DE3434915C2

DE3434915C2 -

Info

Publication number: DE3434915C2
Application number: DE19843434915
Authority: DE
Inventors: Eduard 5880 Luedenscheid De Bergmann
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 1984-09-22
Filing date: 1984-09-22
Publication date: 1988-05-05
Also published as: DE3434915A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für Wärmegeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schutzschaltungen werden insbesondere bei elektrisch beheizten Decken oder Kissen eingesetzt und bewirken, daß eine durch einen Defekt bewirkte örtliche Überhitzung nicht zu einem Gefahrensfall werden kann.

Eine Schutzschaltung für Wärmegeräte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der GB-PS 16 01 126 bekannt.

Bei einem solchen Aufbau einer Schutzschaltung wird zwar bei einer zwischen Heiz- und Sensorelement auftretenden elektrischen Verbindung über den dort vorhandenen Thyristor das Wärmegerät von der Versorgungsspannung abgetrennt, jedoch ist das Wärmegerät bei einer z. B. durch Bewegung hervorgerufenen Aufhebung der Verbindung wieder funktionsfähig. Da an der defekten Stelle jederzeit wieder eine Verbindung erfolgen kann, ist der Betrieb eines derart ausgestalteten Wärmegerätes z. B. durch die dort zwangsläufig sich einstellende Funkenbildung mit erheblichen Gefahren für den Benutzer verbunden.

Weiterhin ist eine Schutzschaltung für Wärmegeräte durch die DE-OS 31 37 754 bekanntgeworden.

Dabei erfolgt die Abschaltung des Wärmegerätes dadurch, daß der im Sensorstromkreis bei einem Defekt fließende Strom, z. B. die Wicklung eines elektromagnetischen Relais beaufschlagt, das mit seinen Schaltkontakten im Versorgungsstromkreis des Wärmegerätes liegt.

Eine solche Ausführungsform ist einerseits relativ träge und andererseits mit einem relativ großen Aufwand behaftet.

Außerdem kann das Wärmegerät auch nach einer Abschaltung wieder eingeschaltet werden, womit Gefahren nicht vollkommen ausgeschlossen sind.

Eine ähnliche Schutzschaltung für Wärmegeräte ist aus der GB-PS 20 11 200 A bekannt, wobei im Falle eines Defektes die Abschaltung des über einen Halb- oder Vollwellengleichrichter an eine Wechselspannungsversorgung angeschlossenen Wärmegerätes durch ein elektrisches Bauelement, z. B. eine Sicherung, vorgenommen wird, das bei Überschreitung eines bestimmten Stromwertes anspricht und die Stromversorgung unterbricht. Die Überschreitung des bestimmten Stromwertes wird dabei durch eine Diodenschaltung bewirkt, die dem in einer auf Erdpotential liegenden leitfähigen Umhüllung isoliert angeordneten Heizelement zugeordnet ist.

Eine derart aufgebaute Schaltungsanordnung bedingt aber einen nicht überall vorhandenen Erdleiter zwecks Realisierung einer Abschaltung bei einem Defekt, d. h. ein solchermaßen ausgestaltetes Wärmegerät ist nur begrenzt gefahrlos einsetzbar. Darüber hinaus ist beim sogenannten Halblastbetrieb keine ausreichende Sicherheit gewährleistet, da das für die Abschaltung des Wärmegerätes vorgesehene Bauelement auf den Vollastbetrieb ausgelegt sein muß und nicht unterscheiden kann, ob die Erhöhung des Stromes durch den auftretenden Fehler oder durch die Umschaltung auf den Vollastbetrieb hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für Wärmegeräte der eingangs genannten Art zu entwickeln, die sich bei relativ einfachem Aufbau durch ein schnelles und weitgehend Gefahren ausschließendes Ansprechen im Störfall auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 und im Anspruch 2 gelöst.

Bei derartigen Ausführungsformen ist es vorteilhaft, daß die für den Betrieb des Wärmegerätes vorgesehene, das Heizelement ein- und ausschaltende Schaltvorrichtung (Thyristor) im Störfall durch die zugeordneten elektrischen Bauelemente direkt beeinflußt wird.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Schutzschaltung für ein mit Gleichspannung betriebenes Wärmegerät,

Fig. 2 eine Schutzschaltung für ein mit Wechselspannung betriebenes Wärmegerät.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Heizelement R _L eines schmiegsamen elektrischen Wärmegerätes G über ein als Thyristor Th ausgebildetes Leistungsschaltelement an einer aus Dioden D 1-D 4 bestehenden Gleichrichter-Brückenschaltung angeschlossen, die über einen Haupt-Schalter Sch ₁ und eine Sicherung Si an Wechselspannung liegt. Die Brückenschaltung ist dabei mit einem Schalter Sch ₂ derart verschoben, daß sie entweder als Halb- oder als Vollwellengleichrichter betreibbar ist. Dem Heizelement R _L des als Heizdecke, Heizkissen oder dergleichen ausgebildeten Wärmegerätes G ist auf seiner gesamten Länge ein Sensorelement S, und zwar unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht I zugeordnet. Das Sensorelement S ist dabei so mit dem Heizelement R _L zusammengewickelt, daß bei einem Überhitzungszustand des Wärmegerätes G die darauf entsprechend abgestimmte Isolierschicht I schmilzt und eine elektrische Verbindung zwischen dem Heizelement R _L und dem Sensorelement S zustandekommt.

