DE2632089C3 - Elektronisch arbeitender Temperaturbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch arbeitenden Temperaturbegrenzer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Temperaturbegrenzer sind Geräte, durch die die Wärmezufuhr bei Erreichen eines fest eingestellten Temperaturgrenzwertes abgeschaltet und verriegelt wird. Ein Wiedereinschalten ist nur von Hand möglich.

Aus der Siemens-Firmendruckschrift »Motorvollschutz durch Halbleiter-Temperaturfühler«, SSW 444/354 aus dem Jahre 1965 ist ein Temperaturbegrenzer für eine Asynchronmaschine bekannt, bei dem in den Erregerstromkreis des Motorschütz der Kontakt eines Auslösemagnetes eingeschleift ist. Der Auslösemagnet wird aktiviert, sobald in der Maschine eine unzulässige Erwärmung auftritt, und öffnet den Erregerstromkreis des Motorschütz. Ein Wiedereinschalten des Motorschütz ist erst möglich, nachdem der Auslösemagnet von land entriegelt wurde.

Eine aus der DE-OS 23 29 373 bekannte, elektronisch arbeitende Schaltungsanordnung weist eine aus einem Speicherelement bestehende Kippschaltung auf, die nach Erregung durch einen Strom-, Spannungs- oder Lichtimpuls in dem herbeigeführten Zustand verharrt. Sie hält diesen Schaltzustand auch bei einem Ausfall der Netzspannungsversorgung aufrecht, benötigt jedoch zur Wiedereinschaltung die Netzversorgung.

Elektronische Schaltungsanordnungen mit remanenter Fehlerspeicherung sind vergleichsweise wenig aufwendig, erfordern aber zur Löschung des zur Anzeige gebrachten Fehlers eine Spannungsquelle, um Energie zur Rückstellung bzw. Wiedereinschaltung verfügbar zu haben. Aus diesem Grund wird bei handelsüblichen Temperaturbegrenzern bisher die Rückstellung überwiegend mechanisch per Hand

ίο ausgeführt, indem das z. B. verwendete Speicherrelais in seine Ausgangslage zurückgedrückt wird.

Der vorliegenden Erfindung üegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch arbeitenden Temperaturbegrenzer, der auf elektrischem Wege wieder einschaltbar ist, diesbezüglich vom Vorhandensein einer Netzversorgung unabhängig zu machen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß der Temperaturbegrenzer sowohl bei anstehender als auch bei ausbleibender Netzversorgungsspannung über die einzige Relaiswicklung rückstellbar ist Ein Ausfall der Netzversorgung tritt beispielsweise immer dann auf, wenn der Temperaturbegrenzer in einen Schaltschrank eingebaut ist, bei dem beim öffnen der Schranktüren die Netzspannung über Endschalter abgeschaltet wird. Das in Serie zu dem handbetätigbaren Röckstellschalter liegende Zeitbegrenzungsglied verhindert eine Blockierung der einzigen Relaiswicklung durch Dauerbctäti-

JH gung dieses Schalters.

Weiterbildungen der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

F> Die als Temperaturbegrenzer wirkende Schaltungsanordnung 21 ist aus Übersichtlichkeitsgründen und zwecks Vereinfachung in drei Funktionseinheiten 22,23, 24 aufgegliedert. Die durch Strich-Punkt-Markierungen räumlich voneinander getrennten Funktionseinheiten

4<i stellen eine Netzversorgung 22, einen elektronischen Tempei aturdiskriminator 23 und eine Auslöseschaltung 24 mit Fehlerspeicherung dar.

