DE4307859A1 - Schutz-Abschaltung von elektrischen Geräten - Google Patents

Description

Elektrische Haushaltsgeräte, insbesondere Wasser-Kessel, werden wegen der Handhabungsfreundlichkeit heute so gebaut, daß der eigentliche Wassertopf mit einer innenliegenden Heizung von einem Bodenteil abgenommen werden kann.

Im Bodenteil sind die elektrischen Zuleitungen zur Netz-Steckdose, evtl. eine Signallampe, ein Schalter und die Kontakte zum Heiz- Kreis des Kessels enthalten.

An dem Kessel sind die Gegenkontakte ausgebildet, mit denen die Heizung im Kessel mit dem Bodenteil elektrisch verbunden wird, sobald der Kessel auf seine Unterlage aufgesetzt wird.

Der Kessel mit dem heißen Wasser kann dadurch bequem abgenommen und ohne elektrische Zuleitung zum Ausgießen oder Auffüllen getragen werden. Der Kessel ist dadurch stromlos.

Bei der beschriebenen Anwendung ergeben sich aber einige Sicher­ heitsrisiken.

Die Geräte der heutigen Konstruktion (aus Kunststoff) sind, wegen der mangelnden thermischen Kopplung zwischen dem eigent­ lichen Kessel und dem Bodenteil, mit Thermostaten oder Thermo­ schutz-Schalters nur schwer oder gar nicht zu überwachen, ins­ besondere wenn der Kessel ohne Wasser betrieben wird.

Ein Haupt-Schalter im Bodenteil gibt nur soweit Sicherheit, wie der bedienende Mensch diesen Schalter auch wirklich schaltet.

Die offenen Kontakte im Bodenteil stehen dadurch dauernd unter Spannung, in diese Kontakte kann leicht Wasser gelangen.

Der Heiz-Kessel kann auch ohne Wasser aufgesetzt werden und bliebe dann mit einer zunächst hohen Heizleistung im Trockengang (unbegrenzt) in Betrieb, was in den meisten Fällen zur Zer­ störung führen würden.

Der Versuch einer Abhilfe besteht darin, dem Heiz-Kreis einen Zeit-Kreis vorzuschalten, der nach einer Zeit, die der maximalen Aufheiz-Zeit von ca. 4 Minuten des Gerätes entspricht - das Gerät durch ein Relais vom Netz trennt.

Wenn aber nur eine geringe Wassermenge bereitet wird, der Heiz- Vorgang also schon vorzeitig dadurch unterbrochen wird, daß der Kessel geleert wird, so kann der dann leere Kessel für den Rest der Zeit wiederum trocken aufgesetzt werden.

Hier schafft der Erfindungsgedanke Abhilfe.

Der Zeit-Kreis wird mit gestaffelten oder mit stufenlosen Ein­ teilungen gewählt, so kann die Heiz-Zeit der jeweiligen Wasser­ menge angepaßt werden.

Dabei wird der Zeitkreis mit dem Relais über einen Stromtrans­ formator gespeist. Sobald der Kessel von dem Unterteil abgenommen wird, fließt also auch kein Strom und das Relais fällt sofort ab. Ein erneuter Kochvorgang kann dann auch nur durch einen be­ wußten Start-Vorgang ausgelöst werden.

In einer ersten Zeichnung - Fig. 1 - ist die elektrische Schaltung eines Heiz-Kessels mit einem Zeit-Kreis in einer bisher bekannten Ausführung dargestellt; darin ist ein Bodenteil (1) und ein Kessel (2) mit dem Heiz-Widerstand (201) zu er­ kennen.

In dem Bodenteil sind die Anschlüsse zum Netz (101 + 102), entweder als feste Anschlußleitung oder als Kontakte für eine steckbare Zuleitung ausgeführt.

Ein Relais (110) mit dem dazugehörigen Kontakt-Satz (111 kann den Strompfad zu dem Ausgangskontakt (120) bereitstellen; über den Heiz-Widerstand (201) des Kessels schließt sich bei aufgesetztem Kessel über den zweiten Ausgangskontakt (121 der Stromkreis zu dem Anschluß (102).

