DE1763589B2 - Überlastschutzeinrichtung für einen elektrischen Verbraucher - Google Patents

Description

ί zögerung derart zusätzlich erwärmt, daß nach Eine solche Überlastschutzeinrichtung ist aus der

Ablauf dieser Verzögerung die von ihm erbrachte 20 USA.-Patentschrift 3 141 996 bekannt. Dort besteht

Heizleistung den Temperaturfühler im angespro- der Temperaturfühler aus einem vom Verbraucher-

chenen Zustand hält, welcher zweite Heizkörper strom aurchflossencn Bimetallstreifen mit Schnapp-

f über einen Kontakt an die konstante elektrische wirkung, der erste Heizkörper aus dessen Eigenwider-

Betriebsspannung angeschlossen ist, dadurch siand oder aus einem gesonderten Serienwiderstand

\ gekennzeichnet, daß der zusätzliche elek- 25 und der zusätzliche zweite Heizkörper aua einem Par-

\ trische Heizkörper (H 2) aus einem Thermistor allelwiderstand, der im kalten Zustand von dem

mit PTC-Kennlinie besteht und mit einem kon- Bimetallstreifen kurzgeschlossen und nach dessen

■ stamen Vorwiderstand (R 13) in Reihe geschaltet Umschnappen an dessen Stelle von dem Verbraucher-

; ist. strom erwärmt wird.

2. Uberlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1, 30 Diese Einrichtung hat den erheblichen Nachteil, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Heizkör- daß sie mit elektromechanischen Schaltelementen per (H 1) über einen weiteren Temperaturfühler arbeitet und somit im Aufbau und im Betrieb relativ (TH 4) an die konstante elektrische Betriebs- teuer und störanfällig ist. Überdies kühlt sie beim spannung angeschlossen ist. Abschalten des Verbrauchers sofort wieder ab, so

3. Uberiastschutzeinrichtung nach Anspruch 2, 35 daß dieser nach einer gewissen Pause wiedereingedadurch gekennzeichnet, daß der weitere Tempe- schaltet werden kann, was aber in vielen Fällen zu raturfühler (TH 4) durch einen vom Verbraucher- einer Beschädigung des Verbrauchers führt,
strom durchflossuien Heizkörper (Rohrmantel Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 31) erwärmbar ist. eine Uberiastschutzeinrichtung für einen elektrischen

4. Überlastschutzeinrichtung nach einem der 40 Verbraucher der eingangs genannten Art zu schaffen, Anspruch: 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß d^:" billig in der Herstellung und im Betrieb ist und der Temperaturfühler (TH 1; TH 4) aus einem äußerst zuverlässig arbeitet und die mit geringem Thermistor mit NTC-Kennlinie besteh!. Aufwand eine dauernde Abschaltung des Ver-

5. Überlastschutzeinrichtung nach einem der brauchers gestattet, die nur durch einen gesonderten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 45 Eingriff in die Schutzeinrichtung wieder aufgehoben der zusätzliche Heizkörper (H 2) aus einer Halb- werden kann.

leiterschicht besteht, die auf einer als erster Heiz- Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten

körper (Hi) dienenden Widerstandsschicht an- Überlastschutzeinrichtung erfindungsgemäß dadurch

geordnet ist, welche wiederum auf dem Tempe- gelöst, daß der zusätzliche elektrische Heizkörper

raturfühler (TH 1) angebracht ist (Fig. 3). 50 aus einem Thermistor mit PTC-Kennlinie besteht

6. Überlastschutzeinrichtung nach Anspruch 5, und mit einem konstanten Vorwiderstand in Reihe dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der geschaltet ist.

Widerstandsschicht und der Halbleiterschicht eine Diese Einrichtung hat den weiteren Vorteil, daß

Isolationsschicht (49) vorgesehen ist, die eine sie durch geeignete Wahl ihrer Wärmekapazität leicht

thermische Verzögerung bewirkt. 55 an den zu schützenden Verbraucher angepaßt werden

7. Uberiastschutzeinrichtung nach einem der kann und dennoch im Bedarfsfall schnell und sicher Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anspricht.

auch der erste Heizkörper (H 1) aus einem Ther- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er-

mistor mit PTC-Kennlinie besteht und daß die geben sich aus den Unteransprüchen. Ein besonders

Übergangstemperatur (z. B. 80° C) des zusatz- 60 günstiger Aufbau einer solchen Überlastschutzein-

lichen Heizkörpers (H 2) kleiner ist als die Über- richtung ergibt sich, wenn der zusätzliche Heizkörper

gangstemperatur (z.B. 120° C) des ersten Heiz- aus einer Halbleiterschicht besteht, die auf einer als

körpers (H 1) und gegebenenfalls diejenige (z. B. erster Heizkörper dienenden Widerstandsschicht an-

