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Sicherheitseinrichtung bei elektrischen Anlagen., deren Stromquelle
eine stark wechselnde Spannung aufweist Bei kleineren elektrischen. Anlagen, insbesondere
bei auf Motorfahrzeugen eingebauten Anlagen, bei denen als Stromquelle zeitweise
en vom Motor angetriebener Generator und zeitweise eine Sammleranlagedient, treten
erhebliche Schwankungen in der Netzspannung auf. Diese Schwankungen betra ged beispielsweise
bei Luftfahrzeugen mehr als 25 des Mittelwertes, wenn beispielsweise die Spannung
zwischen 22 und 29 Volt liegt. Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen,Schwankungen
die üblichen Sicherungen, also. die Stromunterbrecher zur Verhinderung einer übergroßen
Stromaufnahme i,ri den Verbrauchern, den Anforderungen. des Bethebes nicht voll
entsprechen können. Die üblichen. Sicherungen sprechen, nämlich bei einer bestimmten
Stromstärke in dem zu überwachenden, Stromkreis an. Tritt nun eine Erhöhung ,der
Stromstärke ledglich .durch eine Erhöhung der Netzspannung ein, so. wächst die Leistungsaufnahme
des Verbrauchers quadratisch mit dem Ansteigen. des Stromes, da Spannung und Stromstärke
sich ;gleichzeitig praportiona:l miteinander erhöhen. Es ist somit außerm,dentli.ch
schwierig, eine Sicherung so. zu gestalten, -@daß ein Ausschalten- des Stromes sowohl
bei hoher als: auch bei niedriger Netzspannung jeweils im richtigen Zeitpunkte erfolgt.
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Nach der Erfindung wird nun zur Berück; sichtigung der wechselnden
Spannung der, Stromquelle ein Stromunterbrecher angewendet, dessen Betätigung in
an sich bekannter Weise ,durch die Längenänderung von Metallkörpern unter ,dem Einfluß
von Wärme erfolgt;
dabei wird jedoch im Gegensatz zu den bereits
bekannten Stromunterbrechern der genannten Art :eine Heizspule als Wärmequelle zur
Erwärmung des Metalikörp,ers im Unterbrecher benutzt, die unmittelbar an die Pole
der Stromquelle oder an eine dieser Polspannung proportionale Teilspannung angeschlossen
ist. Die Wärmeleistung einer solchen Heizspule steigt infolge der genannten Schaltung
quadratisch mit der jeweiligen Spannung, und es ist äufdiese Weise möglich, das
Arbeiten des Stromunterbrechers in diesem Sinne unabhängig von der Stromstärke des
zu überwachenden Stromes zu beeinflussen. Die Beeinflussung kann in beliebiger Weise
für sich oder zusätzlich je ;nach dem jeweiligen Zweck erfolgen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Schaltbeispielen.
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In Abb; i ist zunächst der einfache Fall dargestellt, daß eine: unmittelbar
an die Pole der Stromquelle angeschlossene Heizspule die einzige Wärmequelle des
Unterbrechers bilidet; der die Zuleitung zu dem zu schützenden Stromverbraucher
abschaltet, sobald die Wärmeleistung der Heizspule einen bestimm-. ten Wert überschreitet.
Mit Rücksicht darauf, daß bei Fahrzeugen eine solche Sicherung auch beim Auftreten
von Erschütterungen einwandfrei arbeiten muß und außerdem auch die jeweilige Raumtemperatur
die Arbeitsweise nicht beeinflussen darf, ist eine Anordnung gewählt, die auch diese
insbesonsondere im Luftfahrzeugbau wichtige Bedingung erfüllt. Die Vorrichtung besteht
aus den beiden Metallstreifen i und 2, die gleichlaufend zueinander unter leichter
Krümmung an beiden Enden in den Haltekörpern 3 eingespannt sind. In ihrer Mitte
sind die beiden Streifen i und 2 mit den Kontaktkörpern q. und 5 ,ausgerüstet, die
den Sicherheitsstromunterbrechers bilden. Dementsprechend ist von der Stromquelle
S der zu sichernde Stromkreis 6 für den Stromverbraucher V über diese beiden Kontakte
q: und 5 geführt. Der eine ,der beiden Blechstreifen, nämlich der Streifen i, ist
von einer Heizspule 7 umgeben, die durch die Leitung 8 unmittelbar mit den Polen
der Stromquelle verbunden ist. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist, folgende:
Der -Stromkreis 6 -wird geöffnet; sobald der Streifen i infolge der Erwärmung durch
die Wärmequelle ? um ein bestimmtes Maß länger ist als .der Streifen a. Die jeweilige
Raumtemperatur hat dabei keinen Einfluß auf die Wirkungsweise des Stromunterbrechers,
da sich bei einer Erwärmung des Raumes beide Blechs,trei'fen i und 2 rum das :gleiche
Maß ausdehnen, Zoobei: der Abstand der Kontaktf k örper q. und 5 bzw: der Anpreßdruck
zwischeu beiden Körpern völlig unverändert j bleibt. Infolge der beiderseitigen
Einspä,nnung der Blechstreifen i und 2 ist die Einrichtung auch gegen Erschütterungen
äußerst unempfindlich, da bei Erschütterungen keine wesentlichen Eigenschwingungen
an-den Metallstreifen auftreten können. Die Trennung .der Kontakte q. und 5 ist
also, lediglich von der Wärmeleistung der Heizspule 7 abhängig. Der Hauptstromkreis
6 des Verbrauchers V öffnet sich also, wenn die Spannung der Stromquelle S über
einen bestimmten Wert gestiegen ist. Der öffnungsvorgang ist dabei vorn .der Höhe
des jeweiligen Stromes im Stromkreis 6 völlig unabhängig. Die Sicherheitseinrichtung
ist also in der in Abb. i dargestellten Ausführungsform in denjenigen Fällen anwendbar,
in denen das Einschalten eines gegen tlberspannungen empfindlichen StrömveTbrauchers
beim Vorliegen einer zu hohen Spannung an der Stromquelle verhindert -werden muß
oder der Stromverbraucher beim Ansteigen ,der Spannung über den zulässigen Wert
abgeschaltet werden müß. Die Zeichnung läßt dabei erkennen, daß die Arbeitsweise
des Ausschalters nicht einmal dann.gehindert wird, wenn. der VerbraucherV dufch
dein Schalter 9 abgeschaltet wird. Eine Betätigung des Schalters 9 vermag *also,
den Stromkreis 6 nicht zu schlieren, wenn an der Stromquelle S zufällig eine höhere
Spannung vorbanden ist, die der Verbraucher V nicht mehr aushalten würde. Ebenso
wird der Stromkreis unterbrochen, wenn bei eingeschaltetem Verbraucher V die Spannung
der Stromquelle zufällig über den zulässigen Wert hinausgeht.
