DE1763589B2 - Überlastschutzeinrichtung für einen elektrischen Verbraucher - Google Patents
Überlastschutzeinrichtung für einen elektrischen VerbraucherInfo
- Publication number
- DE1763589B2 DE1763589B2 DE1763589A DE1763589A DE1763589B2 DE 1763589 B2 DE1763589 B2 DE 1763589B2 DE 1763589 A DE1763589 A DE 1763589A DE 1763589 A DE1763589 A DE 1763589A DE 1763589 B2 DE1763589 B2 DE 1763589B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- consumer
- radiator
- temperature sensor
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/085—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current making use of a thermal sensor, e.g. thermistor, heated by the excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/06—Details with automatic reconnection
- H02H3/07—Details with automatic reconnection and with permanent disconnection after a predetermined number of reconnection cycles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
- H02H5/041—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature additionally responsive to excess current
Landscapes
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
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
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 sivu ""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
1 763H589
5 6
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
409521/171
9 10
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)
- ;, ι■! mit anschließender automatischer WiedereinschaltungPatentansprüche: 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 ErwärmungenIs automatischer Wiedereinschaltung zu einer end- infolge thermischer Trägheit zu integrieren und beigültigen Abschaltung führt, mit einem zumindest Erwärmung über eine vorgegebene Temperatur hin-mittelbar durch den Verbraucher erwärmbaren, aus über den Temperaturfühler eine den Verbraucherp 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 mitperatur hinaus über den Temperaturfühler eine einer thermischen Verzögerung derart zusätzlich er-den Verbraucher abschaltende elektrische Schalt- wärmt, daß nach Abiauf dieser Verzögerung die vonS Vorrichtung auszulösen vermag, und mit einem 15 ihm erbrachte Heizleistung den Temperaturfühlerzusätzlichen zweiten elektrischen Heizkörper, der im angesprochenen Zustand hält, welcher zweitemit dem ersten Heizkörper thermisch gekoppelt Heizkörper über einen Kontakt an die konstantef ist und denselben mit einer thermischen Ver- elektrische Betriebsspannung angeschlossen ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US66370967A | 1967-08-28 | 1967-08-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1763589A1 DE1763589A1 (de) | 1971-07-01 |
DE1763589B2 true DE1763589B2 (de) | 1974-05-22 |
DE1763589C3 DE1763589C3 (de) | 1975-01-02 |
Family
ID=24662970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1763589A Expired DE1763589C3 (de) | 1967-08-28 | 1968-06-28 | Uberlastschutzeinrichtung für einen elektrischen Verbraucher |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3526809A (de) |
DE (1) | DE1763589C3 (de) |
FR (1) | FR1576919A (de) |
GB (1) | GB1231665A (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3660718A (en) * | 1970-06-08 | 1972-05-02 | Honeywell Inc | Automatically resetting motor protection circuit responsive to overcurrent and overtemperature |
US3735219A (en) * | 1971-08-25 | 1973-05-22 | Memorex Corp | Thermal protection device for linear motor |
US3702418A (en) * | 1971-09-30 | 1972-11-07 | Texas Instruments Inc | Protection system with manual reset means operable only on clearing of the fault |
US3725739A (en) * | 1972-01-21 | 1973-04-03 | Motorola Inc | Dual mode power supply protection circuit |
