DE694624C - Sicherheitseinrichtung bei elektrischen Anlagen, deren Stromquelle eine stark wechselnde Spannung aufweist - Google Patents

Sicherheitseinrichtung bei elektrischen Anlagen, deren Stromquelle eine stark wechselnde Spannung aufweist

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DE694624C
DE694624C DE1939G0099978 DEG0099978D DE694624C DE 694624 C DE694624 C DE 694624C DE 1939G0099978 DE1939G0099978 DE 1939G0099978 DE G0099978 D DEG0099978 D DE G0099978D DE 694624 C DE694624 C DE 694624C
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DE
Germany
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power source
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heating coil
power
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Expired
Application number
DE1939G0099978
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Inventor
Hans Schildbach
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Frieseke and Hoepfner GmbH
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Frieseke and Hoepfner GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/10Operating or release mechanisms
    • H01H71/12Automatic release mechanisms with or without manual release
    • H01H71/14Electrothermal mechanisms
    • H01H71/18Electrothermal mechanisms with expanding rod, strip, or wire

Landscapes

  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- und Schaltbeispielen.
  • 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.
  • 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. '

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Sicherun.gseinrichtungbei elektrischen Anlagen, deren Stromquelle eine stark wechselnde Spannung aufweist unter Verwendung eines Stromunterbrechers, dessen Betätigung durch die Längenänderung eines Metallkörpers unter denn Einfluß von Wärmeerfolgt, dadurch gekennzeichnet, @daß zur Berücksichtigung der Spannungsschwankungen der Stromquelle (S) eine unmittelbar an die Pole der Stromquelle oder an eine ihr proportionale Teilspannung der Stromquelle angeschlossene Heizspule (7 bzw. ,17) als -Wärmequelle zur Erwärmung des Metallköa-pers (i bzw. 12) dient, dessen Längenänderung die gegenseitige Stellung der Unterbrecherkointakte (4, 5 bzw. 14, 15) beeinflußt. a.
  2. Sicherungseinrichtung nach Ansprruch i, welche dazu bestimmt ist, die Einschaltung eines gegen Überspannungen empfindlichen Stromverbrauchers beim Vorliegen einer zu hohen Spannung an der Stromquelle zu verhindern oder den Stromverbraucher beim Ansteigen der Spannung über den zulässigen Wert abzuschalten dadurch gekennzeichnet, d@aß ,die an die Pole der Stromquelle (S) Un- mittelbar angeschlossene Heizspule (7) die einzige Wärmequelle das Unterbrechers bildet, der die Zuleitung zu dem zu schützenden Stromverbraucher (V) abschaltet, sobald die Wärmeleistung der Heizspule (7) einen bestimmten Wert i überschreitet.
  3. 3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch i, welche dazu bestimmt ist, einen Elektromotor kleiner Leistung von der Stromquelle abzuschalten, wenn @er durch eine übermäßige äußere Biel.astung_ zum Stillstand kommt, dadurch gekennzeichnet, ,daß der Stromunterbrecher zwei beheizbare Metallstreifen (11, 12) enthält, von ,denen der eine (i i) vom Motorstrom, der andere durch die an die Pole der Stromquelle (S) unmittelbar angeschlossene Heizspule (17) erwärmt wird, während die Stromausschaltung erfolgt, sobald der Längenunterschied der beiden Streifen (i i, 12) ein bestimmtes Maß erreicht.
  4. 4. SIcherun,gseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von zwei j e an betirden Enden eingespannten und :mit gleichgerichteter Krümm,un,g in an sich bekannter Weise angeordneten Metallstreifen, von denen der eine ( I I) durch den Motorstrom, der andere ( 12) ,durch die an die Pelle der Stromquelle (S) unmittelbar angeschlossene .Heizspule (17) erwärmt wund, während zwischen den Mitten beider Metallstreifen (11, 12) ein Kontakt (14, 15) für leinen Relmsstromkreis (i o) angeordnet ist, der den Flusschalter (i9) für den zu überwachenden Strom betätigt, sobald der Längenunterschied, der beiden Streifen, ( i i, 12) ein bestimmtes Maß erreicht, während zum Wiedereinschalten des genannten Ausschalterseine Betätigung von außen her erforderlch ist.
DE1939G0099978 1939-04-28 1939-04-28 Sicherheitseinrichtung bei elektrischen Anlagen, deren Stromquelle eine stark wechselnde Spannung aufweist Expired DE694624C (de)

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