Die Funktionseinheit 22, die die übrigen Funktionseinheiten 23, 24 mit geeigneter Gleichspannung > versorgt, besitzt einen eine Primärwicklung 26 und eine Sekundärwicklung 27 aufweisenden Transformator 25, einen Brückengleichrichter 28, einen Ladekondensator 29 sowie einen aus den Bauelementen 30,31,32,33 — in Strich-Punkt-Punkt-Markierung — gebildeten Span-

><> nungsvervielfacher 34. Eingangsseitig verfügt die Funktionseinheit 22 über zwei Anschlußklemmen 26a, 266, an welche entsprechend der Dimensionierung der Primärwicklung 26 eine bestimmte Wechsel-Netzspannung anlegbar ist. Hinter dem Ladekondensator 29 bzw.

>") hinter dem Spannungsvervielfacher 34 besteht zwischen den zu versorgenden Funktionseinheiten 23, 24 eine direkte elektrischgalvanische Verbindung, beispielsweise in Form von Leiterzügen einer gedruckten Leiterplatte. Dem Spannungsvervielfacher 34 obliegt

w) die Aufgabe, eine gegenüber der vom Brückengleichrichter 28 erzeugten Gleichspannung etwa verdoppelte Hilfsgleichspannung mit relativ geringem Stromanteil an einen in der Funktionseinheit 24 integrierten Kondensator 35 abzugeben. Der relativ geringe

*"> Stromanteil der vom Spannungsvervielfacher 34 abgegebenen Hilfsgleichspannung ist auf das hochohmige Bauelement 32 zurückzuführen, welches zwei Aufgaben erfüllt, nämlich den Spannungsvervielfacher 34 kurz-

schlußfest zu machen und den Kondensator 35 rückwirkungsfrei zu laden, so daß der Ladestrom keine anderen Strompfade stört

Die Funktionseinheit 23 wirkt als elektronischer Temperaturdiskriminator und kann im wesentlichen in drei Funktionsgruppen unterteilt werden, nämlich den mit Strich-Strich-Markierung versehenen Spannungsteiler 36, die mit Strich-Punkt-Punkt-Punkt-Markierung versehene Störsignalsperre 37 und die mit einer Langstrich-Kurzstrich-Markierung versehene Kippstufe 38. Der Spannungsteiler 36 besteht aus einem möglichst nahe an dem zu überwachenden Bauteil anzuordnenden Meßwertgeber 39, beispielsweise einem Kaltleiter (PTC), mit den Stützpunkten 39a, 39b in der Schaltungsanordnung 21, einem hochohmigen Festwiderstand 40 und einer Zenerdiode 4t. Eine weitere Zenerdiode 42 übt eine Doppelfunktion aus; sie begrenzt die am Meßwertgeber 39 maximal mögliche Spannung auf einen für die Schaltungsanordnung unbedenklichen Wert und wirkt zusammen mit der Störsignalsperre 31 an der Unterdrückung von Störimpulsen bis zu mehreren 100 Volt mit. Insoweit gehört die Zenerdiode 42 sowohl in die Funktionsgruppe 36 als auch in die Funktionsgruppe 37, was in der Zeichnung auch optisch aus den unterschiedlichen Markierungen entnehmbar ist. Durch diese Schaltungsvariante kann nicht nur Material eingespart, sondern auch die Funktionssicherheit um ein beträchtliches Maß erhöht werden. Anstelle der Funktionsgruppe 36 kann auch eine solche gemäß 36a angewendet werden.

Die Störsignalsperre 37 ist aus einem Widerstand 43 und einem aus einem Widerstand 44 und einem Kondensator 45 bestehenden /?C-Tiefpaß 46 gebildet.

Am Pluspol des Brückengleichrichters 28 liegt weiterhin eine Serienschaltung von zwei Widerständen 40,40a, deren Verbindungspunkt mit der Zenerdiode 41 verbunden ist, die ihrerseits am Minuspol des Brückengleichrichters 28 liegt.

