DE1964924A1 - Anordnung zum Schutz von elektrischen Verbrauchern gegen UEbertemperaturen - Google Patents

Description

OR-INQ. DIPL.-tNQ. M. BC. . DIPL.-PHYS. DR. DIPL.-PHY1. HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER/ A 37 843 h PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

23. Dez. 1969

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED, 13500 North Central Expressway, Dallas, Texas 75222, U.S.A.

Anordnung zum Schutz von elektrischen Verbrauchern gegen

Üb er terap er a"t ur en

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz von elektrischen Verbrauchern gegen Jbertemperaturen, bei der ein steuerbarer Halbleiterschalter mit Steuer- und Hauptelektroden, zwischen denen eine leitende Verbindung besteht, sobald der Steuerelektrode ein Triggerstroia zugeführt wird und solange dieser Triggerstrora nicht unter eine vorgegebene Triggerschv/elle absinkt, nit an eine V/echselstromquelle für die Speisung des Verbrauchers bei leitender Verbindung zwischen den Hauptelektroden des Halbleiterschalters angeschlossenen Schaltelementen und einem ersten Thermistor zusarunengeschaltet ist, der mit dem zu schützenden Verbraucher thermisch gekoppelt und zwecks Steuerung des ^riggerstroines mit der Stauerelektrode des HaIbleiterschalters verbunden ist.

Bislang arbeiten die meisten Anordnungen zum Schutz von elektrischen Verbrauchern, v/ie z. B. ^lektro::otoren oder ähnlichen Einrichtungen, mit Binetallschaltern, die gegebenenfalls als Schnappschalter ausgebildet sein können· Serartige mechanische Schutzanordnungen sind bei vielen Anviondungsfi',llen von Vorteil, bei manchen Anv/endungsfallen dagegen sind jedoch größere Anforderungen an die ^nsprechgenauigkeit, an die ünverilnderlichkeit der Einstellung der Anaprcchsch'.relle oder die Une;.;pfindlichkeit gegenüber l'nderungen in flor ^psiseapannung odor der Urrijebungsteuperatur zu stellen, als sie von diesen Anordnungen befriedigt werden können.

bic- Erfindung Kielt dahor auf die Erfüllung dieser Forderungen mit Hilfe einer rein elelctrodisch arbeitenden Anordnung hin, und sie löst diese Aufgabe ausgehend vc;i einer Anordnung der eingangs ervmhnten Art in der ./eise,

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daß mit dea ersten Thermistor .Schaltelemente für die Zuführung des Tri^gerstromes verbunden sind, die zunächst bein Anschalten der Wechselstromquelle einen Triggerstrom, der eine leitende Verbindung zwischen den Hauptelektroden des Halbleiterschalters entstehen läßt, und sodann einen Triggerstrom einspeisen, der diese leitende Verbindung aufrechterhält, und daß der erste Thermistor bei Aufheizung über einen vorgegebenen, der maximal zulässigen Verbrauchertenperatur entsprechenden Grenzwert hinaus den Triggerstrom unter die Triggerschwelle für den Halbleiterschalter absenkt und so die Speisung des Verbrauchers unterbricht.

Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zu den Schaltelementen für die Zufährung des Triggerstromes eine Einrichtung zum · Rückstellen des Halbleiterschalters nach einer Schutzabschaltung gehören, und diese Rückstelleinrichtung kann so arbeiten, daß sie ein erneutes Anschalten der Vechselstromcjuelle an den Verbraucher erst dann zuläßt, wenn sich dieser um ein bestimmtes Maß unter seine maximal zulässige Betriebstemperatur abgekühlt hat. Dabei kann die Rückstelleinrichtung so ausgebildet sein, daß sie'selbsttätig arbeitet, sie läßt sich jedoch auch für .einen Handbetrieb auslegen. In beiden Fällen besteht eine vorteilhafte Weiterentwicklung darin, daß eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Wiederanschalten der "Techselstromquelle an den Verbraucher anschließend an eine Schutzabschaltung erst nach Verstreichen einer vorgebbaren Zeitspanne= zuläßt, in der sich der Verbraucher hinreichend unter seine maximal zulässige Betriebstemperatur abkühlen kann.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ihrer Arbeitsweise und ihrer Vorteile sollen nunmehr einige mögliche Ausführungsformen für erfindungsgemäße Anordnungen näher beschrieben werden, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. IJabei zeigen in der Zeichnung: ~

Fig. 1 ein Schaltbild für eine erste Ausführungsform mit einem die Speisung des Verbrauchers überwachenden TRIAG und einem auf die Temperatur des Verbrauchers ansprechenden Thermistors für die Steuerung der Triggerung des TRIAC5