US4275508A (en) * | 1980-01-09 | 1981-06-30 | Eaton Corporation | Clothes dryer temperature control system |
JPS58172927A (ja) * | 1982-04-02 | 1983-10-11 | 株式会社日立製作所 | 過負荷保護装置 |
US4510482A (en) * | 1982-12-15 | 1985-04-09 | Tektronix, Inc. | Protective circuit for electronic test probes |
US4683515A (en) * | 1985-11-20 | 1987-07-28 | Eaton Corporation | Modular PTC thermistor overload protection system |
US5455469A (en) * | 1993-10-12 | 1995-10-03 | Watsco Components, Inc. | Comparator controlled delay-on-break devices |
FR2849554A1 (fr) * | 2002-12-27 | 2004-07-02 | St Microelectronics Sa | Circuit de commande d'un triac sans isolement galvanique |
CN103175620A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 鸿富锦精密工业(武汉)有限公司 | 热电偶焊接检测装置 |
JP7338279B2 (ja) * | 2019-07-11 | 2023-09-05 | 富士電機株式会社 | パワー半導体モジュール及びその漏れ電流試験方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3258647A (en) * | 1966-06-28 | Electrical apparatus | ||
US3457460A (en) * | 1966-12-30 | 1969-07-22 | Texas Instruments Inc | Control apparatus |
-
1967
- 1967-08-28 US US663709A patent/US3526809A/en not_active Expired - Lifetime
-
1968
- 1968-06-28 DE DE1763589A patent/DE1763589C3/de not_active Expired
- 1968-08-08 GB GB1231665D patent/GB1231665A/en not_active Expired
- 1968-08-12 FR FR1576919D patent/FR1576919A/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1231665A (de) | 1971-05-12 |
DE1763589A1 (de) | 1971-07-01 |
DE1763589C3 (de) | 1975-01-02 |
FR1576919A (de) | 1969-08-01 |
US3526809A (en) | 1970-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2349485C2 (de) | Heizvorrichtung | |
DE1763589B2 (de) | Überlastschutzeinrichtung für einen elektrischen Verbraucher | |
DE2822760C2 (de) | Anlaßschaltvorrichtung für Diesel-Brennkraftmaschinen | |
DE2948281A1 (de) | Elektrische schaltung und schaltungsschutzeinrichtung | |
DE2915797A1 (de) | Temperatursteuersystem | |
DE2441501C3 (de) | Schaltungsanordnung zum stoßfreien Einschalten einer Last | |
DE1964924C3 (de) | Einrichtung zum Schutz eines elektrischen Verbrauchers gegen Übertemperaturen | |
DE1966342A1 (de) | Schutzvorrichtung fuer einen Einphasen-Elektromotor mit Haupt- und Hilfswicklung | |
DE2014444A1 (de) | Regelschaltung für eine flexible Heizvorrichtung | |
DE3874249T2 (de) | Geraet zum auftragen hochschmelzenden klebstoffs und steuerkreis fuer seine temperatur. | |
EP0420078A1 (de) | Elektrischer Zigarrenanzünder mit Überlastschutzvorrichtung | |
DE1573350A1 (de) | Waermefuehler fuer UEberlastschutzvorrichtung | |
DE1253332B (de) | Anordnung zum Abschalten hoher Stroeme | |
DE1565559B2 (de) | Steuerschaltung fuer eine elektrisch beheizte bettdecke oder dgl. | |
DE2743325C2 (de) | Elektrische Luftheizungsanlage | |
DE69826776T2 (de) | Einrichtung zum anlassen und schutzen eines Motors | |
DE2342015A1 (de) | Elektrische schaltanordnung mit ptc-widerstand | |
DE1538430B2 (de) | Thermische Anlaßvorrichtung für einen Einphasen-Asynchronmotor | |
DE10310275B4 (de) | Heizgerät mit einem schmiegsamen Wärmeteil | |
DE1513079C (de) | Temperatur-Schutzschaltung fur über ein Schaltschutz betätigte elektrische Verbraucher, insbesondere Elektromotoren | |
DE102007017581B4 (de) | Verfahren zur Ansteuerung eines kaltleitenden elektrischen Lastelementes, Schalteinheit für ein kaltleitendes elektrisches Lastelement, Glühlampensteuerung und Fahrzeug | |
DE4315488C2 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von mit Wechselstrom betriebenen Heizgeräten | |
DE2811503A1 (de) | Elektromotor | |
DE2923819C2 (de) | Schaltung zur Regelung einer beheizten Vorrichtung | |
AT219737B (de) | Schalteinrichtung für elektrische Wärmegeräte |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |