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Schutzeinrichtung für elektrische, mittels Ventilators luftgekühlte
Apparate Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung für elektrische,
mittels Ventilators luftgekühlte Apparate, insbesondere für sälche mit aussetzendem
Betrieb, unter Verwendung eines im Luftstrom des Ventilators liegenden Bimetallrelais.
Bei derartigen Schutzeinrichtungen wird das Bimetallrelais, mit dem vielfach das
zugehörige Heizelement in Reihe geschaltet ist, beim Ausfallen des Ventilators ebenfalls
abgeschaltet und kühlt sich dann nach einiger Zeit ab. Infolgedessen bewirkt das
Bimetallrelais das Einschalten des zu schützenden Apparates, obwohl der die Abschaltung
veranlassende Fehler noch nicht beseitigt ist. Die Temperatur des Heizelementes
wird somit erneut so lange zunehmen, bis das Bimetallrelais wiederum den zu schützenden
Apparat abschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis der Fehler beseitigt
ist. Der Nachteil dieser bekannten Schutzeinrichtung besteht darin, daß allmählich
wegen der Verschiedenheit der Wärmecharakteristik des Bimetallrelais und der des
zu schützenden Apparates so viel Wärme in diesem aufgespeichert werden kann, daß
dieser der Gefahr der Zerstörung unterliegt.
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Gemäß der Erfindung wird der eben erwähnte Nachteil durch eine solche
Schaltung des Heizelementes für das Bimetallrelais vermieden, daß es beim Ausfallen
der Ventilatorkühlung und dem dadurch, hervorgerufenen selbsttätigen Abschalten
des Apparates weiterhin angeschlossen bleibt, in den Betriebspausen dagegen zusammen
mit dem Vefifilator abgeschaltet wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens
dargestellt. Von diesen bezieht sich Abb. i auf eine Gleichrichteranlage mit dem
Gleichstromnetz i, welches zum Beispiel zur Batterieladung verwendet werden kann
und vom Wechselstromnetz 2 über den Hauptschalter 3, Transformator ¢ und Gleichrichter
5 gespeist wird. Der Gleichrichter 5 besteht insbesondere aus mehreren Trockengleichrichtereleinenten
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die von einem Ventilator 7 gekühlt werden. Der Ventilator 7 wird durch den Motor
8 angetrieben, der an das Hilfsnetz g über den Schalter io und die Kontakte i i
des Relais 12 angeschlossen ist. Die Wirkspule 13 des Relais 12 ist in einen perio,d^i@cli
wirkenden Steuerkreis eingefügt, weiche abwechselnd die Anordnung,an den Steuerkreis
g bei eingelegtem Schalter i o an- und abschalten kann. Um den Gleichrichter 5 über
den Trans., formator 4. an das Netz z anzuschließen, ist ein Schalter 14. vorgesehen,
dessen Wirkspule 15 vom Steuerkreis g gespeist wird und damit die Kontakte 16 schließen
kann.
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Zur Abschaltung des Gleichrichters 5 v0111 Speisenetz 2 durch Üffnung
des Schalters 1d. bei Ausfall des Ventilators ; kann die Wirkspule 15 des Schalters
1.1 über den Hauptschalter io an das Steuernetz g über die Kontakte i i des Relais
12 und die Kontakte 17 und 18 des thermischen Schalters ig und 2o geschaltet werden.
Der thermostatische Schalter 21 besitzt ein Heizelement 22, Welches eins der beiden
Kontaktelemente, z. B. i g, erwärmen kann.
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Um eine zu starke Erwärmung des Gleichrichters zu verhindern während
der Zeiten, in denen der Ventilator 8 ausfällt, ist das Heizelement 22 an das Netz
g geschaltet. Dies erfolgt entweder durch die Einrichtung 23 über den Kontakt 24
des Relais 25 und die Kontakte i i des Relais 12 oder über die Einrichtung 23 und
den Kontakt 26 des Relais 25. Die Wirkspule 27 dieses Relais 25 ist unmittelbar
über den Hauptschalter io an das Steuernetz 9 angeschlossen.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. i sei angenommen,
daß der Hauptschalter 3 geschlossen ist. Die Kontakte i i des periodisch
betätigten Relais 1-2 sind gleichfalls geschlossen und Schalter 1.., Relais 12 und
25 und thermostatischer Schalterei befinden sich in der gezeichneten Einstellung.
