalten geführt hat» wird das Relais 26 entregt, womit die Kontakte 40 und 42 geöffnet werden. Mit dem Öffnen der Kontakte 40 wird das Schütz 12 abgeschaltet und unterbricht den Stromfluß zu dem überwachten Uotor. Durch das öffnen der Kontakte 42 ist die Kurzschlußleitung um den Widerstand 64 unterbrochen, der dadurch zu dem durch den dritten Zweig der ersten JBrücke gebildeten V/iderstand zugeschaltet wird. Würde der Widerstand 64 nicht zugeschaltet, so würde der Thyristor wieder einschalten, sobald die vom Meßwertgeber 52 erfühlte Temperatur um einige drade gesunken ware, so daß jeweils während der positiven Halbperioden das Fotential am Punkt 58 höher ware als das am Punkte 60, so daß keine Leitung durch die Diode

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erfolgen könnte· Diese Rückstelltemperatur für die Schaltung kann auf das erforderliche Niveau gebracht werden, indem der Widerstand 64 zugeschaltet wird* Die Größe des Widerstands ist natürlich direkt proportional der Erniedrigung der Rückstelltemperatur. Diese selbsttätige Umschaltung der ersten Brücke, die zwecks selbsttätiger Erniedrigung der Rückstelltemperatur des Systems vorgenommen wird, wenn der Thyristor wegen des Ansprechens des Meßwertgebers auf eine schädliche Temperatur abschaltet, ist für viele Anwendungsfälle wünschenswert, weil sie dem System, das die Überlastung des Motors verursacht hat, die Möglichkeit gibt, sich selbst zu korrigieren, bevor es wieder angeschlossen wird, um den geschützten Motor wieder zu speisen.

Offensichtlich könnte auch der vierte Brückenzweig umgeschaltet werden, um die erforderliche Erniedrigung für die Rückstelltemperatur zu erzielen. Zum Beispiel ließe sich das erreichen, indem der Widerstand 64 in Reihe mit dem Widerstand 56 gelegt und durch einen Kontaktsatz kurzgeschlossen würde, der von dem Relais 26 gesteuert würde, wobei jedoch im Gegensatz zu den Kontakten 40 dieser Kontaktsatz geschlossen würde, wenn das Relais 26 entregt wird, und geöffnet würde, wenn das Relais 26 erregt wird.

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Bisher ist die Anwendung der Erfindung bei der Überwachung einer einzigen Temperatur beschrieben worden, jedoch hat die Erfindung besondere Bedeutung dann, wenn sie in Verbindung mit der Temperaturerfuhlung an mehr als einer Stelle benutzt wird, wobei ein beliebiger oder mehrere Meßwertgeber die Arbeitsweise beim Ansprechen auf die Solltemperatur umstellen. Nachfolgend wird daher nun die Wirkungsweise der gesamten, in Figur 1 dargestellten Schaltung erläutert.

Die Beschreibung der Schaltung war bisher auf den .phasenempfindlichen Schalter 14 und die eine Brücke der Brückenschaltung begrenzt. Diese eine Brücke diente zur Beeinflussung der Betriebsweise des Schalters 14. Die andere Brücke stellt im wesentlichen ein Doppel der ersten Brücke dar, weshalb nach Möglichkeit einige Bauelemente der ersten Brücke auch in der zweiten Brücke verwendet werden. Der .Nutzen, daß einige, beiden Brücken gemeinsame Elemente verwendet werden, scheint auf den ersten Blick nur wirtschaftlicher Art zu sein, weil eine Anzahl von Elementen eingespart werden kann. Das ist jedoch nicht der !Fall. Es wird später gezeigt, daß die Verwendung mehrerer Elemente als gemeinsame Bauteile beider Brückenkreise- auch zur Einschränkung von sonst unter bestimmten .Bedingungen auftretenden unerwünschten Änderungen der Solltemperatur des Systems nützlich ist.