120° C) des Temperaturfühlers (THl). geordnet ist, welche wiederum auf dem Temperatur-

65 fühler angebracht ist. Hier kann eine weitere Ver-

Die Erfindung bezieht siv^u ""f eine Überlastschutz- zögerung des Ansprechens dadurch erreicht werden,

einrichtung für einen elektrischen Verbraucher, die daß zwischen der Widerstandsschicht und der HaIb-

erst nach mehrfachen, verzögerten Ausschaltungen leiterschicht eine Isolationsschicht vorgesehen ist, die

eine thermische Verzögerung bewirkt. Die Überlastschutzeinrichtung nach der Erfindung läßt sich noch dadurch weiter vereinfachen, daß auch der erste Heizkörper aus einem Therraistor mit PTC-Kennlinie besteht und daß die Übergangstemperatur des zusätzlichen Heizkörpers kleiner ist als die Übergangstemperatur des ersten Heizkörpen und gegebenenfalls diejenige des Temperaturfühlers.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Überlastschutzeinrichtung für einen Elektromotor,

F i g. 2 einen Schnitt durch den in der Anordnung nach F i g. 1 verwendeten koaxialen Stromfühler,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des in der Anordnung nach F i g. 1 verwendeten Integrierglieds und

F i g. 4 ein ausführlicheres Schaltbild der Anordnung nach Fig. 1.

In F i g. 1 ist der zu schützende elektrische Verbraucher mit der Bezugsziffer 11 gekennzeichnet. Der Verbrauchern kann beispielsweise ein Induktionsmotor sein, der unter normalen Startbedingungen einen starken Strom zieht und dessen Stromversorgung daher bei solch einem normalen Start nicht unterbrochen werden darf, sondern nur, wenn er wegen eines blockierten oder stark schlupfenden Läufers fortfahren sollte, einen sehr starken Strom zu ziehen. Die Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers 11 wird üblicherweise mittels einer als Schaltrelais ausgebildeten Schaltvorrichtung 13 gesteuert. Der von dem Verbraucher gezogene Strom wird mittels eines Stromfühlers 15 gemessen, der ein Signal erzeugt, wenn der Verbraucher 11 über eine größere Zeitspanne einen Überlaststrom zieht. Die vom Stromfühler 15 erzeugten Signale werden mit Hilfe eines Integrierglieds 17 gezählt. Ein Steuerkreis 19 steuert den Betrieb der Schaltvorrichtung 13, abhängig vom Stromfühler 15 und vom Integrierglied 17 und schaltet den Verbraucher immer dann, wenn der Stromfühler 15 ein einen solchen Überlastungszustand anzeigendes Signal erzeugt. Dabei legt er den Verbraucher eine vorbestimmte Anzahl von Male wieder an die Stromquelle an, nachdem der Stromfühler nach dem Abschalten des Verbrauchers 11 abgekühlt ist. Dementsprechend wird bei einem Überlastungszustand der Verbraucher 11 abgeschaltet, dann mehrmals wieder zugeschaltet und schließlich ganz abgeschaltet, wenn der Überlastungszustand anhält. Hierdurch wird die Möglichkeit gegeben, daß sich ein Fehlerzustand wieder selbst behebt. Hält jedoch der Fehlerzustand an, wird der Verbraucher 11 schließlich bleibend abgeschaltet, um eine Beschädigung des Verbrauchers zu vermeiden.

Der Verbraucher 11 kann außerdem mit einem allgemein mit der Bezugsziffer 21 bezeichneten Temperaturfühler versehen sein, der beispielsweise mehrere Thermistoren aufweist, die in die Wicklungen eines Induktionsmotors eingebettet sind. Der Steuerkreis 19 ist vorzugsweise auch vorn Temperaturfühler 21 abhängig, Um den Verbraucher abzuschalten, wenn sich bei ihm eine Überhitzung einstellen sollte, ohne daß hierbei ein Überlaststrom gezogen wird, der den Stromfühler 15 zur Erzeugung eines Überlästsignals veranlassen würde.