Fi-*. .2 ein Schaltbild fär eine ähnliche Anordnung Viie in Fig. 1, bei der zusätzlich eine automatisch arbeitende Rückateileinrichtung für die Wiederanächaltunj der Wechselstrquciuelle an den Verbraucher nach dessen Abkühlung auf eine einstellbare Temperatur anschließend an eine 3 chut ζ ab so haltung aufweist,· ■■--..-

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Fig. 5 ein Schaltbild für eine ähnliche Anordnung wie in Pig. 1, die sich nach einer Schutzabschaltung von Hand wieder rückstellen läßt,-

Fig. '4 ein Schaltbild für eine der Anordnung von Fig. 3 ähnliche von Hand betätigbare Rückstelleinrichtxang, die zusätzlich eine Verzögerungseinrichtung aufweist, die eine automatische Rückstellung nach Ver- . streichen einer vorgegebenen Zeitspanne nach einer Schutζabschaltung bewirkt und

Fig. 5 ein Schaltbild für eine mit automatischer Rückstellung arbeitende Anordnung, die eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist.

In allen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile stets · mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet. · |

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dient zum Betriebe eines üblichen Dreiphasen-v/echselstrom-L!o"bors Π mit drei getrennten Wicklungen Ti 1, Ϊ2 und V/ J für die drei "wechselStromphasen und zum Sclmtze dieses IJotors gegen überhitzung. Die Anordnung und der Motor K sind über drei Speiseleitungen L 1, L 2 und L J an ein übliches Dreiphasen-Tiechselstromnets angeschlossen, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Steuerung der Hotorspeisung aus dem Wechsel stromnetz erfolgt in *"ig. 1 über einen TRIAC Q. Ein I¹RIAC ist bekanntlich ein Glied aus der großen Familie der steuerbaren Halbleiterschalter, zu der eine große Vielzahl solcher Einrichtungen gehört, wie z.B. die Thyristoren und die Vierschicht-Schalt Dioden. Der TRIAC Q, besitzt eine Steuerelektrode und ein Paar von Hauptelektroden, zwischen denen durch Anlegen eines Triggerstromes ein die Steuerelektrode leitende Verbindung hergestellt und solange aufrechterhalten werden kann, bis der der Steuerelektrode zugeführte Triggers*fcroni unterhalb einer vorgegebenen Triggerschwelle liegt.

In Serie zu den Hauptelektroden des TRIAU C zwischen den Speiseleitungen L 1 und L 2 liegt die Erregerwicklung KVi eines üblichen Stromschalters, i'ber die Speiseleitungen L 1 und L 2 ist die erfindungsgenäße Steuerschaltung daher an eine Phase der V/echselstroEiquelle angeschlossen. Der Stromschalter besitst eine Garnitur von normalerweise offenen iContakten K 1, K 2 und Ii J, die bei Speisung der Urregerwlckltuig ICv geschlossen werden. In geschlossenem Zustand speisen die Kontakte 3Ϊ t _s IC 2 und K J, die 'Jicklungen Vi 1, V! 2 und "(7 5 des Ilotors !.[ mit den drei Phasen der ".Techselstromcxuelle. Die Ur-*

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regerwicklung 10.7 stellt also ein Litt el für die Speisung des ΙΓο-tors I.I aus der ..'echs el stromquelle in Abhängigkeit von einer leitenden Verbindung zwischen den Hauptelektroden des TRIAC Q, dar. =

LIit dem Liotor II ist ein Theruistor S 1 thermisch" gekoppelt, und außerdem i: der Thermistor S 1 zwecks Steuerung des der Steuerelektrode des 'JIlIAG Q zugeführten Triggerstromes mit dieser Elektrode verbunden. Der Thermistor ! ist dabei so in dem I'otor U untergebracht, daß er auf dessen jeweilige Temperatur anspricht, dazu kann er in irgendeiner "üblichen Weise thermisch mit dem Hotor IT gekoppelt sein. Der Thermistor S 1 ist ein Kaltleiter und zeigt vorzugsweise beim überschreiten einer Übergangstemperatur einen abrui Anstieg seines '."iderstand.es. Als weiteres J<-ittel für die Speisung des ™ TRIAC Q nit Triggerstrom sind ein 'Widerstand R 1 und ein Kondensator C 1 zwischen eine Phase der Y/echselstromquelle, also beispielsweise die Speise-

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leitung L 1, und ein.Ende des Thermistors 3 1 in Serie zueinander eingefügt, und schließlich ist zwischen eine andere Phase der Vechs-elstromquell« also beispielsweise die Speiseleitung L 2, und dein Thermistor S 1 ein weiterer Widerstand R 2 eingeschaltet. ,