Die als Kippstufe wirkende Funktionsgruppe 38 wird gebildet durch einen Darlington-Transistor 47 in Emitter-Schaltung, einem Basis-Widerstand 48 und einer eine Schwellenspannung von 2,1 V bestimmenden Diode 49 in der Emitterleitung des Darlington-Transistors 47. Durch die Anwendung des Darlington-Transistors 47 wird vorteilhafterweise eine große Stromver-Stärkung erzielt. Zwar würde eine Ausführung mit nur einem gewöhnlichen Transistor und zwei die Schwellenspannung erzeugenden Dioden den Anforderungen ebenfalls gerecht werden, jedoch mit einer um ein Mehrfaches kleineren Stromverstärkung und Empfindlächkeit.

Durch die Kombination der Funktionsgruppen 36 und 37 wird ein hoher Signalpegel und gleichzeitig eine hohe Sicherheit gegenüber Störspannungen, die in die Verbindungsleitung zwischen Meßwertgeber 39 und Schaltungsanordnung 21 eingestreut werden können, erzielt.

Der hohe Signalspannungspegel wird dadurch erreicht, daß der Widerstand 40 einen um ein Mehrfaches größeren Widerstandswert erhält als der Wert des Meßwertgebers 39. Dadurch wird in dem interessanten Arbeitsbereich dem M Gv.tngeber 39 ein etwa konstanter Strom zugeführt.

Mit Überschreiten dir Schwellenspannung von beispielsweise 2,1 Volt du'ch die um mindestens 0,7 V höherer Signalspannung -^ dieser Spannungswert ist in der Signaltechnik üblich — wird der Transistor 47 durchgesteuert. Damit liegt über dem Widerstand 51 ein erster Eingang 50a der Relaiswicklung 50 am Pluspol der Gleichspannungsversorgung, während ein zweiter Eingang 506 der Relaiswicklung 50 über den durchgeschalteten Transistor 47 am Minuspol der Gleichspannungsversorgung liegt Die Fuaktionseinheit 24 signalisiert über eine Signaldiode 54 mit Vorschaltwiderstand 55, die von einem Wechselkontakt 53 des bistabilen Relais 52 eingeschaltet wird, eine Gefahr — beispielsweise »heiße Motorwicklung«. Durch das Umschalten

ίο des Wechselkontaktes 53 wird gleichzeitig ein Halte- und Steuerkreis einer Ein/Aus-Schaltung 56 aufgetrennt Der Haltekreis der Ein/Aus-Schaltung 56 besteht aus einem durch den Brückengleichrichter 28 versorgten Arbeitsrelais 57, dessen Wicklungsanfang 57a direkt mit dem Pluspol des Brückengleichrichters 28 und dessen Wicklungsende 576 über den Wechselkontakt 53 des bistabilen Relais 52 mit dem Minuspol des Brückengleichrichters 28 verbindbar ist Der Stromkreis ist dann geschlossen, wenn die Motorwickluiig sich im Arbeitstemperaturbereich befindet, also keiner thermischen Überlastung ausgesetzt ist

Dem Arbeitsrelais 57 ist ein Wechselkontakt 58 zugeordnet. Dieser nimmt im Gefahrenfall seine Ruhelage ein und öffnet einen von der Funktionseinheit 22 unabhängigen Steuerstromkreis 59,60.

Dieser Zustand des Arbeitsrelais 57 bleibt auch dann erhalten, wenn aufgrund einer Abkühlung des Meßwertgebers 39 die Signalspannung unter die Schwellenspannung der Funktionsgruppe 38 abgefallen ist, da die Lage

jo des Wechselkontaktes 53 des bistabilen Relais 52 erhalten bleibt und weiterhin den eingetretenen Gefahrenzustand signalisiert. Die Wiedereinschaltung des Temperaturbegrenzers erfolgt über eine zur Funktionseinheit 24 gehörende Rückstelltaste 61. Durch

J5 Betätigung dieser oder einer über die Klemmen 66, 67 anschließbaren externen Rückstelltaste wird die Fehlerspeicherung gelöscht.

