DE3018258A1 - Schutzschalter mit temperaturfuehlergesteuerter ausloesevorrichtung - Google Patents

Description

• Schutzschalter mit temJeraturfühlergesteuerter Auslöse-
• vorrichtung Die Erfindung betrifft einen Schutzschalter mit temperaturfühlergesteuerter Auslösevorrichtung.
• Elektrische Geräte, die thermisch beansprucht werden, beispielsweise Elektromotore zum Antrieb von Lüftern, Pumpen u.dgl., werden häufig durch Temperaturfühler in Form von Bimetall-Temperaturwäcntern oder Thermistoren überwacht. Die Temperaturfühler befinden sich dabei unmittelbar am zu überwachenden Teil, also beispielsweise an der Wicklung der Elektromotore.
• Bimetall-Temperaturwächter unterbrechen oder schließen bei Überschreiten eine bestimmten Temperaturwertes, der sogenannten Nenn-Ansprech-Temperatur, einen Stromkreis. Sie sind überwiegend als Öffner ausgeführt.
• Thermistoren (PTC-Widerstände) ändern ihren Widerstand bei Überschreiten der Menn-Ansprech-Temperatur um ca.
• eine Zehnerpotenz.
• Diese Zustandsänderungen werden in einen elektrischen Befehl umgeformt, der den Schutzschalter betätigt, wo- durch das gefährdete Gerät vom Netz getrennt wird.
• Dabei ist zu berücksichtigen, daß nach Abkühlung und Rückkehr der Temperaturfühler in ihre Ausgangsstellung der Schalter nicht wieder einschaltet. Des weiteren muß die Anordnung so getroffen sein, daß der elektrische Antrieb nach einem netzbedingten Spannungsausfall selbsttätig wieder anläuft. Dies schließt es zum Beispiel aus, Bimetall-Temperaturwäch;Ler in den Selbsthaltekreis einer Schützspule zu legen.
• Eine weitere Anforderung besteht darin, daß diese Schutzschalter in einem weiten Spannungsbereich zuverlässig arbeiten müssen, da häufig der Wunsch besteht, die Drehzahl von E-lektromotoren spannungsabhängig zu regeln und damit arn Einbauort des Elektromotors nur diese variable Spannung zur Verfügung steht.
• Die bislang bekannten Schutzschalter der gattungsgemäßen Art, die diese Anforderungen erfüllen, bestehen aus einem Motorschütz und einer Schützensteuerung.
• Diese ist jedoch aufwendig, da sie hilfsrelais und/ oder Thermistoren benötigt und darüber hinaus eine konstante Hilfsspannung erfordert. Besonders aufwendig sind diese Steuerungen bei Verwendung von Thermistoren, da zur Umformung der Widerstandsänderung in einen für die Betätigung de Schutzschalters geeigrieten Schaltbefehl spezielle hilfsspannungsabhüngige Auslösegeräte erforderLich sind. Nachteilig ist ferner, daß Schütze nicht lls Hauptschalter im Sinne der VDE-Vorschrift Nr. 0113 anzusehen sind und daß, will man einen solchen Hauptschaiter vorsehen, dieser zusätzlich und gesondert angebracht werden muß.
• Der vorliegenden Erfinlung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzschalter der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem die Funktionen einer einwandfreien Temperaturüberwachung und enes Hauptschalters bei denkbar einfachem Aufbau gewährleistet sind.
• Die erfindungsgemäße L(Ssung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
• Dadurch, daß der Schutschalter im Stromkreis des zu schützenden elektrischen Antriebes ein Schloßschalter ist, der von Hand zu betätigen und in Öffnungsrichtung zwangsgeführt ist, besitzt dieser Schalter Hauptschaltereigenschaften im Sinne von VDE Nr. 0113. Dabei wird im Verhältnis zur Schützensteuerung hier die Temperatur-Überwachungsfunktion mit einem denkbar geringen baulichen Aufwand äußerst zuverlässig erfüllt.