:Nach Schließen des Schalters io wird die Wirkspule 15 mit Strom versorgt, der durch
das Relais 12 und die Kontaktglieder des thermostatischen Schalters 21 fließt. Hierdurch
werden die Kontakte 16 geschlossen. Zu derselben Zeit wird der Strom für den Ventilatormotor
8 von Netz g durch das Relais 12 geliefert. Ferner wird die Wirkspule 27 des Relais
25 durch einen Strom,, der durch die Kontaktglieder 19 und 2o des thermischen
Schalters 21 fließt, erregt. Hierdurch ist auch das Heizelement 22 an das Netz g
über das Relais 12, Kontakt 2.1 und Hebel 23 des Relais 25 angeschlossen. Das Heizelement
22 wird sofort erwärmt und fiberträgt diese Wärine auf den darauf befindlichen Teil
ig des thermischen Schalters .-2i, so daß die Kontakte 17 und 18 sich öffnet:, wodurch
die Wirkspule 15 entregt wird und die Kontakte 16 geöffnet «-erden.
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Es sei nun angenommen, daß der Ventilator ; ordnungsgemäß läuft; dann
wird hierdurch der thermostatische Schalter 21 gekühlt, so daß er sich nicht öffnen
kann. Der Gleichrichter 5 bleibt also eingeschaltet. Wenn am Ende der Schließungsperiode
des periodisch betätigten Relais 12 die Kontakte i i geöffnet «erden, dann wird
die Wirkspule 15 entre gt und der Schalter 1.4 geöffnet. Außerdem wird der Speisestrom
zum -Motor 8 unterbrochen und der Ventilator 7 abgeschaltet. Gleichzeitig hiermit
wird der dein Widerstand 22 über die Kontakte 23 und 2.1 zugeführte Strom unterbrochen.
Das Heizelement kühlt sich also ab, ohne daß der thermische Schalter 2i geöffnet
wird. Die Wirkspule 27 des Relais 25 bleibt erregt aus dem Steuernetz g, und zwar
über die Kontaktglieder ig und 2o des thermischen Schalters 21, so daß der Teil
23 des Relais 25 mit dein Kontakt 2.1 in Berührung bleibt.
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In der darauffolgenden Schließungsperiode des periodisch betätigten
Relais 12 wird wieder der Schalter i-. geschlossen und damit der Gleichrichter eingeschaltet.
Das Heizelement 22 des Bimetallschalters 21 wird gleichfalls über den Kontakt 24
und beweglichen Arm 23 des Relais 25 mit Strom versorgt. Wenn der Ventilator ; läuft,
dann kann sich infolge der Abkühlung des thermischen Schalters 21 dieser nicht öffnen.
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Unter normalen Verhältnissen wird also die ganze Anordnung abwechselnd
an- und abgeschaltet. Während der üffnungsperiode des Relais 12 wird kein Strom
für das Heizelement 22 und für den Ventilator; benötigt, da in diesen Zeiten der
Gleichrichter vom Netz getrennt ist.
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Wenn jedoch der Ventilator ausfällt, dann wird während der Schließperiode
des Relais 12 das Heizelement 22 nicht gekühlt. Hierdurch wird der $imetallschalter
21 erwärmt und die Kontakte 17 und 18 öffnen sich. Damit wird der Schalter i-. geöffnet
und der Gleichrichter 5 vom Netz getrennt. Da die Wirkspule 27 des Relais 25 vom
Hilfsnetz g über die Kontakte 17 und 18 gespeist wird, wird jetzt auch diese Spule
entregt und hierdurch der bewegliche Arm 23 vom Kontakt 2:1 auf den Kontakt 26 umgelegt.
