DE407192C - Vorrichtung zum Schutz von elektrischen Stromverbrauchern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung für elektrische Stromverbraucher gegen unzulässige Erwärmung, bei welcher ein Temperaturschalter und eine Schmelzsicherung in der Weise miteinander vereinigt sind, daß beim Ansprechen des Temperaturschalters der Strom im vermehrten Maße durch die Schmelzsicherung geleitet wird, die dann die Abschaltung des gefährdeten Stromverbrauchers bewirkt.

ίο Die für große Stromstärken vorteilhafteste Ausführung dieser Schutzvorrichtung besteht darin, daß der Temperaturschalter in seiner Ruhelage eine im Nebenschluß zum Temperaturschalter liegende Sicherung kurzgeschlossen hält, bei seinem Ansprechen jedoch diesen Kurzschluß aufhebt, so daß dann die Schmelzsicherung den vollen Betriebsstrom erhält und dadurch zum Abschalten gebracht wird. Diese Einrichtung bietet den besonderen Vorteil, daß zum Abschalten eine verhältnismäßig schwache Schmelzsicherung, z. B. eine nur für den halben normalen Betriebsstrom bemessene Sicherung, benutzt werden kann, wodurch die endgültige Abschaltung betriebssicher erfolgt. Anderseits sind Dämpfungswiderstände, welche beim Ansprechen des Temperaturschalters in den gefährdeten Stromkreis eingeschaltet werden müssen, nicht erforderlich, und endlich braucht die Schutzvorrichtung nur einpolig ausgeführt zu werden. Immerhin ist auch diese Schutzvor-

richtung ungeachtet ihrer großen Vorteile noch verbesserungsbedürftig, wenn es sich darum handelt, die Abschaltung des gefährdeten Stromkreises vorzunehmen, wenn derselbe einen wesentlich höheren als den normalen Betriebsstrom führt. Und zwar besteht dann die Gefahr, daß bei Aufhebung des Kurzschlusses der Schmelzsicherung diese schon anspricht, bevor der bei der Öffnung des Temperaturschalters ίο an diesem etwa sich bildende Lichtbogen erloschen ist, was das Stehenbleiben dieses Lichtbogens zur Folge hat.

Diese Gefahr zu beseitigen, ist das Ziel der Erfindung, welches darin besteht, daß der Nebenschluß zum Temperaturschalter eine Mehrzahl von parallel geschalteten Schmelzsicherungen enthält, die je nur einen Bruchteil, in ihrer Gesamtheit aber ein Vielfaches des normalen Betriebsstromes zu führen vermögen, und daß dabei einem Teil dieser zusätzlichen Schmelzsicherungen Temperaturschalter vorgeschaltet sind, die derart unter dem Einfluß einer in den Nebenschluß gelegten Heizwicklung stehen, daß sie bei Unterbrechung des Kurzschlusses durch die Erwärmung der Heizwicklung nacheinander ausgelöst werden und dadurch die Gesamtheit der im Nebenschluß liegenden Schmelzsicherungen so weit schwächen, daß der Stromkreis durch die verbleibenden Schmelzsicherungen abgeschaltet wird. Hierbei kann die Unterbrechung des Kurzschlusses der Schmelzsicherungen unbedenklich auch bei einem starken Überstrom erfolgen, da einerseits infolge des hohen Gesamtleitungsvermögens der im Nebenschlußkreis liegenden Schmelzsicherungen, anderseits dadurch, daß diese Schmelzsicherungen den Stromkreis erst abzuschalten vermögen, nachdem mehrere der Hilfstemperaturschalter angesprochen haben, die Bildung oder das Stehenbleiben eines Lichtbogens am Unterbrecherschalter (dem Haupttemperaturschalter) ausgeschlossen ist. Aber auch an den Hilfstemperaturschaltern können etwa sich bildende Lichtbogen nicht stehenbleiben, da jeder Temperaturschalter mit einer der je nur für einen Teil des Betriebsstromes ausreichenden Schmelzsicherungen in Reihe liegt, die den Strom selbsttätig abschaltet, wodurch jegliche Gefahr beseitigt ist.