ITach Anschluß der Speiseleitungen L 1, L 2 und L J ^an die drei Phasen der Wechselstromquelle arbeitet die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in folgender Vi'eise. Dazu sei zunächst angenommen, daßier !.lot-or II sich nicht im aufgeheiztem Zustand befindet, also keine hohe Temperatur aufweist, und dementsprechend auch der TherKxstor S 1 relativ kalt ist und dementsprechen fc einen geringen 'Tiderstand zeigt. Auf diese ",.'eise wird bei ^ns-chluß der V/echselstrorLquelle der Steuerelektrode des TRIAC Q über den Widerstand IL 2 und dem Theruistor 5 1 aus der Speiseleitung L 2 ein TRIAC Strom zugeführt, der eine leitende Verbindung zwischen den Hauptelektroden des TRIAC Q entstehen läßt ο Sobald der TRIAC Q, leitend wird, erhält die Erregerwicklung IGV über die Hauptelektroden des TIlIAC ^ Strom zugeführt» Dadurch werden die Kontakte Kl₉ K 2 und K 5 des Stromschalters geschlossen und die einzelnen Wicklungen V/ 1 _p 7/ 2 und '.7 5 des Ho tors Ii erhalten Erregers tron zugeführt „ So bald auf diese ',Yeise der TRIAC Q, leitend geworden ist _p so daß durch die Erregerwicklung K¹" des Stromschalters Strom flie;-t_s werden der V/iderstand It" 1 und der Ko n-I ensat or C 1 zur liUelle für den Triggerstrom für den TRIAC Q = " Uit anderen ",orten ausgedruckt, stellen also der '.."iderstand R 1 und der Kondensator C 1 dank ihrer Anschaltung an die Steuerelektrode des TRIAC Q,

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über den Thermistor S 1 eine Speisequelle dar, die den TRIAC Q. in leitendem Zustand hiilt, d. h. eine weitere leitende Verbindung zwischen seinen Hauptelektroden gewährleistet. Dies liegt daran, daß die Erregerwicklung KW-des Stromschalters den Strom durch den TRIAC Q, mit der Spannung an seiner Steuerelektrode außer Phase geraten läßt. Der Konäensatoi· C 1 stellt dabei eine zusätzliche Steuerspannungsquelle dar, die eine geeignete üriggerung des TRIAC Q sicherstellt. Ist daher die Induktivität der Erregerwicklung IC.7 hinreichend groß, so kann der Kondensator C 1 auch wegbleiben.

Steigt die Temperatur des ICotors II beispielsweise infolge: eines Blockierens des Rotors oder einer 'überlastung an, so wird durch diese Aufheisung des Llotors SI auch der Thermistor S 1 aufgeheizt. Der Thermistor S 1 ist so ausgewählt", daß seine Cbergangstempsratur der maximal zulässigen Betriebstemperatur for den Ivlotor Il entspricht„ Daher wird bei 'einer überlastung des llotors 11, die den Thermistor 3 1 über einen vorgegebenen der maximal zulässigen Betriebstemperatur des Liotors LI entsprechenden· Grenzwert hinaus aufheizt, der 7/iderstand des· I'hernistors S 1 sprtmgartig ansteigen, wodurch sich dann der der Steuerelektrode des TRIAC zugeführte Triggerstrom bis unter die vorgegebene Triggerschwelle vermindert. Daher wird der TRIAC Q nichtleitend, und die Erregerwicklung KW des Stroinschalters. wird nicht mehr mit Srregerstrora gespeist. Dementsprechend öffnen sich die Kontakte K 1, K 2 und K 5 des Stromschalters und unterbrechen die weitere Speisung des Motors LI aus der Wechselstromquelle,

Sobald der L'otor Ii sich hinreichend abgekehlt hat, ist auch*der Thermistor S 1 so weit abgekühlt, daß er erneut einen relativ geringen Widerstand zeigt. Damit kann dann über den den Widerstand R 2 und den Thermistor S 1 enthaltenden Zweig Triggerstrom zu der Steuerelektrode des TRIAC Q fließen und dadurch den TEIAC Q, triggem und die Srregerv/icklung¹ KVi des Stromschalters speisen. Dementsprechend schließen sich die-Kontakte K 1, IC 2 und K 3 und versorgen den Motor Ii erneut mit Strom aus der TTechs el stromquelle. 3s liegt also auf der Hand, daß der 'Jiderstand R 2 ein Hitΐel für die Rückstellung der Steueranordnung nach dem Abschalten ,des Verbrauchers von der äpei3ewechselstromquelle und seiner anschließenden.Abkühlung darstellt. Auf diese Weise läßt die Steuerschaltung eine erneute Speisung des Verbrauchers orst dann zu» wenn er sich auf eine Temperatur abgekühlt hat, die eis woni^· unter seiner maximal· zulässigen Betriebstemperatur liegt.

