DE2536375B2

DE2536375B2 - Anordnung für die thermische Sicherung von elektrischen Spulen

Info

Publication number: DE2536375B2
Application number: DE19752536375
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 5275 Bergneustadt Weiner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-14
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2536375A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die thermische Sicherung von elektrischen Spulen, die auf Spulenkörpern angeordnet sind, insbesondere für Transformatoren, gegenüber kritischen Betriebstemperaturen mit einem thermisch beeinflußbaren, bei Betätigung einen Schaltvorgang bewirkenden Sicherungselement, welches in einem Hohlraum des Spulen- ^b5 körpers in Nähe der Spulenwicklung austauschbar gelagert ist.

Bei elektrischen Spulen, insbesondere bei Transformatoren, wird eine thermische Sicherung gefordert, welche bewirkt, daß bei Auftreten einer kritischen Betriebstemperatur der Arbeitsstromkreis scfort unterbrochen wird oder daß zumindest das Vorliegen dieser kritischen Temperatur durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt wird.

Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 19 72 110 bekannt Bei der dort beschriebenen Ausführungsform wird das Sicherungselement in eine frei gehaltene Tasche des Gießharzmantels, welcher den Spulenflansch des Spulenkörpers bildet, eingesetzt, wobei der thermische Kontakt zwischen dem Sicherungselement über einen großflächigen Wärmeleiter hergestellt wird. Dies hat den Nachteil, daß die an der Wicklung abgefühlte Wärme eine relativ lange Strecke bis zum Sicherungselement fließen muß, was mit einer zeitlichen Ansprechverzögerung des Sicherungselementes verbunden ist Es kommt hinzu, daß dieser Wärmeleiter vom Material des Spulenflansches umgeben ist dessen Temperatur nicht mit der Spulentemperatur übereinstimmt, wodurch die am Sicherungselement tatsächlich ankommende Temperatur verfälscht wird. Schließlich ergibt sich noch die Schwierigkeit daß im Falle eines austauschbar in der Tasche des Gießharzmantels angeordneten Sicherungselementes ein einen guten Wärmeübergang ermöglichender Kontakt zwischen dem Wärmeleiter und dem Sicherungselement hergestellt werden muß. Wenn dieser Kontakt nicht einwandfrei ist, führt dies zu einem zu späten Ansprechen des Sicherungselementes.

Um das Sicherungselement möglichst am Ort der Wärmeentwicklung anzuordnen, ist es aus der DE-AS 1150741 zum Schütze einer Motorwicklung bereits bekannt, ein flachkeilartig ausgebildetes thermisches Sicherungselement in die Wicklung des Motors nach Art einer Sonde einzustecken. Nun sind die Wicklungen elektrischer Spulen aber üblicherweise relativ streng gewickelt und zusätzlich noch mit einem der elektrischen Isolierung und dem mechanischen Schutz der Wicklung dienenden Lacküberzug versehen, ggfs. auch verklebt. Das Einstecken eines Sicherungselementes in die Wicklung einer elektrischen Spule ist also entweder nicht möglich oder mit der Gefahr einer Beschädigung der Wicklung verbunden. Zudem wird durch das eingesteckte Sicherungselement der Wicklungsquerschnitt und damit die Leistung der Spule verändert.

Ein in die Wicklung eines Motors eingreifendes Sicherungselement in Form eines in die Wicklung eingewickelten Thermostaten ist auch beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster 17 45 291 bekannt. Auch diese Lösung ist für eine Spulenwicklung aus den vorstehend genannten Gründen nicht annehmbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß einerseits ein sehr inniger thermischer Kontakt zwischen der Spulenwicklung und den Funktionsteilen des Sicherungselementes gegeben ist, wodurch ein schnelleres und genaueres Schaltverhalten des Sicherungselementes erreicht wird, und daß andererseits dennoch ein Auswechseln des betätigten, unbrauchbar gewordenen Sicherungselementes in einfacher unkomplizierter Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlraum für das einsteckbare Sicherungselement im Inneren der Spule angeordnet, einerseits durch die Wandung des Wickelkörpers, andererseits durch die auf

den Wickelkörper aufzubringende Spulenwicklung begrenzt ist, das arretierend einsteckbare Sicherungselement als Fassung umschließt und durch eine im Spulenflansch angeordnete Einstecköffnung zugänglich ist