In F i g. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Stromfühlers 15 dargestellt. Der Stromfühler 15 weist einen rohrförmigen leitenden Mantel 31 und eine längliche dünne Elektrode 33 auf, die innerhalb des Mantels 31 koaxial zu diesem angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dem Mantel 31 und der Elektrode 33 ist mit einem Halbleiter-Thermistormaterial35 gefüllt. Hierfür wird vorzugsweise ein Material vom NTC-Typ verwendet, also ein Material mit einem negativen Temperaturkoeffizienten seines Widerstands, das vorzugsweise außerdem die Eigenschaft aufweist, daß sich sein Widersland bei einer vorbestimmten Übergangstemperatur relativ plötzlich ändert. Dann tritt nämlich zwischen der Elektrode 33 und dem äußeren Mantel 31 eine große Widerstandsänderung auf, wenn die Temperatur des Stromfühlers einen schmalen Temperaturbereich durchwandert. Mit der Elektrode 33 und dem Mantel 31 ist ein Paar von Abfühlleitungen 37 und 39 angeschlossen, auf welchen ein Signal erhalten wird, wenn die Temperatur des Stromfühlers 15 die vorstehend erwähnte Schwelle überschreitet. Da das Material 35 im vorliegenden Beispiel vom NTC-Typ ist, wird das Signal durch einen Anstieg des durch das Material fließenden Stroms über einen bestimmten Stromwert hinaus gebildet. An den beiden einander gegenüberliegenden Enden des stromleitenden Mantels 31 sind Abschlußteile 41 und 43 befestigt, so daß der von dem Verbraucher 11 gezogene Strom in Längsrichtung über den Mantel 31 geleitet werden kann, wodurch dor Stromfühler durch Widerstandserwärmung erwärmt wird. Der Widerstand des Mantels 31 ist gerade ausreichend bemessen, um unter den von dem Verbraucher, beispielsweise einem Induktionsmotor, gezogenen starken Belastungsströmen eine Erwärmung zu erzielen; der Widerstand ist aber nicht so groß, daß der Spannungsabfall über die Länge des Mantels der Erzielung eines brauchbaren Signals zwischen den Abfühlleitungen 37 und 39 hinderlich wäre.

Das Integrierglied 17 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Es weist zwei Heizkörper H1 und H 2 aus einem Halbleiter-Thermistormaterial mit kleiner Masse auf. Das im Heizkörper H 1 enthaltene Material ist vom PTC-Typ (mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstands) und weist vorzugsweise eine Widerstandskennlinie auf, gemäß welcher der Widerstand des Materials bei einer relativ hohen Ubergangstemperatur, beispielsweise bei 120° C, relativ plötzlich ansteigt. Das im Heizkörper H 2 enthaltene Material ist ebenfalls vom PTC-Typ, hat jedoch eine niedrigere Übergangstemperatur, beispielsweise etwa 80° C. Aul beiden Seiten des in den Heizkörpern H 1 und H 2 enthaltenen Halbleitermaterials sind Elektroden 45 bis 48 angeordnet, über die sich eine elektrische Verbindung mit den Heizkörpern herstellen läßt. Die Heizkörper H 1 und H 2 sind unter Zwischenlage einer dünnen Isolationsschicht 49 fest miteinander verbunden, so daß zwischen ihnen ein Wärmeaustausch stattfinden kann. Die Heizkörper H 1 und H 2 bilden so zusammen einen Wärmekörper mit einer bestimmten thermischen Trägheit. Außerdem tritt eine Verzögerung beim Übergang der in einem der Heizkörper erzeugten Wärme auf den anderen ein, weil die Isolationsschicht 49 vorhanden ist. Auf der dem Heizkörper H 2 entgegengesetzten Seite des Heizkörpers H1 ist ein Temperaturfühler TH1 befestigt. Der Temperaturfühler TH1 ist ein Thermistor und weist eine Masse aus Halbleiter-Thermistormatcrial vom NTC-Typ auf. An diesem Material sind Elektroden 53 und

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55 angebracht, die eine elektrische Verbindung mit der Temperatur des Wärrnekörpers und; zeigt da-

dem Material herstellen. Der Temperaturfühler TH 1 durch an, daß die gesammelte Summeideridem-HeizT

bildet so einen Teil des Wjirmekörpers mit den Heiz- körper H 1 zugeführten aufeinanderfolgenden Signale

körpern H1 und H 2. Der Widerstand des Tempera- einen vorbestimmten Wert überschritten hat. Die

turfühlers THl ändert sich so in Abhängigkeit von 5 Kombination aus dem Heizkörper//,2 ,und einem

der Temperatur dieses Wärmckörpers allgemein und Vorwiderstand R 13 bildet einen iherrftoejektrischen

insbesondere mit der Temperatur des Heizkörpers bistabilen Schalter, der nach seinem Ansprechen