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Diese itüekstellter.vperatui- läßt sich, durch.- eine Veränderung der Größe des Widerstandes R 2 in gewissem ffrade regeln. ,

Obwohl in Fig. 1 nur ein einziger Thermistor, nämlich der Thermistor S 1, für die 3rnittlung der i'emperatiu? des den Verbraucher darstellenden Ilotors K veranschaulicht ist, versteht es sich von selbst, daß statt dessen auch mehrere Thermistoren zum Einsatz kommen können» So können zvm Beispiel, wenn die Thermistoren Kaltleiter mit einer Übergangstemperatur sind, oberhalb deren ihr Widerstand sich abrupt vergrößert, mehrere davon in Serie geschaltet werden. Derartige Thernistoren können dann so angeordnet werden, daß sie mit verschiedenen Stellen innerhalb des Verbrauchers, also beispielsweise des li'otors H, thermisch gekoppelt sind, an denen eine Temperatur ermittlung erwünscht sein kann. Thermistoren mit einem derartig ausgeprägten Knick ihrer Y/iderstands-Temperatur-Kennlinie lassen sich bei solchen An- ?/endungsfälien mit gutem Wirkungsgrad verwenden, da bereits bei Aufheizung nur eines einzigen davon über seine ^bergangstemperatur hinaus sein V/iderstand wegen des steilen Anstiegs der Viiderstands-l'emperatur-Kennlinie in die sem Temperaturbereich in derart abrupter V/eise zunimmt, daß es zu einer wesentlichen Zunahme des gesamten Viiä. erstand es aller in Eeihe geschalteten Thermistoren kommt«

Die in Fig. 3"veranschaulichte Steueranordnung arbeitet in ähnlicher V/eise wie die in Fig. 1 veranschaulichte Steueranordnung, sie besitzt jedoch eine zusätzliche Rückstelleinrichtung, die eine automatische Rückstellung be-T/irkt, sobald sich der liotor H nach einer 3chutzabschaltung auf eine ge-Tiünschte RückstellteEiperatur abgekühlt hat. Zu diesen Zv/ecke iüt in ^ig. 2 noch ein zweiter Thermistor thermisch, mit dem Motor II gekoppelt und spricht auf dessen Temperatur an. Dieser zv/eite Thermistor S 2 übernimmt in d.er Schaltung nach Fig. 2 die Funktion, die der Widerstand R 2 in der Schaltung von Fig. 1 innehat. Der zweite Thermistor 3 2 ist in dem LIotor II eingebaut oder in eine seiner Wicklungen eingekapselt. Auch der Thermistor 3 2 ist ein Kaltleiter und hat vorzugsweise eine Übergansstemperatur, oberhalb deren sein 'Widersband einen relativ abrupten Anstieg zeigt. Dabei ist seine tfbergangstemperatur entsprechend der gewünschten Huckstellteuperatur gewählt, bei der der Verbraucher _$ also der Llotor II, nach einer Schutz abschaltung wieder gespeist warden soll.