Die Zeichnung veranschaulicht in Abb. 1 das Schaltbild der neuen Vorrichtung, während die Abb. 2 bis 4 eine praktische Ausführungsform derselben wiedergeben. Dabei zeigen:

Abb. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie A-A der Abb. 4,

Abb. 3 einen Teil der Vorrichtung im Längsschnitt nach der Linie B-B der Abb. 4 und

Abb. 4 einen Querschnitt nach der Linie C-C der Abb. 2.

An der Rückseite einer Schalttafel 1 ist eine | isolierende Fußplatte 2 mit Hilfe der Schrauben 3 j ' befestigt, die durch einen an der Außenseite der ¹ Fußplatte 2 vorgesehenen Metallring 4 und durch Löcher der Tafel 1 hindurch in einem an deren Vorderseite angeordneten Kontaktring 5 eingezogen sind. An der Fußplatte 2 : ist wiederum mit Hilfe von in dem Ring 4 eingezogenen Schrauben 6 ein Gehäuse 7 aus Isoliermaterial befestigt, das eine Heizspule 8 enthält, j welche, wie bekannt, die Eigenschaft besitzt, sich im gleichen Maße wie der zu schützende Stromverbraucher zu erwärmen. Das äußere , Ende der Spule ist mit einer am Gehäuse 7 ¹ angeordneten Klemme 9 verbunden, wohingegen t das innere Ende der Spulenwicklung mit einem ; im Spuleninnern angeordneten Metallrohr 10 ! leitend verbunden ist. Dieses Metallrohr 10 i besitzt an seinem der Fußplatte 2 zugekehrten i Ende einen Flansch xi, mit dem es an einer j in der Mitte der Fußplatte eingelassenen Metall-I mutter 12 anliegt. Diese Mutter 12 dient teilweise zur Befestigung eines auf der Vorderseite der Schalttafel angeordneten Sicherungselements, das im wesentlichen aus einem B öden 13, einem zylindrischen Mantel 14 und einem Deckel 15 aus Isolierstoff besteht. Dieses Element trägt an der Außenseite des Bodens 13 und des Deckels 15 je einen Metallring 16, 17, die miteinander durch Schrauben 18 verbunden sind und von i welchen der eine 16 an dem an der Vorderseite I der Schalttafel vorgesehenen Ring 5 anliegt. I Im Innern des Sicherungselements befindet sich der Temperaturschalter, dessen beweglicher Teil aus einer Stange 19 besteht, die mit ihrem einen Ende in einem aus dem Boden 13 heraustretenden Metallrohr 20, mit dem anderen Ende dagegen in einem in das Element eingesetzten, im wesentlichen ringförmigen Isolierkörper 21 geführt ist. Das Rohr 20 tritt durch ein Loch der Schalttafel 1 hindurch in das Innere der Heizspule 8 ein. Auf ihm ist ein mit Außengewinde versehener Ring 22 befestigt, der in die in der Fußplatte 2 eingelassene Mutter 12 eingeschraubt wird, um dadurch einerseits das Rohr 20 mit dem im Innern der Heizspule 8 angeordneten Rohr 10 leitend zu verbinden, anderseits das Element an der Schalttafel 1 leicht auswechselbar zu halten. Zu diesem Zwecke stützt sich das oben mit einer topfförmigen Erweiterung 20 ^a versehene Rohr mit seiner Schulter unter Zwischenschaltung einer später noch zu beschreibenden Hilfsheizspule 35 gegen den Boden 13 des Sicherungselements. Die Stange 19 ist mit ihrem im Rohr 20 geführten, verdickten Ende an der Innenwandung des mit einem Abschlußboden 20* versehenen Rohres durch ein leicht schmelzbares Metall 0. dgl. (bei 23) festgelötet. Das andere Ende der Stange 19 steht mit einem Kontakt 24 in Verbindung, der in den Isolierkörper 21 eingesetzt ist und seinerseits den Fußkontakt 25 für eine Schmelzsicherung 26 trägt, die oberhalb des

