DE69400659T2

DE69400659T2 - Elektrische Schutzeinrichtung mit thermischen Detektor

Info

Publication number: DE69400659T2
Application number: DE1994600659
Authority: DE
Inventors: Isabelle Lubin; Jean-Francois Rey; Marek Rundsztuk; Antoine Stentz; Francois Tellier
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2014-02-11
Also published as: ES2092865T3; EP0615266A1; FR2702083B1; JPH06284561A; DE69400659D1; EP0615266B1; FR2702083A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft für die Versorgungsunterbrechung einer Mehrphasenlast im Fall einer Stromüberlastung auf mindestens einer Phase oder im Fall Phasenstromunsymetrien vorgesehene elektrische Schutzeinrichtung mit thermischem Detektor.
Die für den Motorschutz vorgesehenen Thermorelais enthalten einen Bimetallstreifen pro Phase und eine Einheit trennbarer Kontakte. Die Bimetallstreifen werden von dem gesamten oder von einem Teil der Phasenströme durchströmt, und im Fall einer Überlastung, lenkt der Bimetallstreifen einer überlasteten Phase ab und hat eine mechanische Auswirkung auf einen Auslösemechanismus, der die Öffnung der gesamten Kontakte bewirkt.
Diese Thermorelais erweisen eine hohe Festigkeit und sind zudem kostengünstig. Diese Thermorelais mit Bimetallstreifen können nur schwer bei Strompegel zwischen 100 und 200 Ampere eingesetzt werden. Tatsächlich erscheinen zahlreiche Störerwärmungen und die Erwärmung der Bimetallstreifen wird aufgrund einer schlechten Kontrolle des Auslösestroms nicht mehr bewältigt.
Für den Schutz der Mehrphasenmotore werden ebenfalls elektronische Relais eingesetzt. Diese erweisen für jede Phase ein Erfassungsorgan, wie zum Beispiel einen Stromwandler, der ein Bildsignal der Stromstärke abgibt, sowie einen elektronischen Verarbeitungskreis für den Empfang und die Verarbeitung der von dem Erfassungsorgan gelieferten Signale, um ein Auslösungssignal abzugeben.
In einem elektronischen Relais, wie in dem französischen Patent 2.641.410, der als Grundlage zur Einleitung des Anspruchs 1 dient beschrieben, wird fur die einfache Speicherung des thermischen Zustands einen aus einem mit Phasenstrom durchströmten, thermisch über einen thermischen Schaltkörper mit einem Fühler verkoppelten Detekor benutzt.
Der Zweck der Erfindung besteht besonders in der Zuverfügungstellung einer elektrischen Schutzeinrichtung mit thermischem Detektor, die in der Lage ist, auf einfacher Weise einen Mittelwert der auf die Phasen einer Last ausgeübten Überlastungen anzugeben. Der thermische Detektor dient als thermischer Speicher bei ständigem oder vorubergehendem Versorgungsausfall auf dem Gerät. Das thermische Bild ist bei jedem Strompegel vorhanden.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung erweist einen thermischen Detektor, mit einem heizenden, von einem Phasenstrom durchströmten und thermisch über einen thermischen Schaltkörper mit einem Temperaturfühler gekoppelten Widerstandselement und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass der thermische Detektor zahlreiche mit dem genannten Temperaturfühler thermisch gekoppelte Widerstandselemente erweist.
Nach einem Kennzeichen der Erfindung, sind die Widerstandselemente auf dem thermischen Schaltkörper, der die Form einer Platte hat, siebgedruckt.
Nach einem Kennzeichen der Erfindung, erweist der Detektor Mittel die dazu fähig sind, die aus den Widerstandselementen, aus dem thermischen Schaltkörper und aus dem Temperaturfühler bestehende Einheit in dem Gehäuse elastisch einzuklemmen.
Jetzt wird die Erfindung näher beschrieben, bezugnehmend auf die als Beispiel angegebenen und in den Skizzen vorgestellten Ausführungsweisen, wobei
Die Abbildung 1 ein Schema der elektrischen Schutzreinrichtung mit thermischem Detektor gemäss der Erfindung darstellt;
Die Abbildung 2 eine explodierte Perspektive einer ersten Ausführungsweise des Detektors gemäss der Erfindung darstellt;
Die Abbildung 3 eine Perspektive des thermischen Detektors der Abbildung 2, von Seite der Anschlußstifte darstellt;
Die Abbildung 4 eine Perspektive des thermischen Detektors der Abbildungen 2 und 3, von Seite des Fühlers darstellt
Die Abbildung 5 eine explodierte Perspektive einer zweiten Ausführungsweise des thermischen Detektors gemäss der Erfindung darstellt;
Die Abbildung 6 eine Perspektive des thermischen Detektors der Abbildung 5, von Seite des Fühlers darstellt;
Die Abbildung 7 eine Perspektive und eine Schnittzeichnung des thermischen Detektors der Abbildungen 5 bis 7 darstellt;
Die Abbildungen 8 und 9 Perspektiven einer Variante des thermischen Detektors der Abbildungen 5 bis 7 darstellen.
Die in Abbildung 1 als Schema dargestellte elektrische Einrichtung mit thermischem Detektor dient zur Versorgungsunterbrechung eines Mehrphasenmotors im Fall einer Phasenstromüberlastung oder einer Phasenstromunsymetrie. Zum Beispiel ist die elektrische Einrichtung der Art Auslöser eines Motorschutzschalters.
Der thermische Detektor 1 der Einrichtung erweist heizende Widerstandselemente 11, 12, 13, wobei jedes Element von dem Phasenstrom entsprechendem, einen Phasenleiter durchdringendem Strom durchströmt ist. Die Widerstandselemente 11, 12, 13 beenden mit an Versorgungsleiter 21, 22, 23, die an die Phasenleitungen angeschlossen sind verbundenen Anschlußstiften 111, 112, 121, 122, 131, 132.
Die verschiedenen Widerstandselemente 11, 12, 13 sind an dem gleichen Temperaturfühler 14 thermisch angeschaltet, wobei dieser Temperaturfühler einem elektronischen, zur Verarbeitung der gelieferten Signale und zur Abgabe eines Auslösungsignal oder eines Steuersignal fähigen elektronischen Kreis ein Analogsignal abgibt.