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Die in- Fig. 2 dargestellte Schaltung arbeitet für die anfängliche Speisung des Ho tor s Π und dessen nachherige Schutzabschaltung in der gleichen Gleise wie die Schaltung von Fig. 1. Jedoch ist eine Rückstellung der Schaltung ia Sinne einer erneuten Speisung des Ilotors Ii so lange unterbunden, als der !Thermistor S 2 auf eine oberhalb seiner u'bergangstemperatur gelegene '.Temperatur aufgeheizt ist. Sobald sich der ^hernistor 3 2 hinreichend abgekühlt hat, um einen hinreichend großen Triggers tr om aus der Speiseleitimg L 2 über den 5her:nistor 3 2 zu der Steuerelektrode des -TRIAC Q, fließen zu lassen, erhallt die Erregerwicklung K\7 des Stronschalters erneut Speisestrom zugeführt und bringt die Kontakte K 1, K 2 und K 3 zum Schließen, wodurch der Llotor IJ erneut aus der ^!,7echselstromcj.uelle gespeist wird. Verviendet man für den thermistor 3 2 ein Thermistorinaterial nib einem scharfen Knick' seiner Y/iderstands-l'emperatiir-Kennlinie bei einer Übergangs temperatur, so läßt sich eine vorgebbare Ruckstellteciperatur für den Llotor II mit hohem ifenauigkeitsgrad festlegen. Kit dem l'hermistor 3 2 hat man dann ein Ilittel zur automatischen Rückstellung der Schaltung bei einer vorgegebenen Rückstell-, temperatur, wobei man fi^;r ein gewünschtes Tenperaturintervall zwischen der Schutzabschaltung des Verbrauchers, also des LIotors Ii, und seiner nachfolgenden erneuten Speisung sorgen kann.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die ähnlich wie die Schaltung nach Fig. 2 einen zusätzlichen Thermistor 5 2 verwendet. In Fig. 3 i³^ dieser zusätzliche 'Thermistor S 2 jedoch nicht thermisch mit dem Kotor Z.' gekoppelt und spricht daher auf dessen Temperatur nicht an. Vielmehr liegt in Figo 3 der Sheriuistor S 2 in Reihe mit dem Widerstand U 1 zwischen den Speiseleitungen L 1 und" L 2. Auf diese V/eise kommt es mit Anschalten der Speiseleitungen L 1 und L 2 an eine ^r.7echselstromcLuelle zu einer .jelbstaufheizung des Thermistors S 2» Vorzugsweise besteht auch der Thermistor S 2 aus einem Kaltleiter:.-.aterial₉ das eine Übergangstemperatur zeigt;, oberhalb deren der widerstand relativ abrupt ansteigt ο Bei einem solchen iraterialverLalten heizt sich der Thermistor 3 2 bei Anschluß der opeiseleitün^en L 1 und L 2 an die ./echselstromcjuelle bis in υ/es entlichen zu seiner "Jbergangstemperatur auf« litn solcher in Selbstaufheizung betriebener Thermistor stellt bekanntlich ein SchaltelGmont dar, das sich selbst regelb_o Das bedeutet „ daß sein V/iderstand bei der Übergangstemperatur· relativ rasch zuniiant und eine v.-eitere Selbstauf heizung begrenz b, und der Thermistor sich daher ohne Rücksicht auf Minderungen in der ipeise-

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spannung oder in der:Umgebungstemperatur praktisch auf seiner Übergangs-_ temperatur hält. '

Bei der ersten Inbetriebnahme der Steuerschaltung nach J¹Ig. 3 durch Anschluß der Speiseleitungen L 1, L 2 und L. 3 an die Y/echselstromquelle speist der Thermistor S 2, der zunächst einen relativ geringen 7/iderstand aufweist, die Steuerelektrode des TRIAC Q über den Kondensator C 1 und de] Thermistor 3 1, der sich ebenfalls in unerwartetem Zustand befindet, und führt so zu einer Speisung der Erregerwicklung KW des Stromschalters mit Erregerstrom, die ihrerseits eine Speisung des Motors K aus der T/echselstromquelle zur i'olge hat. ITach diesem anfänglichen Triggern des TRIAC Q in dieser V/eise übernehmen der "./id er st and Ii 1 und der Kondensator C 1 die weitere Versorgung des TRIAC Q mit Triggerstrom und halten ihn solange in seinen leitenden Zustand» als keine Überlastung des Verbrauchers, also des Ho tors II, auftritt, die zu einer Erwärmung des The rrais tors 3 1 führen könnte. Sobald sich jedoch in dem Liotor I! ein dessen Überlastung oder ein Blockieren seines Rotors anzeigender Temperaturanstieg bemerkbar macht, .'wird auch der Thermistor S 1 aufgeheizt und begrenzt den Triggerstrom für die Steuerelektrode des TRIAC Q und läßt diesen nichtleitend werden, wodurch der 1,-totor LI von der 1/eehselstromquelle getrennt wird. Sobald sich der lüotor M abgekühlt hat, wird auch der V.^riderstand des Thernrisi S 1 erneut relativ niedrig. Jedoch ist ein erneutes Zünden des TRIAC unmöglich, da der Thermistor S 2 wegen der-Spannung .zwischen den Speiseleitungen L 1 und L 2 weiterhin in seinem Zustand der Selbstaufheizung verharrt. Auf diese Weise verhindert der Thermistor S 2 eine erneute Speisung des Motors H aus der y/echselstromquelle,. bis die Speiseleitungen L 1 oder L 2 von der Yiechselstromquelle abgetrennt sind, so daß sich der''Thermistor S 2 abkühlen kann. Der Thermistor S 2 gestattet daher eine Rückstellung der Steuerschaltung von Hand auf dem YTege über eine Unterbrechung der Speiseleitungen L 1 oder L 2. ■

In Pig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht , bei dem eine auf das Aufhören der leitenden Verbindung zwischen den Hauptelektroden des Halbleiterschalters infolge einer Überhitzung des Verbrauchers ansxDrechende Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist,. Diese Verzögerungseinrichtung sorgt für eine vorgsbbare zeitliche Verzögerung zwischen einer dchutzabschaltung des Verbrauchers und dessen en-