Wird die Rückstelltaste 61 betätigt und ist die Spannungsversorgungseinheit 22 funktionsbereit, so

4« fließt ein Strom über einen in Serie mit dem Kollektor des Darlington-Transistors 47 und dem zweiten Eingang 506 der Relaiswicklung 50 des bistabilen Relais 52 geschalteten Widerstand 62, einer am ersten Eingang 50a liegende Begrenzungsdiode 63 für den Kondensator

■4) 35 und einen als Zeitglied am ersten Eingang 50a sowohl mit der Begrenzerdiode 63 als auch mit dem Energiespeicher 35 in Reihe liegenden Kondensator 64 über die Rückstelltaste 61 wieder zurück zur Funktionseinheit 22. Dadurch wird der Kontakt 53 zum

ίο benachbarten Festkontakt 53a geschaltet, wodurch der Erregerstromkreis für das Arbeitsrelais 57 geschlossen wird. Gleichzeitig lädt sich der als Zeitglied dienende Kondensator 64 auf und begrenzt den durch die Rückstelltaste 61 hervorgerufenen Stromfluß.

Mit dem Kondensator 64 wird auf einfache Weise eine Dauerblockierung der einzigen Relaiswicklung 50 durch die gedrückte Rückstelltaste 61 sicher verhindert. Zur Entladung des Kondensators 64 ist diesem ein hochohmiger Entladewiderstand 65 parallelgeschaltet.

w) Auch wenn die Spannungsversorgungseinheit 22 nicht funktionsbereit ist, kann durch die in dem Kondensator 35 gespeicherte Energie eine Rückstellung des Wechselkontaktes 53 vorgenommen und damit die Wiedereinschaltung des Temperaturbegrenzers 21

μ voi bereitet werden. Dabei fließt die im Kondensator 35 gespeicherter Energie über den Kondensator 64, die Rückstelltaste 61, den Brückengleichrichter 28, den Widerstand 62 und die Relaiswicklung 50 zurück zum

Kondensator 35.

Durch Auswahl eines geeigneten Kondensators bezüglich Isolationsvermögen und Größe ist es möglich, auch noch Stunden nach Ausfall oder Abschaltung der Netzversorgungsspannung über die Rückstelltaste 61 den Wechselkontakt 53 des Relais 52 zurückzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronisch arbeitender Temperaturbegrenzer mit einer Netzspannungsversorgung, mindestens einem Temperaturfühler, einem von diesem gesteuerten Speicherrelais, mit einer Rückstelltaste und mit einem bei Obertemperatur ansprechenden Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherrelais (52) eine einzige Wicklung (50) besitzt, daß der erste Wicklungsanschluß (50a) einerseits für die Auslösung über einen Widerstand (51) mit der Betriebsspannung, andererseits für die Wiedereinschaltung mit einem Energiespeicher (35) verbunden ist, wobei der Energiespeicher (35) und der erste Wicklungsanschluß (5Oa^ mit einem Zeitbegrenzungsglied (64), einem handbetätigbaren Rückstellschalter (61) und einem Widerstand (62) in Serie geschaltet ist, derart, daß der Entladeimpuls über den zweiten Wicklungsanschluß (50b) an der Relaiswicklung (50) ansteht und daß der Energiespeicher (35) über einen vom Netzteil (22) gespeisten Spannungsvervielfacher (34) betriebmäßig aufladbar ist.

2. Elektronisch arbeitender Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Netzteil (22) integrierte Spannungsvervielfacher (34) aus einem Kondensator (30) mit in Serie geschalteter Diode (31) besteht und mit einem Widerstand (32) sowie einer Diode (33) eine hochohmige Spannungsquelle zur Ladung des Energiespeichers (35) ergibt.

3. Elektronisch arbeitender Temperaturbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auslösung an dem zweiten Wicklungsanschluß (5OZ^ der aus einem Darlington-Transistor (47) bestehende Temperaturdiskriminator (38) angeschlossen ist, in dessen Emitterleitung eine Diode (49) liegt und dem ein Spannungsteiler (36) und ein /?C-Tiefpaß (46) vorgeschaltet sind.