Durch diese Umschaltung wird die Heizung des Heizelementes 22 fortgesetzt, indem
er jetzt unmittelbar aus dem Netz gespeist wird.
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Bei den bekannten Anordnungen kann durch mehrfache Einschaltung des
Gleichrichters bei ausgeschaltetem Ventilator die Erwärmung der Gleichrichterelemente
einen gefähr-!ichen Betrag erreichen. Gemäß vorliegender Erfindung ist diese `'Wärmeaufspeicherung
durch
die Anordnung des Relais 25 verhindert. Dieses Relais arbeitet derart, daß bei ausgefallenem
Ventilator das Heizelement sich nicht während der Öffnungsperioden des periodisch
betätigten Re'ais 12 abkühlen kann, sondern, daß es durch unmittelbaren Anschluß
an das Netz 9 in erhitztem Zustand bleibt. Wenn dagegen der Ventilator 7 ordnungsgemäß
arbeitet, fällt diese direkte Speisung des Heigelementes 22 aus dem Netz 9 fort,
da unter diesen Bedingungen der bewegliche Arm 23 des Relais 25 ständig mit dem
Kontakt 24 in Berührung bleibt.
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Es sei jetzt Abb.2 betrachtet. Die Bezugszeichen sind die gleichen,
wie in Abb. i. Das Gleichstromnetz i speist eine Alckumtilatorenbatterie 29, die
ihrerseits wiederum zur Speisung eines Lastnetzes 28 dienen kann. Hier ist jedoch
das steuernde Netz 9 mit dem zugehörigen Schalter io gemäß -Abb. i in Fortfall gekommen.
Dagegen wird der Motor 8, die Wirkspule 27 des Relais 25 und das Heizelement 22
aus dem Speisenetz 2 erregt. Der Motor 8 wird über die Kontakte 3o eines Schalters
31 gespeist, der eine Wirkspule 32 hat, die in folgender Weise erregt wird. Die
Wirkspule 27 ist normalerweise an das Netz 2 über die Kontalctglieder ig und 2o
des thermischen Schalters 21 angeschlossen. Das Heizelement 22 wird über den beweglichen
Arm 23 und Kontakt 26 des Relais 25 oder durch den Kontakt 24. und die Kontakte
30 des Schalters 31 gespeist. Ferner ist ein Schalter 33 vorgesehen, dessen
Kontakte in der Leitung des Gleichstromnetzes i liegen, und der eine Wirkspule 35
besitzt, die parallel zur Spule 32 des Schalters 31 geschaltet ist. Der Schalter
33 dient zur Abschaltung des Gleichrichters 5 vom Gleichstromnetz i, wie weiter
unten ausgeführt wird. In der Abb. 2 ist ferner eine übliche Steueranordnung 36
(durch gestrichelte Linie angedeutet) gezeichnet. Diese ist abhängig von der Batteriespannung
und enthält ein periodisch betätigtes Relais. Die Steuereinrichtung besteht aus
dem spannungsabhängigen Relais 37 mit den Kontakten. 38, die in Reihe mit
den Wirkspulen 32 und 35 der Schalter 3i und 33 liegen. Die Steuereinrichtung enthält
ferner eine Wirkspule 39, die an die Batterie 29 über die Kontakte .1o am Relaisschalter
41 geschaltet ist. Die Einrichtung 41 besitzt Kontakte 4.2, z. B. Bürsten, die die
Kontakte 4o tragen und mit einem Nockenrad 4.3 in Kontakt sind. Die Scheibe 43 mit
dem Einschnitt 4.4. wird in langsame Umdrehungen versetzt, was z. B. mit Hilfe eines
Motors und Getriebe geschehen kann und in der Abbildung durch 45 schematisch angedeutet
ist. Die Einrichtung 4i ist vorzugsweise derart angeordnet, daß in jeder Stunde
die Kontakte .4o für etwa 57 oder 58 Minuten geschlossen sind und während 2 oder
3 Minuten geöffnet sind. Das Relais 37 ist derart angeordnet, daß bei vorgegebener
Batteriespannung die Spule 39 die Kontakte 38 öffnet, bis die Sperrscheibe q.3 sich
so weit gedreht hat, daß die Kontakte 4.o geöffnet werden.