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Die obere bzw. untere Hälfte 44 bzw. 46 der Sekundärwicklung des Transformators 24 bilden auch den ersten bzw, zweiten Zweig des zweiten Brückenkreises. Kontakte 42 zum Kurzschließen des Widerstandes 64, des Widerstandes 48 und des Widerstandes 50 sind die aus dem ersten Brückenkreis verbleibenden Elemente, die auch einen Teil des dritten Zweiges der zweiten Brücke bilden. Die übrigen Elemente des dritten Zweiges der zweiten Brücke werden von dem temperaturempfindlichen Meßwertgeber 68 und dem mit ihm in Reihe geschalteten Widerstand 70 gebildet, welch ersterer so angebracht ist, daß er die Wicklung JP1 des Motors 10 ab fühlt. Der Meßwertgeber" 68 hat ebenfalls einen positiven Temperaturkoeffizienten deis" V/ideistandes. Die Meßwertgeber 52 und 68 sind an *eine# gerne!nsameft Verbindungspunkt 72 an den VZiderstaria^^^^iieienlbssefe.'bot ^:: vierte Zweig der zweiten Brücke wird^vön Üem*%ld¥rsiand '*?%■■''-'■ gebildet, der bei 76 an den ,Viderstand 70 und im Übrigen an den von der unteren Hälfte der Sekundärv/icklung des Transformators und dem Widerstand 56 benutzten Verbindungspunkt 78 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt 76, der zu dem dritten und dem vierten Zweig des zweiten Brückenkreises gehört und einen Ausgang der zweiten Brücke darstellt, ist mit der Ausgangsklemme 60 der Brückenschaltung über die Diode 80 verbunden, die in der gleichen Eichtung gepolt ist wie die Diode 62, d.h. deren Anode an dem Verbindungspunkt 60 anliegt.

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Wenn die Schaltung als Schutzschaltung für einen Drehstrommotor benutzt wird, wie es bei der Anordnung nach Figur 1 der Pail ist, dann sprechen die Meßwertgeber 52 und 68 auf eine gegebene Temperatur etwa gleichzeitig an, wenn die Wicklungen ihre Temperatur etwa gleich schnell ändern. Wenn das der Fall ist, leiten beide Dioden 62 und 80, wenn die Meßwertgeber 52 und 68 die Solltemperatur feststellen, wobei denn der Strom durch jede der beiden Dioden den Spannungsabfall afi dem Widerstand 30 ansteigen und daher den Spannungsabfall as Widerstand 32 auf einen Wert absinken läßt, bei dem der Thyristor 16 auf "Abschalten" gesteuert wird. Der Widerstand 64 wird, wie zuvor, eingeschaltet, wenn der Thyristor 16 abgeschaltet hat, um eine Rückstelltemperatur zu liefern, die unterhalb der Solltemperatur liegt, womit die nötige zeitliche Verzögerung hergestellt wird, ehe der Thyristor wieder auf "Einschalten·¹ umsteuert.

Es kann jedoch vorkommen, daß der Keßwertgeber 52 vor dem Meßwertgeber 68 auf die Solltemperatur anspricht oder umgekehrt. Vorausgesetzt, daß der Keßwertgeber 52 vor dem Meßwertgeber 66 auf die Solltemperatur anspricht, so wird in der zweiten Brücke kein Strom die Diode 80 und den Widerstand 7^ passieren, um den Spannungsabfall am Widerstand 30 zu vergrößern und dadurch das Abschalten des Thyristors 16 herbeizuführen. Daher muß die

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Diode 62 in stärkerem Maße leiten, um die erforderliche Verminderung des Spannungsabfalls am Widerstand 32 herbeizuführen, damit der Thyristor 16 in Abschaltstellung gerät. Wenn der den beiden Brückenkreisen (erste und zweite Brücke) zugehörige Widerstand 50 in den Brückenkreisen nicht benutzt würde, hätte der Meßwertgeber 52 auf eine über der angestrebten Solltemperatur liegende Temperatur anzusprechen, damit das Potential bei 58 so negativ wird, daß der notwendige höhere Stromfluß durch die Diode 62 entsteht, der das Abschalten des Thyristors 16 herbeiführt. Wenn aber der Widerstand 50 in dem Kreis liegt, tritt diese unerwünschte Verschiebung des Sollwerts nicht auf. Die Spannung an dem, den Meßwertgebern 52 und 68 gemeinsamen Verbindvingspunkt 72 ist von dem, durch die beiden, den Meßwertgebern 52 und 68 zugeordneten Verzweigungen fließenden Strom abhängig. Der Spannungsabfall am Widerstand 50 ist natürlich direkt proportional dem Stromfluß durch den Widerstand. Da die Meßwertgeber 52 und 68 positive Temperaturkoeffizienten des Widerstandes besitzen, ist der im 7/iderstand 50 fließende, auf den Keßwertgeber 68 und die Widerstände 70 und 74 zurückzuführende Strom im Vergleich zu dem Wert beim Ansprechen auf die Solltemperatur stärker, wenn der Meßwertgeber auf eine unter der Solltemperatur liegende Temperatur anspricht. Wenn daher der Meßwertgeber auf eine unter der Solltemperatur liegende Temperatur anspricht, wird