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Hohlraumes für das als Steckelement ausgebildete Sicherungselement im Wickelkörper, also in dem Teil des Spulenkörpers, welcher unmittelbar die thermisch zu überwachende Spule trägt, kann eine noch so geartete Umgebungstemperatur keinen schädlichen Einfluß auf die Funktion des Sicherungselementes nehmen. Aufgrund dieser besonderen Anordnung des Sicherungselementes kann man auch auf einen Wärmeleiter verzichten, wie er bei der in dem deutschen Gebrauchsmuster 19 72110 vorgeschlagenen Lösung benötigt wird. Während bei dieser bekannten Lösung sich gezeigt hat, daß sich im seitlichen Spulenflansch eine Mischtemperatur zwischen der Spulentemperatur und der Umgebungstemperatur einstellt, die von der Arbeitstemperatur der Spule sehr verschieden sein kann und sich bei plötzlicher Temperaturerhöhung in der Spule nur verzögert einstellt, entspricht die Temperatur im Hohlraum des Wickelkörpers weitgehend der Spulentemperatur. Der Grund hierfür ist, daß der Wickelkörper selbst in einem Hohlraum, nämlich in der Kernöffnung der Spule liegt und daß dieser Hohlraum noch durch den Spulenkern weitgehend von der Umgebungstemperatur abgeschirmt wird. Wesentlich ist ferner, daß trotz der Anordnung des Sicherungselementes in unmittelbarer Nähe der Wicklung der Wicklungsquerschnitt nicht verändert und dadurch die Leistung der Spule nicht verändert wird. Gleichzeitig bietet auch das Auswechseln des einmal betätigten Sicherungselementes keine Schwierigkeit. Es wird lediglich aus dem Hohlraum herausgezogen und durch ein neues einsteckbares Sicherungselement ersetzt.

Eine außerordentlich einfache Ausbildung des Hohlraumes ergibt sich dadurch, daß auf der Wandung des Wickelkörpers quer zu den Spulenflanschen Rippen vorgesehen sind, die den zur Spulenwicklung hin offenen Hohlraum begrenzen. Da die Wicklung unmittelbar auf den Rippen aufliegt, ergibt sich dadurch ein inniger Kontakt zwischen dem in den Hohlraum eingeführten Sicherungselement und der Spulenwicklung, wobei das Sicherungselement allseitig gegenüber der Umgebung abgeschirmt ist und somit die Umgebungstemperatur vernachlässigt werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß an dem die Einstecköff- so nung für das Sicherungselement aufweisenden Spulenflansch ein vorzugsweise in der Ebene des Bodens des Hohlraumes über den Spulenflansch hinausragender Ansatz vorgesehen ist, der sich bis über die lichte Weite der Kernöffnung des Spulenkörpers erstreckt, daß der freie Rand des Spulenflansches im Bereich des Ansatzes kammerartige Drahtführungsschlitze aufweist und daß zwischen benachbarten DrahtführungsFchlitzen mit dem Spulenflansch einerseits und mit dem Ansatz andererseits verbundene Trennwände vorgesehen sind. Dadurch werden in unmittelbarer Nähe der Einstecköffnung des Hohlraumes durch die Trennwände voneinander getrennte Verbindungskammern für die Lötverbindungen zwischen den Anschlüssen der Spulenwicklung und denen des Sicherungselementes sowie zwischen &⁵ schaltungsgemäß weiterführenden Anschlüssen geschaffen, die vom Wickelraum sowie vom Hohlraum aus sehr gut zugünglich sind und den Verbindungsvorgang erleichtern. Durch den balkonartig überstehenden Ansatz wird eine Barriere zwischen der Spulenwicklung bzw. deren Anschlußelementen und dem Spulenkern geschaffen, welche das Zustandekommen z. B. eines Kriechstxomes zwischen Spulenkern und Spulenwicklung zu verhindern vermag.