Isolierkörpers 21 in das Element eingesetzt ist. Der Isolierkörper besitzt dabei vorteilhaft einen mittels der Kontaktschraube 25 auswechselbar gehaltenen Paßring 27, in welchen die Schmelzsicherung 26 mittels ihres Paßstiftes 26^l! eingreift. Um die Sicherung 26 an Ort zu halten, ist eine mit einem inneren Metallmantel 28 ausgestattete Schutzkappe 29 aus Isolierstoff vorgesehen, deren Metallmantel mit dem oberen äußeren Stirnende der Schmelzsicherung 26 Kontakt gibt und in einem am Metallring 17 vorgesehenen Gewindering 30 eingeschraubt ist, der gleichzeitig dazu dient, einen die beiden Ringe 17 und 30 schützenden Isolierkörper 31

iS zu halten. Der mehrfach erwähnte, am Deckel 15 des Sicherungselements angeordnete Kontaktring 17 steht durch die Schrauben 18, 3, 6 und die Kontaktringe 16, 5, 4 mit einer zweiten, am Gehäuse 7 der Heizspule 8 angeordneten Klemme 32 in Verbindung, wodurch innerhalb der bisher beschriebenen Schutzvorrichtung ein Stromkreis von der einen Klemme 32 über die Schmelzsicherung -26, den Temperaturschalter 24, 19 und die Heizspule 8 hergestellt ist. Dieser Stromkreis wird gewöhnlich durch den in seiner Ruhelage festgelöteten Temperaturschalter geschlossen gehalten. Der bewegliche Teil des letzteren, die Stange 19, steht unter dem Einfluß einer einerseits gegen das Isolierstück 21, anderseits gegen eine an der Stange 19 vorgesehene Platte 33 sich stützenden Druckfeder 34, welche das Bestreben hat, die Stange 19 vom Kontakt 24 zu entfernen, daran aber durch die die Stange 19 mit dem Rohr 20 festverbindende Lötstelle 23 gehindert ist.

Im Innern des Sicherungselements ist zwischen dem Boden 13 und der Schulter des Rohres 20 die Hilfsheizspule 35 angeordnet, welche so bemessen ist, daß sie sich schon beim Durchgang eines unterhalb des normalen Betriebsstromes liegenden Stromes wesentlich erwärmt. Diese Hilfsheizspule 35 ist am inneren Ende ihrer Wicklung mit dem Metallrohr 20 leitend verbunden, wohingegen ihr äußeres Ende mit einer Mehrzahl von Metallbügeln 36 in leitender Verbindung steht. Die äußeren Schenkel dieser Metallbügel 36 sind in Längskanäle 37 hereingeführt, die im Mantel 14 des Elements auf einem Kreise angeordnet sind. In den Längskanälen 37 befindet sich eine Mehrzahl von < Schmelzsicherungen 38, im Beispiel 10 Stück. Diese stehen an ihren äußeren Stirnkontakten mit ringausschnittförmigen Blechscheiben 39 in Verbindung, die zwischen dem Mantel 14 und ■ dem Deckel 15 des Sicherungselements angeordnet sind und an ihrem Rande Zungen 39 ^a besitzen, welche in das Innere des Mantels 14 hereingebogen und hier zwischen einem Flansch 24 ^a des Kontakts 24 und dem Isolierkörper 21 eingeklemmt sind. Die inneren Stirnenden der Schmelzsicherungen 38 sind dagegen durch federnde Blechstreifen 40 mit den Metallbügeln 36 verbunden, und zwar ist diese Verbindung beim größten Teil der Sicherungen, z. B. bei neun, durch eine Lötstelle 41 aus leicht schmelzbarem Metall bewirkt, so daß die federnden Blechstreifen 40 in Verbindung mit den Lötstellen 41 Hilfstemperaturschalter bilden, während bei der restlichen Schmelzsicherung eine dauerhafte Verbindung mit dem zugehörigen Fügel3Ö vorgesehen ist. Die Sicherungen 38 bilden mit den damit in Reihe liegenden Hilfstemperaturschaltern 40 und der Hilfsheizspule 35 einen Nebenschlußkreis zu dem zuvor beschriebenen Hauptstromkreis. Die Sicherungen 38, Temperaturschalter 40 und die Hilfsspule 35 sind dabei gewöhnlich durch den in seiner Schlußlage gesicherten Haupttemperaturschalter 24, 19 kurzgeschlossen, so daß sie in der Regel keinen Strom führen. Der z. B. an der Klemme 32 eintretende Strom fließt vielmehr durch die Schrauben 6, 3, 18 und die Kontaktringe 4, 5, 16, 17 zum Metallmantel 28 der Kappe 29, von hier durch die Schmelzsicherung 26 zum Kontakt 24, dann durch die Stange 19 des Temperaturschalters und das Rohr 20, Mutter 12 und Rohr 10 zur Heizspule 8 und schließlich zur zweiten Klemme 9, die mit dem Stromverbraucher verbunden ist.