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dadurch die Spannung am Punkt 72 erniedrigt» Die Zunahme des zur Erniedrigung der Spannung am Punkt 58 und zur Erhöhung des Stromflusses durch die Diode 62 erforderlichen Spannungsabfalles am Meßwertgeber 52 ist geringer. In dem hier beschriebenen Fall spricht daher der Meßwertgeber 52 auf eine Temperatur an, die näher an der Solltemperatur liegt als sie es tun würde, wenn in der Schaltung nicht der Widerstand 50 in der angegebenen Weise vorgesehen wäre. Weiter oben wurde angegeben, daß die Nennsteuerspannung für einen steuerbaren Siliziumgleichrichter 0,6 V bei 25° C beträgt und daß sie in geringem Maße und praktisch gleichförmig mit zunehmender Temperatur abnimmt. Bei den meisten Anwendungsformen verändert sich die Umgebungstemperatur am Thyristor 16 über einen beträchtlichen Bereich, so daß es nötig wird, eine Kompensation wegen der erforderlichen Änderung der Steuer— spannung he rb ei zuführ en „ Würde die Schaltung diese !Kompensation der Steuerspannung nicht berücksichtigen, so würde mit der Zunahme der Umgebungstemperatur am Thyristor 16 die Solltemperatur zunehmen, d.h.» es wäre, sobald eine Erhöhung der Umgebungstemperatur am Thyristor 16 auftritt,, zur Abschaltung des Thyristors 16 eine stärkere Zunahme des Widerstandes erforderlich, als sie von den Meßwertgebern 52 und 68 geliefert wird. Zur Kompensation dient der Widerstand 48 mit positivem Temperaturkoeffizienten des WiderStandes. Der Widerstand 48 ist

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an einer Steile angeordnet, an welcher er auf die Umgebungstemperatur des Thyristors 16 ansprechen kann. Er ist natürlich in Reihe mit den Meßwertgebern 52 und 60 geschaltet und liefert damit die erforderliche Zunahme oder Abnahme des Widerstands, um die änderungen der Steuerspannung auszugleichen, die von einer Zu- oder Abnahme der Umgebungstemperatur verursacht werden.

Es muß noch die Bedeutung der Widerstände 54- und 70 erwähnt werden. Diese V.'iderstande dienen Sichzwecken und erlauben die Einstellung der Schaltungen, wenn sie für eine bestimmte Solltemperatur, die vom Benutzer bestimmt wird, hergerichtet v/erden. Die Widerstände 5-4- und 70 sind als Einzelwiderstände gezeichnet, jedoch wird die erforderliche Widerstandsveränderung im aligemeinen dadurch herbeigeführt, da ir zu einem gegebenen 7/iderstand ein zweiter V/iderstand parallelgeschaltet wird, der den erforderlichen 7ert auf v/eist, damit die richtigen 7/erte der 7/iderstände 54- und 70 erzielt werden»

Nachdem nun die Wirkungsweise der in Figur 1 dargestellten Schaltungen erläutert worden ist, kann die Frage der durch das System gebotenen Ausfallsicherung erörtert werden. Normalerweise befindet sich der Thyristor 16 im Einschaltzustand, 7/enn

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daher der Thyristor 16 aus irgendeinem Grunde ausfallen sollte, wird das Beiais 26 entregt, wodurch der Strom zu den Motorwicklungen unterbrochen wird. Wenn ferner einer der Widerstände 30 oder 32 unterbrochen wird, schaltet der Thyristor 16 ab, weil kein Steuersignal vorliegt, welches das System zur Außerbetriebsetzung veranlassen würde. Auch beim Ausfall eines der Meßwertgeber 52 und 68 schaltet der Thyristor 16 ab, um den Stromfluß zu den Motorwicklungen zu unterbrechen.