Das Auswechseln des Sicherungselementes wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erleichtert, daß im Hohlraum, vorzugsweise an seinen einander gegenüberliegenden Begrenzungsflächen elektrische Anschlußkontakte vorgesehen sind, die mit den Wickelanschlüssen des Spulenkörpers in Verbindung stehen und auf die das mit entsprechenden Gegenkontakten ausgerüstete Sicherungselement aufsteck- und kontaktierbar ist

Vorzugsweise ist das Sicherungselement mit einem Drahtführungselemente für die zugentlastende Arretierung seiner Anschlußdrähte aufweisenden Fortsatz verbunden, welcher vorzugsweise mit Rastmitteln am Spulenkörper zusammenwirkende Rastmittel sowie eine Handhabe aufweist Dies erleichtert das Einstecken und Herausnehmen des Sicherungselementes.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Spulenkörpers,

F i g. 2 und 3 einen Spulenkörper weiterer Ausgestaltung in zwei Ansichten,

Fig.4 eine perspektivische Darstellung eines einsteckbaren Sicherungselementes gemäß der Erfindung und

Fig.5 und 6 eine Teildar?t?ll"ⁿg des Sichemngselementes gemäß F i g. 4 in Seitenansicht und Draufsicht.

Bei dem aus Isolierkunststoff hergestellten Spulenkörper gemäß F i g. 1 ist zu beiden Seiten eines rechteckförmigen hohien wickeikörpers i je ein Spulenflansch 2 bzw. 3 angeordnet. In der Zeichnung ist der Wickelkörper der Deutlichkeit halber ohne Spulenwicklung dargestellt. An der äußeren Oberfläche des Wickelkörpers 1, d. h. auf einer der vier äußeren Flächen des Wickelkörpers 1 sind zwei mal drei quer zu den Spulenflanschen 2 und 3 stehende Rippen 4, 5, 6 angeordnet, welche in ihrer Höhe jeweils stufenartig an- bzw. absteigen. Die beiden einander gegenüberstehenden höchsten Rippen 6 begrenzen einen nach oben offenen Hohlraum 7. Auf die Rippen 4,5,6 sowie auf die übrigen Umfangsflächen des Wickelkörpers 1 kann in üblicher Weise eine Spulenwicklung aufgewickelt werden, wobei der Hohlraum 7 bestehen bleibt. Der mit 3 bezeichnete Spulenflansch besitzt in der Ebene des Bodens des Hohlraumes 7 einen balkonartig über den Spulenflansch 3 hinausragenden Ansatz 3, welcher sich bis über die lichte Weite der Kernöffnung 9 des Spulenkörpers erstreckt. In Höhe dieses Ansatzes 8 ist der Spulenflansch 3 kammerartig mit Drahtführungsschlitzen 10 versehen. Zwischen diesen Drahtführungsschlitzen 10 befinden sich dreieckförmige Trennwände 11, die einerseits am Spulenflansch 3 und andererseits am Ansatz 8 angeformt sind. Die beiden innersten Trennwände 11 haben voneinander einen z. B. der Breite des Hohlraumes 7 in etwa entsprechenden Abstand und begrenzen eine Einstecköffnung 12 im Spulenflansch 3, durch welche hindurch ein nachbtschriebenes Sicherungselement in den Hohlraum 7 eingesteckt werden kann. Die Einstecköffnung 12 wird in F i g. 1 nach oben hin durch einen kleineren Ansatz 13 mit zwei kleinen Trennwänden 14 begrenzt. In der Mitte

dieses Ansatzes 13 befindet sich eine Rastöffnung 15, in welcher das einsteckbare Sicherungselement verrastet werden kann. Die Trennwände begrenzen benachbarte Anschlußkammern, in welchen ein elektrischer Lötanschluß zwischen den durch die Drahtführungsschlitze 10 hindurchgeführten Spulenenden und z. B. den Anschlüssen des Sicherungselementes vorgenommen werden kann.

In den F i g. 2 und 3 ist der beschriebene Spulenkörper in Draufsicht und Frontansicht dargestellt. Hierbei sind im Bereich der Einstecköffnung 12 des Spulenkörpers, im Ausführungsbeispiel an zwei gegenüberliegenden Trennwänden Π in die Einsteckbahn ragende Anschlußkontakte 16 vorgesehen, auf welche ein mit entsprechenden äußeren Gegenkontakten versehenes Sicherungselement aufsteckbar und kontaktierbar ist. Die Anschlußkontakte 16 ragen mit Anschlußfahnen (F i g. 2) in den Bereich des geschlitzten Spulenflansches 3, wo sie mit den Spulenenden verbunden sein können.