/71, mit welchem er eng gekoppelt ist. Der Wärme- durch ein kurzzeitiges Öffnen eines Kontakts SW1

körper ist auf einem Kopfstück 57 befestigt, wie es zurückgestellt werden-kann.

allgemein bei der Herstellung von Transistoren oder io Wie aus dem Schaltbild der Fig. 4 ersichtlich ist, integrierten Schaltungen Verwendung findet. Oas fließt in der Schaltung bei einer für Tians.islorschal-Kopfstück 57 weist einen Basisring 61. ein Plättchen Hingen geeigneten Spannung, z.B. 24 V, ein Gleich-63 aus isolalionsmaterial und mehrere Leiter 65 bis strom zwischen einem Paar von Versorgungsleitun-69 auf, die sich voneinander und gegenüber dem gen L 1 und L 2. Zwischen die Versorgungsleitungen Basisnnf?61 isoliert durch das Plättchen 63 hin- 15 L 2 und Li ist ein Paar von Spannungsteilern V1 durcherstrecken. Die Elektroden der Heizkörper H 1 und V 2 pclcgt. von denen jeder Soannungsteiier und H 2 und des Temperaturfühlers 777 1 sind mit einen PT( -1 hermistor TH 2 oder TH 3, einen Bcdiesen Leitern so verbunden, daß diese Elemente in zugswiderstand R 1 oder R 2 und eine TordiodeD5 den anschließend im Zusammenhang mit Fig. 4 oder D 6 aufweist. Jeder Spannungsteiler V 1 und V2 näher beschriebenen Sleuerkreis eingefügt werden ao weist zwischen seinem Thermistor und seinem Bekönnen. zugswiderstand einen Abgriff J 1 oder J 2 auf. Die Die Wirkungsweise des Integriergheds 17 ist im Spannungsteiler V 1 und V2 liefern an diesen Abwesentlichen folgende: es sei angenommen, daß der griffen/1 und J 2 Steuerspannungen, die sich im Wärmekörper anfänglich eine relativ niedrige Tem- wesentlichen als Funktion des Widerstands des zuperatur hai, die weit unter den Übergangstempera- 25 geordneten Thermistors ändern. Die Thermistoren türen der Heizkörper //1 und /7 2 liegt. Wird ein TH 2 und TH3 bilden den in Fig. I bezeichneten Signal mit vorhcstimmler Dauer auf den Heizkörper Temperaturfühler 21. Es sei angenommen, duü der /7 1 gegeben, erzeugt es eine einsprechende Wärme- Verbraucher 11 in Fig. 1 von einem induktionsmenge. Diese Wärme wird im wesentlichen sofort motor M 1 in dem als Ausführungsbeispiel an«egebi.'-auf den Temperaturfühler TH 1 übciiragen, weil die- 3° nen Schaltkreis der Fig. 4 gebildet wird, und daß scr direkten Kontakt mit dem Heizkö per H 1 hat. die Thermistoren 7/7 2 und 777 3 in die MolorwicK-Dadurch wird'lor V»;üfrstancl des Icmpcratuifühk-is lungen eingebettet sind, um eine dort auftretende 7"1 "^;n Maß füi ciiv "Värme bilden, die jedesmal überhitzung festzustellen. Die Energie zur Verse.1-vom Heizkörper//I erzeugt wird, v. ... ein solches gung des Motors M 1 bei einer Wechselspannung Signal angelegt wird. Die vom Heizkörper // 1 beim 35 von 110 V steht auf den beiden Versorgungsleitung! Anlegen eines solchen Signals erzeugte Wärme hat L 3 und L 2 zur Verfügung.