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schließender erneuter Speisung. 'Der Thermistor ο 2 ist in Fig. 4 in dergleichen V/eise geschaltet -wie in Pig. 5· Außerden* besitzt die Sclmltung nach Fig. 4 aber noch einen dritten Thermistor· 3 3, ά^&Γ zvrischen der Verbindung zu· der Speiseleitung L 2, das heißt einer der Hauptelektroden des TIiIAC ij, und der Steuerelektrode des TRIAC Q an den Thermistor S 1 angeschlossen ist. Der Thermistor S 3 ist ein Heißleiter, er zeigt also einen negativen Temperaturkoöffizienten seines w'iderstandes. Vorzugsweise hat auch der Thermistor S 3 eine -^b ergangst einperatur, oberhalb deren sein Widerstand eine abrupte änderung,: und zwar eine abrupte Abnahme, erfährt, und er arbeitet daher analog zu den oben beschriebenen Halbleitern mit ausgeprägtem Knick in der y/iderstands-Temperatur-Kennlinie. Als Heizelement fllr den Heißleiter S 3 ist ein weiterer Thermistor S 4 vorgesehen, der die Hauptelektroden des TRIAC Q überbrückt, so daß bei Aufhören der leitenden Verbindung zwischen diesen Hauptelektroden der Thermistor 8 4 &it otroin versorgt wird.. ' · -

Der Thermistor S 4 gehört yoraugsv/eise zu der Bauart mit einer Ijbergangstemperatur, oberhalb deren sich der Y/ider stand relativ abrupt vergrößert. Die übergangstemperatur des Thermistors S 4 liegt über der des Thermistors S 3, womit sichergestellt ist, daß letzterer auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die etwas über seiner eigenen übergangstexaperatur liegt.

Im praktischen Betriebe führt die Schaltung nach Fig. -4 bei einer Überhitzung des Llotors Γ.Ι, also des Verbrauchers, in der gleichen V/eise zu dessen Schutzabschaltung von der iyechselstromguelle wie die Schaltung nach Fig. 3· Kit einer solchen Schutzabschaltung endet die leitende Verbindung zv/ischen den Hauptelektroden des TRIAC Q, und die über den TRIAC Q abfallende Spannung führt dann zu einem Stromfluß durch den Thermistor S 4 und läßt diesen sich in der gleichen V/eise bis zu seiner ober gangs temperatur aufheizen, wie dies oben für den Thermistor S 2 in der Schaltung von Fig. 3 beschrieben ist. Dadurch wird dann auch der Therniistor S 3 aufgeheizt. Anfänglich zeigt der Thermistor S 3 als Heizleiter mit scharfem Knick in der V/iderstands-Temperatur-ICennlinie einen hohen Widerstand. Sobald er jedoch durch den Thermistor"8 4 aufgeheizt wird _r nimmt sein V/iderstand bei Erreichen der¹ Übergangstemperatur rasch ab. So lange daher der Thermistor S 3 noch nicht bis zu einem Übergang zu einem niedrigen

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Widerstand auf geheizt ist, fließt über ihn und" den. iheraistör 3 1 noch kein Triggerstrom zu der oteuerelektrpde des ¹I¹HIaG Q. Durch Änderung der thermischen Zeitkonstante entweder für den Thermistor S 3 oder den ■ Thermistor S 4 oder beide läßt sich auch die Zeitspanne zwischen einer. Schutzabschaltung des Verbrauchers und dessen nachfolgender erneuter Speisung durch den Thermistor S 3 innerhalb eines weiten Bereichs variieren. Der Thermistor 3 2 gibt ein Ilittel an die Hand, tua die Schaltuns anfänglich zu speisen und eine automatische !Rückstellung vor Verstreichen der eingestellten Verzögerung in der gleichen Y/eise wie in Fig. 3 zu verhindern.