Während die Hauptschmelzsicherung 26, welche wie üblich dazu dient, den Stromverbraucher gegen kurzzeitige, starke Überlastungen zu schützen, etwa den doppelten Wert des Betriebsstromes besitzt, z. B. bei einem normalen Betriebsstrom von 30 Ampere eine Leitfähigkeit bis zu 60 Ampere hat, besitzen die Schmelzsicherungen 38, welche in Verbindung mit dem Haupttemperaturschalter 24, 19 den Stromverbraucher gegen länger andauernde, gegebenenfalls aber weniger starke Überlastungen schützen sollen, je ein geringes Stromleitungsvermögen, wobei sie aber in ihrer Gesamtheit ein Vielfaches des normalen Betriebsstromes zu führen vermögen. Z. B. trägt der Wert der zehn Schmelzsicherungen 38 im oben angegebenen Beispiel je 15 Ampere, zusammen also 150 Ampere.

Tritt infolge einer langer andauernden Überlastung eine Erwärmung des Stromverbrauchers ein, so wird infolge der in Übereinstimmung damit stattfindenden Erwärmung der Hauptheizspule 8 die Lötstelle 23 aufgelötet. Der Temperaturschalter 24, 19 wird durch die Feder

34 geöffnet und hebt dadurch den Kurzschluß der Schmelzsicherungen 38 und der Heizspule

35 auf. Da dieser Nebenschluß wegen des hohen Gesamtwerts der Schmelzsicherungen 38 ein Vielfaches des normalen Betriebsstromes zu führen vermag, so können bei der öffnung des Schalters 24, 19 ein Lichtbogen oder andere unerwünschte Erscheinungen selbst dann nicht auftreten, wenn der Temperaturschalter unter

einer den normalen Betriebsstrom wesentlich überschreitenden Belastung anspricht. Nach dem Öffnen des Schalters fließt der Betriebsstrom über den bereits erwähnten Nebenschlußkreis. Dadurch erwärmt sich die Heizspule 35, die nunmehr die Temperaturschalter 40 beeinflußt. Und zwar werden durch die von der Spule 35 ausgestrahlte "W arme die Lötstellen 41 aufgeweicht, wodurch die Hilfstemperaturschalter 40 in kurzen Pausen einer nach dem anderen geöffnet werden. Eine gleichzeitige Öffnung sämtlicher Hilfsschalter tritt praktisch wegen der Ungleichheiten in der V. ärmeübertragung nicht auf, gegebenenfalls können aber auch noch besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Aufeinanderfolge des Ansprechens der verschiedenen Hilfstemperaturschalter zu sichern. Durch die Öffnung der Temperaturschalter 40 wird die Gesamtheit der Schmelzsicherungen 38 schrittweise geschwächt, und zwar so weit, bis der jeweilige Betriebsstrom das Durchschmelzen der noch eingeschalteten Schmelzsicherungen verursacht. Ist beispielsweise der Betriebsstrom inzwischen wieder auf den normalen Wert gesunken, so werden sämtliche mit einem Temperaturschalter ausgestatteten Schmelzsicherungen 38 nacheinander außer Wirkung gesetzt, worauf nach etwa zwei Minuten die endgültige Abschaltung des Stromes durch die keinen Temperaturschalter besitzende restliche Schmelzsicherung erfolgt, welche wie jede Schmelzsicherungen 38 den halben W ert des Betriebsstromes besitzt. Ist der Betriebsstrom dagegen stärker als normal, so kann das Abschalten durch zwei oder mehr Schmelzsicherungen 38 auch schon erfolgen, bevor sämtliche Hilfstemperaturschalter 40 ausgelöst sind. Das Stehenbleiben eines Lichtbogens an den Hilfsschaltern ist dadurch unmöglich, daß jeder Hilfsschalter mit der zugehörigen Schmelzsicherung in Reihe geschaltet ist, so daß durch das Durchschmelzen dieser Sicherung der Stromkreis unterbrochen wird.