auch die Wirkung, die Temperatur des Wärmekörpers Die Abgriffe J 1 und /2 sind über Spi-rrdiod^'¹ allgemein anzuheben. Die Abflußgeschwindigkeit der Dl oder D8 und einen gemeinsamen Strombegn." Wärme vom Wärmekörper ist relativ klein, verglichen Zungswiderstand Λ 3 mit der Basis eines Transit <mit der Geschwindigkeit, mit vuVher Wärme vom 40 Q 2 eines Paares von NPN-Transistoren Q 2 und (-3 Heizkörper//1 erzeugt werden kann, wenn auf ihn verbunden, die in einer spannungspegelcmpnrui eine Folge der genannten Signale gegeben wird. Dem- liehen Schmitt-Trigger-Schaltung miteinander ν ..τ entsprechend hat £>^< Wärnu-körper die Neigung, bunden sind. Die Kollektoren der Transistoren C 2 bei aufeinanderfolgenden Signalen die erzeugte und Q 3 sind über Belastungswiderstände R 4 b/w Wärme zu sammeln od.-r zu integrieren, und die 45 R 5 mit der Leitung L 1, und die Emitter der beid Temperatur des Körpers steigt in einem bestimmten Transistoren sind über einen Widerstand R 7 gc Maß an. meinsam mit der Leitung L 2 verbunden. Der Kollek-Wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben tor des Transistors Q2 ist außerdem mit der Büm· wird, kann der Heizkörper //2 so in einen Schaltkreis des Transistors Q 3 über einen aus den Widerständen eingefügt werden, daß er regenerativ erwärmt wird, 50 R 8 und R 9 gebildeten Spannungsteiler verbunden, wenn seine Temperatur einmal den entsprechenden Der die Transistoren Q 2 und Q 3 enthaltende Übergangswert erreicht hat, das heißt, 80° C. Ein Schmitt-Trigger-Kreis wirkt als Schalter und wechregeneratives Erwärmen tritt ein, wenn der von einer seit von einem ersten Zustand, in welchem der Tranbestimmten erzeugten Wärmemenge erzeugte Tempe- sistorQ2 gesperrt und der Transistor Q 3 leitend ratiranslicg den Widerstand des Heizkörpers //2 so- 55 ist, in einen zweiten Zustand, in welchem Q2 leitend weil verstärkt, daß der Energieverbrauch I-R eben- und QZ gesperrt ist, wenn die an die Basis des falls ansteigt, so daß noch mehr Wärme erzeugt wird. Transistors Q 2 gelegte Spannung einen vorbesfimm-Das regenerative Erwärmen bewirkt sozusagen ein ten Schwellwert in Richtung auf einen positiveren »Durchgehen«, bei welchem die Temperatur des Spannungspegel überschreitet. Heizkörpers plötzlich auf einen Grenzwert ansteigt, 5o Der Temperaturfühler TH1 im Integrierglied 17 der nur durch die Schaltkreisparameler bestimmt ist. ist in einem Spannungsteiler V 3 mit einem Bezugs-Wenn also aufeinanderfolgende Signale mit vor- widerstand R 10 verbunden, und erzeugt an einem bestimmtem Energicinhalt dem Heizkörper H 1 zu- Abgriff/3 eine Spannung, die sich in Abhängigkeit geführt werden, steigt die Temperatur allmählich von der Temperatur der thermischen Masse des Intemit der in ihm angesammelten Wärme an. Wenn 65 grierglieds 17 ändert. Der Abgriff 73 ist mit der Basis jedoch die Übergangsiemperatur des Heizkörpers H 2 des PNP-Transistors Q1 verbunden. Der Emitter erreicht wird, bewirkt die dadurch eintretende des Transistors Q 1 ist mit der Leitung L1 über einen regenerative Erwärmung ein plötzliches Ansteigen Widerstand/? 11 verbunden, und sein Kollektor ist mit

A η p r.

der Leitung L 2 üben einen Widerstand R 12 verbun- ,sind auch die Thermistoren TH 2 und 7//3 relativ

den. Der Kollektor des Transistors Q I ist außerdem kalt, so daß sie einen relativ niedrigen Widerstand ,über eine Tordiode D 9 und den Widerstand R 3 mit aufweisen, im Vergleich zu den Widerständen Λ 1 der Basis des Transistors Q2 verbunden, so daß der .und R 2. Die Spannungen an den Abgriffen J 1 und

Transistor Q 1 ein Umschalten des Schmitt-Triggers 5 Jl sind dadurch im Vergleich mit der Schwellspan-

in den vorstehend erwähnten zweiten Zustand be- nung des Schmitt-Triggers negativ und-die" Dioden

wirken kann, wenn der Transistor Q 1 durch den D 7 und O 8 sind in Sperriclitung vorgespannt. Da-

Spannungsleiler V 3 in Durchlaßrichtung vorgc- durch ist der Transistor Q 2 gesperrt und der Tran-

spannt ist. . sistor Q 3 leitend.