Über die AusfallSicherungs-Eigenschaften der Schaltung nach Figur 1 hinaus ist zu beachten, daß die Schaltung einen Schutt für einen Drehstrommotor auch dann bietet, wenn nur eine der Netzleitungen oder nur eine Wicklung unterbrochen wird, so daß der Motor als Einphasenmotor arbeitet. Wie erwähnt, verursacht Einphasenbetrieb bei einem Drehstrommotor eine Zunahme der Wicklungstemperatur bis auf schädliche Werte, auch wenn der Motor mit normaler oder höherer Belastung arbeitet. Abweichend von bekannten temperaturempfindlichen elektrischen Überwaohungssystemen, bei denen die Meßwertgeber so geschaltet sind, daß die Schalteffekte in Abhängigkeit von den, jeweils von den MeSwertgebern erfühlten Umgebungstemperaturen erfolgen, sind bei der Schaltung nach Figur 1 der Zeichnungen die Meßwertgeber gemäß der Erfindung so geschaltet, daß wenigstens einer von beiden auf die Solltemperatur anzusprechen vermag, um einen Schaltvorgang auszulösen, durch den die Speisung des Motors

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unterbrochen wird. Da außerdem bei der Schaltung nach Figur 1 mindestens einer der beiden Meßwertgeber auf die Solltemperatur ansprechen und den Schaltvorgang bei Solltemperatur auslösen kann, brauchen nur zwei Meßwertgeber verwendet zu werden, um einen Schutz bei Dreiphasen- und bei Einphasenbetrieb eines sterngeschalteten Drehstrommotors zu erreichen.

Ein weiterer Vorzug der Schaltung nach Figur 1 ist darin zu sehen, daß ein Drehstrommotor wieder in Betrieb genommen werden und vollständigen Schutz für Dreiphasenbetrieb erhalten kann, wenn einer der beiden Meßwertgeber 52 oder 68 aus irgendeinem Grunde unterbrochen werden sollte. Wenn während des Betriebes des Drehstrommotors 10 einer der Meßwertgeber oder 68 unterbrochen wird, geht der Thyristor 16 in Abschaltzustand, weil der abgetrennte Meßwertgeber t.nen Widerstandswert = "unendlich" liefert. Beim Umschalten des Thyristors 16 auf "Abschalten" wird das Schütz 12 entregt, weil die Kontakte 40 bei Entregung des Relais 26 geöffnet werden,nachdem dieses unmittelbar durch den Thyristor 16 gesteuert wird. Der Motor läßt sich durch Kurschließen des defekten Meßwertgebers wieder in Betrieb setzen. Der Motor ist dann nicht gegen Überhitzung geschützt, wenn ein Bruch in einer Wicklung eintritt, so daß er als Einphasenmotor weiterläuft. Er ist aber gegen Hitzeechaden geschützt, die durch Blockieren des Rotors oder anderweitige Überlastung und dadurch hervorgerufene überhitzung

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der Wicklungen verursacht werden. Der Vorteil der Schaltung nach Figur 1, bei welcher ein Betrieb des Motors trotz Bruches eines Meßwertgebers möglich wird, ist besonders dann von Bedeutung, wenn der Betrieb des Motors nicht unterbrochen werden kann,' ehe ein neuer Motor vorhanden ist. Dieser Fall tritt bei vielen Kühlsystemen und Klimaanlagen und bei kontinuierlich ablaufenden Produktionsverfahren auf.

Die Schaltung ist oben in Verbindung mit einem Drehstrommotor in Sternschaltung beschrieben worden; sie kann aber auch bei Motoren in Dreieckschaltung verwendet werden. Bei einem Drehstrommotor in Dreieckschaltung werden jedoch drei Meßwertgeber verwendet, je einer für jede Wicklung, um einen Schutz für Einphasenbetrieb des Motors zu gewährleisten,. Dabei wird der dritte Meßwertgeber in gleicher Weise angeschlossen wie die Meßwertgeber 52 und 68,

Die Schaltung nach Figur 1 kann natürlich auch zur Steuerung der Speisung anderer Schaltungen als nur von Motoren "benutzt werden und die einzelnen Brückenkreise, die zusammen die Brückenschaltung bilden, können je" nach Bedarf unterschiedliche Sollwerte haben. Im übrigen brauchen die Meßwertgeber nicht als Temperaturfühler ausgebildet zu sein, es können vielmehr beliebige Übertragungeelemente gewählt werden, die einen variablen Widerstand in Abhängigkeit von der zu erfühlenden Variablen aufweisen.

