DE257451C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezieht sich auf solche Sicherungen für elektrische Stromverbraucher, die bei einer bestimmten Erwärmung selbsttätig in Wirksamkeit treten, und bezweckt, eine Sicherung dieser Art zu schaffen, die auch bei absetzendem Betriebe mit kurzen Pausen den Stromkreis stets rechtzeitig unterbricht. Würde man bei absetzendem Betriebe, bei dem es ohne weiteres zulässig ist, den Stromverbraueher für kurze Zeit stark zu überlasten, z. B. eine Silberdrahtpatrone als Sicherung verwenden, so kann es leicht geschehen, daß der Silberdraht, wenn dem Stromverbraucher ein starker Strom zugeführt wird, infolge seiner geringen Wärmekapazität schneller seine Schmelztemperatur erreicht, als im Stromverbraucher die höchstzulässige Temperatür entsteht, so daß die Vorteile, die der absetzende Betrieb hinsichtlich der Uberlastungsfähigkeit der Stromverbraucher gewährt, nicht ausgenutzt werden können. Andererseits ist es möglich, daß die Silberdrahtsicherung verhältnismäßig schwache Dauerströme auftreten läßt, durch die der Stromverbraucher jedoch bereits gefährdet werden kann. Man hat bereits versucht, diese Übelstände durch Verwendung von sogenannten trägen Schmelzsicherungen zu beseitigen. Derartige Sicherungen können aber bei absetzendem Betriebe nur dann befriedigende Ergebnisse liefern, wenn die Betriebspausen so groß sind, daß sich Stromverbraucher und Sicherung wieder bis auf ihre ursprüngliche Temperatur, abkühlen können.

Ist dies, wie es in der Regel der Fall ist, nicht möglich, so erfüllen auch die tragen Schmelzsicherungen nicht ihren Zweck. Der wesentliche Vorteil der Sicherungen nach der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß sie auch bei absetzendem Betriebe mit beliebig kurzen Betriebspausen stets rechtzeitig, d. h. weder zu früh noch zu spät, in Wirksamkeit treten.

Dieser Vorteil läßt sich nur bei Verwendung einer Sicherung mit einer auf Wärmewirkung des Stromes ansprechenden Vorrichtung erzielen, bei der die Temperatur, bei der die Vorrichtung anspricht, so weit vom Schmelzpunkte entfernt liegt, daß die spezifische Wärme der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung als unveränderlich betrachtet werden kann, und zwar besteht das Mittel, durch das der erwähnte Vorteil erzielt wird, darin, daß die Erwärmungszeitkonstante der genannten Vorrichtung gleich der des Stromverbrauchers gewählt wird.

Unter der Erwärmungszeitkonstante ist hierbei der Wert

T = -^{Σ G S}

zu verstehen, wobei G das Gewicht, s die spezifische Wärme, F die Abkühlungsoberfläche und C den Koeffizienten der Wärmeabgabe für die einzelnen Teile des Heizkörpers bedeutet. Welche Rolle die Erwärmungszeitkonstante T bei der Zunahme der Temperatur

eines Körpers spielt, ergibt sich aus der bekannten Beziehung

t = T In '

in der τ die Temperaturzunahme des Körpers während der Zeit t bedeutet, wenn ihm in der Zeiteinheit gleichmäßig eine Wärmemenge zugeführt wird, unter deren Einwirkung er

ίο im Beharrungszustande eine Temperaturzunahme T_m erfahren würde.

Auf der Zeichnung ist in den Fig. ι und 2 je ein Ausführungsbeispiel der den Gegenstand der Erfindung bildenden Sicherung schematisch dargestellt.