Die Einrichtung erweist einen Ausgleichsfühler 4, der dazu dient, dem elektronischen Verarbeitungskreis 3 ein der Umgebungstemperatur entsprechendes Analogsignal abzugeben.
Der thermische Detektor 1 ist auf den Abbildungen 2 bis 9 ausführlich dargestellt.
Die Heizelemente 11, 12, 13 sind mittels einer in einem temperaturbeständigen und elektrisch isolierenden Material hergestellten thermischen Schaltplatte 15 vom dem Fühler 14 abgetrennt. Vorzugsweise ist die thermische Schaltplatte aus Aluminiumoxyd.
Die Heizelemente 11, 12, 13 sind mit mehrehren phasen Mehrphasenlast wie zum Beispiel ein Motor verbunden. Jedes Heizelement 11, 12, 13 erweist zwei Anschlußstifte, beziehungsweise 111 und 112, 121 und 122, 131 und 132. Diese Anschlußstifte stehen zu dem Gehäuseausgang parallel.
Jedes heizende Widerstandselement 11, 13, 13 ist auf dem aus der thermischen Schaltplatte 15 bestehenden Ausgangsmaterial siebgedruckt.
Der Temperaturfühler 14 ist ein in sich bekanntes Komponent der Art Heissleiter. Er hat die Form eines dünnen, mit Anschlußstiften 141, 142 verbundenen Plättchen 143. Über das Plättchen 143 hat dieser Temperaturfühler 14 unmittelbaren Kontakt mit der thermischen Schaltplatte 15. Er kann auf die Schaltplatte 15 siebgedruckt werden, und zwar auf die der Seite worauf die Heizelemente 11, 12 und 13 siebgedruckt sind gegenüberstehende Seite.
Die Widerstandselemente 11, 12 und 13 und deren thermische Schaltplatte 15 sind in einem aus einem Körper 16 und einer Verschlussplatte 17 bestehenden Gehäuse unterbracht. Das Gehäuse 16 ist aus elektrisch isolierendem Material ausgeführt, vorzugsweise in Kunststoff der Art Duroplast oder Thermoplast. Die Verschlussplatte 17 ist aus hitzbeständigem Material ausgeführt, vorzugsweise aus Mika.
Der thermische Detektor speichert den thermischen Motorzustand und gibt ein thermisches Bild der Motorerwärmung ab. Im Fall einer Versorgungsunterbrechung oder eines Versorgungsausfalls, bleibt das thermische Bild der Motorerwärmung vorhanden. Der thermische Detektor dient als thermischer Speicher wenn der Auslöser nicht versorgt wird oder bei vorübergehender Versorgungsunterbrechung. Der Wiederanlauf erfolgt in überschlagenem Zustand. Die Einrichtung, die dieses Thermoelement trägt ist gegenüber den Oberwellen der Phasenströme unempfindlich. Der thermische Detektor "berechnet" den Effektivwert des Phasentstroms.
Die auf dem Gehäuse 16 angebrachte Verschlussplatte 17 ist von einem elastischen Clip 18 beansprucht, der die gesamten Komponente, das heisst die Widerstandselemente und die thermische Schaltplatte 15 sowie den Temperaturfühler 14 elastisch festklemmt, um einen angebrachten thermischen Kontakt zwischen den Teilen zu gewährleisten. Der Clip 18 wird mit Zapfen 161 auf dem Gehäuse 16 befestigt.
In der Ausführungsweise der Abbildungen 2 bis 4, erstrecken sich die Anschlußstifte der Widerstandselemente 11, 12, 13 auf Seite der Vorderwand der Platte 15, das heisst auf der Seite mit den siebgedruckten Elementen und auf der den Anschlußstiften des Temperaturfühlers gegenüberstehenden Seite. Der Temperaturfühler 14 ist auf der hinteren Seite der Platte 15 angeordnet. Die Stifte der Widerstandselemente rasten in Kerbschnitte 171 der Verschlussplatte 17 ein. Die Stifte des Temperaturfühlers 14 gehen durch eine in dem Boden des Gehäusekörpers angeordnetes Fenster. Der Fühler 14 ist über sein Plättchen 143 auf das Innenteil des Bodens des Gehäusekörpers aufgebracht.
In den Ausführungsweisen der Abbildungen 5 bis 7 oder 8 bis 9, treten die gesamten Anschlußstifte, sogut die der Widerstandselemente als dieser des Temperaturfühlers aus der gleichen Gehäuseseite aus. Die Stifte des Temperaturfühlers sind zwischen den Anschlußstiften der Widerstandselemente angeordnet. Diese Anordung ist für die Montage auf eine Leiterplatte besonders günstig.
Die Anschlußstifte der Widerstandselemente 11, 12, 13 befinden sich auf der Hinterseite der Platte 15, das heisst auf der der Seite mit den siebgedruckten Teilen gegenüberstehenden Seite. Der Temperaturfühler 14 ist ebenfalls auf der Hinterseite der Platte 15 angeordnet, die Stifte des Temperaturfühlers 14 treten aus dem Boden des Gehäusekörpers 16. Eine Transferplatte 19 ist zwischen der Verschlussplatte 17 und der thermischen Schaltplatte 15 eingefügt, um den Bruch der thermischen Schalplatte 15 durch thermische Spannung zu vermeiden. Die Stifte der Widerstandselemente treten aus dem Boden des Gehäusekörpers 16, durch in dem genannten Gehäusekörper angeordnete Löcher. Die Stifte 141 und 142 des Temperaturfühlers sind abgebogen, so dass sie sich zwischen den Stiften der Widerstandselemente und parallel zu diesen Stiften erstrecken.
In den Ausführungsweisen der Abbildungen 2 bis 4 und 5 bis 7, kommen die Stifte des Temperaturfühlers aus dem in dem Gehäuseboden angeordneten Fenster.
In der Variante der Abbildungen 8 und 9, kommen die Stifte des Temperaturfühlers 14 aus in dem Gehäuse angeordneten Löchern 163.
In der Ausführungsweise der Abbildung 7, sind die Stifte der Widerstandselemente 11, 12, 13 mit Klemmen wie zum Beispiel 113 versehen, die auf dem Rand der thermischen Schaltplatte 15 befestigt werden, so dass sie mit den genannten Widerstandselementen elektrisch verbunden sind.
Jetzt wird der Betrieb der Einrichtung erläutert.
Jedes Widerstandselement des thermischen Detektors 1 empfängt einen Phasenstrom oder ein für diesen Strom repräsentatives Signal. Bei Überlastung oder Überstrom wird die Erwärmung eines oder mehrerer Widerstandselemente von dem Temperaturfühler 14, der ein entsprechendes Signal abgibt, erfasst.
Näturlich besteht die Möglichkeit, im Rahmen der Erfindung gemäss den Ansprüchen verschiedene Varianten und Einzelheitverbesserungen oder sogar den Einsatz ähnlicher Mittel vorzusehen.