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Die Benutzung eines Teiles der in figur 1 gezeigten Schaltung als Überhitzungsschutz der "äcklung eines Einphasenmotors war bereits beschrieben worden, bevor die Gesamtschaltung nach Figur 1 in ihrer Anwendung für den Übertemperaturschutz eines Drehstrommotors dargelegt wurde. Es hat sich nun gezeigt, daß die für die Verwendung bei einem Einphasenmotor oben beschriebene Schaltung ohne Verlust irgendeiner wesentlichen Eigenschaft vereinfacht werden kann.

Diese vereinfachte Version ist in Figur 2 der Zeichnungen dargestellt· Die Bauteile der Figur 2 v/eisen, soweit sie mit Bauteilen in Figur 1 übereinstimmen, gleiche Bezugszeichen auf.

Die von einer gestrichelten Linie umgeDene phasenempfindliche Schalteinrichtung 14- besteht aus den gleichen Beuteilen wie zuvor, abgesehen von den Widerständen 30 und 32, die für die Steuerung des Thyristors 16 für EinscLaltbetrieb dienten. In der Schaltung nach Figur 2 werden diese 7,'iderstände nicht verwendet. Ferner wird nur der erste Brückenkreis der gesamten Brückenschaltung nach Figur 1 benutzt, wobei jedoch der dritte Zweig nicht den Widerstand 50 enthält. Der bei Schaltung der phasenempfindlichen Schaltanordnung auf "Einschalten" bestehende

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Brückenkreis weist zwei Jeweils durch die obere bzw. untere Hälfte des Transformators 24 gebildete Zweige 44 bzw. 60, ferner einen dritten, von an den Zweig 44 in Reihe geschalteten Kontakten 42 des jetzt geschlossenen Relais 26, dem Wideretand 48 und dem temperaturempfindlichen Widerstand 52 mit dem Widerstand 54 gebildeten Zweig und einen von dem in Reihe Ewisehen dem dritten Zweig und dem Zweig 46 liegenden Widerstand 56 gebildeten vierten Zweig auf· Der dem dritten und dem vierten Zweig gemeinsame Verbindungspunkt 58 stellt die eine Ausgangsklemme der Bracke dar, während die Mittelanzapfung 28 der Sekundärwicklung des Transformators 24 die andere Auegangsklemme darstellt« Es ist zu beachten, daß die Ausgangsklemme 58 unmittelbar mit der Steuerelektrode 22 des Thyristors verbunden ist. Nach Figur 1 war eine Diode 62 zwischen den Verbindungspunkt 58 und die Steuerelektrode 22 gelegt. Der temperaturempfindliche Widerstand 52 ist in dem Motor 10 angeordnet und fühlt die Temperatur der Wicklung 10a ab. Der Widerstand 64 liegt wie bei der Schaltung nach Figur 1 zwischen dem oberen Ende f.es Zweiges 44 und dem Verbindungspunkt 66, der den Kontakten 42 und dem V/iderstand 48 gemeinsam ist· Die Kontakte 42, die geschlossen sind, wenn der Thyristor 16 im "Einschalt"-Zustand ist, schlieren einen KuTEschlußkreis über den Widerstand 64. 7,'ie bei der Schaltung nach Figur 1 öffnen sich die Kontakte 42, wenn der Thyristor im Abschaltzustand ist, wobei der dritte Zweig der beschriebenen i

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Brücke durch Hinzufügen des Widerstands 64 zum dritten Zweig umgeschaltet wird, weil die den Widerstand 64 überbrückende Kurzschlußleitung,deren Kontakte 42 an sich geschlossen sind, geöffnet wird, wenn diese Kontakte sich wegen Entregung des Relais 26, wie es bei auf "Ausschalten" stehendem Thyristor geschieht, öffnen.

Wie nach Figur 1 steuert auch nach Figur 2 das Relais 26 einen zweiten Kontaktsatz 40, der den Stromfluß durch eine Serienschaltung mit der Wicklung 12D des Schützes 12 steuert. Das Schütz 12 besitzt in Ruhe offene Kontakte 12A und 12B, die an Versorgungsleitungen für die Motorwicklung 10a liegen. Der Motor 10 kann zum Beispiel den (nicht gezeichneten) Verdichter eines Kühlaggregats antreiben. Ein Thermostat 82 und ein Sicherheitsschalter 84 liegen ebenfalls in Reihe mit der Betätigungsspule 12D und sind üblicherweise in einer Schaltung für den Betrieb eines (nicht gezeichneten) KühlVerdichters zu finden. Der Sicherheitsschalter 84 kann beispielsweise auf zu hohen oder zu niedrigen Kühlmitteldruck im System ansprechen, 7/ährend der Thermostat 66 natürlich auf die in der Kühlanlage aufrechtzuerhaltende Temperatur ansj.rieht.