Der Heizkörper//1 des Intcgricrglicclsn ist· in " Wenivder Transistor 03 leitend· ist, ist-der Tran-Reihe mit dem Widerstand des tcmperalurempfind- sistor Q 4 in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß liehen Halbleiler-Thcrmistormaterials 35 im Strom- dieser einen Triggerstrom an den Gilteranschluß des fühler 15 geschaltet. Dieser Widersland ist in Fig. 4 Triac Q5 liefert. Der Triac Q5 wird so in den als Temperaturfühler (Thermistor) TH 4 bezeichnet. leitenden Zustand umgeschaltet und die Arbeitswick-So wird der Heizkörper//1 auf eine bestimmte Stufe 15 lung K XW und der Motor Wl werden erregt. In erregt, wenn die Temperatur des Stromfühlcrs über diesem Zustand, also bei leitendem Triac C? 5, tritt den Schwellwerl des Materials 35 ansteigt, v/ie vor- praktisch keine Spannung zwischen den beiden stehend bereits beschrieben worden ist. Anodenanschlüssen auf, und dementsprechend wird

Der Heizkörper H 2 ist in Reihe mit einem Wider- über die Widerstände Λ 18 und R 19 kein Hrwär-

sland/?13 und einem Schalter SWl zwischen die ²⁰ mungsstrom zu den Thermistoren TH 2 und TH 3

Leiler.L2 und L 3 gelegt. Der Wert des Widerstands geleitet.

R 13 wird abhängig von der Motorspannung und der Wenn der Motor Λ/1 überhitzt wird, das heißt,

temperaturabhängigen Widerstandskennlinie des eine Temperatur erreicht, bei welcher entweder der

Heizkörpers H 2 gewählt, so daß der Heizkörper Thermistor TH 2 oder der Thermistor TH 3 einen

regenerativ erwärmt wird, wenn seine Temperatur 25 relativ großen Widerstand im Vergleich zu dem zu-

einmal auf einen bestimmten Schwellwert, das heißt, gehörigen Bezugswidersland annimmt, entsteh! an

au! seine Übergangstemperatur, angestiegen ist. Ein den betreffenden Abgriffen J 1 oder / 2 eine in bezug

solches regeneratives Erwärmen kanu auftreten, wenn auf die Schaltschwel Ie des Schmitt-Triggers positive

die Strom.'Spannungs-Kcnnlinie eines temperalurab Spannung. Sobald dies eintritt, wird die Diode I) 7

hängigen Halbleiterelemcnts für den Gleichgewichts- 30 oder D 8 in Durchlaßrichtung vorgespannt und der

zustand einen negativen Widerstandsbereich auf- Transistor Q 2 wird in seinen teilenden Zustand in

weist, wie dies bei F-lementen aus Materialien der Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Schmitt-Trigger

Fall ist, die einen Widerstand haben, der sich bei schaltet nun um, so daß der Transistor Q 2 leitend

bestimmten Temperaturen plötzlich ändert. Als Folge und der Transistor Q 3 gesperrt ist.

hiervon ergibt sich eine bistabile Schaltwirkung. 35 Wenn der TransistorQ3 gesperrt wird, wird dem

Der Kollektor des Transistors Q 3 ist über einen Basisanschluß des Transistors ς» 4 der Vorspann-Widerstand R 14 mit der Basis eines PNP-Transistors strom entzogen, wodurch wiederum der Triggerstrom Q 4 verbunden, der in Fmiticrschaltung angeordnet zu dem Gitteranschluß des Triac Q 5 unterbrochen ist. Der Lmitter des Transistors Q 4 ist mit der Lei- wird. Dadurch werden die Arbeitswieklung K 1 W lung/. 1 über einen zur Einstellung der Verstärkung 4° und der Motor Ml abgeschaltet. Wenn in diesem dienenden veränderlichen Widerstand R 15 verbun- Zustand der Triac nicht mehr leitet, !ritt die Versorden, und der Kollektor des Transistors (J 4 ist an gungswechselspannung zwischen den Anodenandas Gitter eines TriacC?? angeschlossen. Fin Triac Schlüssen des Triac und nicht mehr an der Arbeitsist bekanntlich eine H-ilbkiter-Stromschaltvorrich- wicklung /Cl W auf. Während denjenigen Halhwellcn tung mit drei Anschluss :n < /wischen ihrem ersten 45 der Wechselspannung, bei denen die Leitung/. 3 und zweiten Anodenanschluß einen Wechselstrom positiv gegenüber der Leitung /, 2 ist, bewirkt die an hindurchläßt, wenn ;uif ihr Gilter cm Tnggcrsirom den Anodcnklemmen des Triac Q 5 auftretende gegeben wird, der eitun \ 01 gegebenen Wert über- Spannung eine Vorspannung der Dioden D 10 und schreitet. Die Sdiiilt\omchuing 13 weist eine Ar- DIl in Durchlaßrichtung, so daß über die Widerbcilswicklung K 1 H' auf. die über die Leitungen L 2 50 stände/? 18 und R 19 Strom aus dem Belastungskreis und L 3 in einen Schaltkreis gelegt ist, an welchen zu den Thermistoren TH 2 und TH 3 fließen kann, auch die Anodenanschlüsse des Triac Q 5 ange- Da dieser S'rom von einer Quells relativ hoher Spanschlossen sind. Wenn der Triac Q 5 getriggert wird, nung kommt, verursacht er innerhalb der Thermistowird also die Wicklung K 1 W direkt von den Ver- ren die Erzeugung einer beachtlichen sogenannten sorgungslcitungen L 2 und L 3 mit Wechselstrom 55 »falschen" Wärme, die das Bestreben haC sie über versorgt. Die Schaltvorrichtung 13 weist Kontakte die Temperatur hinaus zu treiben, bei welcher sie das KlA auf, die bei erregter WicklungK \W mitein- Abschalten des Motors M 1 bewirkt haben. Diese ander verbunden sind und den Motor M 1 übei die Wärmewirkung ist regenerativ im Hinblick auf die Leitungen L 2 und L 3 und den Stromfühler 15 mit vom Motor erzeugte Wärme und verlängert so die Spannung versorgen. ^6o Zeitspanne, während welcher der Motor im Anschluß