Claims

1. Elektrische Schutzeinrichtung für die Versorgungsunterbrechung einer Mehrphasenlast, bestehend aus einem thermischen Detektor (1), mit einem mit Phasentrom durchströmten heizenden Widerstandselement (11, 12, 13), das über einen thermischen Schaltkörper (15) mit einem Temperaturfühler (14) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Widerstandselement (11, 12, 13) auf dem thermischen Schaltkörper (15) siebgedruckt ist, und mit dem genannten Temperaturfühler thermisch gekoppelt ist.

2. Einrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (11, 12, 13) aus dem Gehäuse (16, 17) parallel herauskommende Anschlußstifte (111, 112, 121, 122, 131, 132) erweist.

3. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Anschlußstifte (111, 112, 121, 122, 131, 132) des Widerstandselements (11, 12, 13) aus der den Anschlußstiften des Temperaturfühlers gegenüberstehenden Seite herauskommen.

4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlußstifte (111, 112, 121, 122, 131, 132) des Widerstandselements (11, 12, 13) aus der gleichen Seite als die Anschlußstifte (141, 142) des Temperaturfühlers (14) herauskommen.

5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Mittel (18) versehen ist, die in der Lage sind, die aus dem Widerstandselement, aus dem thermischen Schaltkörper (15) und aus dem Temperaturfühler (14) bestehende Einheit elastisch in das Gehäuse einzuklemmen.

6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Kunststoffteil (16) und aus einer mit elastischen Mitteln (18) beanspruchten Verschlussplatte (17) aus wärmebeständigem Material besteht.

7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlußstifte des Widerstandselements auf den Rändern der thermischen Schaltplatte (15) befestigt sind.

8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (11, 12, 13) über Stromwandler und Gleichrichtungvorrichtungen versorgt wird, und dass ein Temperaturfühler (14) mit dem elektronischen Verarbeitungskreis (3) verbunden ist.

9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (14) auf der Schaltplatte (15) siebgedruckt ist.