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Um die Einschaltung der Einrichtung bei abgeschalteter Batterie 29
zu verhindern, ist ein Relais 4.6 vorgesehen, dessen Wirkspule ..1.7 über den Widerstand
.48 parallel zum Netz i liegt. Die Kontakte 4.9 dieses Relais liegen in einem Stromkreis,
der parallel zum Netz 2, über die Wirkspulen 32 bzw. 35 der Schalter 3 i und 33,
die Kontakte 38 des Relais 37 und die Kontaktglieder i9 und 2o des thermischen-
Schalters 21 verläuft.
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Wenn der Ventilator 7 ordnungsgemäß arbeitet, dann wird die Spule
47 des Relais .16 erregt, und damit werden die Kontakte 49 geschlossen.. Die Kontakte
38 des Relais 37 sind geschlossen. Die Einrichtung 4i ist in der dargestellten Stellung,
und die Verhältnisse im Lastkreis 28 sollen derart sein, daß die Batteriespannung
unter dem Normalwert ist. Wenn der Hauptschalter 3 geschlossen wird, dann wird die
Spule 27 erregt und damit der bewegliche Arm 23 auf den Kontakt 24 gelegt.
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Die Wirkspulen 32 und 35, die parallel liegen, werden vom Netz ä erregt
und schließen damit die Kontakte 30 und 34 der Schalter 31 und 33.
Jetzt wird der Gleichrichter 5 an den Batterie- und Lastkreis über den Schalter
33 angeschlossen. Die Einschaltung des Bimetallschalters 21 des Heizelementes 22
und des Ventilators 7 erfolgt in der gleichen Weise, wie bei der Abb. i beschrieben
worden ist.
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Wenn jetzt im Lastkreis 28 der Strom abnimmt oder Null wird, dann
wird die Batterie 29 vom Gleichrichter 5 aufgeladen. Hat die Batteriespannung derr
vorgeschriebenen Wert erreicht, so öffnet das spannungsabhängige Relais 37 die Kontakte
38 und unterbricht damit den Erregerkreis für die Spulen 32 und 35. Hierdurch werden
die Kontakte 30 und 34 der Schalter 31 und 33 geöffnet. Hierdurch wird der Gleichrichter
5 sowohl vom Gleichstromnetz i, wie vom Wechselstromnetz :2 getrennt. Da der bewegliche
Arm 23 des Relais 25 mit dem Kontakt 24, in Berührung ist, ist das Heizelement 22,
welches in diesem Stromkreis über die Kontakte 3o des Schalters 31 liegt, ebenfalls
vom Netz 2 getrennt. Diese Anordnung ist für den Rest der Speisungsperiode der Einrichtung
41 überflüssig. Es fließt kein Strom mit Ausnahme eines Stromes durch die Wirkspule
27 des Relais 25.
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Wenn die Sperrscheibe 43 sich so weit gedreht hat, daß die Öffnungsperiode
der Einrichtung
.41 beginnt, dann wird die Spule 39 des Relais
37 entregt, und das Relais 37 ist in die Ausgangsstellung zurückgebracht. Die Kontakte
38 werden geschlossen und damit die Anordnung eingeschaltet. Die Anordnung bleibt
dann eingeschaltet während der ganzen üffnungsperiode der Einrichtung 4.i.
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Wenn jetzt die Sperrscheibe 43 sich so weit gedreht hat, daß die Kontakte
,4o sich wieder schließen, dann wird die Spule 39 des Relais 37 wieder gespeist.