In Fig. 5 ist eine Äusführungsform der Erfindung veranschaulicht, die der Schaltung nach Fig. 1 sehr „ähnelt, in der jedoch der Widerstand fi 2 aus Fig. 1 durch ein Widerstandsnetzwerk ersetzt ist, das einen mit einem Thermistor S 2 in Serie geschalteten V/lderstand S 3 und einen weiteren zu dieser Serienschaltung parallel liegenden Y/iderstand E 4 enthält. Der Thermistor 8 3 is* thermisch mit dein THIAC Q gekoppelt, indem er beispiels weise rät einer Wärmeabfuhreinrichtung für den -SEULC Q. τ/ärmeleitend verbunden ist. Der Thermistor S 2 ist ein Kaltleiter, sein V/iderstand nimmt also nit steigender Temperatur zu. Da nun der Widerstand des Therijistors S 2 wegen der thermischen Kopplung in Abhängigkeit von der Temperatur des TRIAC Q variiert, nimmt auch der effektive ".Viderstand des Yfiderstandsnetzi7erkes aus dem Thernistor 3 2, den V/iderstand E 3 "^nd dem Tiiderstand E 4 nit steigender Temperatur des SEIAC zu. Deiuentspi-echend erzeugt dei· Thernistor 3 2 eine Verminderung des der Steuerelektrode des TEIAC Q über das V/iderstandsnetzwerk angeführten Triggerstromes, wenn der TiIIAC Q eine hohe Betriebstemperatur angenoramen hat, "und umgekehrt läßt der Thermistor S 2 den Triggerstroia.für die Steuerelektrode des TEIAC Q= zur anfänglichen·Herstellung der leitenden Verbindung zv/ischen dessen Hauptelektroden ansteigen, t/enn der TEIAC Q sich auf niedriger Betriebstomperatur befindet. Hit anderen "Torten ausgedrückt, arbeitet" also der Thermistor S 2 in der Weise» da& er die Eückstelltemperatur stabilisiert _t bei der der TRIAC Q erneut getriggert werden kann und dann eine erneute Speisung des Verbrauchers nack dessen Schutzabschaltung eraöglicht*

Außerdem iät in Fig. 5 Qin Ivondensator C 2 zwischen die oteuerelektrod© des TRIAC Q'. und dessen benachbarte Hauptelektrode eingefügt. Weiterhin

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sind noch ein Kondensator G 3 und ein "Widerstand R 5 vorhanden, die in Serie zueinander ΖΛϊχβοηβη den "beiden Haupt elektroden des TKIAG Q liegen. Der Kondensator C 2 verleiht der gesamten Schaltung eine größere Unempfindlichkeit gegen die Gefahr eines ungeviollten Umschaltens, das heißt gegenüber Schwankungen der Speisespannung, die zu einem ungewollten Triggern des TRIAC Q fährten könnten. Die Serienschaltung aus dem ϊ/iderstand R 5 und dem Kondensator C 3 stellt .ein .netzwerk" zur Unterdrückung von zeitlichen Spannungsstössen dar, das ein ungewolltes Triggern des TRIAC Q durch die an seinen Hauptelektroden dann auftretende Spannung verhindert, wenn er sich in nicht leitendem Zustand und auf hoher-Temperatur befindet. Dieses netzwerk verhindert daher einen Verlust an Kontrolle für die Steuerelektrode, wenn der -TRIAC Q nicht leitet und auf hoher Temperatur liegt, wie dies dann der Fall ist, Trenn der Verbraucher eben eine Se hut ζ ab se haltung erfahren hat, der TRIAC Q aber noch keine Gelegenheit zur Abkühlung hatte. .

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

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   f\ ·J Anordnung zum Schutz von elektrischen Terbraticliern gegen Jbertemperatu-"bei der ein steuerbarer Halbleiterschalter mit Steuer- und Hauptelektroden, zwischen denen eine=leitende Verbindung besteht, sobald der Steuerelektrode ein Triggerstroia zugeführt wird und solange dieser Trigger strom₌nicht unter eine vorgegebene Trigjerschwelle absinkt, mit an eine Yiechselstromquelle für die Speisung des Verbrauchers bei leitender Verbindung zwischen den Hauptelektroden des Halbleiterschalters angeschlossei Schaltelementen und einem ersten Thermistor zusanmengeschaltet ist, der mit dem, zu schützenden Verbraucher thermisch gekoppelt und zwecks Steüerur des Triggerströmes mit der Steuerelektrode des Ealbleiterschalters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ersten Thermistor Schalteleme te für die Zuführung des Triggerstromes verbunden sind, die zunächst beim Anschaltender V/echselstromquelle einen Triggerstrom, der eine leitende Verbindung zwischen,den Hauptelektroden des Halbleiterschalters entstehen läßt, und sodann einen Triggerstrora einspeisen, der diese leitende Verbind aufrechterhält, und daß der erste Thermistor bei Aufheizung über einen voz gegebenen, der maximal zulässigen Verbraucherteniperatur entsprechenden Grenzwert hinaus den Triggerstrom unter die Triggerschv/elle für den Halbleiterschalter absenkt und so die Speisung des Verbrauchers unterbricht.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste The rad ein Halbleiter mit einer Übergansstemperatur ist, oberhalb deren sein Wide stand abrupt züniomt.