• Der Stromkreis des Arbaitsauslösers ist im Normalfall, bevorzugt durch einen Thyristor, gesperrt, so daß der Arbeitsstromauslöser nicht schaltet und damit das Schaltschloß des Schloíschalters in der Schließstellung ver;clinkt bleibt. Wird dann dadurch, daß der Kontakt einer der Bimetall-Temperaturächter öffnet, oder dadurch, daß der Thermistor-Widerstand hochohmig wird, das Potential des Thyristor-Tores gegenüber der Thyristor-Kathode angehoben, schaltet der Thyristor durch. Der Arbeitsstromauslöser zieht an und entklinkt das Schaltschloß, so d;iß sich der Schloßschalter durch Federkraft öffnet. Der Schalter schaltet sich auch nach Abkühlung der Temperaturfühler nicht wieder ein.
• Bei einem netzbedingten Spannungsab- oder -ausfall spricht die Einrichtung nicht an. Das überwachte Gerät, z.B. ein Elektromotor, kann also wieder anlaufen.
• Der Schutzschalter kann in einem großen Spannungsbereicl-l wie er für eine spanllun(3sabhängige Drehzahlregelung eines Elektromotors wünschenswert ist, eingesetzt werden. Bei der genannten~Anordnung ergibt sich in jedem Fall nur ein Impulsbetrieb für den Arbeitsstromauslöser. Dieser wird immer nur eine sehr kurze, im Millisekundenbereich liegende Zeit beaufschlagt. Der Arbeitsstromauslöser kann dabei ohneweiteres für eine niedrige Spannung ausgelegt werden und er kann trotzdem im weiten Bereich mit den üblichen Netzspannungen, einschließlich Gleichspannung, betrieben werden.
• Der Schutzschalter kann sowohl mit Dreh-, Wechselals auch mit Gleichstrom betrieben werden, wobei die Polarität des Gleichstromes keinen Einfluß auf die Funktionsfähigkeit des Schutzschalters hat.
• Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die drei Phasen des elektrischen Antriebes durch zwei Diodengruppen gleichgerichtet. Durch die Gleichrichtung aller drei Phasen wird erreicht, daß auch beim Ausfallen einer Phase die Funktionssicherheit gewährleistet bleibt. Da der Arbeitsstromauslöser für eine niedrige Spannung ausgelegt werden kann, verbleibt selbst dann, wenn nur noch zwei Phasen arbeiten, genug Spannung für die Funktion des Arbeitss-tromauslösers.
• Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Schutzschalters mit temperaturfühlergesteuerter Auslösevorrichtung wird nachstehend anhand der beigefügten sich nung näher erläutert Die Zeichnung zeigt einen Schaltplan des Schutzschalters.
• Im dargestellten ausführungsbeispiel ist ein Schutzschalter mit Temperaturfühlergesteuerter Auslösevorrichtung 1 im Zusammenhang mit der überwachung eines Elektromotors 2 gezeigt. Dabei sind als Temperaturfühler mit Schaltkontakten 16 versehene Bimetall-Temperaturwächter vorgesehen, oder aber Thermistoren oder PTC-Widerstände 19. In dem dreiphasigen ãtromkreis 4 des ElekLromotors 2 ist ein Schloßschalter 5 vorgesehen, dem zusätlich auch herkömmöiche Magnetspulen õ zugeordnet sein können, die beim Auftreten eines Kurzschlußstromes durch Entklinken des Schaltschlosses 7 des Schloßschalters eine Schnellauslösung bewirken. Der Schloßschalter 5 ist als Hauptschalter im Sinne der VDE-Vorschrift Nr. 0113 ausgebildet, er ist also von Hand zu betätigen und er ist in Öffnungs i^icntullg unter Federkraft stehend zwangsgeführt. Das Schaltschloß 7 des Schloßschalters 5 ist in der Schließstellung über eine Klinke 8 mit dem entsprechenden Klinkenteil 9 eines Arbeitsstromauslösers 10 durch Verklinken mechaiiisch gehalten: Der Schutzschalter enthält ferner als Auslösevorrichtung eine elektronische Auswerte- und Verstärkereinrichtung 11, die die Form einer mit elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte hat und die in das Innere des Schalters eingebaut ist. Der Stromkreis 12 der elektronischen Auswerte- und Verstärkereinrichtung 11 besteht aus einer Reihenschaltung einer ersten Diodengruppe 13, der Spule des Arbeitsstromauslösers 10, eines Thyristors 14 und einer zweiten Diodengruppe 15.