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Sicherungselementes, bestehend aus einem als flacher Steckbaustein ausgebildeten, die thermisch betätigbaren Sicherungselemente enthaltenden Sicherungsteil 17 und einem aus Isolierkunststoff bestehenden Fortsatz 18, welcher eine abgeschrägte Handhabe 19 aufweist.

Dieser Fortsatz 18 besitzt einen Rastvorsprung 20, welcher mit der Rastöffnung 15 gemäß F i g. 1 verrastbar ist. Die Fig.5 zeigt die Unterseite des Fortsatzes 20. Auf dieser Unterseite sind noppenartige Drahtführungselemente 21, 22, 23, 24 vorgesehen, zwischen welche die Anschlußdrähte 25 des Sicherungsteils 17 mäanderförmig einlegbar und damit arretierbar sind. Dieser Fortsatz 18, der mit dem Sicherungsteil 17 z. B. über die Anschlußdrähte 25 in Verbindung steht,

ίο bildet somit ein Mittel für die zugentlastete Arretierung der Anschlußdrähte 25 und für die Arretierung des gesamten Sicherungselementes mit dem Spulenkörper.

Wie anhand der Fig.2 und 3 erläutert, kann das beschriebene Sicherungselement über fest am Spulenkörper angeordnete Anschlußkontakte mit der Spulenwicklung elektrisch verbunden sein oder aber es können die in den F i g. 4 bis 6 dargestellten losen Drahtenden zu Lötstützpunkten am Spulenkörper geführt und mit den Wicklungsenden der Spule verbunden sein. Im erstgenannten Fall können die Anschlußdrähte 25 des Sicherungselementes auch an eine Signaleinrichtung angeschlossen sein, welche bei Auftreten einer kritischen Betriebstemperatur an der Spulenwicklung die Abgabe eines Meldesignals bewirkt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung für die thermische Sicherung von elektrischen Spulen, die auf Spulenkörpern angeordnet sind, insbesondere für Transformatoren, gegenüber kritischen Betriebstemperaturen, mit einem thermisch beeinflußbaren, bei Betätigung einen Schaltvorgang bewirkenden Sicherungselement, welches in einem Hohlraum des Spulenkörpers in Nähe der Spulenwicklung austauschbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (7; 27) für das einsteckbare Sicherungselement (17; 26) im Inneren der Spule angeordnet, einerseits durch die Wandung des Wickelkörpers (t), andererseits durch die auf den Wickelkörper (1) aufzubringende Spulenwicklung begrenzt ist, das arretierend einsteckbare Sicherungselement als Fassung umschließt, und durch eine im Spulenflansch (3) angeordnete Einstecköffnung (12) zugänglich ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wandung des Wickelkörpers (1) quer zu den Spulenflanschen Rippen (4, 5, 6) vorgesehen sind, die den zur Spulenwicklung hin offenen Hohlraum (7) begrenzen.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem die Einstecköffnung (12) für das Sicherungselement aufweisenden Spulenflansch (3) ein vorzugsweise in der Ebene des Bodens des Hohlraumes (7) über den Spulenflansch (3) hinausragender Ansatz (8) vorgesehen ist, der sich bis über die lichte Weite der Kernöffnung (9) des Spulenkörpers erstreckt, daß der freie Rand des Spulenflansches (3) im Bereich des Ansatzes (8) kammerartige Drahtführungsschlitze (IC) aufweist, und daß zwischen benachbarten Drahtführungsschlitzen mit dem Spulenflansch (3) einerseits und mit dem Ansatz (8) andererseits verbundene Trennwände (11) vorgesehen sind.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Anschlußkontakte (16) vorgesehen sind, die mit den Wickelanschlüssen der Spulenwicklung in Verbindung stehen und auf die das mit entsprechenden Gegenkontakten ausgerüstete Sicherungselement aufsteck- und kontaktierbar ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement mit einem Drahtführungselement (21, 22,23,24) für die zugentlastende Arretierung seiner Anschlußdrähte (25) aufweisenden Fortsatz (18) verbunden ist, welcher Fortsatz vorzugsweise mit Rastmitteln (15) am Spulenkörper zusammenwirkende Rastmittel (20) sowie eine Handhabe (19) aufweist.

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