Auf diesen Störfall wird nun mit Hilfe eines irreversiblen Sicherungswiderstandes R _Si reagiert, der in Reihe mit dem außerdem an der Steuerelektrode des Thyristors Th angeschlossenen Sensorelement S an dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegt. Bei einer elektrischen Verbindung zwischen Heiz- und Sensorelement fließt somit ein wesentlich höherer Strom über den Sicherungswiderstand R _Si als der für die Zündung des Thyristors Th erforderliche Steuerstrom, wodurch der Sicherungswiderstand R _Siausgelöst wird. Damit wird der Thyristor Th dauernd abgeschaltet und eine erneute Inbetriebnahme des defekten Wärmegerätes verhindert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist das Heizelement R _L über das ebenfalls als Thyristor Th ausgebildete Leistungsschaltelement direkt an Wechselspannung gelegt, und zwar ebenfalls unter Verwendung eines Haupt-Schalters Sch ₁ und einer Sicherung Si . Dem Heizelement R _L ist wiederum in gleicher Weise unter Zwischenschaltung einer Isolierschicht I ein Sensorelement S zugeordnet. Das Sensorelement S ist über eine mit seinen Anschlußpunkten verbundene Leitung kurzgeschlossen und auf der einen Seite mit einer Schutzschaltung verbunden. Diese besteht aus einer parallel zum Thyristor Th liegenden Diodenstrecke mit zwei entgegengerichtet angeordneten, in ihrer Verbindung einen Sicherungswiderstand R _Si aufweisenden Dioden D′, D′′. Dabei ist auf der einen Seite des Sicherungswiderstandes R _Si die Steuerelektrode des Thyristors Th und auf der anderen Seite des Sicherungswiderstandes R _Si das Sensorelement S angeschlossen. Im Normalfall wird dabei das Heizelement R _L über den Thyristor Th an Wechselspannung gelegt. Der für die Zündung des Thyristors Th erforderliche Strom wird über die Diode D′ und den Sicherungswiderstand R _Si von der Versorgungsspannung abgeleitet (Über-Kopfzündung).

Bei einer im Störfall vorhandenen Verbindung zwischen dem Heizelement R _L und dem Sensorelement S wird der Sicherungswiderstand R _Si mit der negativen Halbwelle der Versorgungsspannung ausgelöst, und zwar aufgrund des sich einstellenden (erhöhten), über das Heizelement R _L, das Sensorelement S, den Sicherungswiderstand R _Si und die Diode D′′ fließenden Stromes. Damit fließt auch kein Zündstrom am Thyristor Th mehr, so daß derselbe dauerhaft gesperrt bleibt und das Heizelement von der Versorgungsspannung trennt. Die Diode D′ ist dafür vorgesehen, um die an dem ihr zugeordneten Anschluß des Heizelementes R _L anstehende negative Halbwelle abzublocken.

Claims

1. Schutzschaltung für schmiegsame, mit einem Heizelement versehene elektrische Wärmegeräte, wobei dem Heizelement über seine gesamte Länge ein Sensorelement zugeordnet ist, welches von demselben durch eine Isolierschicht getrennt ist, die eine einem Überhitzungszustand des Wärmegerätes entsprechende Schmelztemperatur aufweist, so daß beim Schmelzen mindestens eines Teiles der Isolierschicht eine elektrische Verbindung zwischen Heiz- und Sensorelement zustandekommt, wobei in Reihe zu dem Heizelement ein Thyristor angeordnet ist, dessen Steuerkreis das Sensorelement aufweist und wobei der Steuerkreis in Abhängigkeit einer auftretenden elektrischen Verbindung zwischen Heiz- und Sensorelement die Steuerspannung zum Thyristor unterbricht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkreis aus der Reihenschaltung des Sensorelements (S) und eines Sicherungswiderstandes (R _Si) besteht,
daß bei an pulsierender Gleichspannung liegendem Wärmegerät das Sensorelement (S) mit der Steuerelektrode des Thyristors (Th) und der Sicherungswiderstand (R _Si) mit der Anode des Thyristors (Th) verbunden ist, und
daß der Sicherungswiderstand (R _Si) durch den im Störungsfall sich einstellenden erhöhten Steuerstrom irreversibel zerstört wird und der Steuerkreis unterbrochen wird.

2. Schutzschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei an Wechselspannung liegendem Wärmegerät der Steuerkreis aus einer parallel zu dem Thyristor (Th) liegenden Diodenstrecke mit zwei entgegengerichtet angeordneten Dioden (D′, D′′) besteht, in deren Verbindung der Sicherungswiderstand (R _Si) liegt, der außerdem einerseits an der Steuerelektrode des Thyristors (Th) und andererseits an das über eine Verbindungsleitung kurzgeschlossene Sensorelement (S) angeschlossen ist.