• Das Tor des Thyristors 14 ist über einen Widerstand 3 mit dem gemeinsamen Pol der ersten Diodengruppe 13 und über den oder die Temperaturfuhler 16, 19 mit dem gemeinsamen Pol der zweiten Diodengruppe 15 verbunden.
• Die elektronische Auswerte- und Verstärkereinrichtung 11 enthält ferner eine dem Arbeitsstromauslöser 10 an die parallelgeschaltete Freilaufdiode 17 sowie einen dem Thyristor 14 parall-elgeschalteten Varistor 18.
• Im Normalfall ist der Thyristor 14 gesperrt, da die Spannung zwischen Tor und Kathode sehr niedrig ist.
• Der Arbeitsstromauslöser 10 ist nicht erregt. Durch Öffnen des Schaltkontaktes einer der Bimetall-Temperaturwächter oder dadurch, daß der Widerstand einer der Thermistoren 19 hochohmig wird, wird die Spannung zwischen Tor und Kathode so hoch, daß der Thyristor 14 durchzündet. Der Arbeitsstromauslöser 10 wird dadurch erregt. Er entklinkt das unter Federspannung stehende Schaltschloß 7. Der Schloßschalter 5 unterbricht die Stromzufuhr zu dem gefährdeten Elektromotor 2 und yleichzeitig auch zu der elektronischen Auswerteeinrich tung 11 und zui Arbei Arbeitsstromauslöser 10.
• Die geschilderte elektronische Auswerteeinrichtung 11 ist von einer äußeren Hilfsspannungsquelle unabhängig.
• Der Arbeitsstromauslösor 10 ist für eine niedrige Spannung, beispielsweise 24 Volt, ausgelegt. Da die ausschaltzeit im Milligekundenbereich liegt und es sich hierbei um einen mpulsbetrieb handelt, ist die thermische Belastung auch bei hohen Nennspannungen ausreichend gerung, so daß man in jedem Fall auch einen weiten Spannungsbereich für eine etwaige spannungsabhängige Drehzahlregelung des Elektromotors 2 zur Verfügung hat.
• L e e r s e i t e

Claims (8)

1. Patentansprüche 0 Schutzschalter mit Lemperaturfühlergesteuerter Auslösevorrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Schutzschalter ein von Hand betätigbarer, in Öffnungsrichtung unter Federkraft stehender Schloßschalter (5) ist, der einen Arbeitsstromauslöser (10) besitzt, mit dem das Schaltschloß (7) des Schutzschalters in der Schließstellung verklinkt ist, wobei die den Arbeitsstromauslöser (10) heaufschlagende Auslösevorrichtung eine von einer äußeren Hilfsspannungsquelle unabhängige, elektronische Auswerteeinrichtung (11) ist.
2. 2. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler ein oder mehrere temperaturabhängige Schaltkontakte (16) vorgesehen sind.
3. 3. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperaturfühler ein oder mehrere temperaturabhängige Widerstände (19) vorgesehen sind.
4. 4. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (12) der elektronischen Auswerteeinrichtung (11) aus der Reihenschaltung einer ersten Diodengruppe (13), der Spule des Arbeitsstromauslösers (10), eines den geschlossenen Stromkreis gesperrt haltenden Thyristors (14) und einer weiteren Diodengruppe (15) aufgebaut ist.
5. 5. Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tor des Thyristors (14) über einen Widerstand (3) mit dem gemeinsamen Pol der ersten Diodengruppe (13) und über den oder die Temperaturfühler (16; 19) mit dem gemeinsamen Pol der zweiten Diodengruppe (15) verbunden ist.
6. 6. Schutzschalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Auswerteeinrichtung (11) eine dem Arbeitsstromauslöser (10) antiparallel geschaltete Freilaufdiode (17) sowie einen dem Thyristor (14) parallel geschalteten Varistor (18) enthält.
7. 7. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstromauslöser (10) für eine niedrige Gleichspannung ausgelegt ist.
8. 8. Schutzschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihm zusätzliche Magnetspulen (6) für die Kurzschlußschnellauslösung zugeordnet sind.