Bei der Schaltung nach Figur 2 wird der Thyristor 16 unmittelbar durch das an den Ausgangsklemmen 28, 58 ankommende

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Signal gesteuert, denn der Thyristor 16 wird nicht mittels eines besonderen Steuerkreises auf "Einschalten" gesteuert«

Die Motorwicklung 10a arbeitet normalerweise bei einer Temperatur, welche zu einem Ausgangssignal oberhalb 0,6 V zwischen den Punkten 58 und 28 der Brücke führt, das in Phase mit der zwischen der Anode 18 und der Kathode 20 des Thyristors 16 auftretenden Spannung ist. Dadurch wird natürlich der Thyristor 16 auf Durchlaß geschaltet, d.h.* der Thyristor ist jeweils auf die Dauer mindestens eines Teiles jeder Periode leitend. Bei durchlässigem Thyristor 16 wird das EeJ ais 26 erregt und die Kontakte 40 und 4-2 schliefen sich. Mit dem Schließen der Kontakte 42 wird der die Schaltung umschaltende Widerstand 64 kurzgeschlossen, wodurch der Brückenkreis in die Lage kommt, den phasenempfindlichen Schalter 14 zu steuern«, Die Brückenschaltung mit kurzgeschlossenem Widerstand 64 bestimmt die Solltemperatur für die Schaltung«, Mir die Wicklung eines Motors zum Antrieb eines Kühlmittelverdichters, der hermetisch abgeschlossen ist, liegt die Solltemperatur im allgemeinen bei etwa 120° C.

Davon ausgehend, daß der Thermostat 82 und der Sicherheitsschalter 84 geschlossen sind, führt das Schließen der Kontakte dazu, daß das Schütz 12 erregt wird und die Schalter 12A und 12B schließt«, Durch das Schließen der Schalter 12A und 12B wird

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die Spule 10a an die Wechselstromquelle gelegt. Sollte wegen der Belastung des Motors 10 der Strom in der Wicklung 10a bis auf den Punkt ansteigen, bei dem die Temperatur der V/icklung 10a die Solltemperatur erreicht, so fällt die Ausgangsspannung der Brücke zwischen 58 und 28 unterhalb 0,6 V ab, wodurch der phasenempfindliche Schalter 14 mit dem Thyristor 16 und dem Relais 26 in Sperrstellung gebracht wird. Beim Entregen des Relais 26 fallen die Kontakte 40 und 42 ab. .Durch das Öffnen der Kontakte 40 wird das Schütz ^Λ2 entregt, womit die Schalter 12A und 12B geöffnet werden und den otromfluß zu der Motorwicklung unterbrechen. Durch Cffnen der Kontakte wird der Kurzschlußkreis über den '/Widerstand 64 aufgehoben, so daß der Widerstand 64 zu einem wirksamen Bestandteil der Brückenschaltung wird und ein zweiter Brückenkreis v/irksam gemacht wird, der das phasenempfindliche Schaltelement 14 steuert. Das Hinzufügen des Widerstands 64 in den dritten Zweig des Brückenkreises läßt den Meßwertgeber 52 auf eine deutlich unterhalb der Solltemperatur liegende Rückstelltemperatur zurückgehen, bevor der Brrckenkreis die Ausgangsgröße liefert, die erforderlich ist, um den Thyristor 16 auf Durchlaß zu schalten und damit die schaltung wieder zurückzustellen, wobei der Brückenkreis so geschaltet ist, daß v.ieder die Solltemperatur aufgenommen wird. Der Rückstellvorgang verläuft somit selbsttätig und zeitverzögert, Der Unterschied zwischen der

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Solltemperatur und der Rückstelltemperatur wird durch den Wert des die Brückenschaltung verändernden V.iderstands 64 bestimmt.