   5· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Schaltelementen für die Zuführung des Triggerstromes eine Einrichtung zum Rückstellen des Halbleiterschalters nach einer Schutzabschaitung und Abkühlung des Verbrauchers unter dessen maximal zulässige Betriebsteinperatur gehört*

   4· Anordnung »ach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hucksteilein richtung· eine^ mit dem ersten Thermistor verbundene Impedanz zwischen einer HauptelektJiode und der Steuerelektrode des Halbleiterschalters aufweist, die den die aftfäfigliche leitende Verbindung «wischen den Häuptelefctroden des HalbleitiBirschalters herstellenden Triggeratrom einspeist.

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   nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet j d^,ß _;die Impedanz er Rückstelleinrichtung einen zv/eiten Thermistor enthalt_s der ein Hal"b-

   .Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der; sielte fhermistor ο an die Wechselstromciuelle angesehlossen ist, daß er sicivthermisch' seihst tabilisiert und dabei den Iriggerstrom nach einer Sohutgäl) schaltung bis zu einer Abschaltung von Hand und anschließender Abkühlung auf einen zur Verteilung einer leitenden Verbindung zwischen den ^attptelektroden des HaIbeiterschalters nicht ausreichenden Wert /begrenzt» '..".. ;

   . Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzelöhnet, daß der hermistor mit dem Verbraucher theriaisch gekoppelt ist und eine Übergangs-. emperatur aufweist> oberhalb dex'en sein T/iderstand abrupt zuniiaiat, woait . r nach einem -yorsegebenen Rückgang der iiemperatur des Verbrauchers nach in er Schutzabschaltung, eine atitoKatische Eückst ellung; bewirkt« .

   • Anordnung nach einem der AnsprücXie 1 bis 7,'äadureh gekennzeichnet, daß ine auf das Aufhören der leitenden Verbindung zwischen den Hauptelektroden es Halbleiterschalters ansprechende Verzögerungseinrichtung VOrgesehen ist, ie das Verstreichen einer vorgegebenen Zeitspanne zwischen einer Schutsbsphaltung des Verbrauchers und seinem erstmöglichen Wiederansehalten ergingt.

   . Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeicnnet, daß die Verzögerungsinrichtung einen mit dem ersten Thermistor zwischen einer Hauptelektrode nd der Steuerelektrode des Ealbleiterschalters.verbundenen Heißleiter mit bruptem Vfid er stan ds abfall oberhalb einer übergangsteaperatur und eine α die Hauptelektroden des Halbleiterschalters angeschlossene.Heizeinrichtung tifweist, die den Heißleiter nach Aufhören der leitenden Verbindung zwischen en Hauptelektroden des Halbleiterschalters zwecks Zuführung eines zur er-BUten Sriggerung des Halbleiterschalters nach Verstreichen der vorgegebenen Bitspänne ausreichenden Triggerstromes aufheizt.

   D. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeiftrich- mg einen Kaltleiter mit einer Übergangstemperatur enthält,oberhalb deren sin V/iderstand abrupt zunimmt♦

   t* Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch, gökennaeichnot, daß 3r zweite a?heral3tor ther; mi^h m\i>^*m ^^^iteracnalter gekoppelt iöt und

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   damit der dem lialbleitersehalter über den zweiten Siiariiistor chen Zerstellung einer leitenden Verbindung STiisGiieH dem Hauptelektrodeil -des; Halbleiterschalters zugeführte 2rig{₃-erstroä in Abhängigkeit von der ^ ratur des Halbleiterschalters variiert.

   12. Anordnung nach einem der* Ansprüche 5 ^i-^s 11-j dadurcli gekennzeichnet, daß der zvreite Thermistor mit einem ersten YfiL&erstand In Serie und gemeinsam damit einem zweiten Widerstand parallel geschaltet isib w&ä so eine Temp er aturkompensationsschaltung bildet. —

   13. Anordnung nach einem der'Ansprüche 1 Ms 12 j «dadurch gekennzeichnet', daß zu den Schaltelementen für die Zuführung des Triggerstrouies für den HaIbleiterschalter ein Widerstand und ein Kondensator gehören, die über den erste Thermistor zwischen eine Phase der Wechselstromquelle υηά die Steuere!ektröde des Halbleitersehalters eingefügt sind. '

   14· Anordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis Ij» dadsrcli gekennzeichnet, daß die Häuptelelctroden des Halbleiterschalters durch, eine Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator überbrückt sJaad unö. zwischen die Steuerelektrode dea Halbleiterschalters νηδ. eine seiner Hauptelektroden ein weiterer Kondensator eingefügt ist. .

   15« Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis I4, dadiareli gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter ein TEIAG ist. .

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