Der Relais-Kontakt (111) kann von einem Start-Kontakt, einer Taste (112) überbrückt werden. Durch diesen manuellen Start- Vorgang erhält der Zeit-Kreis (3) über den kapazitiven Span­ nungsteiler (31) und den strombegrenzenden Widerstand (R₃₂) seine Versorgungsspannung. Vor dem Zeit-Kreis wird die anliegende Spannung durch den Brückengleichrichter (5) gleichgerichtet und durch den Kondensator (51) geglättet; das Relais (110) wird für die vorgesehene Zeitdauer erregt, und die Start-Taste (112) muß nicht weiter gedrückt werden, denn der Relais-Kontakt (111) hat den Strompfad geschlossen. Nach Ablauf der vorein­ gestellten Zeit fällt das Relais ab und der Kochvorgang ist be­ endet.

In einem zweiten Schaltbild - Fig. 2 - ist der erfindungs­ gemäße Aufbau dargestellt; die bisher beschriebenen beteiligten Elemente behalten ihre Bezifferung. Hinzugekommen ist ein Strom- Transformator (4) mit einer Primär-Wicklung (41) die beispielsweise aus einigen Windungen eines dicken Drahtes besteht und einer Sekundär-Wicklung (42) die aus einer höheren Win­ dungszahl eines Drahtes mit einem geringen Durchmesser besteht.

Die Sekundär-Wicklung (42) speist den Gleichrichter (5) und den Glättungskondensator (51) an die der Zeit-Kreis (3) angeschlossen ist. Die Bauelemente des Spannungsteilers (31, 32 können dadurch entfallen.

Die Benutzung des Gerätes mit der erfindungsgemäßen Verbesserung wird folgendermaßen ablaufen:

Der mehr oder weniger gefüllte Wasser-Kessel (2) mit dem Heiz-Widerstand (201) wird auf das Unterteil (1) auf ge­ setzt; dadurch stellen die Kontakte (120-121) eine elek­ trische Verbindung her. Die Anschlüsse (101-102) seien bereits mit dem Netz verbunden. Der Benutzer startet jetzt den Kochvorgang, in dem er die Taste (112) drückt und damit den Relais-Kontakt (111) Überbrückt.

Durch die Primär-Windung (41) des Transformators (4) fließt ein Strom in den Heiz-Widerstand (201) dadurch wird in der Sekundär-Wicklung (42) eine Spannung induziert. Diese Span­ nung speist den Zeit-Geber, der das Relais (110) erregt, das den Kontakt (111) schließt. Der Start-Vorgang kann nun beendet werden, das Relais bleibt in dieser Wirkstellung bis entweder der Heiz-Kessel abgenommen wird, oder die Zeit abgelaufen ist.

Bei abgenommenem Heiz-Kessel fehlt der indirekt für die Erregung des Relais erforderliche Strom; bei abgelaufener oder unterbroche­ ner Zeit kann wegen des geöffneten Relais nur ein erneuter be­ wußter Start-Vorgang den Heizvorgang neu beginnen.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel - Fig. 3 - kann natür­ lich der Zeit-Kreis (3) zwischen den Strom-Transformator (41-42) auch entfallen und das Relais wird aus dem Transfor­ mator direkt erregt. Diese bedingt nur den Aufwand eines Gleich­ richter-Kreises, der entweder wie gezeichnet aus einer Gleich­ richterbrücke (5) und einem Glättungskondensator (51) besteht, oder in einer abgewandelten Form auch nur als Einweg­ gleichrichtung aus einer Diode - nicht gezeichnet - und dem Glättungskondensator (51) besteht.

Bei dem Einsatz dieser Schaltungsvariante wird das Relais immer abfallen wenn die Kontakte (120-122) geöffnet werden oder wenn ein weiterer, z. B. thermischer Schutz-Schalter (52) an­ spricht oder ein Aus-Taster (53) im Bodenteil betätigt wird und so der Strompfad unterbrochen wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Schalt-Kreises liegt auch darin, daß es bei einem Spannungsausfall zu einer endgültigen Abschaltung des geschützten Gerätes kommt; ein erneuter Start ist nur manuell möglich, das Gerät bleibt bei der Rückkehr der Netz­ spannung ausgeschaltet.