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In Abb. 2 ist ein weiterer Aiiw endungsfall der Sicherungseinrichtung
dargestellt, bei der die an .die Pole der Stromquelle unmittelbar angeschlossene
Heizspule nicht .die einzige Wärmequelle des Unterbrechers bildet, sondern nur zusätzlich
die Arbeitsweise des Ausschalters beeinfl.ußt. Auch hier besteht die eigentliche
Sicherung aus zwei Blechstreifen i i und 12, die an den festen Körpern
13 eingespannt sind und in ihrer Mitte die Kontaktkörper 14 und 15 tragen.
Der Stromkreis 16, der von der Stromquelle S zu dem Verbrauchen V führt, wird hierbei
durch dein Metallstreifen i i hindurchgeführt und vermag also diesen Blechstreifen
zu erwärmen. überschreitet diese Erwärmung infolge einer zu hohen Stromaufnahme
des Verbrauchers V einen bestimmten Wert, so dehnt sich der Blechstreifen i i so
weit aus, daß sich die Kontaktkörper i q. und 15 trennen. Durch diese Kontaktkörper
ist als Abzweig des, Stromkreises 16 ein Relaisstromkreis i o geführt; und die Unterbrechung
dieses Relaisstromes
bewirkt das öffnen, des Schalters 19imStrom-1uleis
16 durch die Magneteinrichtung 2o, die im Relaisstromkreis i o - eingeschaltet
ist. Nimmt man an, daß der 'Stromverbraucher V lein Elektromotor ist, beispielsweise
:der Antrieb,smotor der- Seiltrommel für die Funkantenne ,eines Luftfahrzeugs, so
tritt der Sicherheitsschalter in Tätigkeit, sobald stich beim Aufwinden des Antennenseils
ein besonders starker Widerstand bemerkbar macht, der den Mo,tor zum Stillstand
bringt und dadurch seine Stromaufnahme vergrößert. ,Man könnte dann den Anpreßdruck
zwischen den Kontakten 14 und 15 fürreinen bestimmten Stromwert einstellen, der
bei der niedrigsten Spannung der Stromquelle S eine angemessene Abs.chaltzeit ergibt.
Beim Ansteigen der Netzspannung ergibt sich dann schon bei normaler Arbeit des Windwerksmotoms
V eine höhere Stromaufnahme und damit auch eine Verkürzung der Abischaltzeit beim
Auftreten vorn Widerständen. Bei besonders hoher Netz--spannung würde also das Abschalten
viel früher ,als erwünscht erfolgen. Um ,diesen unerwünschten Einfluß der Schwankungen
der Netzspannung in diesem Falle ,auszuschalten, ist - bei dem in Abb. a dargestellten
Beispiel die Heizspule 17 an den Blechstreifen i z an-,gebracht und durch den Stromkrens.18
.unmittelbar mit den Polen der Stromquelle S verbunden. Damit wird erreicht, , daß
bei steigender Netzspannung auch der Gegenstreifen 12 stärker erwärmt wird, wodurch
der Kontaktdruck zwischen den Kontaktkörpern 14 und 15 so weit erhöht wird, daß
die Abschaltung des Stromes bei jeder beliebigen Netzspannung zur gewünschten Zeit
erfolgt. Das Beispiel zeigt also, daß die Berücksichtigung der Spannungsischwankungen
der Stromquelle durch die Verwendung einer unmittelbar an die Pole der Stromquelle
angeschlossenen Heizspule auch in dem Sinne möglich ist, daß bei steigender Spannung
das öffnen des Stromkreises entsprechend verzögert wird. Ein Stromunterbrecher kannalso
mit Hilfe einer derartigen Heizspule in jedem beliebigen Sinne beeinfiußt werden,
so, wie es den jeweils vorliegenden Bedingungen ent-' spricht. Die Größe der Einwirkung
läßt sich in jedem Falle durch die Wahl des Widerstandes im Stromkreis 8 bzw. 18
der Heiz-, ispulen auf das Jeweils erforderliche Maß' bringen. Außerdem ist es,
selbstverständlich auch mägli,ch, die Heizwicklung an Teilspannungen anzuschließen,
die sich im gleichen Verhältnis wie die Netzspannungen ändern. Damit ist eine ausreichende
Anpiassiunigmöglichkeit für jeden denkbaren Anwendungszweck ,gegeben. Die beiden
in den Abbildungen dargestellten Anwendungsfälle sind also nur als beliebig ausgewählte
Beispiele möglichst unterschiedlicher Art anzusehen, wobei die Erfindung auch noch
durch weitere Anordnungen. sinngemäß verwirklicht werden kann. '