Ein zwischen dem Triac Q 5 und der Wicklung an das Auslosen der Steuerschaltung abgeschaltet ist

K 1 W entnommener Strom wird über Strombcgren- Dementsprechend muß der Motor auf eine wesentlich

tungswiderstände R 18 und R 19 und Tordioden D 10 niedrigere Temperatur als diejenige, bei welcher er

und DIl auf die Thermistoren TH 2 und THi ge- abgeschaltet worden ist, abkühlen, bevor er durch

leitet. ^{6s diesc} Steuerschaltung wieder eingeschaltet wird. So

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten wird das Verhalten dieses Sleuerkreiscs durch die Schaltkreises bei einer Überhitzung des Motors M1 Einführung eines DifTerenzwerls zwischen den Einist folgende: Solange der Motor Ml relativ kalt ist, schalttempcraturen und den AusschalUempcraluren

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fäes Motors modifiziert. Die Größe dieses Differenz- Ausgangszustand und ein erneutes Einschalten des ^!>werts kann durch die Änderung der Werte der Wider- Motors M1 zu erlauben. Wenn in der Zwischenzeit stände 7? 18 und R 19 eingestellt werden. die Fehlerquelle beseitigt ist, bleibt der Motor dann ' Der zuletzt in seiner Wirkungsweise beschriebene eingeschaltet. Besteht jedoch weiterhin der ÜbervSchältungsteil ist nicht Gegenstand der Erfindung. 5 Iästungszustand, ist also beispielsweise weiterhin der '■'"Die Wirkungsweise dieses Steuerkreises beim Auf- Läufer des Motors M1 ,blockiert, bewirkt die Erwärireten von Überlastströmen im Motor Ml ist mung des Stromfühlers /i5 erneut, daß der Heizfblgcnde: körper H 1 erregt wird und dadurch den Tempera-Wenn vom Motor M 1 ein übergroßer Strom ge- turfühler TH1 erwärmt, so daß wieder ein Abschalzogen wird, wird der Stromfühler 15 durch Energie- io ten des Motors M 1 erfolgt. Bleibt der Fehlerzustand verbrauch in seinem rohrförmigen Mantel 31 er- bestehen, kann sich dieser Zyklus mehrere Male wärmt. Dieser Temperaturanstieg verursacht einen wiederholen, wobei der Heizkörper H I jedesmal Abfall im Widerstand des Halbleiter-Thermistor- über eine beträchtliche vorbestimmte Zeitspanne ermaterials 35, welcher den Widerstand des Ther- regt wird. Bei fortdauernden Wiederholungen breitet mistortemperaturfühlers TH 4 vermindert und eine 15 sich die Wärme allmählich aus und speichert sich in Verstärkung des durch den Heizkörper H I fließen- der thermischen Masse, die das Integrierglied 17 den Stroms bedingt. Die in der Folge vom Heiz- bildet, bis nach Erreichen einer bestimmten Wiederkörper Hl erzeugte Wärme wird vom Temperatur- holungszahl die Temperatur des Heizkörpers H 2 fühler TH 1 abgefühlt, und der resultierende Abfall ihren Schwellwert zur Erzielung einer regenerativen im Widerstand des Temperaturfühlers 7"Wl bewirkt 20 Erwärmung erreicht. Sobald der Heizkörper//2 reeine Vorspannung des Transistors Q 1 in Durchlaß- generativ erwärmt wird, wird die thermische M;isse richtung und ein Umschalten des die Transistoren des Integrierglieds 17 plötzlich auf eine relativ hohe Q 2 und Q 3 aufweisenden Schmitt-Triggers. Das Temperatur angehoben und auf ihr gehalten, und Umschalten des Schmitt-Triggers bewirkt ein Ab- zwar unabhängig von dem Strom, der durch den schalten der Arbeitswicklung K 1 W und des Motors 25 Temperaturfühler TH 4 auf den Heizkörper Hi ge- Mi, wie vorstehend im Zusammenhang mit der geben wird. Dementsprechend wird der Temperatur-Wirkungsweise der Temperaturfühlthermistoren TH 2 fühler TH 1 auf diesem relativ hohen Temperatur- und TH 3 beschrieben worden ist. Da die Erwärmung wert und hierdurch wiederum der Motor M 1 über des Stnmfühlers 15 und des Heizkörpers /■/ I eine eine unbegrenzte Zeitspanne in seinem abgeschalteten bestimmte Zeit in Anspruch nimmt, deren Dauer 30 Zustand gehalten.