In Fig. ι bezeichnet Ά die Netzleitungen, an welche ein Stromverbraucher B (z. B. ein Elektromotor) durch Leitungen C angeschlossen ist. In die Leitungen C ist ein selbsttätiger Ausschalter D bekannter Bauart eingeschaltet, der durch ein mit einer Wicklung E¹ versehenes Relais E bedient wird. Die Sicherung des Stromverbrauchers wird durch ein Kontaktthermometer F mit Heizspule F² gebildet, dessen Kontakte f¹ durch zwei Leitungen G, von denen die eine die Wicklung E¹ des Relais E enthält, an die Klemmen des Ausschalters D angeschlossen sind. Die Heizspule F² ist parallel zu einem in einer der Leitungen C angeordneten Widerstände c¹ geschaltet, der zweckmäßig derart bemessen wird, daß die der Heizspule F² zugeführte Wärmemenge möglichst klein ist. Die Verhältnisse sind so gewählt, daß die Erwärmungszeitkonstante der Sicherung F F² gleich derjenigen des Stromverbrauchers B ist, daß ferner die Heizspule F² und der Stromverbraucher B bei Dauerbelastung stets auf die gleiche Temperatur erhitzt werden würden, und daß die Temperatur, bei der das Kontaktthermometer F den Ausschalter D zur Wirksamkeit bringt, gleich der höchstzulässigen Temperatur des Stromverbrauchers B ist. Vorausgesetzt ist hierbei, daß sich die Heizspule und der Stromverbraucher in einem Räume von gleicher Temperatur befinden. Träfe diese Voraussetzung, wie es bei gekapselten Stromverbrauchern möglich ist, nicht hinreichend genau zu, so müßte man den Kontakt f¹ des Kontaktthermometers einstellbar anordnen und seine Stellung jedesmal entsprechend dem Unterschiede der Temperaturen der Räume, in denen sich das Kontaktthermometer und der Stromverbraucher befinden, berichtigen. Dieser Übelstand kann beseitigt werden, wenn man entweder die Heizspule in ähnlicher Weise kapselt wie den Stromverbraucher oder sie, was meistens die einfachste Lösung sein wird, innerhalb der Kapselung des Stromverbrauchers anordnet.
Sobald die Temperatur des Stromverbrauchers B die noch als zulässig erachtete Höchstgrenze erreicht hat, schließt das Kontaktthermometer F den Auslösestromkreis ACG. Infolgedessen wird der Ausschalter D durch das Relais E in Tätigkeit gesetzt und unterbricht in bekannter Weise den Hauptstromkreis ACB, so daß der Stromverbraucher B vor unzulässiger Erwärmung geschützt ist.

Während der Betriebspausen kühlen sich der Stromverbraucher und die Sicherung gleichmäßig ab. Infolgedessen tritt die Sicherung, auch wenn nach sehr kurzer Betriebspause der Strom von neuem eingeschaltet wird, wieder rechtzeitig in Wirksamkeit, sobald der Stromverbraucher seine höchstzulässige Temperatur erreicht hat.

Ohne daß das Wesen der Erfindung geändert würde, könnte die Heizspule F² auch in eine der Leitungen C unmittelbar gelegt werden. Die im vorstehenden beschriebene Anordnung gewährt jedoch den Vorteil, daß für die Heizspule kleinere Abmessungen gewählt werden können.

Die Erfindung liefert auch eine befriedigende Lösung der Aufgabe, mehrere in Reihe geschaltete, sich im Betriebe ungleichmäßig erwärmende Stromverbraucher vor unzulässiger Erwärmung zu schützen. Diese Aufgabe läßt sich natürlich für Betriebsverhältnisse, wie sie beispielsweise bei absetzendem Betriebe vorliegen, mit den bisher gebräuchlichen Sicherungen noch viel weniger zufriedenstellend lösen als die Aufgabe, einen einzelnen Stromverbraucher zu sichern. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bei mehreren Stromverbrauchern zur Anwendung kommenden Sicherung.

Es ist angenommen, daß drei in Reihe geschaltete Stromverbraucher B¹ B² und B^a zu sichern sind. Diese sind, ebenso wie in Fig. 1 der Stromverbraucher B, durch Leitungen C an die Netzleitungen A angeschlossen. Auch hier ist in den Leitungen C ein mit einem Relais E versehener Ausschalter D angeordnet. Für jeden Stromverbraucher ist nun ein besonderes Kontaktthermometer F vorgesehen, für das die Verhältnisse, ebenso wie im ersten Falle, so gewählt sind, daß seine Kontakte f¹ in demselben Zeitpunkte stromleitend verbunden werden, in dem der zugehörige Stromverbraucher seine höchstzulässige Temperatur erreicht. Die Heizspulen F² der Kontaktthermometer F sind der Einfachheit halber in Reihe geschaltet und in eine der Leitungen C gelegt. Die Kontakte f¹ der Kontaktthermometer F sind parallel geschaltet und durch Leitungen G an die Klemmen des Ausschalters D angeschlossen.

Sobald einer der Stromverbraucher B¹ B²B³ im Betriebe seine höchstzulässige Temperatur erreicht, werden die Kontakte f¹ des züge-

hörigen Thermometers F miteinander stromleitend verbunden, so daß der Ausschalter D in Tätigkeit tritt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Sicherung für elektrische Stromverbraucher, die bei einer bestimmten Erwärmung selbsttätig in Wirksamkeit tritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung mit einer auf Wärmewirkung ansprechenden Vorrichtung (F F²/ versehen ist, deren Erwärmungszeitkonstante derjenigen des Stromverbrauchers (B) möglichst gleich ist, und daß die Verhältnisse so gewählt sind, daß die Sicherung den Stromverbraucher (B) unabhängig von der Größe und Dauer der Belastung immer möglichst bei Erreichung seiner höchstzulässigen Temperatur abschaltet.
2. 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnisse so gewählt sind, daß der Stromverbraucher (B) und die auf Wärmewirkung ansprechende Vorrichtung (F F²J der Sicherung sowohl im stromlosen als auch im stromdurchflossenen Zustande im Beharrungszustande stets möglichst einander gleiche Temperaturen annehmen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.