Die Kontakte 38 werden geöffnet und die Anordnung abgeschaltet, vorausgesetzt, daß
die Spannung der Batterie 29 hoch genug ist. Aus diesem Grunde wird während der
Schließungsperiode der Einrichtung .ti die Anordnung ausgeschaltet und erst wieder
eingeschaltet werden, wenn die Kontakte :ao geöffnet sind.
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Auf diese Weise wird, solange die Batteriespannung den normalen Wert
hat, die Einrichtung 4.1 periodisch arbeiten und die Anordnung ein- und ausschalten.
Auf diese Weise wird, wie in Abb. i bei normalem Betriebe des Ventilators
7, die ganze Anordnung gemäß Abb. 2 und bei gewissen Lastverhältnissen ein- und
ausgeschaltet mit Ausnahme des Stromkreises für die Wirkspule 27 des Relais 25,
so daß während der Schließungsperioden der Einrichtung 4i das Heizelement 22 nicht
gespeist wird.
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Wenn jetzt aus irgendeinem Grunde der Ventilator ausfällt, dann wird
bei Beginn der Öffnungsperiode der Einrichtung 41 und geöffneten Kontakten 4.o in
üblicher Weise die Wirkspule 39 entregt. Hierdurch werden die Kontakte 38 geschlossen,
und da jetzt der Ventilator 7 das Heizelement 22 nicht kühlt, wird letzteres die
Kontakte 17 und 18 des Bimetallschalters 21 öffnen und damit den Gleichrichter
5 von den Netzen i und 2 abschalten. Da die Wirkspule 27 des Relais 25 in Reihe
zu den Kontakten 17 und 18 liegt, wird sie jetzt entregt. Hierdurch fällt der bewegliche
Arm 23 ab und schließt den Kontakt 26, wodurch das Heizelement unmittelbar an das
-Netz 2 geschaltet wird. Auf diese Weise bleibt das Heizelement 22 angeschlossen
auch während der Öffnungsperiode der Einrichtung 4.i und hält auf diese Weise die
Kontakte i7 und 18 geöffnet. Während der folgenden Schließungsperiode der Einrichtung
:l.1 öffnen sich die Kontakte 38 des Relais 37 auf Grund der normalen Spannung der
Batterie 29, und die Kontakte 17 und 18 des thermischen Schalters 21 bleiben
geöffnet infolge der dauernden Erwärmung des Heizelementes -22. Bei der Anordnung
gemäß Abb.2 wird also ebenfalls eine unzulässige Erwärmung der Gleichrichterelemente
vermieden, und zwar durch die Anordnung des Relais 25, «-elches hier derart arbeitet,
daß das Heizelement 22 sowohl während der Offnungs- wie auch während der Schließungsperioden
der Einrichtung 4.1 geheizt wird. Dieses Ergebnis wird jedoch ohne Stromverluste
erzielt.
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Bei den vorliegenden Betrachtungen ist angenommen, daß die Batteriespannung
hoch genug bleibt. während einer ausgedehnten Zeit, die sich über mehrere Einschaltungen
der Einrichtung .41 erstreckt, um die Spule 39 des Relais 37 zu betätigen. Wenn
sich die Lastverhältnisse derart ändern, daß die Batteriespannung 29 unterhalb des
normalen Wertes liegt, dann werden die Kontakte 38 des Relais 37 geschlossen sein,
und die Anordnung ist dann auch während der Schließungsperioden der Einrichtung
41 eingeschaltet, solange der Ventilator 7 normal läuft. In den Zeiten, in denen
die Batteriespannung unterhalb des normalen Wertes liegt, findet kein periodisches
Ein- und Ausschalten der Anordnung durch die Einrichtung 41 statt.
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Die spannungsabhängige Einrichtung 36 gemäß Abb. 2 kann auch in der
Anordnung gemäß Abb. i eingefügt werden.
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Die Erfindung ist in Verbindung mit Trokkengleichrichtern beschrieben
worden. Sie kann in gleicher Weise auch für andere Gleichrichter, z. B. Glühkathodenhochvakuumröhren,
oder Glühkathodenröhren mit Dampf-oder Gasfüllung verwendet werden.