durch eine Änderung der thermischen Massen dieser Der Schaltkreis kann für ein erneutes Anlaufen des

Elemente vorbeslimmt werden kann, schaltet die Motors M i durch öffnen des Kontakts SW1 von

Einrichtung während der Zeitspanne nicht um, wäh- Hand zurückgestellt werden, wodurch der Heiz-

rend welcher der Motor bei einem normalen Start- körper H 2 von der Versorgungsquelle abgeschnitten

Vorgang einen stärkeren Strom zieht, und bewirkt ₃₅ wird und sich die thermische Masse des Integrier-

somit noch kein Abschalten des Motors M 1. glieds 17 abkühlen kann. Da zum Abfühlen und! zur

Wenn der Motor M 1 auf die vorstehend be- Folgesteuerung an Stelle der üblicherweise verwen-

schriebene Weise abgeschaltet wird, kühlt der Tem- deten elektromechanischen Vorrichtungen HaIb-

pcraturfühler TH 1 im Integrierglied 17 nach einer leiterelemeiite verwendet werden, läßt sich ein relativ

vorbestimmten Verzögerung ausreichend stark ab. ₄₀ billiger und doch äußerst zuverlässiger Betrieb einer

um ein Zurückschalten des Schmitt-Triggers in seinen solchen Einrichtung erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ;, ι

   ■! mit anschließender automatischer Wiedereinschaltung

   Patentansprüche: _{2U ejner} endgültigen Abschaltung führt, mit einem

   ^& 1. Überlastschutzeinrichtung für einen clektri- zumindest mittelbar durch den Verbraucher erwärm-

   ^ sehen Verbraucher, die erst nach mehrfachen, baren, einen Temperaturfühler beeinflussenden ersten I- verzögerten Ausschaltungen mit anschließender 5 Heizkörper, der aufeinanderfolgende Erwärmungen

   Is automatischer Wiedereinschaltung zu einer end- infolge thermischer Trägheit zu integrieren und bei

   gültigen Abschaltung führt, mit einem zumindest Erwärmung über eine vorgegebene Temperatur hin-

   mittelbar durch den Verbraucher erwärmbaren, aus über den Temperaturfühler eine den Verbraucher

   p einen Temperaturfühler beeinflussenden ersten abschaltende elektrische Schaltvorrichtung auszu-

   Heizkörper, der aufeinanderfolgende Erwärmun- io lösen vermag, und mil einem zusätzlichen zweiten

   % gen infolge thermischer Träsheit zu integrieren elektrischen Heizkörper, der mit dem ersten Heiz-

   und bei Erwärmung über eine vorgegebene Tem- körper thermisch gekoppelt ist und denselben mit

   peratur hinaus über den Temperaturfühler eine einer thermischen Verzögerung derart zusätzlich er-

   den Verbraucher abschaltende elektrische Schalt- wärmt, daß nach Abiauf dieser Verzögerung die von

   S Vorrichtung auszulösen vermag, und mit einem 15 ihm erbrachte Heizleistung den Temperaturfühler

   zusätzlichen zweiten elektrischen Heizkörper, der im angesprochenen Zustand hält, welcher zweite

   mit dem ersten Heizkörper thermisch gekoppelt Heizkörper über einen Kontakt an die konstante

   f ist und denselben mit einer thermischen Ver- elektrische Betriebsspannung angeschlossen ist.