Nach erfolgter Abschaltung des Stromkreises durch die neue Schutzvorrichtung kann das Sicherungselement 13, 14, 15 gegen ein anderes ausgewechselt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, den Haupt- und die Hilfstemperaturschalter durch erneutes Festlöten wieder instand zu setzen, so daß nur die Schmelzsicherungen 38 erneuert zu werden brauchen. Die Hauptschmelzsicherung 26 bleibt beim Ansprechen der W ärmeschutzvorrichtung unbeeinflußt, sie spricht nur bei Kurzschlüssen im Stromverbraucher oder bei anderen, mit einer starken Erhöhung des Stromes verbundenen Erscheinungen in Wirkung.

Es kann die neue Schutzvorrichtung auch unmittelbar am Stromverbraucher, z. B. am Schaltbrett eines Motors, angeordnet werden. Ferner könnte die Schmelzsicherung 26 auch außerhalb des Sicherungselements angeordnet sein. In diesem Falle, der besonders bei unmittelbarem Einbau der Schutzvorrichtung in den Stromverbraucher in Betracht kommt, 6g könnte an Stelle der Schmelzsicherung 26 ein Schraubstöpsel zum Anschluß der Stromzuführung eingesetzt werden, so daß dann die zweite am Gehäuse 7 der Hauptheizspule 8 befindliche Klemme 32 entbehrlich wird.

Claims (2)

1. Pate nt-Ansprüche:

   i. Vorrichtung zum Schütze von elektrischen Stromverbrauchern, bei welcher ein Temperaturschalter in seiner Ruhelage eine im Nebenschluß zum Temperaturschalter liegende Sicherung kurzgeschlossen hält, bei seinem Ansprechen jedoch diesen Kurzschluß aufhebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschluß eine Mehrzahl von parallel geschalteten Schmelzsicherungen enthält, die je nur einen Bruchteil, in ihrer Gesamtheit aber ein Vielfaches des normalen Betriebsstromes ohne Abschaltung zu führen vermögen, und daß dabei einem Teil dieser zusätzlichen Schmelzsicherungen Hilfstemperaturschalter vorgeschaltet sind, die derart unter dem Einfluß einer in den Nebenschluß gelegten Heizwicklung stehen, daß sie bei Unterbrechung des Kurzschlusses durch die Erwärmung der Heizspule nacheinander ausgelöst werden und dadurch die Gesamtheit der im Nebenschluß liegenden Schmelzsicherungen so weit schwächen, daß der Stromkreis durch die verbleibenden Schmelzsicherungen abgeschaltet wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Heizspule des Haupttemperaturschalters an der Rückseite einer Schalttafel angeordnet, der mit seinem Auslöser durch ein Loch des Schaltbretts in die Heizspule hereinragende Haupttemperaturschalter dagegen an der Vorderseite der Schalttafel in einem gegebenenfalls außerdem die vorgeschaltete Hauptschmelzsicherung enthaltenden Sicherheitselement untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement gleichzeitig die im Nebenschluß liegende Hilfsheizspule enthält, während die im Nebenschluß liegenden Schmelzsicherungen mit ihren Hilfstemperaturschaltern im Kreis um die Hilfsheizspule herum in besonderen Längskanälen des Sicherungselements angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.