Es wurde erwähnt, dalr die in Verbindung mit dem 7/iderstand beschriebenen, die Schaltung umschaltenden Teile nicht nur für eine zeitverzögerte selbsttätige Rückstellung sorgen, sondern auch die Wirkungsweise der Schaltung in ihrer kritischsten Phase verbessern, nämlich dann, wenn der Thyristor 16 seine Arbeitsweise ändert. Zunächst seien die Verhältnisse untersucht, wenn dar Thyristor 16 sich im Sperrzustand befindet. Bei Schaltungen, bei welchen die, die Schaltung umschaltenden Elemente fehlten, trat Relaisprellen auf, wenn der Thyristor 16 ' und das Relais 26 in Arbeitsstellung gebracht wurden und eine wesentliche Belastung an die Energiequelle legten. Die hohe Belastung führte zu einer momentanen Verringerung der Speisespannung und damit der dem Relais 26 zugeführten Energie. Die der Steuerelektrode und der Kathode zugeführt^ Höchstspannung reicht gerade aus, den Thyristor 16 einzuschalten und liegt an, wenn auch-die Speisespannung ihr Maximum erreicht. Unter diesen Umständen leitet der Thyristor ic jeweils nur während einer Viertelsperiode. Die Steuerelektrodenspannung gegen die Kathode wuchst nur bei abnehmender Temperatur, weshslb keine plötzliche Spannungszunähme an dieser Stelle auftritt, die den Thyristor "ö zu einer längerdauernden Leitung veran-

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l^scn und die infolge plötzlichen Abfalls der Speisespannung auftretende Energieabnähme am Relais ausgleichen kennte. Die Verwendung des Widerstands 64- in der beschriebenen Weise führt zu einem Widerstandsanstieg im dritten Brückenzweig, sobald die Relaiskontakte infolge Entregung des Relais 26 geöffnet werden. Das führt zu einer augenblicklichen Zunahme der Spannung z.vi&ciien Steuerelektrode und Kathode am Thyristor und läi?t den Thyristor während eines längeren Periodenteils leitend bleiben, so daß mehr Energie an das Relais abgegeben wird.

Diese Umschaltung des Brückenkreiees in Abhängigkeit von der Betriebsweise des Thyristors 16 und des Relais 26 ist in ähnlicher V/eise wertvoll, wenn der Thyristor in Sperrstellung geht. In diesem Falle führt diese Umschaltung zu einer Änderung der Stufe in dem Brückenausgangsstrom in einer Richtung, die erforderiich ist, jede Möglichkeit eines schnellen Wechsels am Thyristor 16 auszuschließen, wenn die Brücke sich der Solltemperatur nähert. Hier könnte eine Schwierigkeit auftauchen, wenn die Temperatur, auf die der Meßwertgeber 52 anspricht, sehr langsam ansteigt, sofern nicht die Umschaltung des Kreises einträte, sobald der Thyristor 16 und das Relais in Abschaltstellung gehen und das Relais 26 entregen.

Die durch den phasenempfindlichen Schalter 14, der seine Betriebsweise jeweils in Abhängigkeit vom Brückenausgengswert

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ändert, gegebene Umschaltung des Brückenkreises kann als Verstärkung des Brückenausgangsstroms zwischen den Elementen und 28 aufgefaßt werden.

. Die Einzelheiten der obigen Beschreibung stellen nur beispielhafte Erläuterungen des Anmeldungsgegenstandes dar_s -der in weitem Umfang verändert werden kann_s ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten, die durch die folgenden Patentansprüche definiert ist.

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Claims (1)

Pa cent anspräche

1.yPemperaturempfindliche Steuerschaltung zum Steuern der Energiezufuhr zu den iVicklungen eines Elektromotors mit dem Ziel eines Überhitzungsschutz es für den Elektromotor, gekennzeichnet durch folgende, zusammenwirkende Schaltungselemente:

a) Eine iVechselstrombrückenschalturig mit wenigstens einem, innerhalb der Motor.vicklur^en angeordneten temperaturempfindlichen Meßwertgeber, welche ein Steuersignal liefert, dessen Phase und Intensität mit der von dem Meßwertgeber abgetasteten Temperatur variiert,

b) einen phasenempfindlichen Schalter mit Eingang und Ausgang und zwei v/ahlweisen Betriebsweisen, die jeweils drrch Phase und Intensität eines auf den Schaltereingang gegebenen Signals gesteuert werden,

c) Schaltungselemente für das Anschließen der Br'ickenschalturg an den .eingang des phasenempf indlichen Schalters unter der Einwirkung des Steuersignals,