Weitere Anwendungsvarianten der erfindungsgemäßen Schutz-Schaltung lassen sich auch mit anderen Geräten denken. Der Sockel- oder Bodenteil könnte ein Basis-Gerät für die Überwachung von anderen evtl. transportablen Geräten sein. Statt des Heiz-Kreises wäre dann z. B. ein Motor der Verbraucher, der den Strompfad schließt; wobei ebenfalls ein Übertemperatur- oder ein Überstrom-Schalter in Serie zu dem Motor den einmal gestarteten Zeit-Kreis unter­ brechen kann.

In einer nicht gezeichneten Variante der Schutz-Schaltung kann der Hilfsstrom-Kreis der Relais-Speisung, des Relais oder des Zeit- Kreises mit einer öffnenden Taste oder einem Schalter unterbrochen werden, so daß das Relais abfällt und das Gerät ausgeschaltet wird; mit dem Vorteil, daß die Abschalt-Kontakte im Hilfsstrom-Kreis nicht den Hauptstrom zu tragen haben.

In einer weiteren nicht gezeichneten Variante der Schutz-Schaltung kann parallel oder in Serie zu dem Schalt-Relais eine oder mehrere ebenfalls elektromagnetische Verriegelungseinrichtungen solange und unter den Umständen wirken, wie das Relais eingeschaltet ist. Diese Verriegelungseinrichtungen werden ebenso wie das Relais durch den Strom-Transformator und über den Gleichrichter gespeist und von einem Zeit-Kreis in ihrer Wirkung gesteuert, wie das Relais; so kann z. B. bewirkt werden, daß eine Trennung des Heiz-Kessels von seinem Unterteil erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeit möglich ist; oder daß z. B. die Tür eines Gerätes erst nach einer vorgege­ benen Zeit - oder nach der Abschaltung eines Motors oder einer Heizung - geöffnet werden kann.

Claims (8)

1. Schutz-Abschaltung für ein elektrisches Gerät bestehend aus einem Stromverbraucher und einem Zeit-Kreis, der mindes­ tens ein Relais schaltet und mindestens einem Start-Kontakt, der den Relais-Kontakt zeitweise überbrückt, gekennzeichnet dadurch, daß die Stromversorgung des Zeit-Kreises und damit des Relais durch mindestens einen Strom-Transformator er­ folgt.

2. Schutz-Abschaltung nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein Strom-Transformator in den Haupt-Strom­ kreis des Gerätes eingebunden ist.

3. Schutz-Abschaltung nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet dadurch, daß der Strom-Transformator das Relais auch direkt und ohne Zeit-Kreis speisen kann.

4. Schutz-Abschaltung nach Anspruch 1 bis 3 gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Strom-Transformator und dem Relais ein Gleichrichter mit oder ohne Glättungskondensator ge­ schaltet ist.

5. Schutz-Abschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekenn­ zeichnet dadurch, daß in dem Haupt-Stromkreis weitere Sicher­ heitselemente eingebunden sein können, die durch die Unter­ brechung des Stromflusses zu der gewünschten Sicherheitsab­ schaltung führen.

6. Schutz-Abschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ge­ kennzeichnet dadurch, daß weitere Schaltelemente in dem Hilfsstrompfad des Zeit-Kreises so eingesetzt werden, daß durch deren Benutzung die Unterbrechung des Relais-Stromes und damit die gewollte Abschaltung des Hauptstrom-Kreises erfolgt.

7. Schutz-Abschaltung nach einem der Ansprüche 1-6 gekenn­ zeichnet dadurch, daß elektromagnetische Verriegelungsmecha­ nismen gleichzeitig mit dem Relais eingesetzt und elektrisch gespeist werden.

8. Schutz-Abschaltung nach einem der Ansprüche 1-7 gekenn­ zeichnet dadurch, daß der Zeit-Kreis eine gestufte oder wählbare variable Zeit haben kann.