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d) Schaltungselemente für die Umschaltung der Brückenschaltung jeweils in Abhängigkeit von einer Änderung der Betriebsweise des phasenempfindlichen Schalters, wodurch eine Verzögerung der Intensität des die Umschaltung des phasenempfindlichen Schalters auslösenden Steuersignals herbeigeführt wird, und

e) einen Jeweils in Übereinstimmung mit dem jeweiligen Betriebszustand der phasenempfindlichen Schalteinrichtung zwischen einer Offen-Steilung und einer Geschlossen-Stellung arbeitenden Schalter, der die Speisung der Elektromotorwicklungen entsprechend dieser Geschlossen- oder Offen-Stellung steuert.

^. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekeimzeichnet durch einen zur Umschaltung der Brückenschaltung dienenden weiteren Schalter, der jeweils nach Maßgabe der Arbeitsweise der phasenempfindlichen Schalteinrichtung eine Offen- und eine Geschlossen-S'te llung einniimnt, sowie durch einen, je nach Schaltstellung dieses weiteren Schalters einen Bestandteil der Brückenschaltung bildenden oder nicht bildenden Widerstand.

3· Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die phasenemp find liehe Schalteinricntung einen die eine oder die andere Betriebsweise herbeifül enden Thyristor und ein mit diesem Thyristor zusammengeschaltetes und mit dem einen und dem anderen Schalter in Wirkverbihdung stehendes elektromagnetisches Element aufweist, welches die Offen-Stellung bzw. die Geschlossen-Stellung des einen bzw. des anderen Schalters jeweils in Überein- S-- immung mit der einen bzw. der anderen Betriebsweise des Thyristors bewirkt.

4-, Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phaaenempfindliche Schalteinrichtung einen ihre jeweilige Eingangsgröße liefernden Speisekreis aufweist und daß eine Einrichtung zur Verbindung der Brückenschaltung und des Einganges dieser phasenempfindlichen Schalteinrichtung ein Element mit Stromrichtwirkung aufweist.

5· Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Überhitzungsschutzes eines Drehstrommotors für jede von mindestens zwei I/Iotorwicklungen ein temperaturempfindlicher Meßwertgeber vorgesehen ist, wobei diese in der Brückenschaltung liegenden Meßwertgeber zwei gesonderte Steuersignale liefern und die phasenempfindliche

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Schalteinrichtung einen Speisekreis aufweist, der den Eingang für den phasenempfindlichen Schalter liefert} und wobei die Verbindungselemente zwischen der Brückenschaltung und dem genannten Eingang der phasenempfindlichen Behalteinrichtung jeweils getrennte Elemente mit Stromrichtwirkung für jedes dieser beiden,, diesem 'Eingang zugeführten verschiedenen Steuersignale aufweisen,

60 Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Überhitzungsschutzes eines Drehstrommotors für jede von mindestens zwei Motorwicklungen ein gesonderter temperaturempfindlicher Meßwertgeber vorgesehen ist, daß ferner die Brückenschaltung einen Zweig mit einem der beiden temperaturempfindlichen Meßwertgeber, der die Brückenschaltung zur Abgabe eines auf seine Messung zurückgehenden Steuersignals veranlaßt, sowie einen weiteren Zweig mit einem auch in dem einen Zweig, liegenden Widerstandselement aufweist, welch letzteres die Brückenschaltung zur Abgabe eines anderen sich mit der von dem anderen der beiden Meßwertgeber gemessenen Temperatur ändernden Steuersignals veranlaßt» wobei die phasenempfindliche Schalteinrichtung einen ihre Eingangsgröße liefernden Speisekreis und Elemente aufweist, welche die Brückenschaltung und den Eingang der phasen-

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empfindlichen Schalteinrichtung miteinander verbinden und wobei außerdem zwischen dem Eingang und dem einen Brückenzweig eine Einrichtung mit Stromrichtwirkung zur Zuführung eines Steuersignals zu der phasenemr findlichen Schalteinrichtung sowie eine weitere, in gleicher Weise gepolte Einrichtung mit Stromrichtv/irkung zwischen diesem Eingang der phasenempfindlichen Schalteinrichtung und dem anderen Brückenzweig zur Zuführung eines weiteren Steuersignals zu dieser phasenempfindlichen Schalteinrichtung vorgesehen ist.

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